本发明涉及钢铁冶金领域,特别涉及一种旋转喷吹粉剂的铁水脱磷装置及脱磷方法。
背景技术:
磷是绝大多数钢种中的有害元素,容易在晶界偏析,引起钢的低温脆性和回火脆性。近年来,随着科学技术的迅速发展,用户对钢质量的要求不断提高。例如,对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢和部分厚板用钢,除了要求极低的硫含量以外,也要求钢中的磷含量<0.01%或0.005%。
此外,为了降低氧气转炉钢的生产成本和实行少渣炼钢,也要求铁水磷含量<0.015%。因此,80年代以来许多冶金工作者致力于研究铁水的预处理脱磷问题,开发了各种处理方法。
铁水预脱磷处理可以分为氧化脱磷和还原脱磷,目前,各钢厂普遍采用氧化脱磷工艺。脱磷方法根据脱磷剂不同分为sarp法、铁水罐法、orp法、转炉法和nrp法等。常用的两类:一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷车中进行脱磷;另一种是在转炉内进行铁水脱磷预处理。这两种方法在工业上均得到了实际应用。
申请号201310508854.6公开了一种名称为“一种铁水脱磷方法”其特征是本发明提供了一种铁水脱磷方法,主要针对大型转炉铁水脱磷。采用以下步骤进行:①通过氧枪从顶部向铁水表面供给氧气,供氧强度在0.8-1.1nm3/t/min范围内变化;②通过转炉上方设置的料斗向铁水中加入以石灰、轻烧白云石、矿石为主体的造渣料进行造渣,成渣后炉渣二元碱度(cao/sio2)为1.6-2.0;③通过转炉炉底供气系统向钢水内部供给搅拌气体,供气强度在0.25-0.40nm3/t/min。本发明利用低碱度炉渣熔点低,铁水温度低易成渣,通过较大矿石用量来促进成渣和供氧,利用低供氧强度吹炼来延长吹炼时间,大底吹强度搅拌实现渣、金间的充分混合,实现去磷,具有脱磷效果好,石灰用量少,脱磷用辅料消耗少,钢渣排放少的优点。但该方法脱磷率低,同时设备改造投资巨大。
技术实现要素:
为了克服上述缺陷,本发明提供一种能够实现温降小、处理时间短;脱磷率高、设备改造及投资小的旋转喷吹粉剂的铁水脱磷装置及脱磷方法。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的:
一种旋转喷吹粉剂的铁水脱磷装置,其特征在于:包括升降装置、防喷溅装置、供料系统、喷吹系统、旋转装置、喷粉枪;所述的喷粉枪为倒t形中空管,管头两端带有喷孔,外部包裹耐火材料;所述的旋转装置包括旋转接头和内部带有空心轴的电机,旋转接头整体为三通结构,内部轴承与电机内的空心轴上端连接,旋转接头水平方向分别与管道连通,空心轴下端通过法兰与喷粉枪上端连接;所述防喷溅装置为上小下大的圆柱,旋转装置位于防喷溅装置内,所述的管道穿过防喷溅装置并通过金属软管分别与供料系统和喷吹系统连通,防喷溅装置下表面覆盖一层耐火材料;防喷溅装置与升降装置连接,防喷溅装置、旋转装置、喷粉枪均可随升降装置上下升降移动;所述的升降装置包括支架、升降机和支撑臂,支架与防喷溅装置连接,支架通过支撑臂与升降机连接;供料系统中的熔剂和喷吹系统中的载气通过旋转装置吹入喷粉枪,实现旋转喷粉。
所述防喷溅装置下表面直径为罐口外径的110~130%。
所述喷粉枪横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3~4/5;外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2~2/3。
一种旋转喷吹粉剂的旋转喷吹粉剂的铁水脱磷方法,其特征在于包括如下步骤:
1)将高炉出铁后进行铁水脱磷处理;
2)启动喷吹系统,将纯度为99.9%以上、压力0.4~0.6mpa的氮气或惰性气体通过喷粉枪吹入铁水,同时开启升降装置将喷粉枪下降至距铁水罐底部400~500mm,当喷粉枪达到工作位时开启旋转装置,旋转速度为10~30转/分钟,同时启动供料系统将需要加入的脱磷剂总量通过喷粉枪喷吹到铁水中,其合金粒径为0.09~0.125mm,调整喷吹系统将压力调至工作压力0.8~0.9mp直至脱磷完成;
3)铁水脱磷完成后,关闭供料系统并启动升降装置将喷粉枪提升至铁水液面以上,调整喷吹系统将压力调整至0.9~1.1mp,调整旋转装置将旋转速度调至30~50转/分钟,对喷粉枪进行1~2min除渣及防堵处理;
4)进行铁水扒渣处理及后序操作。
所述的脱磷剂中含氧化铁废料与石灰的质量比例为40~60:60~40,其中含氧化铁废料氧化铁质量百分比含量≥85%,石灰中氧化钙质量百分比含量≥90%。
本发明的有益效果:1.本发明通过采用专用旋转喷粉铁水脱磷装置,利用倒t型喷粉枪可实现多点同时脱磷处理,提升了脱磷反应的动力学条件,有效提升脱磷率。2.本发明采用旋转喷吹脱磷剂的方法进行铁水脱磷,可加快脱磷反应速度,缩短脱磷处理时间。3.本发明可在原有铁水脱硫工位进行部分改造即可实现,所以其设备改造及投资小。4.本发明其供料系统、喷吹系统可实现自动控制及在线调节。5.本发明可有效防止喷粉枪堵塞,并且能够实现喷粉枪自动除渣。
附图说明
图1为旋转喷吹粉剂的铁水脱磷装置结构示意图;
图2为图1的a向放大图;
其中,1-支架;2-防喷溅装置;3-供料系统;4-旋转装置;5-铁水罐;6-铁水罐车;7-喷粉枪;8-喷吹系统;9-升降机;10-支撑臂;11-旋转接头;12-电机;13-空心轴;14-法兰。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明:
一种旋转喷吹粉剂的铁水脱磷装置,进行铁水脱磷处理装置,包括升降装置、防喷溅装置2、供料系统3、喷吹系统8、旋转装置4、喷粉枪7;升降装置包括支架1、升降机9和支撑臂10,支架1与防喷溅装置2连接,支架1通过支撑臂10与升降机9连接,升降机9采用液压系统作为驱动力;所述的喷粉枪7为倒t形中空管,管头两端带有喷孔,外部包裹耐火材料;所述的旋转装置4包括旋转接头11和内部带有空心轴13的电机12,旋转接头11整体为三通结构,内部轴承与电机12内的空心轴13上端连接,旋转接头水平方向分别与管道连通,空心轴13下端通过法兰14与喷粉枪7上端连接;所述防喷溅装置2为上小下大的圆柱,旋转装置4位于防喷溅装置2内,所述的管道穿过防喷溅装置2并通过金属软管分别与供料系统3和喷吹系统8连通,防喷溅装置2下表面覆盖一层耐火材料;防喷溅装置2与升降装置连接,防喷溅装置2、旋转装置4、喷粉枪7均可随升降装置上下升降移动;供料系统3中的熔剂和喷吹系统8中的载气通过旋转装置4吹入喷粉枪7,实现旋转喷粉。
电机功率及大小,根据喷粉枪7具体尺寸及重量确定;
防喷溅装置2下表面直径为铁水罐5罐口外径的110~130%;
所述喷粉枪7内部采用耐磨无缝钢管采用焊接手段制成,t形喷头横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3~4/5;外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2~2/3。
将高炉出铁后载有铁水罐5的铁水罐车6开至处理位,采用本发明旋转喷吹粉剂铁水脱磷装置,进行铁水脱磷处理。
实施例1:
采用本发明进行铁水脱磷试验,防喷溅装置2最大直径为铁水罐5罐口外径的110%,喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2;启动喷吹系统8将纯度为99.9%以上、压力0.4mpa的氮气或惰性气体通过喷粉枪7喷吹入铁水,同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距铁水罐5底部400mm,当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4,旋转速度为10转/分钟,同时启动供料系统3将需要加入的脱磷剂总量通过喷粉枪7喷吹到铁水中;其脱磷剂含氧化铁废料与石灰的比例为1:1,氧化铁废料氧化铁含量为85%,石灰中氧化钙含量90%,脱磷剂粒径为0.09mm;调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.8mp直至铁水脱磷完成。铁水脱磷完成后,关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至铁水液面以上,调整喷吹系统8将压力调整至0.9mp,调整旋转装置4将旋转速度调至30转/分钟,进行1min除渣、防堵处理。铁水脱磷完成后进行扒渣处理。完成上述处理后,按照常规进行后序操作。采用上述工艺方法及装置可实现如下技术指标:铁水温降为62℃、处理时间为35min;脱磷率为90%
实施例2:
采用本发明进行铁水脱磷试验,防喷溅装置2最大直径为铁水罐5罐口外径的120%,喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的2/3;启动喷吹系统8将纯度为99.9%以上、压力0.5mpa的氮气或惰性气体通过喷粉枪7喷吹入铁水,同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距铁水罐5底部450mm,当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4,旋转速度为20转/分钟,同时启动供料系统3将需要加入的脱磷剂总量通过喷粉枪7喷吹到铁水中;其脱磷剂含氧化铁废料与石灰的比例为1:1,氧化铁废料氧化铁含量为90%,石灰中氧化钙含量94%,脱磷剂粒径为0.106mm;调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.9mp直至铁水脱磷完成。铁水脱磷完成后,关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至铁水液面以上,调整喷吹系统8将压力调整至1.0mp,调整旋转装置4将旋转速度调至40转/分钟,进行2min除渣、防堵处理。铁水脱磷完成后进行扒渣处理。完成上述处理后,按照常规进行后序操作。采用上述工艺方法及装置可实现如下技术指标:铁水温降为60℃、处理时间为30min;脱磷率为95%
实施例3:
采用本发明进行铁水脱磷试验,防喷溅装置2最大直径为铁水罐5罐口外径的130%,喷粉枪7外部包裹耐火材料其耐火材料长度为喷粉枪总长度的2/3;启动喷吹系统8将纯度为99.9%以上、压力0.6mpa的氮气或惰性气体通过喷粉枪7喷吹入铁水,同时开启升降机9将外部包裹耐火材料喷粉枪7下降至距铁水罐5底部500mm,当喷粉枪7达到工作位时开启旋转装置4,旋转速度为30转/分钟,同时启动供料系统3将需要加入的脱磷剂总量通过喷粉枪7喷吹到铁水中;其脱磷剂含氧化铁废料与石灰的比例为1:1,氧化铁废料氧化铁含量为95%,石灰中氧化钙含量98%,脱磷剂粒径为0.129mm;调整喷吹系统8将压力调至工作压力0.9mp直至铁水脱磷完成。铁水脱磷完成后,关闭供料系统3并启动升降机9将喷粉枪7提升至铁水液面以上,调整喷吹系统8将压力调整至1.1mp,调整旋转装置4将旋转速度调至50转/分钟,进行2min除渣、防堵处理。铁水脱磷完成后进行扒渣处理。完成上述处理后,按照常规进行后序操作。采用上述工艺方法及装置可实现如下技术指标:铁水温降为64℃、处理时间为33℃;脱磷率为98%
实施效果:
在某钢铁企业炼钢厂,采用旋转喷吹粉剂的铁水脱磷方法及装置,对铁水罐容量260t的铁水,进行铁水脱磷试验,并取得良好的效果,具体如下:
采用本发明进行钢水铁水脱磷试验,其脱磷率为90~98%、平均94.33%,铁水温降为60~64℃、平均62℃;铁水脱磷处理时间为30~35min、平均32.67min;铁水脱磷各项技术指标控制稳定,与常规铁水脱磷工艺相比其脱磷率提高10~15%、温降减少30℃以上、铁水脱磷处理时间平均缩短60min以上。总之,采用全新的旋转喷吹粉剂的铁水脱磷方法比常规铁水脱磷方法在脱磷率、温降、铁水脱磷处理时间等技术指标上均有较大的提高,本发明的研制成功将是铁水脱磷工艺的一大革新。