一種旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置及合金化方法與流程

2023-04-23 02:06:56

本發明涉及鋼鐵冶金領域，特別涉及一種旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置及合金化方法。

背景技術：

通過加入元素，使金屬成為(在一定的工藝條件下)具有預期性能的合金。為保證鋼的各種物理、化學性能，向鋼中加入合金添加劑將其成分調整到規定範圍的操作。那些在普通鋼中沒有的或含量較少的元素(c、si、mn、s或p)都屬於合金元素。合金添加劑既可以是純的材料(鎳、銅、鋁、石墨粉等)，也可以是鐵合金(錳鐵、矽鐵、釩鐵、鉻鐵等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在煉鋼生產中，一般脫氧與合金化幾乎同時進行，有時不可能把脫氧元素與合金元素截然分開。但脫氧與合金化二者的目的和物理化學反應過程是不同的。

合金元素的性能不同，其合金化工藝也不同。根據合金元素與氧的親和力，在鐵中的溶解度及其熔點、沸點、蒸氣壓力、密度等決定其合理的尺寸、加入時間、地點和方法以及必須採取的助熔和防止氧化的措施。ni、mo、cu、co等元素與氧的親和力低，可隨爐料一起加入或在冶煉過程中加入；而ti、v、cr、si、mn、al等與氧的親和力強，則是在出爐前(或在鋼包中)加到已經充分脫氧的鋼液中。爐內可加入量大的鐵合金，其塊度較大才易穿過渣層。鋼包內加入時，鐵合金與熔渣反應少，回收率較高，最好用經過破碎的粒狀鐵合金。用量大的錳鐵、矽鐵、鉻鐵、鎳等，以塊狀加入鋼液費用最低，通常可採用簡單的加入方法。對那些在鋼中溶解度有限、密度小、與氧的親和力大且蒸氣壓又高的元素(如鈣)，或要求控制嚴格的微量合金元素(ti、v、b)和殘餘含量元素(al)等可採用餵絲法，所用餵絲機，設備簡單、投資省，收得率高而穩定。用氧化物料對鋼水進行直接合金化，可以降低成本、節約電能、呈粉狀、球狀或燒結狀態的純氧化物、碳、氮化合物、礦石和精礦、爐渣和其他廢料都可用作添加劑。熔點低並能形成流動性好的均質熔體的氧化物混合料用於合金化的效果好。w、mo、ni、v、nb、cr、mn的氧化物用於直接合金化，在生產中已有應用。

申請號201310508854.6公開了一種名稱為「一種在鋼包中進行合金化的方法」其特徵是本發明公開了一種在鋼包中進行合金化的方法：轉爐冶煉並出鋼；向鋼包中加入合金化元素進行脫氧和合金化；在鋼包中的鋼水表面加入鹼性保護渣；在鋼包中進行合金化：首先將在脫氧及合金化中所需要加入化學元素的總重量w，與不低於所需要加入化學元素總重量w的50％鹼性保護渣混合均勻；再通過從合金罩上的開口處插入鋼水中的噴吹管，在距煉鋼中間包底部200～350mm處，用氮氣或惰性氣體吹入鋼水直至合金化結束；再靜置3～5分鐘，使鋼水中夾雜物充分上浮進入保護渣中；按照常規進行後工序操作。本發明通過在鋼包中同時加入脫氧劑和保護渣，能提高脫氧及合金化效率，提高合金收得率在5～8％，降低鋼水中夾雜物含量25～30％，還能避免合金燒損。但該方法只是採用帶攪拌頭及冷卻管的噴吹管，將合金及鹼性保護渣吹入鋼液進行合金化，其合金還是以大顆粒狀態進入，同時輔以簡單的攪拌機冷卻，本發明攪拌及噴吹均在同一點進行其合金收得率較低；並且由於合金粒度大、熔化時間長易造成鋼液溫降較大、合金化時間長等缺點。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本發明提供一種能夠實現多點同時合金化且溫降小、合金化時間短；合金收得率高的旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置及合金化方法。

本發明目的是通過下面的技術方案實現的：

一種旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置，其特徵在於：包括升降裝置、防噴濺裝置、供料系統、噴吹系統、旋轉裝置、噴粉槍；所述的噴粉槍為倒t形中空管，管頭兩端帶有噴孔，外部包裹耐火材料；所述的旋轉裝置包括旋轉接頭和內部帶有空心軸的電機，旋轉接頭整體為三通結構，內部軸承與電機內的空心軸上端連接，旋轉接頭水平方向分別與管道連通，空心軸下端通過法蘭與噴粉槍上端連接；所述防噴濺裝置為上小下大的圓柱，旋轉裝置位於防噴濺裝置內，所述的管道穿過防噴濺裝置並通過金屬軟管分別與供料系統和噴吹系統連通，防噴濺裝置下表面覆蓋一層耐火材料；防噴濺裝置與升降裝置連接，防噴濺裝置、旋轉裝置、噴粉槍均可隨升降裝置上下升降移動；所述的升降裝置包括支架、升降機和支撐臂，支架與防噴濺裝置連接，支架通過支撐臂與升降機連接；供料系統中的熔劑和噴吹系統中的載氣通過旋轉裝置吹入噴粉槍，實現旋轉噴粉。

所述防噴濺裝置下表面直徑為罐口外徑的110～130％。

所述噴粉槍橫向鋼管直徑為縱向鋼管直徑的2/3～4/5；外部耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2～2/3。

一種旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化方法，其特徵在於包括如下步驟：

1)脫氧處理後進行鋼水合金化處理；

2)啟動噴吹系統，將純度為99.9％以上、壓力0.4～0.6mpa的氮氣或惰性氣體通過噴粉槍吹入鋼液，同時開啟升降裝置將噴粉槍下降至距鋼水罐底部400～500mm，當噴粉槍達到工作位時開啟旋轉裝置，旋轉速度為10～30轉/分鐘，同時啟動供料系統將需要加入的合金總量通過噴粉槍噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.09～0.125mm，調整噴吹系統將壓力調至工作壓力0.8～0.9mp直至合金化完成；

3)合金化完成後，關閉供料系統並啟動升降裝置將噴粉槍提升至鋼水液面以上，調整噴吹系統將壓力調整至0.9～1.1mp，調整旋轉裝置將旋轉速度調至30～50轉/分鐘，對噴粉槍進行1～2min除渣及防堵處理；

4)合金化完成後，將鋼液靜置1～3min以利用於合金元素進一步均勻化。

本發明的有益效果：1.本發明通過採用專用旋轉噴吹粉劑鋼水合金化裝置，利用倒t型噴粉槍可實現多點同時合金化。2.本發明採用旋轉噴吹合金粉劑的方法進行合金化，可較少合金化溫降、縮短合金化時間、有效提高合金收得率。3.採用本發明進行合金化後其合金元素均勻程度高。4.本發明其供料系統、噴吹系統可實現自動控制及在線調節。5.本發明可有效防止噴粉槍堵塞，並且能夠實現噴粉槍自動除渣。

附圖說明

圖1為旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置結構示意圖；

圖2為圖1的a向放大圖；

其中，1-支架；2-防噴濺裝置；3-供料系統；4-旋轉裝置；5-鋼水罐；6-鋼水罐車；7-噴粉槍；8-噴吹系統；9-升降機；10-支撐臂；11-旋轉接頭；12-電機；13-空心軸；14-法蘭。

具體實施方式

下面結合具體實施例進行說明：

一種旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化裝置，包括升降裝置、防噴濺裝置2、供料系統3、噴吹系統8、旋轉裝置4、噴粉槍7；升降裝置包括支架1、升降機9和支撐臂10，支架1與防噴濺裝置2連接，支架1通過支撐臂10與升降機9連接，升降機9採用液壓系統作為驅動力；所述的噴粉槍7為倒t形中空管，管頭兩端帶有噴孔，外部包裹耐火材料；所述的旋轉裝置4包括旋轉接頭11和內部帶有空心軸13的電機12，旋轉接頭11整體為三通結構，內部軸承與電機12內的空心軸13上端連接，旋轉接頭水平方向分別與管道連通，空心軸13下端通過法蘭14與噴粉槍7上端連接；所述防噴濺裝置2為上小下大的圓柱，旋轉裝置4位於防噴濺裝置2內，所述的管道穿過防噴濺裝置2並通過金屬軟管分別與供料系統3和噴吹系統8連通，防噴濺裝置2下表面覆蓋一層耐火材料；防噴濺裝置2與升降裝置連接，防噴濺裝置2、旋轉裝置4、噴粉槍7均可隨升降裝置上下升降移動；供料系統3中的熔劑和噴吹系統8中的載氣通過旋轉裝置4吹入噴粉槍7，實現旋轉噴粉。

電機功率及大小，根據噴粉槍7具體尺寸及重量確定；

防噴濺裝置2下表面直徑為鋼水罐5罐口外徑的110～130％；

所述噴粉槍7內部採用耐磨無縫鋼管採用焊接手段製成，t形噴頭橫向鋼管直徑為縱向鋼管直徑的2/3～4/5；外部耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2～2/3。

將脫氧處理後載有鋼水罐5的鋼水罐車6開至，採用本發明的旋轉噴吹粉劑鋼水合金化裝置進行鋼水合金化處理。

實施例1：

採用本發明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的110％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的1/2；啟動噴吹系統8將純度為99.9％以上、壓力0.4mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部400mm，當噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉裝置4，旋轉速度為10轉/分鐘，同時啟動供料系統3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.09mm，調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.8mp直至合金化完成。合金化完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調整噴吹系統8將壓力調整至0.9mp，調整旋轉裝置4將旋轉速度調至30轉/分鐘，進行1min除渣、防堵處理。合金化完成後將鋼液靜置1min，完成上述處理後，按照常規進行後序操作。

實施例2：

採用本發明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的120％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的2/3；啟動噴吹系統8將純度為99.9％以上、壓力0.5mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部450mm，當噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉裝置4，旋轉速度為20轉/分鐘，同時啟動供料系統3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.106mm，調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.9mp直至合金化完成。合金化完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調整噴吹系統8將壓力調整至1.0mp，調整旋轉裝置4將旋轉速度調至40轉/分鐘，進行2min除渣、防堵處理。合金化完成後將鋼液靜置2min，完成上述處理後，按照常規進行後序操作。

實施例3：

採用本發明進行合金化試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鋼水罐5罐口外徑的130％，噴粉槍7外部包裹耐火材料其耐火材料長度為噴粉槍總長度的2/3；啟動噴吹系統8將純度為99.9％以上、壓力0.6mpa的氮氣通過噴粉槍7噴吹入鋼液，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鋼水罐5底部500mm，當噴粉槍7達到工作位時開啟旋轉裝置4，旋轉速度為30轉/分鐘，同時啟動供料系統3將需要加入的合金總量通過噴粉槍7噴吹到鋼液中，其合金粒徑為0.125mm，調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.9mp直至合金化完成。合金化完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鋼水液面以上，調整噴吹系統8將壓力調整至1.1mp，調整旋轉裝置4將旋轉速度調至50轉/分鐘，進行2min除渣、防堵處理。合金化完成後將鋼液靜置3min，完成上述處理後，按照常規進行後序操作。

實施效果：

在某鋼鐵企業煉鋼廠，採用旋轉噴吹粉劑鋼水合金化方法及裝置，對鋼水罐容量260t的鋼水，進行合金化試驗，並取得良好的效果，具體如下：

採用本發明進行鋼水合金化，其合金收得率為94～99％、平均96.67％，溫降為2～6℃、平均4.12℃；合金化時間為4～8min、平均6.35min；合金元素均勻程度高分點檢測無差異。與常規合金化工藝相比其合金收得率提高8～10％、溫降減少6℃以上、合金化時間平均縮短5min以上。總之，採用全新的旋轉噴吹粉劑的鋼水合金化方法比常規合金化方法在合金收得率、溫降、合金化時間等指標上均有較大的提高，本發明的研製成功將是鋼水合金化工藝的一大革新。