铁水脱硫不仅可以减轻高炉脱硫负担,降低焦比,同时可使转炉实现少渣量操作,提高铁的回收率,降低料消耗,使钢水终点硫控制在较小范围内,因此铁水脱硫已成为炼钢和炼铁之间的重要环节,也是炼钢厂提高钢质、扩大品种和优化炼钢操作的重要手段。
随着某炼钢厂转炉不断扩容,铁水包偏小,上部自由空间只有300mm左右,粉剂输送的稳定程度、下料速度的精确控制、喷溅严重、消耗高一直是困扰着小铁水包喷吹脱硫的难题。
一、脱硫工艺选择
机械搅拌法脱硫需要的铁水包自由空间大,一般要不小于600mm,且不能采用镁粉做脱硫剂,因此,其处理时间最长。复合喷吹工艺和单吹颗粒镁工艺都可以喷吹镁粉,反应效率高;复合喷吹脱硫最终生成的脱硫产物更稳定,更有利于深脱硫;并且它采用两种粉剂,可以单独喷吹石灰,因此,它的适应性更强一些。单吹颗粒镁成渣量低,铁损小,但就该炼钢厂情况来看,由于转炉的多次扩容,铁水包自由空间小,只有300~400mm,并且生产节奏较快,所以综合各种因素后选择了复合喷吹脱硫法。
二、生产实验
脱硫在50t铁水包内进行,其流程为:测温取样喷吹脱硫测温取样加入聚渣剂扒渣。喷枪型式为倒T型喷枪。采用复合喷吹,喷枪插入铁水液深度距包底200~300mm。铁水温度:1300~1360℃。
2.1助吹流量的影响
在喷吹脱硫中助吹流量的大小对喷吹脱硫的稳定性影响最大,提高助吹流量可以增大管道内脱硫剂输送的稳定性,但气量过大时,由于气体在铁水中上浮排出时,铁水翻动剧烈,容易造成铁水喷溅,反之如果助吹流量过小,管道阻损大及粉气比大,容易造成粉剂输送不稳定。可见,助吹流量应该有个最佳值。
2.2管道直径的影响
管道直径减小后,下料速度和过程压力的稳定性有所提高,但管道也不能太细,否则阻损太大也会影响系统的稳定性。
2.3喷枪出口直径的影响
喷枪出口直径的大小影响了喷吹罐到喷枪的系统阻损,出口直径从 10mm变为 12mm时,系统压力从1.66 105Pa降低到了1.31 105Pa,考虑到喷吹过程中,保持足够的出口压力有利于防止喷枪堵塞。所以选择了 10mm的喷枪。
2.4喷溅的影响因素分析
喷溅主要有三个原因:一是下料速度不稳,部分时段下料速度突然增大,反应加剧而造成喷溅;二是由于管道太粗,为保证粉剂输送的稳定性,必须提高助吹流量,造成助吹流量太大,铁水中的气体大量上浮造成喷溅;三是石灰脱硫剂生烧严重,CaCO3和MgCO3在铁水中受热分解产生大量CO2气体上浮造成喷溅。
2.5喷吹工艺优化
为了解决脱硫剂的稳定输送和喷溅问题,采取了如下措施。
(1)助吹流量从初期的42m3/h降低到30m3/h。助吹压力由3.70 105~3.80 105Pa减少到2.40 105~2.60 105Pa。
(2)降枪和提枪的开吹助吹流量由84m3/h降低到了36m3/h,空吹流量提高到108m3/h。
(3)为解决因钝化石灰生烧引起的喷溅等问题,适当降低喷吹速度,把钝化石灰的喷吹速度由原来的20kg/min降低为15kg/min。
(4)把助吹管道从 25mm改为 16mm,喷枪内径由 29mm改为 20mm。
(5)不断改进石灰质量,使石灰的烧减从7%左右降低到4%以下。
通过以上措施,成功解决了复合喷吹脱硫工艺的脱硫剂稳定输送和喷溅问题,使该工艺达到了如下效果:
(1)石灰下料精度小于 1g/min,镁粉下料精度小于 0.5kg/min。
(2)铁水硫质量分数由0.035%下降到0.005%,石灰和镁粉消耗分别为1.782kg/t和0.452kg/t。