一种多段多速铁水旋转喷吹脱硫的方法
技术领域
本发明属于脱硫
技术领域
，尤其涉及一种多段多速铁水旋转喷吹脱硫的方法。背景技术
铁水脱硫是一项常用的铁水处理工艺技术。国内钢厂目前广泛应用的铁水脱硫方法主要有喷吹法和KR法。喷吹法是采用惰性气体为载体，将脱硫粉剂通过耐火材料制成的喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使脱硫剂和铁水充分混合、加速脱硫剂在铁水中扩散，使脱硫剂与铁水较充分反应，从而达到脱硫效果。该方法主要缺点是脱硫效率低，脱硫剂利用率低、消耗大。KR法是由日本1995开发应用的。它将耐火材料制成的十字形搅拌头，浸入铁水一定深度，利用搅拌器搅拌铁水，形成旋涡，使脱硫粉剂随着铁水旋涡充分扩散，与铁水充分反应，达到脱硫效果。该方法主要优点是：脱硫动力学条件好，故脱硫效率高，脱硫剂利用率高、消耗小；主要缺点是：设备复杂，一次性投资很大，同时占地面积较大，许多场地狭小的钢厂因场地小、投资太大等原因无法应用。
目前广泛使用的铁水脱硫方法，主要是通过浸入铁水中的喷枪，将脱硫剂喷入铁水中的喷吹脱硫法；用耐火材料制造的搅拌轮，在铁水中将脱硫剂与铁水充分搅拌混合进行脱硫的KR法。KR法脱硫剂利用率高，脱硫效果好，但设备投资大，维护和备品备件消耗大；喷吹法设备简单，投资小，但脱硫剂利用率低，脱硫效果不理想。针对喷吹法存在的问题，出现了旋转喷吹法，提高了脱硫剂利用率和脱硫效果，设备投资也相对较低。
喷吹法脱硫的进一步发展是旋转喷枪喷吹脱硫法，该方法使用电机和减速机构，使喷枪按指定转速旋转，加速脱硫剂在铁水中的扩散，相比较简单喷吹脱硫法，旋转喷枪喷吹脱硫法脱硫效率更高，脱硫剂消耗更小，同时设备投资增加不大，占地面积也较小。目前使用的旋转喷吹法，喷吹过程中采用设定的转速旋转喷吹，在一炉铁喷吹脱硫过程中，转速是恒定的，针对喷吹脱硫的不同阶段，其最佳的转速是不同的，单一转速的喷吹无法实现最优化的旋转喷吹效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多段多速铁水旋转脱硫的方法，本发明提供的脱硫方法具有更好的脱硫效果。
本发明提供了一种多段多速铁水旋转脱硫的方法，包括：
铁水脱硫过程中包括多个不同铁水旋转速度的阶段。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段≤5个阶段。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段为3个阶段。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第一阶段的铁水旋转速度为6～8转/分。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第二阶段的铁水旋转速度为8～10转/分。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第三阶段的铁水旋转速度为6～8转/分。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第一阶段的铁水旋转时间为200～400秒。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第二阶段的铁水旋转时间为400～800秒。
优选的，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第三阶段的铁水旋转时间为200～400秒。
优选的，所述铁水脱硫的方法包括喷吹脱硫法或KR脱硫法。
本发明采用多段多速的旋转喷吹，在不增加设备投资的情况下，通过合理调整旋转喷吹工艺，实现更佳的旋转喷吹铁水脱硫效果。现有的普通旋转喷吹铁水脱硫控制技术虽然可以设置不同的转速控制喷吹过程，但每炉铁水旋转脱硫喷吹过程中，只能设定一个恒定转速，不能针对铁水脱硫喷吹过程的不同阶段优化控制。而铁水旋转脱硫喷吹的转速较高时脱硫剂在铁水径向扩散弱，但圆周方向均匀性更佳，且铁水喷溅相对较弱，铁水对枪体的冲刷较强，枪体寿命较短；转速较低时脱硫剂在铁水径向扩散强，但圆周方向均匀性差，但铁水喷溅较强，铁水对枪体的冲刷较小，枪体寿命较长。多段多速旋转脱硫喷吹可以兼顾不同工况和现场要求，制定不同的喷吹控制策略，更好满足高效、低耗、长寿的铁水脱硫工艺制度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。
本发明提供了一种多段多速铁水旋转喷吹脱硫的方法，包括：
铁水脱硫过程中包括多个不同铁水旋转速度的阶段。
在本发明中，所述多个不同铁水旋转速度的阶段优选≤5个阶段，更优选≤4个阶段，最优选为3个阶段。
在本发明中，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第一阶段的铁水旋转速度优选为6～8转/分，更优选为6～7转/分，最优选为6转/分；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第一阶段的铁水旋转时间优选为200～400秒，更优选为250～350秒，最优选为300秒；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第一阶段的铁水旋转的加减速策略优选为正常加减速，所述正常加减速的加速度优选为0.8～1.2转/秒2，更优选为1转/秒2。在本发明中，所述加减速策略包括：快速加减速，加减速速度快，需要的时间短，但是对设备冲击大，铁水喷溅也较大；正常加减速，加减速速度中等，需要的时间较长，对设备冲击中等，铁水喷溅也较中等；缓速加减速，加减速速度慢，需要的时间长，对设备冲击小，铁水喷溅也小。在本发明中，所述加减速策略的选择优选主要看速度段的时间，时间长尽量选用慢加减速，减少设备冲击和铁水喷溅。
在本发明中，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第二阶段的铁水旋转速度优选为8～10转/分，更优选为8～9转/分，最优选为8转/分；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第二阶段的铁水旋转时间优选为400～800秒，更优选为500～700秒，最优选为600秒；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第二阶段的铁水旋转的加减速策略优选为缓速加减速；所述缓速加减速的加速度优选为0.5～0.8转/秒2，更优选为0.6～0.7转/秒2，最优选为0.6转/秒2。
在本发明中，所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第三阶段的铁水旋转速度优选为6～8转/分，更优选为6～7转/分，最优选为6转/分；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第三阶段的铁水旋转时间优选为200～400秒，更优选为250～350秒，最优选为300秒；所述多个不同铁水旋转速度的阶段的第三阶段的铁水旋转的加减速方法优选为正常加减速；所述正常加减速的加速度优选为0.8～1.2转/秒2，更优选为1转/秒2。
在本发明中，所述铁水脱硫的方法优选包括喷吹脱硫法或KR脱硫法。
在本发明中，所述铁水脱硫过程中采用的脱硫剂优选包括：Mg和CaO；所述Mg的质量含量优选为15～25％，更优选为18～22％，最优选为20％；所述CaO的质量含量优选为75～85％，更优选为78～82％，最优选为80％。
在本发明中，所述铁水脱硫过程中的铁水成分优选为：
4～4.5wt％的C；
0.1～0.15wt％的Si；
0.13～0.17wt％的Mn；
0.05～0.09wt％的P；
0.07～0.08wt％的S；
0.2～0.4wt％的V；
0.1～0.15wt％的Ti；
余量为Fe。
在本发明中，所述C的质量含量优选为4.1～4.5％，更优选为4.2～4.5％，更优选为4.3～4.5％，更优选为4.4～4.5％，最优选为4.411％；Si的质量含量优选为0.11～0.14％，更优选为0.12～0.13％；Mn的质量含量优选为0.14～0.16％，更优选为0.15％；P的质量含量优选为0.06～0.08％，更优选为0.07％；S的质量含量优选为0.072～0.078％，更优选为0.074～0.076％，最优选为0.075％；V的质量含量优选为0.3％；Ti的质量含量优选为0.11～0.14％，更优选为0.12～0.13％。
在本发明中，脱硫前铁水的温度优选为1275～1285℃，更优选为1278～1282℃，最优选为1280℃；脱硫后铁水的温度优选为1265～1275℃，更优选为1268～1272℃，最优选为1270℃。
在本发明中，所述脱硫剂的加入量可以为每吨铁水中脱硫剂中镁的质量为0.53～1.55kg，可以为0.6～1.5kg，可以为0.8～1.2kg，可以为1kg；镁的平均质量可以为0.9～0.95kg，可以为0.91～0.94kg，可以为0.92～0.93kg；每吨铁水中脱硫剂中CaO(石灰)的质量可以为2.24～5.85kg，可以为2～5kg，可以为3～4kg；CaO的平均质量可以为3.7～4.2kg，可以为3.8～4.1kg，可以为3.9～4kg。
在本发明中，所述铁水脱硫过程中脱硫剂的加入量根据铁水中S的质量含量加入，每吨铁水中含有0.001wt％S时脱硫剂中镁的质量可以为0.0099～0.0187kg，可以为0.01～0.016kg，可以为0.012～0.014kg；平均质量可以为0.01～0.014kg，可以为0.011～0.012kg；脱硫剂中CaO的质量可以为0.026～0.092kg，可以为0.03～0.09kg，可以为0.04～0.08kg，可以为0.05～0.07kg，可以为0.06kg；平均质量可以为0.05～0.06kg，可以为0.055kg。在本发明中，脱硫剂的消耗越少越好，但同时要考虑铁水含硫量波动、下工序对半钢(铁水)含硫量的要求不同(如要求超高纯净半钢，脱硫剂消耗会大幅上升)等，以提高脱硫剂利用效率为主。
在本发明中，脱硫后的铁水中S的质量含量为0.01～0.015％，平均为0.011～0.012％；渣中S的质量含量为3～4％。
在本发明中，一炉铁水完整的铁水脱硫过程需要一个铁水脱硫工艺制度，本发明中的多段多速旋转喷吹铁水脱硫工艺制度由多各工艺段组成，每一工艺段包括段号、运行时间、运行转速、加减速策略4项参数；所述段号是工艺制度的执行顺序，所述运行时间是加减速完成后稳定运行的时间。
在本发明中，一个多段多速旋转喷吹铁水脱硫工艺制度至少包含一个工艺段，此时的旋转喷吹脱硫工艺制度与普通的旋转喷吹铁水脱硫工艺制度相同，用一个给定的转速完成整个脱硫过程。在本发明中，一个多段多速旋转喷吹铁水脱硫工艺制度最多可以包含N个工艺段，N的个数几乎没有数量限制，但太多的工艺段将导致频繁的变速，不利于旋转喷吹铁水脱硫的稳定运行，所以原则上N≤5；对多段多速旋转喷吹铁水脱硫控制，最典型的是前、中、后期三段三速旋转喷吹铁水脱硫控制。
本发明采用多段多速的旋转喷吹，在不增加设备投资的情况下，通过合理调整旋转喷吹工艺，实现更佳的旋转喷吹铁水脱硫效果。现有的普通旋转喷吹铁水脱硫控制技术虽然可以设置不同的转速控制喷吹过程，但每炉铁水旋转脱硫喷吹过程中，只能设定一个恒定转速，不能针对铁水脱硫喷吹过程的不同阶段优化控制。而铁水旋转脱硫喷吹的转速较高时脱硫剂在铁水各方向上扩散更佳，但铁水喷溅相对较弱，且铁水对枪体的冲刷较强，枪体寿命较短；转速较低时脱硫剂在单一方向扩散，扩散效果较弱，但铁水喷溅较强，但铁水对枪体的冲刷较小，枪体寿命较长。多段多速旋转脱硫喷吹可以兼顾不同工况和现场要求，制定不同的喷吹控制策略，更好满足高效、底耗、长寿的铁水脱硫工艺制度。
本发明以下实施例中所采用的脱硫剂的成分为：20wt％的Mg+80wt％的CaO。
比较例1
采用单速旋转喷吹脱硫的方法对铁水进行脱硫，脱硫过程中脱硫设备的转速为9转/分，脱硫时间为20分钟；脱硫剂消耗：每吨铁水0.96kg Mg、3.84kg CaO；脱硫前铁水的温度为1280℃，脱硫后铁水温度为1270℃。
用长纸管截取铁水取样，水冷对铁水中的硫含量进行检测，检测结果为：脱硫前：0.07wt％的S；脱硫后铁水中S的质量含量为0.012％。
对脱硫后的渣中S的质量含量进行检测，检测结果为，脱硫后的渣中S的质量含量为3.4％。
实施例1
采用三段三速旋转喷吹脱硫的方法对铁水进行脱硫，脱硫过程中脱硫设备的第一阶段转速为6转/分，脱硫时间为5min，加减速速度为1.0转/秒2；第二阶段的转速为8转/分，脱硫时间为8min，加减速速度为1.0转/秒2；第三阶段的转速为6转/分，脱硫时间为5min，加减速速度为-1.0转/秒2；脱硫剂消耗：每吨铁水0.95kgMg、3.8kgCaO；脱硫前铁水的温度为1280℃，脱硫后铁水温度为1270℃。
对脱硫前、后的铁水中的硫进行检测，检测结果为：脱硫前：0.07wt％的S；脱硫后铁水中S的质量含量为0.011％。
对脱硫后的渣中S的质量含量进行检测，检测结果为，脱硫后的渣中S的质量含量为3.6％。
实施例2
采用三段三速旋转喷吹脱硫的方法对铁水进行脱硫，脱硫过程中脱硫设备的第一阶段转速为6转/分，脱硫时间为5min，加减速速度为1.0转/秒2；第二阶段的转速为8转/分，脱硫时间为11min，加减速速度为1.0转/秒2；第三阶段的转速为6转/分，脱硫时间为5min，加减速速度为-1.0转/秒2；脱硫剂消耗：每吨铁水1.4kg Mg、5.6kg CaO；脱硫前铁水的温度为1285℃，脱硫后铁水温度为1270℃。
对脱硫前、后的铁水中硫进行检测，检测结果为：脱硫前：0.10wt％的S；脱硫后铁水中S的质量含量为0.010％。
对脱硫后的渣中S的质量含量进行检测，检测结果为，脱硫后的渣中S的质量含量为3.8％。
本发明采用多段多速的旋转喷吹，在不增加设备投资的情况下，通过合理调整旋转喷吹工艺，实现更佳的旋转喷吹铁水脱硫效果。现有的普通旋转喷吹铁水脱硫控制技术虽然可以设置不同的转速控制喷吹过程，但每炉铁水旋转脱硫喷吹过程中，只能设定一个恒定转速，不能针对铁水脱硫喷吹过程的不同阶段优化控制。而铁水旋转脱硫喷吹的转速较高时脱硫剂在铁水各方向上扩散更佳，但铁水喷溅相对较弱，且铁水对枪体的冲刷较强，枪体寿命较短；转速较低时脱硫剂在单一方向扩散，扩散效果较弱，但铁水喷溅较强，但铁水对枪体的冲刷较小，枪体寿命较长。多段多速旋转脱硫喷吹可以兼顾不同工况和现场要求，制定不同的喷吹控制策略，更好满足高效、低耗、长寿的铁水脱硫工艺制度。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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