鐵水預處理工藝

1、摘要本設計的的題目：鐵水脫硫預處理技術的發(fā)展及其應用。內(nèi)容：講述鐵水脫硫預處理技術的發(fā)展狀況及趨勢。分析幾種脫硫劑和噴吹方式的特點，脫硫劑效率及脫硫劑的反應率和影響鐵水脫硫效果效率的因素等。介紹煉鋼鐵水脫硫工藝及助理效果，并提出鐵水脫硫預處理生產(chǎn)中存在的問題和改進意見。關鍵詞；鐵水預處理；脫硫；噴吹；效率；反應率。 目錄第一章 緒論 1.1 鐵水預處理概念1.2鐵水預處理的發(fā)展基礎1.3鐵水脫硫預處理的發(fā)展概況. 1.4鐵水脫硫預處理的經(jīng)濟指標. 脫硫效率. 脫硫劑效率 脫硫劑的反應率. 脫硫分配比.第二章 鐵水脫硫的熱力學. 2.1 脫硫劑的種類. 2.2 脫硫劑的反應特點. 2.3 如何選

2、擇脫硫劑. 2.5 影響鐵水脫硫效果的因素第三章 脫硫的噴吹方式 3.1脫硫預處理噴吹方式的選擇 3.2脫硫預處理方法第四章 鐵水脫硫預處理工藝在煉鋼的應用. 4.1 工藝流程. 4.2 主要設備及工藝參數(shù). 脫硫前鐵水條件. 脫硫劑配比 脫硫劑的噴吹速度. 氮氣的工作壓力 鐵水脫硫作業(yè)周期時間 4.3 脫硫處理能力及脫硫處理比 第一章 緒論1.1 鐵水預處理概念鐵水預處理，煉鋼生產(chǎn)中主要是指鐵水在進入轉爐之前的脫硫處理。廣義的鐵水預處理是指包括對鐵水脫硫、脫硅、脫磷的三脫處理，另外還有特殊鐵水的預處理，如含V鐵水的提V等。1.2 鐵水預處理的發(fā)展基礎近年來由于考慮到高爐的原料情況和提高生產(chǎn)效

3、率，并且為適應轉爐提高質(zhì)量的要求，在裝料前，普遍對鐵水進行預處理。鐵水預處理包括對鐵水中的硅、錳、磷、硫、氮進行處理。其中，為冶煉低硫鋼種而進行的鐵水預脫硫處理以被廣泛采用。實際操作中采用與硫親和力大的物質(zhì)作為脫硫劑，如鈣、鎂、稀土金屬以及Na2CO3、CaC2、鎂焦、氮化石灰及生石灰等。為了提高這些脫硫劑的效率，以及提高爐渣堿度和流動性，增加反應界面，發(fā)展了用攪拌進行有效脫硫的方法。鐵水同時脫磷、脫硫在日本發(fā)展很快，并導致煉鋼工藝發(fā)生根本性的變化1,2。汽車用鋼、海上采油平臺用鋼、石油管線鑰、硅鋼等要求更高的性能，原工藝不能滿足要求，鐵水預處理可以提高鋼的純潔度和性能，同時對新品種開發(fā)也起到

4、推動作用，如厚船板鋼、抗氫致裂紋鋼IF鋼，轉爐冶煉高碳鋼，高錳鋼、高鉻鋼、焊條鋼、合金鋼、不銹鋼、航空用鋼、無縫鋼管用鋼、防腐鋼及鋼軌鋼等用鐵水預處理后開發(fā)了許多新鋼種，大大擴大了轉爐冶煉鋼種的范圍。為防止普通鋼板坯內(nèi)裂紋和提高表面質(zhì)量，規(guī)定S應小于0.02%；為防止鋼的各向異性，要求S不大于0.011%。采用鐵水預處理工藝，是現(xiàn)代化煉鋼廠的重要標志。國外先進鋼鐵廠一般均采用全量鐵水脫硫預處理：日本絕大多數(shù)鋼廠采用全量鐵水“三脫”(脫Si、P、S)預處理。隨著冶金技術的發(fā)展，鐵水爐外脫硫技術的研究與實踐正風糜世界。在一般情況下，硫是鋼中的有害元素。高爐要獲得低硫鐵水就必須提高渣的堿度和爐溫，而

5、這將使高爐技術經(jīng)濟指標下降。轉爐由于爐內(nèi)冶煉過程熱力學條件的制約，脫硫率僅40%左右。因此，為保證鋼的質(zhì)量，就必須在爐外對鐵水進行脫硫預處理。鐵水爐外脫硫技術從本世紀30年代開始應用、60年代蓬勃發(fā)展至今，在國外已趨成熟，在實際生產(chǎn)中大量應用，處理工藝方法種類繁多，約六類16種。先后發(fā)明的工藝有搖動法， 包括瑞典的單向偏心搖動鐵水罐法和日本神戶川崎鐵廠的可逆旋轉式DM搖包法；機械攪拌法有原西德DO(Demag-Ostberg)法、RS(Rheinstahl)法和赫歇法，日本新日鐵的KR(Kambara Reactor)法和千葉的NP法；吹氣攪拌法有新日鐵的PDS(底噴)法和CLDS(頂噴)法；

6、鐘罩壓入法，主要有美國Janes Laughlin公司的鎂焦法和其它鎂系脫硫法；噴吹法有原西德Thyssen的ATH(斜插噴槍)法和新日鐵的TDS(頂噴)法；爐前鐵水溝連續(xù)脫硫法。我國在50年代初期就開始用蘇打鋪撒法處理高硫鐵水。但由于我國從平爐改造到轉爐煉鋼比較晚，因此鐵水爐外脫硫到70年代才逐漸發(fā)展起來。至今，攀鋼、武鋼、鞍鋼、寶鋼、太鋼、包鋼、齊鋼、天鋼、上鋼一廠、冷水江鐵焦總廠、承鋼、酒鋼、宣鋼、重鋼、漣鋼、鄂鋼等廠均建立了高爐鐵水爐外噴吹脫硫站，還有不少廠進行了工業(yè)試驗研究。國外工業(yè)上應用的鐵水爐外脫硫劑主要有：蘇打(Na2CO3)、電石(CaC2)、石灰(CaO)、金屬鎂以及以它們

7、為基礎的復合脫硫劑。研究表明，復合脫硫劑具有比單一脫硫劑脫硫效率高、成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點，因而工業(yè)生產(chǎn)多使用復合脫硫劑，如電石系(西歐、日本、北美)、蘇打系(日本、西歐)、石灰系(日本、前蘇聯(lián)、法國、美國)、金屬鎂系(北美、前蘇聯(lián)、西歐、日本)等。我國工業(yè)上采用的鐵水脫硫劑則主要以石灰系為主。目前國內(nèi)外大中型鋼鐵廠廣泛采用的是鐵水罐、混鐵車內(nèi)噴吹石灰系，電石系和鎂系脫硫法。1.3 鐵水脫硫預處理的發(fā)展概況  西歐、日本早在20世紀6070年代就在鐵水脫硫預處理理論研究的基礎上在工業(yè)上進行了應用。國內(nèi)武鋼二煉鋼1979年引進了日本新日鐵的機械攪拌法()鐵水脫硫裝置，北臺，天鋼，宣鋼

8、，冷水江，攀鋼，酒鋼等企業(yè)先后由國內(nèi)自主開發(fā)了噴吹石灰、螢石的脫硫方法。1985年寶鋼一煉鋼引進日本魚雷罐車內(nèi)噴吹石灰、螢石的脫硫裝置。武鋼一煉鋼開發(fā)的鎂基混合噴吹工藝，1998年寶鋼，鞍鋼，包鋼引進美國公司鎂基復合噴吹技術，本鋼引進了霍戈文鎂基復合噴吹法脫硫技術。    近幾年我國鐵水預處理有了強勁發(fā)展，隨著鋼產(chǎn)量從1996年1億發(fā)展到2011年的8.1億，近5年來全國共計建設了約80多套鐵水脫硫預處理裝置，處理能力近7000萬。新建設的鐵水脫硫預處理生產(chǎn)線使用的脫硫工藝主要有法和噴吹法，處理容器基本上為轉爐鐵水罐。近幾年來鐵水脫硫預處理的發(fā)展還有以下

9、特點：    鐵水脫硫每罐鐵水容量從50(石鋼等)到300(寶鋼)不等。    脫硫劑主要為石灰和金屬鎂，既有以單獨一種粉劑作脫硫劑的(如武鋼一煉鋼，邯鋼三煉鋼等)，也有以一種粉劑為基礎的復合粉劑作脫硫劑的(如包鋼，梅鋼等)。    以金屬鎂作脫硫劑得到了大力發(fā)展，使用鎂及鎂基脫硫劑的生產(chǎn)線占到了80%以上)。    大部分為引進國外先進的脫硫預處理工藝。如日本的法，北美、西歐的鎂基復合噴吹技術，烏克蘭的單吹顆粒鎂噴吹技術。 

10、   在工藝相似的情況下，引進技術來自不同的技術供應商。如復合噴吹法既有美國、加拿大(原霍戈文)、還有日本公司等。    我國在早期引進國外先進技術的基礎上改進的自主知識產(chǎn)權開發(fā)技術也在發(fā)揮著作用。如國內(nèi)開發(fā)的純鎂噴吹技術也得到廣泛應用(如馬鋼等)。    有很多生產(chǎn)線是對落后處理工藝的改造和替代。如武鋼一煉鋼2001年以純鎂噴吹替代原有鎂、石灰混合噴吹工藝；太鋼改造原三脫設施。    還有在原生產(chǎn)線基礎上的增建。如寶鋼，鞍鋼2003年再次引進鎂

11、基復合噴吹技術；本鋼2004年引進鎂基復合噴吹技術；武鋼二煉鋼增建1套法脫硫裝置。    除在上世紀引進后改良的法、鎂基復合噴吹法占有很大市場外，烏克蘭()顆粒鎂噴吹技術自武鋼一煉鋼項目進入我國后短短幾年內(nèi)也發(fā)展十分迅速(如首鋼、青鋼、邯鋼三煉鋼、唐鋼等)。德國公司鎂基復合噴吹技術在2003年也進入到中國，如鞍鋼大脫硫，新區(qū)260轉爐車間脫硫均采用這一技術。    雖然近幾年鐵水脫硫預處理得到發(fā)展，但對我國鋼產(chǎn)量來說，其比例與先進國家水平相比還相差甚遠。1.4 鐵水脫硫預處理的經(jīng)濟指標 脫硫效率()式中：處理前鐵水

12、原始含硫量，處理后鐵水成品含硫量，此值反映脫硫工藝對鐵水脫硫的直接影響，是工藝操作中很重要的工藝參數(shù)，值較大，說明此工藝的脫硫效果越好，當然值的大小與原始含硫量有關，如脫硫前原始硫很高，即使值較大，也不能說明成品硫就很低。此外由于公式中無脫硫劑的使用量，因此該公式并未反映出脫硫劑的脫硫效果。 脫硫劑效率(Ks)式中：w脫硫劑的消耗量，kg/t鐵假設在脫硫反應過程中，脫硫劑的效率不變，則：脫硫劑效率Ks的意義是單位脫硫劑的脫硫量，此值雖不能準確地描述脫硫劑的脫硫能力，但在生產(chǎn)操作中有實際意義。當掌握了一定工藝條件下的經(jīng)驗脫硫數(shù)據(jù)后，就可以根據(jù)要求的脫硫量控制加入脫硫劑的數(shù)量。 脫硫劑的反應率M脫

13、硫劑加入鐵水后，并非全部脫硫劑都參與了脫硫反應而起到了脫硫作用，為比較脫硫工藝中脫硫劑參與脫硫反應的程度，可用脫硫劑的理論消耗量和實際消耗量的比值來表示脫硫劑的反應率式中：脫硫劑的理論消耗量，kg/t鐵脫硫劑的實際消耗量，kg/t鐵例如：用電石粉的脫硫劑的反應率式中：64的分子量32 S的分子量電石粉的單耗，kg/t鐵電石粉中的含量，一般來說脫硫劑的反應率都不高，電石粉的反應率為2040，而石灰粉的反應率僅510。 脫硫分配比脫硫的產(chǎn)物必須進入渣中，從而使鋼中的硫減少，其反應式簡化為：。爐渣的脫硫能力，通常用硫在渣鐵中的分配比的大小來表示，=（ S ） / S 式中：硫在渣鐵中分配比(S)渣中

14、硫的含量，S鐵中硫的含量，值越大，說明爐渣的脫硫能力越強，一般而言，象高爐渣由于FeO低，可達100，電爐還原期可達3050，而轉爐渣僅為510。第二章 鐵水脫硫的熱力學2.1 脫硫劑的種類實際生產(chǎn)中，鐵水預脫硫常用的脫硫劑有 4種： 1 石灰粉系; 2 碳化鈣系; 3 鈍化鎂系; 4蘇打粉系。脫硫劑是決定脫硫率和脫硫成本的主要因素。選擇脫硫劑需要考慮脫硫效率、成本、資源、環(huán)境保護、對罐體耐火材料的侵蝕、脫硫產(chǎn)物形態(tài)和安全等因素。這4 種脫硫劑特點的對比見表1。表 1 鐵水預脫硫熔劑的比較 脫硫劑 優(yōu)點 缺點 價格便宜 脫硫效率低 石灰粉系 脫硫對罐體耐材侵蝕少 溫降大，鐵損大易受潮 扒渣容易

15、 失效 碳化鈣系 脫硫效率高，渣量少， 易受潮，易產(chǎn)生爆炸，對 溫降小易于防止回硫 運輸，貯存和使用要求高 脫硫能力強，耗量少渣量 高溫時，脫硫效率低，要鈍化鎂系 少，鐵損低溫降小 求噴入鐵水的深度大，價格高 脫硫效率低，溫差大，污染環(huán)境 蘇打系 價格便宜 渣很稀，扒渣困難從表1可看出，任何一種脫硫劑單獨使用時，都達不到完全滿意的效果。近期工業(yè)鐵水預脫硫技術的發(fā)展，主要傾向于兩種脫硫劑方案：1 CaO- Mg基熔劑; 2 CaC - Mg基熔劑。實踐證明，氧化鈣和鎂基熔劑共同使用或碳化鈣和鎂基熔劑共同使用比單獨使用效果好，其原因在于： 1 鎂在熔劑中不僅充當一種脫硫,還在熔池內(nèi)起攪拌作用; 2

16、 溶劑中一定量的 CaO 或 CaC，可控制鎂的揮發(fā)速度,阻止鎂的揮發(fā)損失。在相同脫硫條件下，CaO - Mg基脫硫劑不但比 CaC - Mg 基脫硫劑少產(chǎn)生大約 15 %的渣，而且鐵損低、工藝投資小。因此，CaO - Mg基脫硫劑得到更普遍的使用。2.2 脫硫劑的反應特點.電石粉碳化鈣脫硫反應為用CaC2脫硫有如下特點：1)在高碳系鐵水中，CaC2分解出的Ca離子與鐵水中的硫有極強的親和力。因此CaC2有很強的脫硫能力，在一定的鐵水條件下，用CaC2脫硫，脫硫反應的平衡常數(shù)可達6.9×105，反應達到平衡時，鐵水中硫含量可達4.9×10-7。2)用CaC2脫硫，其脫硫反應

17、是放熱反應，有利于減少鐵水的溫降。3)脫硫產(chǎn)物CaS，其熔點24500C，因此脫硫后，在鐵水面上形成疏松的固體渣，有利于防止回硫，且對混鐵車內(nèi)襯浸蝕較輕，扒渣作業(yè)方便。4)由于電石粉脫硫能力強，故用量少，渣量也較少。5)電石粉易吸潮，吸潮時產(chǎn)生如下反應:CaC2+H2O=CaO+C2H2CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2這個反應會大大降低電石的脫硫能力，而且放出的C2H2是屬易爆氣體，因此在運輸和保存電石粉時要采用氮氣密封，儲料罐必須安裝乙炔檢測等安全裝置，以防爆炸等事故。6)用電石粉脫硫生成的碳除飽和溶解于鐵水外，其余以石墨態(tài)析出，噴吹過程中隨噴吹氣體有少量的電石粉帶出，同時還有少

18、量的C2H2產(chǎn)生，這些都會對環(huán)境產(chǎn)生污染，故必須有除塵設備。2.2.2.石灰粉脫硫石灰脫硫的反應式為：用脫硫有如下特點：1)在高C和一定含硅量的鐵水中，有較強的脫硫能力，在1350時，用脫硫，反應達平衡時，鐵水中硫含量可達，比的脫硫能力要弱得多。2)脫硫渣為固體渣，扒渣方便，對鐵水缶、混鐵車侵蝕較小，但用量較大，故形成的渣量也大，鐵損也較高，鐵水溫降也較大。3)石灰粉資源廣、價格低、易加工，使用安全。4)石灰粉流動性差、在輸送中易堵塞、在料罐中也可能會“架橋”而堵料，且石灰易吸潮，吸潮后其流動性大大惡化，吸潮后會生成，不僅影響脫硫效果，而且會污染環(huán)境，因此，石灰的加工運輸和貯存都要在干燥條件下

19、進行，一般也采用氮氣密封和輸送。2.2.3.用Mg粉脫硫用Mg粉脫硫，其反應式為：鎂粉脫硫有如下特點：1)Mg有很強的鐵水脫硫能力，13500C時，用Mg粉脫硫，反應的平衡常數(shù)為3.17×105，反應達到平衡時，鐵水中含硫量可達l.6×10-7，大大高于Ca0的脫硫能力。2)Mg的沸點為ll070C，Mg加入鐵水后，變成Mg蒸氣，形成氣泡，使Mg的脫硫反應在氣液相界面上進行，另外由于金屬Mg變成Mg蒸氣使得反應區(qū)附近的流體攪拌良好，大大增強Mg的脫硫效果。3)Mg在鐵水中有一定的溶解度，鐵水經(jīng)過Mg飽和后能防止回硫，這部份飽和的Mg在鐵水處理后的運送過程中仍能起到脫硫作用。

20、4)由于Mg進入鐵水后就會氣化，反應非常強烈，因此一般不使用純Mg，而與其他材料混合一起噴入，目前多與Ca0一起混合后作成混合脫硫劑。5)Mg的價格昂貴，但因Mg混合脫硫劑只要配比合適，也會使其用量少，而且鐵水溫降小，渣量少，鐵損也少等特點，其綜合成本也不一定高，而且由于用量少，處理周期也短，對高節(jié)奏的轉爐也是有利的，因此Mg脫硫劑已越來越多被采用。其他脫硫劑，像石灰石（CaCO3）因脫硫效果差而且鐵水溫降太大，而像蘇打（Na2CO3）由于資源短缺，而且脫硫產(chǎn)物呈液態(tài)對罐襯侵蝕嚴重，降溫也大，因此這些在鐵水脫硫生產(chǎn)中已較少采用。2.3 如何選擇脫硫劑現(xiàn)在的問題是選擇什么脫硫劑最好? 過去普遍采

21、用鈣系脫硫劑，即CaO+CaF2十C或CaO十CaC2十CaF2。至于鎂，人們早就認識到鎂是一種很強的脫硫劑，鎂進入鐵水后立即汽化并與鐵水中的硫產(chǎn)生化學反應，反應區(qū)流體攪拌強烈，脫硫反應的動力學條件比其他方法單純固液兩相反應條件要好，從熱力學角度看，鎂和硫在鐵水中的溶度積隨溫度下降而下降，所以處理后鐵水在運送過程中還有二次脫硫作用，鎂可以防止鐵水回硫。但是由于其價格昂貴和易燃易爆的化學特性，一般不敢問津。早期曾經(jīng)將鎂制成鎂焦、鎂鋁、鎂白云石等以塊狀物加入鐵水中，近年來又開發(fā)了喂絲法，都取得了很好的脫硫效果，但在大規(guī)模鐵水預處理工藝中并未得到廣泛應用。 20世紀70年代，原蘇聯(lián)烏克蘭亞速鋼廠采用

22、噴吹法將純鎂粒噴入鐵水罐中脫硫獲得成功，到了20世紀80年代，技術發(fā)展對鋼的純凈度要求越來越高，人們又注意到鎂的高效脫硫功能，鎂劑噴吹脫硫開始興起。在西方，由于已建了大量噴鈣系粉劑脫硫的鐵水預處理設施，不可能拆除另建，但為了滿足對鋼質(zhì)愈來愈高的要求，一般都是在原有的噴吹系統(tǒng)上增設鎂粒噴吹罐，與原有的粉劑配合使用，按脫硫程度的不同調(diào)節(jié)鎂的加入比例和方式，或將鎂粒以一定比例混入鈣系粉劑中仍利用原有的噴吹系統(tǒng)進行噴吹，形成所謂復合鎂脫硫噴吹工藝。鐵水預處理噴吹法現(xiàn)有三種工藝：鈣系脫硫劑工藝、復合鎂脫硫劑工藝和純鎂粒脫硫劑工藝，其中復合鎂工藝是從鈣系脫硫劑工藝中演化而來的，就其工藝方法和工藝設備而言兩

23、者沒有區(qū)別，但由于使用的脫硫劑不同效果卻大不一樣，尤其對于鐵水深脫硫(s0005)來說鈣系脫硫劑就顯得力不從心，即使勉強達到，也是以大消耗量、大渣量、更長的處理周期和鐵水更大的溫度損失及金屬損失為代價得來的，長的處理周期和過高的處理成本使鈣系脫硫劑在鐵水深脫硫領域基本被淘汰。而復合鎂脫硫劑則能滿足鐵水不同程度的脫硫要求，處理周期短，綜合成本低，因而得到廣泛采用。然而復合鎂脫硫劑工藝與純鎂粒脫硫劑工藝相比又遜一籌，純鎂粒脫硫劑工藝脫硫劑消耗最少，載氣耗量最小，產(chǎn)生的渣量和煙氣量也最小，不產(chǎn)生毒害物質(zhì)，處理周期最短，鐵水溫降最小，金屬損失亦最少，操作更簡便，脫硫深度是其他方法所不及的，不論“深脫硫

24、(s0005)或“淺脫硫”(s002)其綜合成本都是最低的。烏克蘭方面曾把純鎂脫硫工藝與美國、德國采用的復合鎂劑脫硫工藝的技術經(jīng)濟指標進行了比較，比較條件是同樣處理100t鐵水，鐵水原始含硫量為0040。3.4 影響鐵水脫硫效果的因素.脫硫劑種類，CaC2的脫硫效果明顯優(yōu)于Ca0基脫硫劑，其對比試驗見下表：表92 CaC2和Ca0脫硫效果比較脫硫劑脫硫()處理時間 (min)溫降(0C)脫硫劑耗量(kgt鐵)噴吹速度(kgmin)原始S處理后脫硫率Ca0基粉劑0.0190.00576.4520.93710.8150CaC2粉劑0.0220.00675.315.1254.380可見，CaC2的脫

25、硫能力比Ca0基強，而且溫降也小，處理時間也縮短，因此，如果要求鐵水硫要<0.010，則都要使用一部份CaC2，因為單純使用Ca0基，雖然用量加大也可以達到0.005的水平，但結果是鐵水溫降太大，處理時間太長，這是與轉爐冶煉不相適應的，所以對用Ca0基處理僅用于淺脫硫，用量一般在7kgt鐵，對深脫硫，一般要采用Ca0基再加CaC2進行深脫或全部采用CaC2進行深脫。.粒度，對混鐵車噴吹脫硫劑的粒度選定為0.1lmm。.噴吹氣體流量及噴粉速度，由于混鐵車鐵水量大，從生產(chǎn)節(jié)湊考慮噴粉速度控制在80150kgmin，為達到這高的噴粉速度，其噴吹的氮氣流量應達到200260NM3h，較好。.噴槍

26、的插入方式和插入深度。由于混鐵車是平放的園柱體，水平方向較長，因此噴槍插入噴吹時，混鐵事的鐵水不易攪拌均勻，容易出現(xiàn)死角，因此從噴槍的插入角度和噴槍口型的設計上盡量使鐵水和脫硫劑得到均勻的攪拌。噴槍的插入方式可分為垂直插入和傾斜插入，從水力模型試驗中可得出結論，傾斜插入的噴槍攪拌區(qū)偏向一邊，另一邊有死角，而噴槍垂直插入但噴口橫吹的方式，其攪拌比較均勻，故混鐵車一般都采用垂直插入方式。噴槍橫吹，其噴槍口型式有倒T型和倒Y型，這兩種的攪拌都能使脫硫劑和氣泡在脫離了噴口后才分離，噴出具有一定的動能，但以倒T型效果效好，因為這種噴口正好是水平方向，水平方向動能較大，而倒Y型與水平有一夾角，水平方向動能

27、要小一些，因此對混鐵車的兩端的攪拌要差一些，而且倒T型噴槍，使用維護都較方便，因此應選用倒T型噴槍。關于噴槍插入深度，過淺則脫硫劑在鐵水中停留的有效時間短，使脫硫劑難以發(fā)揮作用，但插入過深，則一方面噴槍壽命下降，而且對混鐵車的耐材浸蝕也增加，另一方面也會使混鐵車的振動加劇，影響到操作的安全。因此脫硫噴槍的插入深度控制在10001500mm較好?？傊?，混鐵車噴粉脫硫與鐵水缶噴粉腔硫的工藝有很多相同之處，但由于混鐵車在由高爐出鐵后直接送到脫硫站，脫硫前不扒渣，由于高爐渣含硫量較高的影響，其脫硫率特別是脫硫劑的效率比鐵水缶噴粉脫硫要低一點，但鐵水溫度高，生產(chǎn)節(jié)奏能滿足大噸位轉爐的要求又是鐵水缶脫硫工

28、藝無法做到的，因此，這兩種方法各有利弊，根據(jù)前后工藝的要求選定脫硫工藝后，就要根據(jù)工藝特點控制好參數(shù)，使之揚長避短，充分發(fā)揮這些設備的作用。第三章 脫硫的噴吹方式3.1 脫硫預處理噴吹方式的選擇對于CaO-Mg基或CaC2-Mg基混合工藝而言，脫硫劑噴吹方式可分為復合噴吹和混合噴吹。在我國一些鋼廠為了節(jié)省基建投資，常常選用混合噴吹，實際上這是企業(yè)的一種短期行為。鐵水爐外脫硫的費用，除基建投資外，脫硫劑的耗量和脫硫效果也是很重要的因素。雖然復合噴吹設備占地面積大，但它能有效地將因偏析影響脫硫效率的可能性降至最低點。從它與應用混合脫硫劑的混合噴粉脫硫技術使用效果上看，將270t鐵水硫含量從0.05

29、5%降至0.003%時，復合噴粉鎂的消耗量減少11%，當硫含量降至0.014%時，其鎂消耗量減少16%。3.2 脫硫預處理方法鐵水預處理脫硫的方法多種多樣，但現(xiàn)在普遍采用噴吹法，因為這種工藝設備簡單、運行成本低、處理時間短、處理能力大、反應效率高以及易于控制等，特別適應轉爐冶煉的生產(chǎn)要求。目前鐵水脫硫預處理方法主要有：魚雷罐車噴吹法、鐵水罐噴吹法等。其中鐵水罐噴吹脫硫以技術新、鐵水處理量大、脫硫效率高、操作靈活、處理速度快、去渣徹底、成本低而得到了普遍應用。國內(nèi)的許多鋼鐵企業(yè)如鞍鋼、太鋼、梅鋼、酒鋼、馬鋼先后采用了該項技術，并取得了良好的效果。鐵水罐噴吹脫硫又分為復合噴吹和混合噴吹?；旌蠂姶敌?/p>

30、要一個噴粉罐，脫硫劑事先混合好，系統(tǒng)易于操作和維護，設備簡單，操作俺全，占地面積小，設備投資低。復合噴吹需要兩個噴粉罐，兩種脫硫劑通過同一噴槍噴入鐵水中，控制系統(tǒng)復雜，對設備的可靠性能和自動控制水平要求較高，對現(xiàn)場安全防護措施要求嚴格，投資較高。雖然復合噴吹設備、控制、安全、占地面積以及投資要求高，但它可使操作者更好地控制噴吹過程，有效地將因偏析影響脫硫效率的可能性降至最低點，另外它還具有脫硫到相同的目標值，比使用混合噴吹所用的脫硫劑消耗量減少 10 %以利用 CaO - Mg基脫硫劑、鐵水罐熔劑復合噴吹工藝時，鎂脫硫劑沸點低，以氣相和鐵水中的硫反應，故脫硫速度快，但早期加入將很快損失，在脫硫

31、后期因鎂溶解度增加也會降低其脫硫效率;CaO脫硫劑在鐵水中呈固態(tài)，要以細粉未加入，脫硫效率比鎂低，價格也低，經(jīng)測算1kg鎂的脫硫效果相當于15 kgCaO。為了在提高脫硫效果的同時最大限度的降低鎂的消耗量，以利于降低操作成本，根據(jù)脫硫機理及脫硫劑的特點，噴吹操作時，將噴射過程分為 3個階段：第一階段:先用 CaO 進行預噴吹 ,噴入 CaO以形成強烈的旋渦，完成熔體和渣的脫氧，建立起鐵水罐中的環(huán)流運動。第二階段:用選定的鈍化鎂 深脫硫 和 CaO淺脫硫 的噴吹速度進行主噴吹。第三階段:主噴吹完成后，以高氣體量噴入一段時間CaO以清除雜質(zhì)、防止回硫,完成脫硫過程。 在噴吹過程中，要控制噴入物及輸

32、送氣體流速，使鐵水罐中形成的旋渦在鐵水罐邊沿高度容許的情況下保持最高，這樣可使脫硫劑效果最好而且處理時間最短。第四章 鐵水脫硫預處理工藝在煉鋼的應用4.1 工藝流程及特點 工藝流程簡介工藝流程中一般都包括：供粉系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)，噴吹系統(tǒng)，噴槍運動及夾槍系統(tǒng)，測溫取樣系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，扒渣系統(tǒng)，槍庫，電氣控制系統(tǒng)，儀表檢測系統(tǒng)，噴槍維修系統(tǒng)，控制操作室，以及相應的鐵水罐傾翻車系統(tǒng)，渣罐車系統(tǒng)，輕型吊車等設備。工藝流程的確定要從企業(yè)的需要和可能出發(fā)，綜合考慮決定，也可以從其中取舍簡化。一般的脫硫工藝流程如圖1所示：工藝流程的描述高爐鐵水經(jīng)鐵水罐車運至噴粉站處理工位，此前，噴粉站的供粉系統(tǒng)已經(jīng)準備好噴粉

33、脫硫劑，其它各系統(tǒng)已做好了各項準備工作，鐵水罐準確到位后，信號傳至控制系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)打開。根據(jù)需要進行取樣和測溫。噴粉過程控制開關分自動和手動兩檔，正常生產(chǎn)在自動擋發(fā)出開始噴吹指令（手動檔用于調(diào)試和維修），供氣系統(tǒng)打開，噴槍噴氣并開始下降，當?shù)竭_設定的鐵水深度噴吹系統(tǒng)開始噴粉。在按專家系統(tǒng)計算的噴粉量，噴粉速度噴吹到確定的時間后自動停粉（不停氣），噴槍上升。升至指定高度停氣、停止上升。測溫取樣槍開始執(zhí)行測溫、取樣操作，完成后液壓鐵水罐傾翻車原位傾翻鐵水罐到一定角度，扒渣機開始扒渣，或者罐車移位到另一位置（根據(jù)車間實際情況決定是否移位）再扒渣。扒渣過程中鐵水罐傾斜角度可以有所變化。扒渣完畢鐵水罐

34、恢復直立，鐵水罐傾翻車開出扒渣工位，天車將車上鐵水罐運至轉爐或混鐵爐。 鐵水罐頂噴純鎂脫硫技術特點（1）高精度的噴吹系統(tǒng)具有精確度量和輸送脫硫劑的噴粉系統(tǒng)。 該技術改變過去載氣壓差法輸送粉料不夠均勻有脈沖現(xiàn)象的缺點，采用穩(wěn)定精確的容積式送料方式。對送料量采用精度高的電子稱連續(xù)測量的方法獲得信號并反饋到供料控制系統(tǒng)加以調(diào)節(jié)，可以獲得連續(xù)穩(wěn)定的噴料量，其調(diào)節(jié)精度可以達到±0.3kg/min，達到目前世界上噴料量控制的先進水平。從而可杜絕鐵水噴濺，確保噴吹脫硫成功。同時降低脫硫劑消耗，提高脫硫效率及噴吹效益。這種高精度噴吹系統(tǒng)對噴吹價格比較貴的鈍化鎂?；蜴V粉脫硫劑尤為必要。（2）建立高精度

35、的脫硫劑噴吹量自動控制模型即專家系統(tǒng)。自動控制模型主要是依據(jù)鐵水量、初始硫、目標硫含量，參考鐵水溫度、帶渣量、渣的成分等通過PLC中設置的專家系統(tǒng)軟件，比較精確地自動計算出本爐次需要噴入的脫硫劑量，確定噴粉速度和噴吹時間，建立起高精度的控制模型，從而保證高的脫硫命中率，較精確的脫硫劑量，提高脫硫劑的利用率，降低成本，提高經(jīng)濟效益。同時采用WINCC或國內(nèi)組合軟件，對系統(tǒng)實行計算機操作和翻屏監(jiān)控。（3）科學合理的工藝技術軟件從理論和實踐兩個方面確定合乎企業(yè)實際的工藝技術，包括：噴吹工藝、操作工藝、與工藝有關的設備的技術參數(shù)等。這就為在硬件的基礎上確保鐵水預處理成功作出了最重要的保證。南鋼集團兩套

36、鐵水噴純鎂脫硫站投產(chǎn)近一年的生產(chǎn)實踐證明了該設備及工藝技術的成功。（4） 噴純化鎂專用的帶氣化室噴槍為了加速顆粒鎂的氣化，促進鎂的脫硫反應，提高鎂的利用率和脫硫率，噴鎂槍一般使用帶氣化室的噴槍，這也是噴鎂的關鍵技術。我們可以通過技術合作向用戶提供質(zhì)量優(yōu)良的氣化室噴槍或者其制造技術。根據(jù)鐵水罐等實際情況也可能向企業(yè)提供倒Y形噴槍。（5） 六項專有先進實用技術根據(jù)國外噴鎂實踐中發(fā)現(xiàn)的問題和我們自己的實踐經(jīng)驗，認為在硬件設施和控制方面有幾個重要的問題應當?shù)玫浇鉀Q。經(jīng)過我們的努力，已經(jīng)在以下六個方面取得了突破，它們的實施對保證正常噴吹，提高效率，提高和進一步發(fā)展鐵水預處理技術水平具有重要的積極的意義。

37、 不論鐵水罐內(nèi)鐵水面高低，確保測溫槍、取樣槍進入鐵水深度為設定值目前國內(nèi)外測溫取樣槍大多沒能正常使用，我國眾多廠家從國外引進的情況也基本如此，究其原因：槍行程一定，鐵水液面高度卻是經(jīng)常變化的，有時變化較大，使得槍工作時不是進入太深，將槍體燒壞；就是進入太淺，檢測不準。而槍的行程不可能每次都調(diào)，即使調(diào)，也沒有鐵水液面高度的數(shù)據(jù)，因此這成了老大難的問題。我們提供的技術可以實現(xiàn)不論鐵水罐內(nèi)鐵水液面有多高或者多低，可以確保測溫槍、取樣槍進入鐵水深度為設定值，到達設定值時，槍的動作自動停止，完成測溫或取樣任務后自動提槍。此項技術的實現(xiàn)不但對鐵水預處理有重要作用，而且對煉鋼，爐外精練等凡是需要對金屬溶液測

38、溫取樣的場合都可以應用，它的實用價值是比較高的，意義是重要的。噴槍觸罐底結的鐵渣凸包瞬間能自動停槍、再升槍到定高、再自動噴吹的技術由于鐵水處理罐不能及時清理，用到一定時候罐底會結鐵渣凸包，噴槍下降時有可能觸碰凸包，引起巨大震動，此時只能把噴槍提起，鐵水罐吊走，嚴重影響鐵水處理計劃和生產(chǎn)調(diào)度。為解決這一實際問題，我們推出：噴槍下降中一旦觸碰罐底結的鐵渣凸包的瞬間，噴槍即能自動停止，然后再升槍到預定高度并立即自動開始噴吹的技術。 氣化室噴槍在線維修長壽技術目前國內(nèi)外氣化室噴鎂槍都是離線人工維修噴槍，時間長，質(zhì)量不穩(wěn)定，影響脫硫節(jié)奏，勞動條件差。在線氣化室清理機、噴補機，以及噴槍烘烤器和保溫室的使用

39、可以有效地解決和改善這些問題。噴槍、測溫取樣槍槍位檢測顯示目前國內(nèi)外噴槍、測溫槍、取樣槍在顯示屏上顯示的僅僅是上下極限位置，不夠準確，沒有行程的定量數(shù)據(jù)，對控制不利?，F(xiàn)在我們的這三支槍都有行程檢測功能，可以準確地測量和控制槍位，對完成工藝目的將十分有利。 事故停電提噴粉槍裝置噴吹時當萬一發(fā)生停電等事故時，目前國內(nèi)外的噴槍都一籌莫展，不但損壞了槍，連一罐鐵水都有可能報廢。我們加設了停電事故裝置，可以很快的很容易地將噴粉槍提出鐵水罐外，避免重大損失。瞬時顯示噴粉質(zhì)量流量表瞬時顯示噴粉質(zhì)量流量表可以測量管道中粉劑的瞬時質(zhì)量流量，反應快，誤差小，成本低，對更好地最佳噴粉工藝可以起一定的作用。4.2 工

40、藝參數(shù) 脫硫前鐵水條件23 鐵水脫硫鐵水預處理脫硫是鐵水預處理過程的最重要的環(huán)節(jié)，其優(yōu)點在于：1）有利于穩(wěn)定高爐造渣制度，節(jié)約能耗；2）保證煉鋼吃精料，有利于鋼鐵產(chǎn)品的結構改革，提高質(zhì)量。3）有利于鋼鐵冶金的整個流程實現(xiàn)最優(yōu)化。鐵水脫硫一般采用如下兩種方法：1）用石灰，鐵水脫硫的化學反應為 熱力學計算表明，單純用是不能脫硫的，但在存在的條件下，脫硫反應是很容易進行的，2）用鈍化金屬鎂脫硫，這是近幾年剛興起的鋼鐵冶金新技術，新工藝。其化學反應為 或由于鎂的沸點是1170，當噴入鐵水后，來不及溶入鐵水即氣化，反應為長期以來，北京科技大學對金屬鎂粒鐵水預處理過程脫硫進行了系統(tǒng)的研究，得到鎂在鐵水中的物理化學行為及鎂脫硫的熱力學結果。固態(tài)金屬鎂粒進入鐵水后少部分在鐵水中溶解，并很快達飽和溶解；大部分鎂粒升華后在鐵水中形成鎂蒸氣氣泡，氣泡直徑與