一种高效铁水脱硫喷枪制造技术

本发明专利技术提供一种高效铁水脱硫喷枪，包括导管和喷头；其中，所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和动力气源连接；所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。上述高效铁水脱硫喷枪采用弧形喷头，使颗粒镁在铁水中作旋转运动，在浮力作用，使镁蒸汽在铁水中作螺旋上升运动，在同样深度的脱硫条件下，大大延长了镁蒸汽与铁水的接触时间，同时高压氮气携带着镁蒸汽喷出做螺旋上升运动，在铁水中也起到了一定的搅拌作用，改善了镁蒸汽的传质速度，提高其溶解度，进而提高了脱硫效率。

An efficient molten iron desulphurization spray gun

The invention provides an efficient spray gun for hot metal desulfurization, including a pipe and a sprinkler, wherein one end of the pipe is an immersion end, which is extended into a molten iron ladle and is immersed below the molten iron level when used, and the other end of the pipe is located outside the molten iron ladle and connected with the magnesium source and the power gas source respectively; the sprinkler is an arc pipe fitting, and the sprinkler is connected with the molten iron ladle. The outlet connection of the immersion end of the pipe is used for ejecting magnesium vapor so that the magnesium vapor spirals in molten iron. The arc nozzle is used in the above-mentioned high-efficiency spray gun for hot metal desulfurization, which makes the particles of magnesium rotate in the hot metal and spiral up the magnesium vapor in the hot metal under buoyancy. Under the same desulfurization conditions, the contact time between the magnesium vapor and the hot metal is greatly prolonged. At the same time, the high-pressure nitrogen gas carrying the magnesium vapor sprays out a spiral. The ascending motion also plays a certain stirring role in molten iron, improving the mass transfer rate of magnesium vapor, increasing its solubility, and thus improving the desulfurization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高效铁水脱硫喷枪
本专利技术涉及铁水预处理技术，尤其是喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术，具体提供一种高效铁水脱硫喷枪，采用该喷枪可以提高脱硫效率。
技术介绍
金属镁的主要性质如下：原子量为24.32，固态密度1.74g/cm3(20℃时)，熔态密度1.54g/cm3(700℃时)，熔化温度650℃，沸腾温度1105℃。镁和硫的亲和能力极高，对低温铁水来说，镁是极强的脱硫剂之一，相对其它脱硫剂来说，镁脱硫剂用量少，生成的渣量少，所以脱硫后扒渣时铁损小，脱硫过程对铁水成分基本无影响，设备投资低，脱硫渣没有环境污染问题。因此，喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术由来已久，通常以高压氮气为输送载体通过喷枪将颗粒镁喷吹到铁水中进行脱硫。由于铁水温度至少在1200℃以上，远高于镁的熔化和沸腾温度，因此镁在铁水中的行为：Mg(固态)→Mg(液态)→Mg(气态)→[Mg]，又由于金属镁密度小于铁水，因此，当金属镁喷入铁水中，迅速熔化并汽化，镁蒸汽泡上浮。镁蒸汽泡在上浮过程中，一部分以气体形式(即Mg(g))参与脱硫反应，另一部分溶解在铁水中(即[Mg])并与铁水中的硫发生脱硫反应，还有一部分镁蒸汽泡从铁水中逸出，造成浪费。而溶解于铁水中的镁全部参与了脱硫反应，这是主要的脱硫反应。[Mg]+[S]＝MgS……(1)Mg(g)+[S]＝MgS……(2)据杨天钧教授等人的研究，反应(2)只能去除3-8％的硫，反应(1)是主要的脱硫反应，为了获得高的脱硫效率，必须保证镁蒸汽在铁水中充分溶解，最大限度地减少镁蒸汽逸入大气造成损失。喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术由来已久，所用喷枪有多种多样，有单孔型、倒T型、两孔倒Y型和三孔倒Y型。单孔喷枪在喷吹颗粒镁时，由于反应集中在枪头部位，反应过于强烈易引起喷溅，多孔喷枪将集中反应分摊在多个点，成功解决了喷溅问题。但是，迅速汽化的镁蒸汽是直线上浮的，在铁水中经历的时间较短，难免镁蒸汽溶解于铁水的数量不够，或者有一部分直接逸入大气中，造成脱硫效率下降。因此，急需一种可以改善镁蒸汽在铁水中溶解量的方法或装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效铁水脱硫喷枪，该装置能改进镁蒸汽在铁水中的运动方式，使之作螺旋运动，通过运动路线的延长来延长其在铁水中的停留时间，从而高效脱除铁水中的硫。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高效铁水脱硫喷枪，包括导管和喷头；其中，所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和高压动力气源连接；所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述导管的材质为钢；更优选地，所述喷头的材质为钢；进一步优选地，所述导管和所述喷头通过焊接或螺接方式连接。上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述导管的内径为12-20mm，所述喷头的内径为5-9mm。上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述喷头为圆弧形管；优选地，所述喷头水平设置且所述圆弧形管的喷头的圆心位于所述导管的竖直部的中心线上；更优选地，所述喷头的中心线离靠近所述喷头一侧的铁水包内侧壁的垂直距离是铁水包横截面半径的1/2-2/3，所述喷头的圆心角为15°～20°；进一步优选地，所述导管的形状为倒T型或倒Y型。上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述导管为竖立设置的直管，其浸入端出口通过多通连接件与多个所述喷头连接，所述喷头为水平设置的弧形管；更优选地，所述喷头为圆弧形管，所述喷头的个数为2-4个；进一步优选地，所述喷头的出口与所述导管的中心线的垂直距离为铁水包横截面半径的1/3-1/2，所述喷头的圆心角为15°～20°。上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述高效铁水脱硫喷枪还包括耐火材料层，附着在所述导管和/或所述喷头的外表面；更优选地，所述耐火材料层的厚度随着没入铁水的深度的增加而增加；进一步优选地，所述耐火材料层的厚度为10～20mm。一种高效铁水脱硫方法，使用上述的高效铁水脱硫喷枪进行，由高压动力气体携带颗粒镁经过所述导管，然后经过所述喷头喷入铁水中，所述喷头的出口动力气体的速度为430-510m/s。上述高效铁水脱硫方法，作为一种优选实施方式，根据待脱硫铁水的重量，颗粒镁单耗为0.259～0.824kg/t；动力气体耗量0.14～0.27Nm3/t。上述高效铁水脱硫方法，作为一种优选实施方式，颗粒镁中金属镁纯度94％，颗粒度0.5～1.6mm，喷吹时镁在所述高压动力气体中的密度5～25kg/Nm3。一种高效铁水脱硫系统，包括：脱硫铁水包和上述喷枪，所述喷枪的喷头与所述脱硫铁水包的底面的距离为0.2～0.3m；优选地，所述脱硫铁水包的深度为3.3～3.5m。本申请相比于现有技术具有如下优点：1)本申请提供的一种高效铁水脱硫喷枪采用弧形喷头，使颗粒镁在铁水中作旋转运动，加上镁蒸汽的浮力作用，使镁蒸汽在铁水中作螺旋上升运动。基于现有铁水脱硫喷枪头没有使镁蒸汽作螺旋上升的功能，在同样深度的铁水脱硫条件下，螺旋运动的路线比直线运动更长，大大地延长了镁蒸汽与铁水的接触时间，同时改善了镁的传质条件，使得更多的镁蒸汽溶解于铁水中，提高了脱硫效率；2)通过本申请提供的喷枪，高压氮气携带着镁蒸汽喷出做螺旋上升运动，在铁水中也起到了一定的搅拌作用，改善了镁蒸汽的传质速度，从而提高镁蒸汽的溶解度，从而提高了脱硫效率；3)很多冶炼高端品种的特殊钢需要对铁水进行预处理，特别是采用电炉炼钢，通常铁水包较小、铁水深度浅，脱硫效率大打折扣，本申请提供的喷枪特别适用上述生产条件，通过实现镁蒸汽的螺旋喷吹，能有效地提高脱硫效率。提高镁蒸汽的溶解度，除了延长镁蒸汽与铁水接触时间外，还可以提高镁蒸汽的蒸汽压，一种方法是将喷头插入铁水足够深，通常距离铁水包底0.2～0.3米，二是采用深铁水包。在脱硫站设立专用铁水包用于脱硫所用，专用脱硫铁水包比其它铁水包深，可以提高镁蒸汽压，对提高脱硫效率有利。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术优选实施例提供的高效铁水脱硫喷枪的正视结构示意图；图2为本专利技术一个优选实施例提供的高效铁水脱硫喷枪的俯视结构示意图；图3为本专利技术另一个优选实施例提供的高效铁水脱硫喷枪的俯视结构示意图；其中附图标记说明如下：1-耐火材料；2-导管；3-高压动力气和颗粒镁；4-喷头。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。各个示例是说明性的而非用来限制本专利技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本专利技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。在本专利技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述喷枪包括导管和喷头；其中，所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和高压动力气源连接；所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。

【技术特征摘要】
1.一种高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述喷枪包括导管和喷头；其中，所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和高压动力气源连接；所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。2.根据权利要求1所述的高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述导管的材质为钢；优选地，所述喷头的材质为钢；更优选地，所述导管和所述喷头通过焊接或螺接方式连接。3.根据权利要求1所述的高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述导管的内径为12-20mm，所述喷头的内径为5-9mm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述喷头为圆弧形管；优选地，所述喷头水平设置且所述圆弧形管的喷头的圆心位于所述导管的竖直部的中心线上，更优选地，所述喷头的中心线离靠近所述喷头一侧的铁水包内侧壁的垂直距离是铁水包横截面半径的1/2-2/3，所述喷头的圆心角为15°～20°；更优选地，所述导管的形状为倒T型或倒Y型。5.根据权利要求1-3中任一项所述的高效铁水脱硫喷枪，其特征在于，所述导管为竖立设置的直管，其浸入端出口通过多通连接件与多个所述喷头连接，所述喷头为水平设置的弧形管；优选地，所述喷头为圆弧形管，所述喷头的个数为2-4个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘协田，
申请(专利权)人：大冶特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42