复合喷吹法铁水脱硫工艺与设备分析 戴年建1 （中冶京诚工程技术有限公司炼钢工程技术所，北京 100176） 摘 要 本文介绍复合喷吹铁水脱硫在冶金工业中的重要作用，重点讨论其工艺流程和设备的设计合理性、实用性和可靠性。采用复合喷吹脱硫的工艺，具有处理时间短、粉剂消耗低、处理后硫含量低、综合处理成本最优特点，是值得推广和普遍采用的高效脱硫技术。 关键词 复合喷吹 脱硫 铁水 镁粉 石灰粉 Analysis of Desulphurization Process and Equipment with Compound Injection Method in Melted Iron Dai Nianjian （Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Steelmaking and Continuous-casting Division, Beijing, 100176） Abstract This article introduces the important role of compound injection hot metal desulphurization in the metallurgical industry, emphasis discussing the rationality，practicability，reliability，stability and economy for designing of the technological process and equipment. The desulphurization process of compound injection has following merits: short treatment time, low powder consumption, final sulfur content and treatment cost. So it is a high efficiency pre-desulphurization technology and is good for popularization. Key words compound injection, desulphurization, melted iron, magnesium powder, CaO powder 1 引言 一般而言，硫是钢中的有害元素，它不仅引起钢的热脆，而且硫化物夹杂使钢的延展性和韧性降低，钢的力学方向性增大，影响钢的机械性能和热加工性能。随着科学技术的进步和发展，用户对钢材的质量和性能的要求越来越高，对钢中杂质元素含量的要求越来越严格。铁水预脱硫已成为提高钢种质量、扩大品种和改善炼钢操作的主要手段，而且全连铸生产节奏需要一种高效短时的脱硫技术1,2，同时降低炼钢成本已成为钢厂效益和发展所追求的目标，因此要采用经济实用的铁水脱硫工艺。 复合喷吹脱硫技术已成为当前主流脱硫技术，其主要特点是将 Mg 粉和 CaO 粉流态化按一定比例在管道中混合，通过喷枪喷入铁水中进行脱硫，现在国内外各大钢厂普遍采用该工艺，主要为引进 Danieli 公司技术和中冶京诚工程技术有限公司自主创新技术两家。 戴年建，男，硕士，工程师，从事炼钢工艺设计，E-mail: dainianjianceri.com.cn。 第八届（2011）中国钢铁年会论文集 8-1962 复合喷吹脱硫工艺流程 铁水在进入炼钢转炉之前要对铁水中的有害杂质元素 S 通过化学和物理方法进行脱除，从而改善入炉 铁水的质量，降低转炉的脱硫压力，缩短转炉的冶炼周期，提高其产量，并从根本上提高钢水的质量。 首先，将从高炉区域运输到炼钢车间的 12701350铁水通过铁水罐倾翻车运输至喷吹处理位置，测 温、取样分析铁水中初始硫含量，然后根据钢种要求的目标硫含量确定其 Mg 粉和 CaO 粉的喷吹量，下降 喷枪通过助吹气体将两者粉剂在喷吹管道内按比例混合后喷入铁水中， 在喷吹的过程中， 铁水也被助吹的气 体搅拌从而使脱硫剂和铁水中的S充分接触生产硫化物夹杂物，通过扒渣机将上浮至铁水表明的脱硫渣扒 除。最后，开出铁水罐倾翻车，将处理后的铁水直接兑入炼钢转炉内。在喷吹和扒渣过程中会产生大量的烟 尘，所以要求除尘系统必须一直处于工作状态，使其达到环保设计要求。该工艺主要分为三大系统，即上料 系统、喷吹系统和除尘系统。复合喷吹脱硫工艺流程见图 1。 图 1 复合喷吹脱硫工艺流程图 1CaO 粉储仓；2CaO 粉喷吹罐；3Mg 粉储仓；4Mg 粉喷吹罐；5仓顶脉冲式布袋除尘器；6喷枪及其升降机构； 7测温取样枪升降机构；8铁水罐倾翻运输车；9渣罐车；10扒渣机；11CaO 粉槽罐运输车 加料系统包括：粉剂槽罐车、气动阀门站、储粉仓、卸料装置、流态化喷嘴及上料管路等。 喷吹系统是这三大系统的核心部分，其包括：粉剂喷吹罐及其称量装置、流态化喷嘴、粉剂流量调节阀 （喉口阀）、喷吹管路、喷枪、喷枪升降装置、铁水罐倾翻车、渣罐车、扒渣机及其相关的液压站和电气室 等。 除尘系统包括： 储粉仓顶部脉冲布袋除尘器、 除尘烟罩、 电动调节阀、 手动调节阀、 除尘管路和风机等。 3 复合喷吹脱硫工艺布置 复合喷吹铁水脱硫工艺的典型布置见图 2。 电 磁 冶 金 8-197图 2 复合喷吹脱硫工艺布置 4 设备设计 4.1 喷吹罐系统设计 喷吹罐系统包括喷吹罐本体、电子秤，仪表和喉口阀等。其中，喉口阀是整个喷吹过程的核心设备，根第八届（2011）中国钢铁年会论文集 8-198据铁水的处理情况，通过阀杆调节下料速度。其结构如图 3 所示。 喉口阀的阀芯采用耐磨的陶瓷材质，提高其使用寿命，但是陶瓷没有韧性，使用不当的话，易碎裂，所 以有些钢厂将该阀的阀芯改为耐磨的不锈钢材质，从而弥补其韧性不足的缺陷。 图 3 喉口阀 4.2 喷枪升降装置设计 根据工艺要求，喷枪必须在垂直方向升降来满足工作位、待机位及上、下极限位的要求，这就要求有一 套定位准确的装置。由喷枪及其附件的重量和喷枪提升速度的要求，计算出电动机、减速机功率的大小，确 定出最佳参数。 升降装置的定位和控制采用主令控制器和编码器， 电机采用变频电动机来实现在升降过程中 脱硫工艺对升降速度的要求。 喷枪工作时要下降到铁水罐里一定的深度， 不工作时要提升至操作平台以上的待机位置， 方便清理喷枪 粘渣和更换喷枪。所以，喷枪升降装置设计至关重要，该装置属于频繁使用的核心装置。根据设备的使用要 求喷枪升降范围即上下极限的高度差一般情况下为 68m。 确定提升能力，提升能力为最大提升重量和最大提升速度。提升重量为喷枪及粘渣重量之和，提升速度 由铁水预处理工艺给出，一般为每分钟 36m。 4.3 扒渣机设计 扒渣机可实现前进、后退、升降及旋转等动作，有气动和液压驱动两种。现在一般都均采用液压驱动方 式，其特点是动力来源可靠，能耗低。根据扒渣力的大小选择液压泵的大小和形式，根据动作要求考虑其结 构。 4.4 铁水罐倾翻车设计 铁水罐倾翻车由框架、4 套车轮组、倾翻座架组成。倾翻车行走采用带抱闸的变频电动机驱动方式，倾 翻则通过两个固定在车体上的与座架啮合的液压缸来实现。 根据铁水重量及铁水罐自重、 运行速度及铁水罐倾翻的角度要求， 计算出其或行走电动机的转矩和大小， 倾翻油缸的缸径和压力。 5 设备的制造与安装 铁水预处理现场处于高温工况下，并且粉尘比较严重，环境状况较为恶劣。尤其是对设备上的轴承、液 压缸等关键部分的危害更为明显， 所以在设备的制造与安装过程中应加强对这些部位的保护， 设计上已经考电 磁 冶 金 8-199虑了这些问题。尤其是在喷枪升降装置主轴上的所有轴承都应增加多层密封和保护，增加干油润滑。但往往 由于制造或安装的误差， 在这些部位也非常容易产生故障而影响设备的正常使用。 造成非常严重的后果和重 大损失。另外，安装的顺序在安装手册里应准确说明，并在现场安装过程中严格执行，避免重复性工作。 6 结论 复合喷吹铁水预处理因其明显的经济价值， 已经引起了各个钢铁企业的重视， 可以肯定在未来的几年内 该技术将会成为炼钢前必不可少的一道工序，所以该技术在国内有着广阔的发展空间3。 铁水复合喷吹脱硫工艺、设备简单，占地少，投资省。并且该工艺具有温降小、不易回硫、良好的反应 动力学条件和处理时间短等优点。 而且我国的镁资源相当丰富， 大量使用镁基脱硫是我国钢铁工业难得有利 条件。因此，复合喷吹铁水脱硫方式是值得推广和普遍采用的高效脱硫技术。 参 考 文 献 1 张慧书. 基于人工神经网络的铁水预处理终点硫含量预报模型D . 沈阳:东北大学，2006：315. 2 Grosjean J C，Reboul J P，Bauler C，etal. Industrial studies on Hot Metal Pretreatment in FranceJ. Steel Times，1987，215( 11 ) :542，544545. 3 刘文淑，赵学忠，柯丽. 搅拌法铁水预处理设备与工艺结合探讨J. 重型机械，2010(S1), 5559.