試論影響KR脫硫效果的設備相關因素

譚竣菲

摘 要：KR脫硫效果易受到原材料、動力學條件以及扒渣影響。基于此，本文簡要介紹了KR脫硫主體設備及工藝流程，并對影響脫硫效果和因素進行闡述，對如何提高脫硫效果提出改進措施，以供參考。

關鍵詞：KR；脫硫效果；設備相關因素

中圖分類號：TF769 文獻標識碼：A

鐵水全量脫硫是煉鋼生產的重要環節，應用最廣泛的是復合噴吹法和KR機械攪拌法。KR法是將攪拌頭插入鐵水中旋轉，經稱量后的脫硫劑加入到鐵水表面被漩渦卷入鐵水中在不斷攪拌過程中脫硫，動力學條件好，攪拌形成了鐵水的循環流動，脫硫速度快且效果穩定。本文研究了相關因素對KR脫硫的影響，并就設備改進手段提出具體建議。

1. KR脫硫簡介

1.1 KR法主體設備

攪拌頭升降與旋轉裝置是KR法主體設備，用于提升及轉動攪拌頭。攪拌裝置安裝在升降車架上，通過電機帶動主軸及攪拌頭實現攪拌旋轉。攪拌裝置由升降傳動裝置卷筒-滑輪組鋼絲繩帶動其沿軌道框架升降。KR法攪拌設備在攪拌過程的夾緊方式主要有兩種，液壓夾緊方式和彈性輥與固定輥組合夾緊方式：液壓鎖緊方式在升降小車上下兩端分別裝有4個液壓裝置，當升降車停止后液壓缸推動定位塊與導軌接觸并壓緊。彈簧輥和固定輥相結合的固定方式，共有8組彈簧輥和8組固定輥，彈簧輥和固定輥成對配置，分別布置在升降車架的上層和下層部位，既能使升降車架穩定在工作位，又能緩沖、減振，還能控制升降車架在攪拌頭旋轉工作時作小幅上升下降。

1.2 工藝流程

受鐵→吊運座罐→鐵水傾翻車開至攪拌扒渣處→扒除高爐渣→鐵水包傾翻復位→檢測鐵水液面→測溫并取樣→脫硫處理→計算脫硫劑加入量→攪拌→提攪拌頭→扒渣準備→扒脫硫渣→鐵水包傾翻復位→測溫取樣→鐵水包傾翻車開到吊罐處→吊罐離開。

2.各種相關因素對脫硫效果的影響

2.1 原材料條件

高爐渣條件：高爐渣含大量的硫，應在脫硫前進行扒渣以減少硫渣含量，減少對脫硫劑的消耗。鐵水條件：鐵水初始含硫量較高脫硫率就高，但會影響脫硫劑消耗并加大脫硫渣量，從而導致鐵水大幅度降溫，損耗鐵的質量并增加脫硫成本和時間。高溫提高了脫硫熱力學條件，并降低渣的黏度從而提高脫硫動力學條件，建議溫度在1300℃～1400℃之間較好。脫硫劑條件：化學成分和尺寸都會影響脫硫效果。為了提高脫硫劑利用率和脫硫速度，應減小顆粒尺寸，建議控制在1mm以下。

2.2 動力學條件

合適的攪拌頭葉輪半徑與攪拌罐半徑之比是決定自由渦流區循環流動的關鍵因素，擴展自由渦流區大小、提高循環流動強度是改善KR攪拌脫硫混合效果的主要手段。攪拌混勻時間隨著攪拌速度的增大而減小，隨攪拌頭浸入深度的增加而減小。但當攪拌頭浸入達到一定深度后，繼續加深混勻時間不再變化。攪拌頭轉速過低造成脫硫時間過長且不利于脫硫，轉速越高脫硫效率越高，但攪拌速率過大將引起鐵水噴濺，其對脫硫效果的增大幅度也呈下降趨勢，同時加速攪拌頭磨損。脫硫劑加入時機直接影響脫硫效果。脫硫劑過早加入，此時漩渦還未形成，脫硫劑無法隨著漩渦分散到鐵水各處。但如果加入脫硫劑的時機太晚，由于流速較快，脫硫劑可能會飛濺從而影響脫硫劑的使用效率。建議控制在攪拌頭插入鐵水液面后600mm左右時加料，加料時低速旋轉，加料完成后再提高轉速。

2.3 扒渣

脫硫前：如果渣量大，就需要提前進行扒渣處理提高脫硫效果，通常應達到鐵水液面裸露的1/3以上。脫硫后：脫硫后渣中的w（S）很高，會產生低硫或超低硫鋼，少量未扒除的脫硫渣會進入轉爐導致鋼水回硫。因此應盡量將脫硫渣完全清理掉，通常應保證鐵水液面裸露2/3。

3.提高脫硫效果的設備改進手段

3.1 輔助扒渣設備

在扒渣的同時采用輔助扒渣設備，提高脫硫效率及扒凈率。在每臺扒渣機的上方布置一臺吹氣趕渣裝置，當傾翻臺車傾動鐵水罐傾翻到扒渣位時，趕渣槍下降沿鐵水包內壁傾斜伸進鐵水中吹入氮氣，通過鐵水浮動將鐵水中的殘渣吹趕到前端，便于扒渣機扒除鐵水中的殘渣。扒渣底吹氮操作：鐵水包底部會安裝透氣磚，扒渣時通過吹入氣體在渣面形成裸露面，縮小渣層面積并增加其厚度。扒渣過程中進行吹氮操作有助于促進脫硫后的產物上浮，以提高扒渣效率。

3.2 適中的攪拌工藝參數

KR鐵水脫硫攪拌速度根據鐵水的硫含量和溫度以及攪拌頭的磨損情況確定，當鐵水溫度和含硫量固定時，在一定范圍內，攪拌器的轉速越高脫硫效率越高，但當攪拌頭的轉速過高時會導致鐵水飛濺，且容易磨損。建議新攪拌頭時轉速90r/min，舊攪拌頭轉速120r/min。攪拌頭插入的深度一定要適中，太深的話難以產生漩渦，脫硫劑不易擴散至鐵水各處；插入太淺的話會導致鐵水嚴重飛濺，也難以產生漩渦。應測準攪拌頭插入的深度，同時考慮鐵渣厚度和攪拌頭葉片下部是否出現結瘤現象。攪拌頭作為攪拌的動力來源，其結構形式及尺寸直接影響最終的脫硫效果。如果攪拌頭尺寸增大，同時轉速降低可以達到攪拌頭尺寸較小時的脫硫效果。但較大尺寸攪拌頭在高速旋轉時工作阻力矩加大，需匹配更大功能的電機及減速器，否則不當操作時電機易過流。基于鋼廠實際情況，攪拌頭形狀及直徑、攪拌速度、插入深度及攪拌時間需綜合考慮，以期達到更好的脫硫效果。

3.3 采用優化的攪拌頭升降固定方式

采用彈簧輥和固定輥相結合的攪拌頭升降框架固定方式，通過高速攪拌中升降攪拌頭，使熔池的攪拌范圍擴大，提高脫硫效率。

結語

KR脫硫效果容易受到原材料、動力學條件以及扒渣的影響，采用輔助扒渣設備、合適的攪拌參數及優化后的彈性輥與固定輥組合夾緊的主體設備，不僅提高了生產效率及脫硫效果，還可降低生產成本及維護量，具有很好的推廣前景。

參考文獻

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