本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种精炼旋转喷吹的脱氧装置及脱氧方法。
背景技术：
洁净化是现代钢铁材料发展的主要趋势，洁净钢生产是现代钢铁冶炼技术发展的重要方向。o、p、s、h四大杂质元素的深处理问题，一直是伴随品种钢生产过程钢质纯净化与成本之间的主要矛盾及障碍。常规处理手段主要依靠真空(rh、vd)及电极(lf)。但此方法设备费用昂贵，使用和维护费高，既使轻处理一个工序成本也在30-60元/t，尤其在当下市场价格竞争异常激烈的前提下，提质增效更加重要。
采用不同的还原剂和还原工艺，对钢液的脱氧、脱硫、合金化、提高钢液的纯净度，都起着关键的作用。特别是对复合脱氧剂及脱氧工艺的研究，探索其能对氧化性钢液既能充分脱氧、又能有效去除脱氧夹杂。向钢包内撒入脱氧剂的缺点是：渣钢界面传质速度慢，脱氧时间长，造成生产率降低。应用常规脱氧方法对于含碳量低于0.10％的低碳钢，易出现脱氧不良使得铸坯产生皮下气泡或因非金属夹杂物导致水口结瘤、铸坯夹杂增加等问题。钢水的脱氧程度直接影响了钢中氧化夹杂物的数量，进而影响钢材的力学性能。
公告号cn201210269403.7提出一种钢水脱氧改质剂，其成分为al2o3、al、caco3、naco3、baco3等组成混合物，其中caco3的比例大于60％，该方法将脱氧剂在钢水精炼过程中投入钢包中，利用混合物在钢液中产生有用气体及微细分散颗粒，促使钢水快速脱氧。但该方法直接将脱氧剂加入在钢液内，对于脱氧反应的动力学条件控制较差，脱氧粉剂在钢液内不易扩散，使得粉剂的利用率较低，生产成本较高。
技术实现要素：
为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种精炼旋转喷吹的脱氧装置及脱氧方法，解决了常规钢水脱氧过程中，脱氧剂不易扩散、利用率低，脱氧产物不易上浮去除的问题。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种精炼旋转喷吹的脱氧装置，包括升降装置、供气系统、加料系统、旋转接头、旋转装置、旋转横枪、t形搅拌头、中空旋转管和框架；所述旋转横枪的枪身为中空管，枪头为t形搅拌头，在t形搅拌头的两侧设有喷吹孔，枪身及t形搅拌头包裹耐火材料；所述旋转装置包括电机和其内的空心轴；旋转横枪与旋转装置下部连接，枪身通过法兰与空心轴连接；旋转装置上部与中空旋转管下部连接，空心轴通过法兰与中空旋转管下部连接；中空旋转管上部与旋转接头内的轴承连接；旋转接头与供气系统和加料系统连通；旋转接头与框架固定；旋转装置固定在框架内，框架上端与升降装置连接；所述的升降装置包括卷扬机、定滑轮、吊钩，支撑架、设置在框架一侧的导向环、与导向环配合的导向杆；卷扬机、定滑轮、导向杆固定支撑架上；吊钩通过钢丝绳与框架连接。
所述的旋转横枪总长度为4500-5000mm，枪身直径为150-200mm，t形搅拌头长度800-1000mm，直径为300-400mm，喷吹孔直径为10-20mm。
精炼旋转喷吹的脱氧方法，包括如下步骤：
1)转炉出钢温度控制在1550℃～1650℃；
2)旋转横枪通过升降装置由待机位开始下降，同时打开供气系统和加料系统，开始喷脱氧粉剂；
3)旋转横枪的t形搅拌头进入钢水液面以下并距离钢水罐底0.3-1m后停止下降，启动旋转装置并逐步增加旋转速度，t形搅拌头转速设定为5-300r/min；
4)旋转喷吹5-10min后通过升降装置开始提升旋转横枪，在旋转横枪的t形搅拌头提出钢水液面前转速需降到5-10r/min，提出钢水液面以上0.3-0.5m并保持这个位置再次加快旋转10-30s，转数为50-80r/min；
5)降低旋转装置转数至停止，关闭供气系统和加料系统，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱氧工序。
步骤1)转炉出钢的钢水中控制含碳质量百分比0.10％以下；
所述的供气系统载气流量10-60nm3/h，，载气压力0.3-1.5mpa，载气为ar气；
所述的加料系统对脱氧粉剂输送量为5-10kg/t；
所述的脱氧粉剂成分含有质量百分比al2o320-40％、al40-60％、caco310-30％，粒度为0.05-0.1mm。
精炼旋转喷吹的脱硫装置应用在钢液精炼的lf、氩站、rh、ans、vd等工序上，也可单独应用该装置进行精炼脱硫工序。
本发明的精炼旋转喷吹的脱氧装置和脱氧方法，将脱氧剂输送至钢液内部，对比常规钢水脱氧及脱氧剂的投放方式，在本发明中，脱氧剂伴随微气泡受离心力和上浮力的共同作用，沿螺旋线向液面漂浮，在离心力作用下，气泡向粉剂喷出方向区域运动，使脱氧剂更好的弥散于钢液中，同时在钢液内形成涡流缓慢上升，从而增加了脱氧剂在钢液内的停留时间，提高了钢液内脱氧的动力学条件，促进钢液中al2o3夹杂与其他细小颗粒碰撞、聚集和长大，弥散的气泡伴随夹杂物充分上浮，提高了钢液的纯净度及脱氧剂的利用率。
附图说明
图1为精炼旋转喷吹的脱氧装置示意图；
其中，1-升降装置；2-供气系统；3-加料系统；4-旋转接头；5-旋转装置；6-导向环；7-旋转横枪；8-钢包；9-t形搅拌头；10-中空旋转管；11-框架；12-支撑架；13-导向杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
一种精炼旋转喷吹的脱氧装置，包括升降装置1、供气系统2、加料系统3、旋转接头4、旋转装置5、导向环6、旋转横枪7、钢包8、t形搅拌头9、中空旋转管10、框架11、支撑架12、导向杆13；
所述旋转横枪7的枪身为中空管，枪头为t形搅拌头，在t形搅拌头的两侧设有喷吹孔，枪身及t形搅拌头包裹耐火材料；所述旋转装置5包括电机和其内的空心轴；旋转横枪7与旋转装置5下部连接，枪身通过法兰与空心轴连接；旋转装置5上部与中空旋转管10下部连接，空心轴通过法兰与中空旋转管10下部连接；中空旋转管10上部与旋转接头4内的轴承连接；旋转接头4与供气系统2和加料系统3连通；旋转接头4与框架11固定；旋转装置5固定在框架11内，框架11与升降装置1连接。
所述的升降装置1包括卷扬机、定滑轮、吊钩，支撑架12、设置在框架11一侧的导向环6、与导向环6配合的导向杆13；卷扬机、定滑轮、导向杆13固定支撑架12上，吊钩通过钢丝绳与框架11上端连接。
实施例一
1.本发明的实施方案在260t钢水灌上进行，用于生产低碳铝镇静钢，实施钢种的转炉出钢温度为1640℃，含碳量为0.06％。
2.将钢包运送至旋转喷吹脱氧工序，应用精炼旋转喷吹的脱氧装置对钢液进行精炼脱氧处理。
3.旋转喷吹脱氧装置的旋转横枪总长度为4600mm，搅拌头长度900mm，搅拌头直径为360mm，喷吹孔直径为9mm，中空管直径为170mm，插入深度为旋转横枪t形搅拌头底部距灌底0.5米。
4.使用载气喷吹脱氧剂，载气流量20nm3/h，载气压力为1.2mpa，载气为ar气。
5.使用的脱氧粉剂主要成分al2o335％、al45％、caco315％。脱氧剂的粒度为0.07mm，脱氧剂的输送量为10kg/t。
6.钢水精炼旋转喷吹的脱氧步骤如下：1).旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2).旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为90r/min。3).喷吹工作达到9min后开始提枪，在旋转横枪前端提出钢水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转20s，转数为50r/min。4).降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱氧工序。
7.实施钢种精炼前活度氧含量为0.034％，经过旋转喷吹脱氧工序处理后全氧含量为0.0015％，温降为20℃，脱氧效果明显。
实施例二
1.本发明的实施方案在260t钢水灌上进行，用于生产低合金钢，实施钢种的转炉出钢温度为1630℃，含碳量为0.03％。
2.将钢包运送至旋转喷吹脱氧工序，应用精炼旋转喷吹的脱氧装置对钢液进行精炼脱氧处理。
3.旋转喷吹脱氧装置的旋转横枪总长度为4600mm，搅拌头长度900mm，搅拌头直径为360mm，喷吹孔直径为9mm，中空管直径为170mm，插入深度为旋转横枪t形搅拌头底部距灌底0.5米。
4.使用载气喷吹脱氧剂，载气流量20nm3/h，载气压力为1.2mpa，载气为ar气。
5.使用的脱氧粉剂主要成分al2o330％、al40％、caco320％。脱氧剂的粒度为0.07mm，脱氧剂的输送量为10kg/t。
6.钢水精炼旋转喷吹的脱氧步骤如下：1).旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2).旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为50r/min。3).喷吹工作达到8min后开始提枪，在旋转横枪前端提出水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转20s，转数为50r/min。4).降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱氧工序。
7.实施钢种精炼前活度氧含量为0.043％，经过旋转喷吹脱氧工序处理后全氧含量为0.0016％，温降为18℃。
实施例三
1.本发明的实施方案在260t钢水灌上进行，用于生产if钢，实施钢种的转炉出钢温度为1635℃，含碳量为0.002％。
2.将钢包运送至旋转喷吹脱氧工序，应用精炼旋转喷吹的脱氧装置对钢液进行精炼脱氧处理。
3.旋转喷吹脱氧装置的旋转横枪总长度为4700mm，搅拌头长度950mm，搅拌头直径为370mm，喷吹孔直径为9mm，中空管直径为180mm，插入深度为旋转横枪t形搅拌头底部距灌底0.5米。
4.使用载气喷吹脱氧剂，载气流量20nm3/h，载气压力为1.2mpa，载气为ar气。
5.使用的脱氧粉剂主要成分al2o335％、al50％、caco310％。脱氧剂的粒度为0.07mm，脱氧剂的输送量为13kg/t。
6.钢水精炼旋转喷吹的脱氧步骤如下：1).旋转横枪接到工作指令后由待机位开始下降，同时打开高压气源和加料系统，开始喷粉。2).旋转横枪进入钢水液面以下距离钢水罐底0.5m后开始旋转，逐步增加旋转速度，转速设定为160r/min。3).喷吹工作达到9min后开始提枪，在旋转横枪前端提出钢水液面前转速需降到5r/min以下，提出钢水液面以上0.3m并保持这个位置再次加快旋转20s，转数为50r/min。4).降低旋转转数至停止，结束喷吹，完成旋转喷吹的脱氧工序。
7.实施钢种精炼前活度氧含量为0.032％，经过旋转喷吹脱氧工序处理后全氧含量为0.0013％，温降为25℃。
对比例
在260t钢水灌上应用常规固定圆筒喷枪生产低碳铝镇静钢，实施钢种的转炉出钢温度为1635℃，含碳量为0.06％，活度氧含量为0.042％，固定圆筒喷枪底部距灌底0.5米，使用载气喷吹脱氧剂，载气流量20nm3/h，载气压力为1.2mpa，载气为ar。使用的脱氧粉剂为al2o335％、al45％、caco315％等。脱氧剂的粒度为0.07mm，脱氧剂的输送量为10kg/t，处理时间为20min。处理过程中钢水喷溅现象明显，旋转喷吹处理后全氧含量为0.0024％，温降为32℃。
应用本发明方法进行钢液精炼脱氧，提高了钢液内脱氧的动力学条件，促进钢液中al2o3夹杂与其他细小颗粒碰撞、聚集和长大，弥散的气泡伴随夹杂物充分上浮，与常规精炼喷吹脱氧剂相比，处理结束后全氧含量降低30％，提高了钢液的纯净度及脱氧剂的利用率，处理时间缩短25％，温降减少20％，钢液喷溅得到了有效抑制。本发明既可独立作为钢液精炼脱氧工序，也可应用在钢液精炼的lf、氩站、rh、ans、vd等工序上。