专利名称：铁水预处理方法
技术领域：
本发明是有关在高炉中生产的铁水的脱硫、脱硅和/或脱磷等的预处理方法。它提供了可以不改变高炉操作、不造成故障，连续地进行铁水预处理，可以向炼钢工序提供成份十分稳定的铁水的铁水预处理方法。
背景技术：
铁水预处理工艺，通常是在铁水槽中脱硅、混铁车中脱硅、脱磷、脱硫、铁水包中脱磷、脱硫分别处理的(“铁与钢”杂志71卷3期3 77页，1985年)。
在铁水槽中的脱硅处理，通常有对槽中流的铁水添加脱硅剂，以及在把铁水从槽中倒入混铁车和输送包时所使用的倾动槽的出口添加脱硅剂的方法。例如，在日本公开专利2001-40410中，利用铁水流出时铁水的落下能量使之产生旋转流，在旋转流中添加脱硅剂的高效脱硅方法。
在混铁车中进行的处理，有在把铁水从倾动槽倒入混铁车时添加处理剂的方法，以及用喷射枪把处理剂注入混铁车内的铁水中的方法。
在铁水包中的处理，已知有用喷射枪把处理剂注入的方法，和在包内添加处理剂用叶轮搅拌的方法。
也有把铁水的脱硅、脱磷、脱硫连续起来处理的方法。例如，在日本特开昭60-162711中，提出了空出间隔设置四个上堰通到高炉出铁槽，在上堰形成三个反应区，分别把处理剂从喷枪注入，把脱硅、脱磷、脱硫连续处理的方法。
还有，日本特开平5-171220则提出了反复形成下降流和上升流，从上升流的下面注入处理剂的方法。
但是，上述现有技术存在如下问题首先，对在槽内流动的铁水中添加处理剂的方法虽然简便，但为了进行在槽内的处理，炼铁厂中高炉的所有出铁口都需要有铁水预处理的设备。就是说，如果三台高炉，每个高炉有四只出铁口，就需要12台预处理设备，这样一来，维修也烦杂了，费用上也不利。
再有，在槽中如果是连续处理，效果就好；而间歇出铁中的处理，效率不高，还由于强烈受到从高炉出来的铁水的成分变动的影响，不容易获得充分的预处理效果，不能向炼钢工序提供成分稳定的铁水，就成为问题。这也是造成从许多高炉出来的铁水成分参差不齐的问题。
目前在出铁槽中，还不能进行脱硅、脱磷、脱硫的全部处理，要另外在混铁车、铁水包中进行处理。为此，混铁车和铁水包的内衬耐火材料的损伤很厉害，还需要大量的如注入处理剂使用的喷射枪那样的消耗品，再加上修补用材料，造成辅助材料费用不断提高。再有，由于各种设备需要修补，要有人员保证，要有完善的体制。
而在前述特开昭60-162711利用出铁槽进行连续预处理的方法，存在的问题有由于注入气体强烈搅拌，使得铁水槽底大规模熔损；要把炉渣和铁水分离必须保证有足够长的反应区；由于反应区是连续的，一处发生了故障时就不容易控制。
在前述特开平5-171239的方法中，存在的问题是由于运用载气体把粉体从底部注入，使上部剧烈沸腾，但为了保持连续操作必要的平稳区域，使得连续处理装置容器很大，反应容器形状复杂，耐火材料衬垫和随后的维修管理困难；由于反应区是连续的，一处发生了故障时就不容易控制。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种十分简便而且处理效率出色的铁水预处理方法，其可以向炼钢工序供应成分均匀的铁水；而且，可以有效地降低生产成本，得到低成本并且优质的铁水；另外，在发生事故等紧急情况时容易采取应急措施，安全性高。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是把从一座以上高炉出铁的铁水集中起来，连续地进行脱硫、脱硅、脱磷的各项处理；且，在脱硫、脱硅、脱磷的各项处理中，利用铁水流出时铁水的落下能量，使发生旋转流，在这一旋转流中添加各种处理剂，使流到接受铁水的容器中。
根据本发明，由于是把从一座以上高炉出铁的铁水集中在一处进行预处理，因此不受来自高炉的铁水成分和出铁量变动的影响，可以把成分、数量稳定的铁水供应下道工序。即使当几座高炉中的一座操作上发生了故障时，也可防止对下道工序带来影响。在本发明中，由于是在一处集中进行铁水预处理的，相关设备的维修、点检，几个人就可以进行，费用上也十分有利。
还有，在本发明中，设置了高度差来配置几个炉渣分离炉，在这些炉渣分离炉之间设有旋转混合机。也就是说，处理剂和铁水的反应主要在旋转混合机上进行，而炉渣和铁水的分离以及铁水的移动主要在炉渣分离炉上进行。由于在旋转混合机中具有把处理剂和铁水混合的功能，炉渣分离炉可以集中到炉渣分离功能上，因而，炉渣的分离精度高，并且可以缩短炉渣分离炉的长度。
由于炉渣分离炉可以向铁水提供往水平方向的运动能量，因而在使铁水向旋转混合机落下时，可以使之发生速度较快的旋转流。并且由于设置了高度差来配置几个炉渣分离炉，由于炉渣分离炉各自独立，因而发生故障时也容易控制，例如，在紧急情况下，通过更换炉渣分离炉而中断操作时间也只要短时间就可以了。再有，通过上堰和炉渣排出孔的组合，温度下降不大，并且可以精确地分离出炉渣和铁水。
因此，为了连续进行脱硫、脱硅、脱磷，使用了4个炉渣分离炉和3个旋转混合机，基于上面的理由，可以用低费用获得高质量的铁水。
本发明的有益效果根据本发明，把从若干座高炉出来的成分不同的铁水集中起来进行预处理。这样，即使有生产不稳定的高炉，也可以向炼钢工序供应成分均匀的铁水。因此，在炼钢工序的精炼就成为十分稳定的，可以作有效的成分调整，还可以期待精炼费用降低。并且，由于铁水预处理设备是集中的，可以高效地进行维修管理，加上铁水成分稳定，可以预期在降低成本方面也会有很大效果。
通过把炉渣分离炉和旋转混合机组合起来，主要是由于能把炉渣分离炉集中到炉渣分离功能上，炉渣分离炉的总长度缩短了，温度下降不多，可以以高精度进行炉渣的分离，并且可以形成流速快的旋转流。从而，比起以往的连续铁水预处理方法，可以得到低成本并且优质的铁水。
再有，因为几个炉渣分离炉是各自独立的，因而在发生了事故等紧急情况时也容易采取应急措施，安全性高。
图1为本发明实施例的示意图。
图2为本发明中旋转混合机的漏斗型实例的示意图。
图3为本发明中在旋转混合机出口部外侧设有内径比出口部内径还大的出口管的示意图。
图4a为炉渣分离炉的纵断面图。
图4b为炉渣分离炉正面图。
图4c为在图4b中的A-A向视图。
图5a表示炉渣分离炉和旋转混合机的位置关系的纵断面图。
图5b表示炉渣分离炉和旋转混合机的位置关系的平面图。
图中符号说明1漏斗型的旋转混合机2出口部3铁水4处理剂5旋转混合机出口部的内径6出口管的内径7出口管8铁水液面9液面直径10液面深度11钢质外壳12炉渣排出口13上堰16耐火材料17炉渣18铁水19铁水排出口
20铁水流股21～24炉渣分离炉31～34旋转混合机具体实施方式
图1是表示本发明实例的示意图，在图1中，4个炉渣分离炉21～24设定了高低差进行配置，在炉渣分离炉和炉渣分离炉之间分别设置了旋转混合机31～33。铁水在炉渣分离炉和其间设置的旋转混合机之间交替地从上面依次流动，形成一条连续流。首先在图1中在第一个旋转混合机31上，把脱硫剂氧化钙CaO粉添加到铁水上。在位于当中的第二个旋转混合机32上，添加脱硅剂氧化铁Fe2O3粉；接着在最下面的第三个旋转混合机33上，添加脱磷剂的氧化钙CaO粉、氧化铁Fe2O3粉。此时，用喷枪注入氧气，对提高反应效率上有好处。在各条出铁槽中设有上堰13，使处理后的炉渣排出。添加各种处理剂的处所，最好在旋转混合机或它的上流一侧。这里所说的上流一侧，在注入旋转混合机的炉渣分离炉来说，则是来自上堰的下流部分。
在处理方法上，在流经炉渣分离炉的铁水上添加处理剂的方法也是可以的，但为了使处理剂的反应效率更高、更均匀，在从炉渣分离炉向炉渣分离炉供应铁水时，使用了利用铁水的落下能量使发生旋转流的容器。就是，通过利用铁水的落下能量使发生旋转流，利用了旋转的铁水会把处理剂自然地卷进去的现象，可以容易地提高处理剂的反应效率。
为发生旋转流而在容器内停留的铁水，把向旋转流旋涡中心部分漂浮的处理剂卷进去。处理剂具有按照和铁水的比重差向旋转流中心部分前进的倾向。由于处理剂接触容器壁面的机会不大，对由耐火材料等构成的容器内表面造成的损伤也少。
炉渣分离炉是具有把从旋转混合机排出的铁水进行炉渣和铁水的分离，把排除了炉渣的铁水流出的功能的精炼炉。如图4a～4c所示，在钢质外壳内侧用耐火材料衬垫、一端有铁水流出口的细长的炉，在用于分离炉渣的上堰13侧面有流出炉渣用的炉渣排出口12。炉底朝铁水流出方向缓缓倾斜。上堰13可以使用和通常在出铁槽中使用的扒渣堰或者中间包的上堰大体相同的构造。炉渣排出口12，是把浮起的炉渣排出用的出口，在这一部分连接出渣槽等，例如类似高炉出渣槽的构造也可以。
炉渣分离炉为了利用位能向旋转混合机连续供应铁水，炉底是倾斜的，其倾斜角度最好在5～20度，低于5度，就没有足够的位能，旋转流的速度就低，得不到充分的混合效果，超过20度则炉渣不容易上浮，为了使炉渣和铁水的分离充分，必须保证炉渣分离炉的容量和长度可以确保铁水有充分的停留时间。为使炉渣和铁水分离，要确保有充分的停留时间，可以使炉渣分离炉炉底倾斜角度部分地变化，这可以根据处理剂进行设计。
这一由若干个炉渣分离炉和旋转混合机组成的铁水预处理装置，可以从高炉直接接受铁水，也可以设在远离高炉的地方。设置在远离高炉的地方，用铁水包和混铁车等搬运铁水，把可以连续供应铁水的设备例如铁水包转动塔等设在炉渣分离炉上。还有，为缩小设备长度，炉渣分离炉的配置不一定直线排列，也可以在各炉渣分离炉的结合部，以任意角度改变方向。
旋转混合机的形状并未专门限定，可以使用漏斗型、盆子型等。如果考虑旋转流的发生能力，漏斗型是理想的。图2是表示漏斗型容器实例的示意图。如图所示，在漏斗型的旋转混合机1的底部有铁水出口部2，利用铁水的落下能量，可以发生旋转流。还有，图3是图1中所使用的，但在漏斗型容器下面附有出口管7的旋转混合机。
旋转混合机的大小应当根据处理的铁水的量决定。但为了使旋转流有效地发生，如图3所示，在容器内的铁水液面直径9和出口部7内径6之比(液面直径/出口部内径)应在3以上10以下，倾斜面的角度最好在20～40°。这里所说的倾斜面角度，是指成圆锥形的容器内表面和中心轴构成的角度。例如，直径500～2500mm，到出口部的深度100～4000mm，可以使用出口部内径30～300mm的容器。最为理想的是，直径1000～2000mm，到出口部的深度500～2500mm，出口部内径150～250mm。
要把旋转混合机的搅拌效果再提高，最好如图3那样在旋转混合机漏斗型容器下面安装出口管7，由于在漏斗型容器出口部会发生大的搅拌力，提高了处理剂和铁水的搅拌混合效果。此时，这一漏斗型容器的出口部的内径5和出口管7内径6之比(出口管内径/出口部内径)最好设定在1.2以上，1.4以上更好。出口管7长度在300mm以上就可以，300～1000mm范围的最好。其理由是，如果不满300mm，在出口管7内的处理剂和铁水的混合效果就不够。超过1000mm时，促进搅拌的效果就小了，这样，出口管7的保养修补就会变得烦杂，费用也会上升。还有，为了尽量压缩设备的高度，可以把旋转混合机的出口管7在中途搞弯曲。这种时候，可以在直径R的5倍以内水平地进行弯曲。如果超过5倍，出口管7有可能被炉渣堵塞。
此外，为了使之发生速度更快的旋转流，如图5那样，应当把炉渣分离炉25的铁水流股20从旋转混合机34的中心21错开，设置旋转混合机。再者，由于通常自然发生的涡流，在北半球是反时钟方向旋转，在南半球是顺时钟方向旋转，因此应使设定成这一方向。
对从高炉出来的铁水(温度1510℃)，如图1所示，在从倾动出铁槽到混铁车之间设置4个炉渣分离炉21～24，在炉渣分离炉和炉渣分离炉之间设置旋转混合机31～34。在第一个炉渣分离炉21上通过上堰13从炉渣排出口12排出高炉炉渣，从跟第二个炉渣分离炉22之间的旋转混合机31上倒入铁水使之发生旋转流后添加10～20公斤/吨脱硫剂，和以5吨/分钟流动的铁水一起使在第2个炉渣分离炉22落下，进行脱硫处理。所使用的旋转混合机31是漏斗型的，漏斗上面的直径1000mm。从漏斗上面到出口部深800mm，出口部内径80mm。液面直径750mm，和出口部内径之比(液面直径/出口部内径)是9.4，在液面深度580mm的条件下使发生旋转流。
同样地，在第二个炉渣分离炉22和第三个炉渣分离炉23之间，设置了旋转混合机32，从旋转混合机32上面倒入铁水使发生旋转流后，添加10～20公斤/吨的脱硅剂，进行脱硅处理。
在这里所使用的旋转混合机31～34是漏斗型的，大小跟设置在第二个炉渣分离炉上流的相同。但在这一容器出口部的下部设有内径110mm(出口管7内径/出口部内径之比为1.4)、长800mm的出口管7，以促进在出口管7内的脱硅反应。
在第四个炉渣分离炉24上方设置旋转混合机33，从旋转混合机33上倒入铁水使之发生旋转流后添加10～20公斤/吨的脱磷剂，同时向旋转流注入氧气。
把第四个炉渣分离炉24排出的铁水分析，可减低到硫、硅、磷都能满足的水平，处理剂的单耗也可以比原来减低50～80％。
权利要求
1.铁水预处理方法，其特征是，把从一座以上高炉出铁的铁水收集起来，连续进行脱硫、脱硅和/或脱磷的各项处理。
2.如权利要求1所述的铁水预处理方法，其特征是，在脱硫、脱硅和脱磷各项处理中，利用铁水流出时铁水的落下能量，使发生旋转流，在这一旋转流的当中或它的上流一侧添加各种处理剂，使之流到接受铁水的容器中。
3.如权利要求1所述的铁水预处理方法，其特征是，铁水通过设定高度差配置的多个炉渣分离炉，和在这些炉渣分离炉之间设置的旋转混合机，形成一个连续流，在旋转混合机或它的上流一侧添加各自的处理剂。
4.如权利要求1所述的铁水预处理方法，其特征是，使用四个炉渣分离炉和三个旋转混合机，连续地进行脱硫、脱硅和脱磷处理。
5.如权利要求3所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的炉渣分离炉为细长容器或流槽，纵向的一端是铁水流出口，在上堰和侧面与铁水流成直角方向有炉渣排出口，炉底朝铁水流出口方向缓缓倾斜。
6.如权利要求3所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的炉渣分离炉炉底的倾斜角度为5～20度。
7.如权利要求3所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的旋转混合机的铁水液面直径和出口部内径之比在3～10。
8.如权利要求3所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的旋转混合机的容器内表面和中心轴构成的角度在20～40°。
9.如权利要求3或7或8所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的旋转混合机下面安装有出口管。
10.如权利要求9所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的旋转混合机的容器出口管内径和出口部的内径之比(出口管内径/出口部内径)在1.2以上，优选为1.4以上。
11.如权利要求9所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的旋转混合机的容器的出口管中途呈弯曲状。
12.权利要求9所述的铁水预处理方法，其特征是，所述的出口管长度300mm以上，优选为300～1000mm。
全文摘要
铁水预处理方法，把从一座以上高炉出铁的铁水集中起来，连续地进行脱硫、脱硅、脱磷的各项处理；在上述各项处理中，利用铁水流出时铁水的落下能量，使发生旋转流，在这一旋转流中添加各种处理剂，使之流到接受铁水的容器中；期间，以高度差配置几个炉渣分离炉及旋转混合机，处理剂和铁水的反应主要在旋转混合机上进行，而炉渣和铁水的分离以及铁水的移动主要在炉渣分离炉上进行。本发明把从若干座高炉出来的成分不同的铁水集中起来进行预处理，可以供应成分均匀的铁水；而且，由于铁水预处理设备是集中的，可以高效地进行维修管理；另外，可以以高精度进行炉渣的分离及形成流速快的旋转流。因此，通过本发明可以得到低成本并且优质的铁水。
文档编号C21C1/00GK1590564SQ0315058
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月27日 优先权日2003年8月27日
发明者丸川雄净, 野野部和男 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 九州耐火炼瓦株式会社