铁水脱硫系统及其铁水铁渣分离装置与方法与流程

本发明涉及一种炼钢脱硫技术，特别是指一种铁水脱硫系统及其铁水铁渣分离装置与方法

背景技术：

硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性。对大多数钢种，硫都能使其加工性能和使用性能变坏。一般钢种要求含硫量不得超过0.05％，优质钢种要求含硫量不得超过0.02^0.03，超低硫钢要求含硫量小于0.005％。

由于铁矿石和焦炭以及喷吹燃料含硫量高，只靠高炉和转炉冶炼难以达到低硫钢和超低硫钢要求的含硫指标，故发展出了铁水脱硫技术。目前，广泛使用的铁水脱硫方法，一是通过浸人铁水申的喷枪往铁水中喷入脱硫剂的喷射脱硫法，另一种是在铁水在转动用耐火材料制的搅拌叶轮，将脱硫剂与铁水充分搅拌混合进行脱硫的KR法。

无论是喷射脱硫法，还是KR法，在脱硫过程中均需要进行扒渣。脱硫与扒渣是两个相互独立、且又紧密联系的铁水预处理工艺，前者决定了处理终点铁水含硫的水平，而后者是将脱硫处理后的高硫渣从铁水中去除的重要手段，是决定入炉硫总量的主要因索。相比较而言，扒渣工艺对过程控硫显得更为重要。如果脱硫产物得不到有效去除，那么再好的脱硫工艺也不能充分发挥作用。因此，采用先进的扒渣设备与工艺对系统控硫与降低生产成本是十分必要的。

如图1所示，现有的喷吹脱硫系统，主要由喷吹系统1、扒渣系统2、倾翻系统3、铁水罐4、铁水小车5组成，能够有效地对铁水中硫含量进行控制，其喷吹系统对铁水喷镁粉，镁粉和铁水中的硫反应形成铁渣，再通过倾翻、扒渣系统对铁渣进行处理。然而由于现有脱硫设备功能的限制，在铁水扒渣过程中，尽管倾翻系统使铁水罐有一定的夹角，能够进行正常扒渣处理，但是铁渣附着在铁水上，使铁水铁渣分离过程处理效率低，降低了脱硫设备工作效率，延长了铁水脱硫工艺的正常周期，加大了扒渣的难度和脱硫扒渣铁损，直接提高了吨钢的生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够有效分离脱硫铁水铁渣的铁水脱硫系统及其铁水铁渣分离装置与方法。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水铁渣分离装置，用于铁水脱硫系统的铁水铁渣分离，包括垂直主梁、升降轨道、驱动装置、链轮链条传动装置、吹氮升降小车、氮气喷吹枪、吹氮喷头和氮气供气系统；所述升降轨道沿竖直方向固定在垂直主梁上；所述驱动装置固定在升降轨道上，所述吹氮升降小车可上下滑动地设置在升降轨道上，所述驱动装置通过链轮链条传动装置驱动吹氮升降小车进行升降动作；所述氮气喷吹枪与氮气供气系统相连通，所述吹氮喷头设置在氮气喷吹枪的下端。

优选地，所述氮气喷吹枪包括喷吹枪氮气管和喷吹枪耐火层，所述喷吹枪耐火层设置在喷吹枪氮气管的外侧；所述吹氮喷头包括喷头氮气管、喷头耐火层和喷孔，所述喷头氮气管包括轴向管和径向管，所述轴向管沿吹氮喷头的轴向设置，所述径向管沿吹氮喷头的径向设置，所述轴向管的下端连接在径向管的中间并与其相连通，所述喷孔设置在喷头耐火层下部对应于径向管两端管口位置处；所述喷头氮气管与喷吹枪氮气管相连通，所述喷吹枪氮气管与氮气供气系统相连通。

优选地，所述喷头耐火层的下部厚度大于上部厚度，即对喷头耐火层易受到铁水侵蚀的下部进行了加强，提高了吹氮喷头的使用寿命。

优选地，所述喷孔(23)的孔径为5.5～6.5mm。进一步优选为6mm。上述孔径为试验得出的优选值，能够得到较好的铁渣分离效果，并且不易堵塞。

优选地，所述驱动装置为三合一减速机。三合一减速机融减速器、电动机和制动器于一体，具有与电机轴平行输出、结构紧凑、传递扭矩大、工作平稳、噪音低、寿命长等特点。

优选地，所述链轮链条传动装置包括主动链轮、从动链轮、传动链条，所述主动链轮的转轴与所述驱动装置的输出轴相连，所述驱动装置固定在升降轨道的上部，所述从动链轮固定在升降轨道的下部；所述传动链条分别环绕在主动链轮、从动链轮上，所述吹氮升降小车连接在传动链条的两端之间。所述传动链条优选为双排滚子链。

本发明同时提供了一种应用铁水铁渣分离装置进行铁水铁渣分离的铁水脱硫系统，包括喷吹系统、扒渣系统、倾翻系统、铁水罐、铁水小车和铁水铁渣分离装置；所述铁水铁渣分离装置的结构如前所述，其安装在铁水罐扒渣时钢水液面的上方。

上述铁水脱硫系统的铁水铁渣分离方法，在脱硫喷吹完毕过后，将喷头插入铁水罐内的铁水上层进行吹氮，将铁渣吹到铁水罐下沿进行扒渣的位置处，进行扒渣作业。

优选地，该铁水铁渣分离方法包括如下步骤：

1)将铁水罐倾翻到扒渣作业所需角度；

2)打开吹氮喷头的氮气供应；

3)控制吹氮升降小车下降，使吹氮喷头插入到倾翻的铁水罐内上层铁水中；

4)进行扒渣作业。

优选地，步骤2)中，氮气压力控制在0.25～0.3MPa。

优选地，步骤3)中，吹氮喷头插入铁水的深度为400～600mm。

本发明的有益效果是：1)大幅提高了铁水铁渣分离效率，提高了铁水脱硫系统的工作效率，保证了出钢硫控及扒渣效果，提高了铁水的纯净度，保证了产品质量；2)缩短了铁水扒渣工艺周期时间，改造后可直接降低每次扒渣生产周期时间5分钟，降低生产工艺过程能源的消耗；3)每罐铁水通过扒渣平均铁损从42.6kg/t降至39.2kg/t，铁损降幅8.0％，大幅降低了吨钢生产成本；4)脱硫铁水铁渣分离装置设备投资成本低、收益效果明显、推广容易，适用于各种喷吹脱硫、搅拌脱硫系统；5)减少了作业人员的工作量和劳动强度。

附图说明

图1为现有的铁水脱硫系统的结构示意图。

图2为本发明所设计的铁水脱硫系统的结构示意图。

图3为图2中铁水铁渣分离装置的结构示意图。

图4为图3中铁水铁渣分离装置进行扒渣操作的示意图。

图5为图3中吹氮喷头的主视结构示意图。

图6为图3中吹氮喷头沿其轴线的剖视结构示意图。

其中：喷吹系统1、扒渣系统2、倾翻系统3、铁水罐4、铁水小车5、铁水铁渣分离装置6、垂直主梁7、升降轨道8、驱动装置9、链轮链条传动装置10、主动链轮11、从动链轮12、传动链条13、吹氮升降小车14、氮气喷吹枪15、喷吹枪氮气管16、喷吹枪耐火层17、吹氮喷头18、喷头氮气管19、轴向管20、径向管21、喷头耐火层22、喷孔23、连接法兰24、氮气供气管25、氮气压力调节阀26

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示为现有技术中的铁水脱硫系统，其结构已在背景技术部分作了详细说明，于此不再赘述。

如图2～6所示，本发明所设计的铁水脱硫系统，包括喷吹系统1、扒渣系统2、倾翻系统3、铁水罐4、铁水小车5，还包括铁水铁渣分离装置6。其中：

铁水铁渣分离装置6包括垂直主梁7、升降轨道8、驱动装置9、链轮链条传动装置10、吹氮升降小车14、氮气喷吹枪15、吹氮喷头18和氮气供气系统。升降轨道8沿竖直方向固定在垂直主梁7上。驱动装置9选用DSZSA77-50 Y2-100L2-4E-Ⅰ三合一减速机，其固定在升降轨道8上，吹氮升降小车14可上下滑动地设置在升降轨道8上，驱动装置9通过链轮链条传动装置10驱动吹氮升降小车14进行升降动作。

氮气喷吹枪15包括喷吹枪氮气管16和喷吹枪耐火层17，喷吹枪耐火层17设置在喷吹枪氮气管16的外侧。吹氮喷头18包括喷头氮气管19、喷头耐火层22和喷孔23，喷头氮气管19包括一根轴向管20和一根径向管21，所述轴向管20垂直连接在径向管21的正中位置并与其连通，轴向管20沿吹氮喷头18轴向设置，径向管21沿喷头径向设置在轴向管20的下端，喷孔23设置在喷头耐火层22上对应于径向管21的两端管口处，其孔径为6mm。喷头耐火层22的下部厚度约为上部厚度2倍左右。吹氮喷头18的顶部设置有连接法兰24，通过连接法兰24与氮气喷吹枪15的下端法兰连接。喷头氮气管19与喷吹枪氮气管16相连通，喷吹枪氮气管16与氮气供气系统相连通。氮气供气系统包括氮气供气管25和氮气压力调节阀26，氮气供气管25与喷吹枪氮气管16相连通。

链轮链条传动装置10包括主动链轮11、从动链轮12、传动链条13，主动链轮11的转轴与驱动装置9的输出轴相连，驱动装置9固定在升降轨道8的上部，从动链轮12固定在升降轨道8的下部。传动链条13分别环绕在主动链轮11、从动链轮12上，吹氮升降小车14连接在传动链条13的两端之间。传动链条13选用双排滚子链10A-2。

喷吹系统1右侧1000mm处安装固定垂直主梁7，地面开300x300mm口子，供吹氮喷头18伸入到倾翻的铁水罐4内。

上述铁水脱硫系统的铁水铁渣分离方法，包括如下步骤：

1)铁水在石灰和镁粉混合喷吹脱硫完毕后，将铁水罐4通过倾翻系统3倾翻到一定的角度(铁水不得溢出)。

2)将氮气压力调节阀26控制在0.25～0.3MPa，保持该状态稳定。

3)控制吹氮升降小车14下降，使吹氮喷头18插入倾翻的铁水罐4内上层铁水中，插入深度为400～600mm，位于铁水液面偏左(图4中方向)的位置，使铁渣更多的吹向扒渣位置。

4)进行扒渣作业。扒渣时，首先将铁水罐口的铁渣扒干净，由于铁水罐4倾翻存在一定的角度，吹氮喷头的喷嘴通过氮气在铁水400～600mm深处进行搅动，吹出一块较大面积的无渣液面，使浮渣往罐口流动，至铁渣扒尽后，脱硫扒渣工艺结束。