一種旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷裝置及脫磷方法與流程
2023-08-09 09:56:56 1
本發明涉及鋼鐵冶金領域，特別涉及一種旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷裝置及脫磷方法。
背景技術：
磷是絕大多數鋼種中的有害元素，容易在晶界偏析，引起鋼的低溫脆性和回火脆性。近年來，隨著科學技術的迅速發展,用戶對鋼質量的要求不斷提高。例如，對於低溫用鋼、海洋用鋼、抗氫致裂紋鋼和部分厚板用鋼，除了要求極低的硫含量以外，也要求鋼中的磷含量<0.01％或0.005％。
此外，為了降低氧氣轉爐鋼的生產成本和實行少渣煉鋼，也要求鐵水磷含量<0.015％。因此，80年代以來許多冶金工作者致力於研究鐵水的預處理脫磷問題,開發了各種處理方法。
鐵水預脫磷處理可以分為氧化脫磷和還原脫磷，目前，各鋼廠普遍採用氧化脫磷工藝。脫磷方法根據脫磷劑不同分為sarp法、鐵水罐法、orp法、轉爐法和nrp法等。常用的兩類：一種是在盛鐵水的鐵水包或魚雷車中進行脫磷；另一種是在轉爐內進行鐵水脫磷預處理。這兩種方法在工業上均得到了實際應用。
申請號201310508854.6公開了一種名稱為「一種鐵水脫磷方法」其特徵是本發明提供了一種鐵水脫磷方法，主要針對大型轉爐鐵水脫磷。採用以下步驟進行：①通過氧槍從頂部向鐵水表面供給氧氣，供氧強度在0.8-1.1nm3/t/min範圍內變化；②通過轉爐上方設置的料鬥向鐵水中加入以石灰、輕燒白雲石、礦石為主體的造渣料進行造渣，成渣後爐渣二元鹼度(cao/sio2)為1.6-2.0；③通過轉爐爐底供氣系統向鋼水內部供給攪拌氣體，供氣強度在0.25-0.40nm3/t/min。本發明利用低鹼度爐渣熔點低，鐵水溫度低易成渣，通過較大礦石用量來促進成渣和供氧，利用低供氧強度吹煉來延長吹煉時間，大底吹強度攪拌實現渣、金間的充分混合，實現去磷，具有脫磷效果好，石灰用量少，脫磷用輔料消耗少，鋼渣排放少的優點。但該方法脫磷率低，同時設備改造投資巨大。
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溫降小、處理時間短；脫磷率高、設備改造及投資小的旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷裝置及脫磷方法。
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鐵水脫磷裝置，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旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷方法，其特徵在於包括如下步驟：
1)將高爐出鐵後進行鐵水脫磷處理；
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鐵水，同時開啟升降裝置將噴粉槍下降至距鐵水罐底部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脫磷劑總量通過噴粉槍噴吹到鐵水中，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直至脫磷完成；
3)鐵水脫磷完成後，關閉供料系統並啟動升降裝置將噴粉槍提升至鐵水液面以上，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)進行鐵水扒渣處理及後序操作。
所述的脫磷劑中含氧化鐵廢料與石灰的質量比例為40～60:60～40，其中含氧化鐵廢料氧化鐵質量百分比含量≥85％，石灰中氧化鈣質量百分比含量≥90％。
本發明的有益效果：1.本發明通過採用專用旋轉噴粉鐵水脫磷裝置，利用倒t型噴粉槍可實現多點同時脫磷處理，提升了脫磷反應的動力學條件，有效提升脫磷率。2.本發明採用旋轉噴吹脫磷劑的方法進行鐵水脫磷，可加快脫磷反應速度，縮短脫磷處理時間。3.本發明可在原有鐵水脫硫工位進行部分改造即可實現，所以其設備改造及投資小。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為旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷裝置結構示意圖；
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-鐵水罐；6-鐵水罐車；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鐵水脫磷裝置，進行鐵水脫磷處理裝置，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下表面直徑為鐵水罐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。
將高爐出鐵後載有鐵水罐5的鐵水罐車6開至處理位，採用本發明旋轉噴吹粉劑鐵水脫磷裝置，進行鐵水脫磷處理。
實施例1：
採用本發明進行鐵水脫磷試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鐵水罐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的氮氣或惰性氣體通過噴粉槍7噴吹入鐵水，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鐵水罐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將需要加入的脫磷劑總量通過噴粉槍7噴吹到鐵水中；其脫磷劑含氧化鐵廢料與石灰的比例為1:1，氧化鐵廢料氧化鐵含量為85％，石灰中氧化鈣含量90％，脫磷劑粒徑為0.09mm；調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.8mp直至鐵水脫磷完成。鐵水脫磷完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鐵水液面以上，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。鐵水脫磷完成後進行扒渣處理。完成上述處理後，按照常規進行後序操作。採用上述工藝方法及裝置可實現如下技術指標：鐵水溫降為62℃、處理時間為35min；脫磷率為90％
實施例2：
採用本發明進行鐵水脫磷試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鐵水罐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的氮氣或惰性氣體通過噴粉槍7噴吹入鐵水，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鐵水罐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將需要加入的脫磷劑總量通過噴粉槍7噴吹到鐵水中；其脫磷劑含氧化鐵廢料與石灰的比例為1:1，氧化鐵廢料氧化鐵含量為90％，石灰中氧化鈣含量94％，脫磷劑粒徑為0.106mm；調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.9mp直至鐵水脫磷完成。鐵水脫磷完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鐵水液面以上，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。鐵水脫磷完成後進行扒渣處理。完成上述處理後，按照常規進行後序操作。採用上述工藝方法及裝置可實現如下技術指標：鐵水溫降為60℃、處理時間為30min；脫磷率為95％
實施例3：
採用本發明進行鐵水脫磷試驗，防噴濺裝置2最大直徑為鐵水罐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的氮氣或惰性氣體通過噴粉槍7噴吹入鐵水，同時開啟升降機9將外部包裹耐火材料噴粉槍7下降至距鐵水罐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將需要加入的脫磷劑總量通過噴粉槍7噴吹到鐵水中；其脫磷劑含氧化鐵廢料與石灰的比例為1:1，氧化鐵廢料氧化鐵含量為95％，石灰中氧化鈣含量98％，脫磷劑粒徑為0.129mm；調整噴吹系統8將壓力調至工作壓力0.9mp直至鐵水脫磷完成。鐵水脫磷完成後，關閉供料系統3並啟動升降機9將噴粉槍7提升至鐵水液面以上，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。鐵水脫磷完成後進行扒渣處理。完成上述處理後，按照常規進行後序操作。採用上述工藝方法及裝置可實現如下技術指標：鐵水溫降為64℃、處理時間為33℃；脫磷率為98％
實施效果：
在某鋼鐵企業煉鋼廠，採用旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷方法及裝置，對鐵水罐容量260t的鐵水，進行鐵水脫磷試驗，並取得良好的效果，具體如下：
採用本發明進行鋼水鐵水脫磷試驗，其脫磷率為90～98％、平均94.33％，鐵水溫降為60～64℃、平均62℃；鐵水脫磷處理時間為30～35min、平均32.67min；鐵水脫磷各項技術指標控制穩定，與常規鐵水脫磷工藝相比其脫磷率提高10～15％、溫降減少30℃以上、鐵水脫磷處理時間平均縮短60min以上。總之，採用全新的旋轉噴吹粉劑的鐵水脫磷方法比常規鐵水脫磷方法在脫磷率、溫降、鐵水脫磷處理時間等技術指標上均有較大的提高，本發明的研製成功將是鐵水脫磷工藝的一大革新。