张宏才

摘  要： 介绍了北营炼钢厂采用复合喷吹法铁水脱硫设备的原理、基本构成、主要参数、技术改进等，为复合喷吹法铁水脱硫设备的使用方面提供 借鉴。

关键词： 复合喷吹;脱硫;镁粉;喷吹罐;喉口阀

1 铁水脱硫及复合喷吹法的重要性

铁水脱硫是现代化炼钢的一个重要组成部分，已经成为炼钢厂生产工 艺：铁水脱硫-复吹转炉-炉外精炼-连铸。复合喷吹法铁水脱硫技术应用广 泛，发展迅速，能有效、稳定的将铁水硫控制在目标范围内，对于一些特 殊要求钢种达到“双零”超低硫水平。本钢北营及本钢板材炼钢厂均采用 此设备，合理使用脱硫设备能减轻转炉冶炼任务和减少转炉指标消耗，包 括LF炉电耗及物料消耗。复合喷吹法脱硫作为一种主流脱硫工艺，在炼钢 厂发挥着举足轻重的作用。

2 复合喷吹法铁水脱硫主要化学反应机理和工艺流程

2.1  复合喷吹化学反应机理

采用经过钝化处理的镁粉、石灰粉复合喷吹进行脱硫处理，主要反应 如下：  2CaO+[S]+1/2[Si]=（CaS）+ 1/2（Ca2SiO4）， [Mg]+[S]=MgS，其中气体介 质为氮气，金属镁活性高，极易氧化，镁粉必须进行表面钝化处理。经钝 化后的镁在铁水的温度下与硫有极强的亲和力，脱硫效率高，脱硫过程稳 定可预测，目标S能控制在0.001%的精度，这是其它脱硫粉剂不具备的。

2.2  复合喷吹法工艺流程

铁水包盛装的铁水→吊运置倾翻车上→测温取样→喷吹脱硫→扒渣→ 测温取样→兑入转炉

3 复合喷吹法铁水脱硫设备主要原理

复合喷吹法脱硫设备的工作原理是将经钝化处理的镁粉和石灰粉分别 存储在两个压力罐内，使用氮气作为介质动力，经两套独立的喷吹系统，  通过调配器控制两种物料的速率确定物料比例，在一根管线内混合，将混 合后粉剂通过喷枪吹进铁水内进行脱硫。脱硫全过程只要输入相应的初始 S、目标S、铁水温度、铁水重量等参数即可实现自动喷吹脱硫。

4 复合喷吹法铁水脱硫设备构成

该设备主要分为四大系统，即上料系统、喷吹系统、扒渣系统、除尘 系统。上料系统包括：石灰粉剂罐车、气动阀门站、储粉仓、卸料装置、 流态化喷嘴及上料管路。另外镁粉使用吨袋盛装，利用现场单梁吊车进 行上料。喷吹系统：该部分是这四大系统的核心部分，均为进口达涅利公 司，采用氮气作为动力介质，它包括：粉剂喷吹罐及其称量装置、流态化 喷嘴、粉剂流量调节阀、喷吹管路、喷枪、喷枪升降装置等，其中喉口阀 为核心控制单元。扒渣系统：包括铁水罐倾翻车、渣罐车、扒渣机、喷吹 间密封门独立液压站、电气室。其中扒渣机、倾翻车采用液压动力。除尘 系统：包括喷吹枪口气封装置、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。

5 重点部位设备部分分析

本文介绍设备为北营炼钢厂铁水预处理站，共三座，均采用达涅利设 计的复合喷吹法脱硫设备。

5.1  喷吹系统

喷吹罐系统包括镁粉喷吹罐和石灰粉喷吹罐本体、电子秤、自动调节 的喉口阀和仪表等。其中石灰粉罐压力设定值为400KPa镁粉罐压力设定值 为350KPa， 喷枪枪口压力值230KPa， 石灰粉下料速率稳定在32KG/min， 镁粉下料速率稳定在8KG/min，喉口阀通过开度自动调整保证系统压力平 衡，物料速率稳定。

5.2  喷枪升降装置

根据工艺要求，喷枪必须在垂直方向升降来满足工作位上、下极限位 的要求，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，一般情况下喷枪枪口距离铁水包包底的距离为 500mm左右脱硫效果最佳。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，该装置属于频繁使用的核心装置。

5.3  扒渣机

扒渣机采用液压为动力，可实现八个动作即“伸、缩、升、降、左 旋、右旋、渣耙头抬高、渣耙头降低”特点是动力来源可靠，能耗低，配 合使用气体赶渣工艺，能够实现扒渣镜面效果，扒损可控在7kg/t.构。

5.4  铁水罐倾翻车

铁水罐倾翻车采用液压为动力，车体由框架、  4 套車轮组、倾翻座架 组成。行走由两个液压马达驱动，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，最大倾翻角度为53度。车体本身带有电子秤，通过 该秤重量参考计算脱硫粉剂加入量，通过脱硫前与脱硫后铁水重量变化的 对比核算扒渣量。

6 复合喷吹法设备操作情况分析

6.1  脱硫前铁水的要求

脱硫铁水不仅要满足转炉铁水需求量，还要保证铁包净空量。脱硫剂 经由喷枪吹进铁水，载气对铁水有搅拌作用可以促进反应物的传质和产物 的排出。由于镁在高温下液化、气化和溶于铁水，产生的镁气体对铁水的 搅拌作用强烈，从而造成铁水液面翻动，实践得出铁包净空量大于350mm 可有效减小喷溅现象。

6.2  喷吹控制

粉剂流量直接影响喷吹周期，根据流量变化及时调整喉口阀开度，保 证最佳流量。通常情况下镁粉开度在75-85%，石灰粉开度在20-30%能够达 到镁粉流量8Kg/min，石灰粉流量32Kg/min，此外保证每周至少清理喉口阀2 次。若瞬间石灰粉不下料，应立即提枪清理枪头，防止延时造成堵枪。

6.3  扒渣控制

喷吹结束后渣中含有Mg S、 CaS遇见氧被还原，反应如下：

[MgS]+[O]= （MgO）+[S]， [CaS]+[O]=（CaO）+[S]。若直接兑入转炉将造成回硫现象， 扒渣 操作主要注意两方面：扒渣率、扒渣带铁。现渣比在0.8%左右，带渣量小 于0.3%。扒渣机速度、角度，倾翻车倾翻角度均需要根据铁水液面及渣量 调整。

7 复合喷吹法设备改进方面

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，易碎裂，且阀芯为进口件价格昂贵采购周期长。

北营炼钢厂将该阀的阀芯通过多方面测量改进改为耐磨的不锈钢材 质，从而弥补其韧性不足的缺陷，达到使用效果降低生产成本。原设计喷 吹管线均为单线，遇见管路堵塞时严重影响生产，后经改造，变成双线喷 吹，达到一用一备，解决了物料不好时管路堵塞的问题。渣耙弧形面增 宽、增长提高扒渣效率，采用锰钢板自制，节约成本。石灰粉上料管线 增加放散阀门，解决石灰受潮堵塞管路难于清理的问题。调整后模式：铁 水：进站  → 喷吹石灰粉  →提枪取样  → 扒渣→  下枪喷吹（镁粉速率3kg/ min左右）等样→  样回调整速率镁粉6-8kg/min→  扒渣、取样。原操作模 式：进站→取样→下枪喷吹→扒渣、取样。调整后操作模式镁粉消耗量减 少1.7吨，石灰粉减少13吨，吨铁成本降低2.2元，终点S命中率提高10%。

结束语：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 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：

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[2]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），55-59.

[3]李承祚等.铁水包喷镁脱硫新工艺.首钢科技，2001（6）.