一种铁水脱硫用旋转喷吹设备及喷吹方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼铁水预处理技术领域，特别涉及一种铁水脱硫用旋转喷吹设备及喷吹方法。

背景技术：

铁水脱硫是20世纪50～60年代开始进行研究和应用的铁水处理工艺技术。目前，国内钢厂广泛使用的铁水脱硫方法有两种：喷射法和KR法。

见图8，喷射法是利用惰性气体为载体，将脱硫粉剂通过耐火材料制成的喷枪20喷入铁水18中，使脱硫剂与铁水18反应，从而达到脱硫的目的。喷射法不足之处：脱硫粉剂与铁水18中的硫不能充分结合，脱硫效率低，脱硫剂消耗多。

见图9，KR法最早是由日本1995年开发的。它是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包中铁水一定深度，利用在大型搅拌器19激烈搅拌作用下产生的漩涡，使脱硫粉剂与铁水18接触并反应，达到脱硫目的。KR法不足之处：使用的冶金设备复杂，成本高。

目前，国内各大钢厂中，较早投产的脱硫生产线，多为喷射法，后期新建的则多为KR法。需要说明的是------KR法脱硫效率更高，脱硫粉剂消耗更低，更适合冶炼精品钢，但同时一次性投资很大，占地面积很大，因此之前投产喷射法脱硫的钢厂，不少厂家都想通过改造，更换为更为高效的KR法脱硫生产线，但往往由于原有场地狭小的原因，投资太大的原因等等而无法实现。

专利号为CN201110284037.8的专利文件公开了“一种脱硫喷枪”，通过动力装置、传动装置等，实现喷枪在脱硫过程中的旋转，使脱硫粉剂与铁水搅拌混合，提高脱硫效果，并节省脱硫粉剂，相对于KR法脱硫生产线其结构占用空间较小，比较容易实现现有设备的改造。

但是，该设备的动力装置采用了四个电机从喷枪的侧面夹紧传动，其占用空间还是很大。从侧面设置的两个传动电机使喷枪左右交替旋转，该旋转方式使喷枪的桨叶总是逆着铁水的旋动方向运动，一是使喷枪的桨叶在铁水受到较大的阻力，缩短喷枪使用寿命；二是对铁水搅拌的不均匀，脱硫粉剂与铁水混合效果不好，脱硫效果也不佳；三是更容易引起设备的晃动。另外，采用两个电机只是单独对旋转喷枪本体进行夹紧固定，是无法保证整个设备的稳固和不晃动的。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种铁水脱硫用旋转喷吹设备及喷吹方法，该设备集成性更高，占用空间小；动力条件好，设备使用稳定、不晃动；铁水搅拌均匀，高效脱硫，生产效率高，脱硫粉剂消耗少，降低生产成本；可满足冶炼纯净钢的工艺条件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种铁水脱硫用旋转喷吹设备，包括旋转机构、行走小车、槽钢轨道、定位气缸，槽钢轨道纵向固定在金属钢结构框架上，行走小车通过行走轮行走于槽钢轨道中，旋转机构的轴承座和电机固定在行走小车上，在行走小车背面设置有气缸，气缸的一端固定在金属钢结构框架上，另一端顶接行走小车。

所述旋转机构包括电机、旋转接头、齿轮、轴承座、空心轴、法兰、喷枪，空心轴的两端通过轴承安装在轴承座上，在空心轴上固定有齿轮，在电机的输出轴上也固定有齿轮，空心轴上的齿轮与电机输出轴上的齿轮相互啮合，空心轴的上端通过旋转接头连接脱硫粉剂管道，空心轴的下端通过法兰连接喷枪。

所述喷枪包括枪体金属结构件、耐火材料层、桨叶，金属结构件的底部开设有喷嘴，在金属结构件的下半部浇注有耐火材料层，在耐火材料层的外周设置有耐火材料材质的桨叶。

所述行走小车包括车体钢板、行走轮、轮轴，车体钢板固定在轮轴上，行走轮安装在轮轴的两端。

一种如权利要求1所述的铁水脱硫用旋转喷吹设备的喷吹方法，具体方法如下：

1)将铁水罐移动至旋转喷吹设备的下端，之后通过金属钢结构框架上的吊运装置，将行走小车及旋转机构向下运放，行走小车沿着槽钢轨道向下行进，行进至工位时，停止旋转机构的下放，启动行走小车背面的气缸，气缸顶住行走小车的背面，使行走小车及旋转机构沿水平方向被固定在槽钢轨道与气缸之间，有效防止了旋转喷吹设备因下部喷枪旋转工作时所产生巨大的离心力，而引起的剧烈晃动；

2)利用压缩气体将脱硫粉剂，经由管道向空心轴及喷枪中输送，最终喷吹到铁水中，同时启动电机，通过电机驱动空心轴及喷枪旋转，喷枪上的桨叶将脱硫粉剂与铁水进行充分搅拌；在搅拌的过程中，由于气缸的作用，行走小车与槽钢轨道之间牢固定位，使旋转喷吹设备稳定旋转而不晃动，保证脱硫作业的顺利进行。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明集成性更高，占用空间小，在原有喷吹法脱硫生产线的基础上，稍作改造即可实现，投资极低。

2)本发明的设备动力条件好，使用稳定、不晃动，提高生产安全性。

3)本发明的喷枪可以实现360°旋转，从一个方向对铁水进行搅拌，使铁水形成漩涡，铁水搅拌均匀，同时利用惰性气体为载体将脱硫粉剂由枪体喷吹到已经被搅起的铁水中，使之与铁水充分反应，从而达到高效脱硫的目的，可充分满足冶炼纯净钢的工艺条件。

4)本发明生产效率高，脱硫粉剂消耗少，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明一种铁水脱硫用旋转喷吹设备的结构示意图(正面)；

图2是本发明一种铁水脱硫用旋转喷吹设备的结构示意图(背面)；

图3是本发明一种铁水脱硫用旋转喷吹设备的结构示意图(局部拆分图)；

图4是本发明中旋转机构的结构示意图；

图5是本发明中喷枪的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明的工作状态示意图；

图8是现有技术中喷射法脱硫的示意图；

图9是现有技术中KR法脱硫的示意图。

图中：1-电机、2-齿轮、3-轴承座、4-法兰、5-喷枪、6-桨叶、7-背板、8-空心轴、9-旋转接头、10-槽钢轨道、11-车体钢板、12-气缸、13-行走轮、14-轮轴、15-金属结构件、16-刚玉-碳化硅-碳浇注料、17-刚玉-碳化硅浇注料、18-铁水、19-搅拌器、20-现有技术的喷枪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

见图1-图3，一种铁水脱硫用旋转喷吹设备，包括旋转机构、行走小车、槽钢轨道10、定位气缸12，槽钢轨道10纵向固定在金属钢结构框架上，行走小车通过行走轮13行走于槽钢轨道10中，旋转机构的轴承座3和电机1固定在行走小车上，在行走小车的背面设置有气缸12，气缸12的一端固定在金属钢结构框架上，另一端顶接行走小车。气缸12的数量为2-4个，采用10A-5、10A-5R等标准型气缸。

见图4，所述旋转机构包括电机1、旋转接头9、齿轮2、轴承座3、空心轴8、法兰4、喷枪5，空心轴8的两端通过轴承安装在轴承座3上，在空心轴8上固定有齿轮，在电机1的输出轴上也固定有齿轮2，空心轴8上的齿轮与电机1输出轴上的齿轮2相互啮合，空心轴8的上端通过旋转接头9连接脱硫粉剂管道，空心轴8的下端通过法兰4连接喷枪5。

法兰及空心轴采用45号钢或20Cr钢或40Cr钢或42CrMo钢制作，电机与空心轴的转动齿轮2可以采用45号钢或40Cr钢等材质制作成的硬齿面直齿圆柱齿轮。

上下两个轴承座3和电机1固定在背板7上，背板7固定在车体钢板11上，由行走小车带动上下移动。

见图5、图6，所述喷枪5包括金属结构件15、耐火材料层、桨叶6，金属结构件15的底部开设有喷嘴，在金属结构件15的下半部浇注有耐火材料层，在耐火材料层的外周设置有耐火材料材质的桨叶6。

整个喷枪5由金属结构件15与高性能耐火材料复合浇注制成，金属结构件15由高强度结构钢制成，其内部为空心管道，金属结构件15的外层浇注料渣线位置采用刚玉-碳化硅-碳浇注料16(渣线位置是指喷枪处于铁水上表面钢渣的位置)，金属结构件15的枪身位置采用刚玉-碳化硅浇注料17(枪身位置是指喷枪没入铁水部分)，下部桨叶6采用强度很高、耐磨性好的刚玉浇注料。

喷枪5底部喷嘴可制作成双吹或三吹等形式的喷枪，喷枪5下部的桨叶6可做成2桨、3桨、4桨、6桨等类型。

所述行走小车包括车体钢板11、行走轮13、轮轴14，车体钢板11固定在轮轴14上，行走轮13安装在轮轴14的两端。行走轮13嵌于槽钢轨道10的槽钢槽中，当气缸12从车体钢板11的背面顶紧时，行走小车的行走轮13卡紧在槽钢轨道10的槽钢内壁上，使行走小车及整个旋转机构与槽钢轨道10之间牢固定位，从而避免在喷枪5旋转的过程中造成的整个设备的振动和摇晃。

本发明中的行走小车通过链条与吊运设备连接，实现在槽钢轨道10中的上下行走。

一种如权利要求1所述的铁水脱硫用旋转喷吹设备的喷吹方法，具体方法如下：

1)将铁水罐移动至旋转喷吹设备的下端，之后通过金属钢结构框架上的吊运装置，将行走小车及旋转机构向下运放，行走小车沿着槽钢轨道10向下行进，行进至工位时，停止旋转机构的下放，启动行走小车背面的气缸12，气缸12顶住行走小车的背面，使行走小车及旋转机构沿水平方向被固定在槽钢轨道10与气缸12之间，有效防止了旋转喷吹设备因下部喷枪5旋转工作时所产生巨大的离心力，而引起的剧烈晃动；

2)利用压缩气体将脱硫粉剂，经由管道向空心轴8及喷枪5中输送，最终喷吹到铁水18中，同时启动电机1，通过电机1驱动空心轴8及喷枪5旋转，喷枪5上的桨叶6将脱硫粉剂与铁水18进行充分搅拌；在搅拌的过程中，由于气缸12的作用，行走小车与槽钢轨道10之间牢固定位，使旋转喷吹设备稳定旋转而不晃动，保证脱硫作业的顺利进行。

实施例1：

东北某钢厂脱硫生产线建于1999年，属喷射法脱硫。近年来随着精品钢比例的提高，对铁水深脱硫要求日益提高，原有的喷射法脱硫已不能满足新的冶炼条件和要求，因此2010年以后该钢厂新建工区的脱硫生产线均采用KR法，但原有的喷射法生产线改造十分困难，场地狭小是最大的问题，同时改造变动很大，投资也很大，所以无法实施。

后采用了本发明的铁水脱硫旋转喷吹方法(spinning rotor)，以下简称SR法。仅在原有位置稍作加固、改造，付出少量的投资，即实现了原有喷枪像KR法搅拌器19一样在铁水18中旋转，让脱硫粉剂与铁水18更加充分地接触并反应，这样，不仅节省了脱硫粉剂的使用量，降低成本，同时与原有喷射法相比，大大提高了脱硫作业效率，满足冶炼精品钢的条件和要求。

遵从SR脱硫工艺中不同铁水品种的技术要求，喷枪5的转速必须实现可调(20-60转/分钟)，同时提高设备的集成性，电机1采用减速机电机一体，配变频器。实施例中采用双吹式4桨喷枪，法兰4及空心轴8采用20Cr钢制作，电机1与空心轴8的转动齿轮2采用45号钢制作，采用2个气缸12对旋转机构进行固定。

实施效果见表1：

表1：采用SR法之前与之后20罐铁水脱硫效果及脱硫粉剂耗量值的对比

由表1可以看出：采用SR法之前脱硫率为83.71％，而采用SR法之后脱硫率为88.55％，提高了4.84％，深脱硫性能优良。

采用SR法之前脱硫粉剂消耗597公斤/罐，而采用SR法之后脱硫粉剂消耗463公斤/罐，降低消耗134公斤/罐，经济效果明显。