一种钢水精炼用气流伴喷式钢包底喷粉元件制造技术

钢包顶喷粉钢水二次精炼，现已是钢水炉后精炼的常规工艺。近年来冶金工作者设想，在钢包现有底吹氩系统基础上，采用钢包底吹喷粉来完成钢水二次精炼脱硫等任务。目前，钢包底喷粉仅在个别钢厂进行了探索性试验，还未见工业化应用的报导。阻碍这一技术工业化应用的主要难点，为底喷粉元件是否可以多次重复使用。为此，本发明专利技术公开了“一种钢水精炼用气流伴喷式钢包底喷粉元件”，其特点是在钢包底喷粉元件气粉混合喷射流的外侧或内侧，增加了一气体通道只喷射气体(使其成为底喷粉时的伴喷气流)。这一伴喷气流在停止喷粉时，将具有阻止钢包底喷粉元件表面被钢水及钢渣覆盖的作用，从而降低了钢包底吹元件堵塞的可能性，从而提高了钢包底喷粉元件的使用寿命，达到钢包底喷粉元件多炉复喷使用的目的。

A kind of bottom powder spraying element for ladle with air-jet for molten steel refining

The secondary refining of molten steel by powder spraying on top of ladle is a conventional process after molten steel furnace. In recent years, metallurgists have assumed that on the basis of the existing bottom argon blowing system in ladle, bottom powder injection in ladle is used to accomplish the tasks of secondary refining and desulfurization of molten steel. At present, only exploratory tests have been carried out in individual steel plants for bottom powder injection in ladles, and no report of industrial application has been reported. The main difficulty hindering the industrialized application of this technology is whether the bottom powder injection component can be reused many times. To this end, the invention discloses a \air-jet type bottom powder injection element for molten steel refining\, which is characterized by the addition of a gas channel to inject only gas (making it the accompanying air flow when bottom powder injection occurs) on the outside or inside of the air-powder mixed jet flow of the bottom powder injection element of the ladle. When the accompanying jet stops powder injection, it will prevent the surface of the bottom powder injection component from being covered by molten steel and slag, thus reducing the possibility of blocking the bottom powder injection component, thus improving the service life of the bottom powder injection component, and achieving the purpose of multiple furnace re-injection of the bottom powder injection component of the ladle.

【技术实现步骤摘要】
一种钢水精炼用气流伴喷式钢包底喷粉元件
本专利技术专利适用于钢水二次精炼技术及设备领域，具体涉及到“一种钢水精炼用气流伴喷式钢包底喷粉元件”。
技术介绍
1.前言钢包顶喷粉钢水二次精炼脱硫处理，目前已成为大部份钢厂(特别是中小型钢厂)钢水炉后精炼处理的首选工艺。由于钢包顶喷粉钢水二次精炼工艺及其设备的自身局限性，同时也在钢包底吹氩技术日益成熟的启发下，近年来冶金工作者设想，在利用钢包现有底吹氩系统的基础上，是否可以采用钢包底吹喷粉来完成钢包的二次精炼脱硫任务。这一钢包底吹喷粉思想近年来已引起广大炼钢工作者的重视。但是由于这一技术实际应用的复杂性，钢包底吹喷粉仅在个别钢厂进行了探索性试验，现还没见工业化使用的范例报导。在工业上采用这一技术的主要难点为底吹气、粉元件是否具有多次重复使用的性能，也就是供气元件的使用寿命是否能满足炼钢生产多次重复的要求。目前钢包底吹喷粉已尝试采用狭缝式钢包供气元件，以氩气作为载体，在喷粉时采用气固混合方式，将粉剂从钢包底部喷入钢水(见图1、2、3)。但是由于钢包在运输、起吊的过程中，钢包底吹元件在中断底吹气、粉喷吹后，元件表面将被钢水及钢渣所覆盖。在下一炉中，底吹元件将不易复通喷粉，从而会导致了钢包底吹元件寿命大幅度下降。甚至在一次喷粉后，在下炉钢水时就很难实现复喷，从而将制约了这一技术的发展及实际应用。为解决这一问题，专利技术了“一种钢水精炼用气流伴喷式钢包底喷粉元件”，其基本特点是在气粉混合喷射流的外侧或内侧，增加一气体通道只喷射气体(使其成为喷粉时的伴喷气流)，见图4、6、8。由于这一伴喷气流的存在，将在一定程度上阻碍了元件在停喷后表面被钢水及钢渣覆盖，从而大大减缓了喷粉通道在粉气切换及停喷时的灌钢、渣的可能性，提高了元件的使用寿命。实现钢包底喷吹元件多炉复喷的目的，促进了钢包底吹喷粉钢水二次精炼技术在生产中的应用及发展。2.钢包喷粉钢水精炼的技术意义由于现代社会科技发展的需求，对钢材材质质量要求越来越高。即使大量日常使用的常规钢材，也因使用条件的日益严苛，而不断地提出了更高的质量要求。其中的重要要求之一，就是不断提高钢材纯净度。提高钢材的纯净度后，可明显地改善钢材的机械强度等使用性能。因此，不断发展高洁净钢生产工艺，提高其精炼设备水平，已成为优化我国钢铁企业结构的重点工作。提高钢材纯净度的重要任务之一，就是尽可能地在炼钢各个环节中，不断地去除钢水中的硫等杂质。钢中的硫会导致钢材的热脆，其硫化物也是产生钢材氢致裂纹的条件之一。所以硫在大部分钢中(除易切屑钢外)是有害元素，在实际生产中希望控制得越低越好。众所周知，脱硫的热力学条件是高温、高碱度、低氧化性。转炉炼钢工艺特点决定了，在转炉中并不具备良好的脱硫热力学条件。而在入转炉前的铁水预处理和转炉出钢后的钢水二次精炼中，则是具备了理想的脱硫热力学条件，同时钢水二次精炼也是控制钢中硫的最后一道工序。尽管国内外长期的生产实践表明，铁水预处理是控制入炉铁水硫含量，冶炼纯净钢的有效、经济的技术手段，现已成为炼钢生产必不可少的工序。但由于在后续转炉冶炼中，转炉内的热力学条件不利于脱硫(甚至在转炉冶炼中出现增硫现象)，因此单靠铁水预处理脱除硫冶炼纯净钢是较为困难的。为此，多年来冶金工作者开发出了多种钢水脱硫的二次精炼工艺，其中部分工艺如表1所示。表1部份二次精炼工艺及其脱硫效果序号精炼工艺缩写精炼工艺方法脱硫效果/[S]/10-6备注1LF电加热、加块料造还原碱性炉渣<10常压2VD真空、加块料造还原碱性炉渣<10真空3钢包喷粉钢水表面喷CaO-CaF2粉<30常压4TN、KIP喷吹CaO-CaF2-Al2O3或Ca-Si<10常压5V-KIP真空、喷粉造碱性炉渣<10真空6VOD-PB、RH-PB真空、喷CaO-CaF2粉<2真空在表1中所示的精炼工艺方法中，主要可以分为两大工艺类型：(1)向钢水表面，加活泼金属、石灰块，造高碱度还原渣脱硫；(2)向钢水表面，喷吹碱性CaO-粉，造高碱度渣脱硫。从原材料成本、能源消耗及操作简单性等多方面综合考虑，钢包喷粉二次精炼钢水脱硫处理，已成为大部份钢厂(特别是中小型钢厂)炉后处理的首选工艺。采用钢包喷粉二次精炼钢水，具有如下不可多得的优点：(1)采用细粉喷吹造渣，极大地增加了渣料的比表面积，促进了碱度渣的熔化，加快了成渣速度。同时增加渣钢反应界面，提高了脱硫效率；(2)采用喷粉技术处理钢水，载粉剂的气体又能对钢液进行搅拌，加快了传质，提供了良好的化渣及脱硫动力学条件；(3)由于粉剂吸热少、熔化快，可以不采用电能加热化渣，节约了能耗，改善了生产环境；(4)喷粉由于是连续的，喷粉量易于采用计算机控制，可以实现自动化、智能化操作。由于上述种种原因，钢包喷粉精炼技术已得到了普遍使用。出钢后向钢包内喷吹石灰粉进行深脱硫，现已不断得到发展，已成为钢水二次精炼的常规手段。3.钢包底喷粉钢水精炼的技术优势目前在实际生产中钢包钢水的喷粉二次精炼方式，全部为从钢包顶部喷粉。在钢包顶部喷粉的钢水二次精炼喷粉外理工艺，可简单分为两种：(1)一种是在钢包中，将粉剂喷向钢水表面或钢水内部，如TN、KIP、V-KIP、VOD-PB、钢包喷粉等(见图11)；(2)另一种是在精炼装置中，将粉剂喷向钢水的表面，如RH-PB等(见图12)。但是不论前者或后者，均属于钢包顶喷粉处理的精炼方式。在顶喷粉精炼处理中，则需采用自耗式或非自耗式顶吹喷枪，从钢水上部或从上部插入钢水内，来向钢水喷粉。由于这种处理方式的本身特点，决定了它在实际实用中具有如下局限性：(1)粉剂喷向钢水表面或上部，粉剂与钢水作用的时间短，粉剂不能与钢水充分接触反应，粉剂利用率较低：(2)喷枪从上部插入钢水时，喷枪不可避免要经过渣层与熔渣接触，钢渣则会对枪体发生渣侵，从而缩短了喷枪使用寿命；(3)顶吹喷枪升降结构复杂、枪体笨重，制造成本较高，提高了精炼成本；(4)由于从钢水上部插入的喷枪行程受到一定的限制，而钢水液面高度则随钢水量的变化而变化，致使枪位控制也应随之有所变化，从而影响操作的稳定性，造成脱硫效果的波动；(5)如在喷吹时发生停电或机械事故等，喷枪不能从钢包中提出来，则会损坏枪体，甚至造成整包钢水报废。(6)若在精炼中，发生喷枪断裂掉入钢液中等事故，则对钢水质量、冶炼工艺时间等造成重大影响。由于上述钢包顶喷粉处理自身的缺点及钢包底吹氩技术的日益成熟，近年来冶金工作者关注到，在利用钢包底吹氩系统的基础上，进行钢包底吹喷粉，来完成钢包的二次精炼脱硫任务(见图3、10)已成为可能。近年来这一思想，已引起广大炼钢工作者的重视，但是由于这一技术实际应用的复杂性，钢包底吹喷粉仅在个别钢厂进行了探索性试验，现还没见工业化使用的范例报导。采用钢包底吹喷粉钢水二次精炼脱硫技术，将会具有如下优点：(1)粉剂从钢包底部底吹进入钢水(见图3、10)，氩气泡及粉料在钢水中上升路程长，提供了渣钢间长时间接触的反应条件，为粉剂的熔化、成渣，渣钢的充分反应提供了足够的时间，提高脱硫粉剂的使用效率；(2)采用底吹喷粉造渣，极大地增加了渣料的比表面积，促进了吸热化渣，增加了渣钢反应界面，加快了成渣速度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术的喷粉元件结构，由喷气及喷粉两种类型专用通道所组成，一为喷粉(气)通道，一为气流伴喷通道(图4、5、6、7、8、9)。

【技术特征摘要】
2017.07.27 CN 20171061029961.本发明的喷粉元件结构，由喷气及喷粉两种类型专用通道所组成，一为喷粉(气)通道，一为气流伴喷通道(图4、5、6、7、8、9)。2.元件喷粉通道在精炼工艺喷粉处理阶段内，则喷射粉气混合流股，喷粉则采用气体作为载体(氩气、氮气等)；在精炼工艺的非喷粉阶段，则喷出为纯气相气体(氩气、氮气等)，见图10。3.元件的伴喷气流通道在生产中所有工艺阶段内，均喷出纯气相气体(氩气、氮气等)，见图10。4.伴喷气流及喷粉两种通道均可由环型缝隙、直型缝隙、圆型通道等形状所...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟萌，杨海兵，佟溥翘，
申请(专利权)人：佟萌，
类型：发明
国别省市：北京,11