專利名稱：鐵水機械攪拌脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水爐外脫硫方法，具體地說是一種用 于鐵水罐中鐵水脫硫預(yù)處理的鐵水機械攪拌脫硫方法。
背景技術(shù)：
鐵水機械攪拌脫硫是通過插入鐵水罐中鐵水內(nèi)部的攪拌器的旋 轉(zhuǎn)攪動，使鐵水與脫硫劑混合接觸進行脫硫的方法，主要包括萊茵
法和KR (Kambara Reactor)法。這兩種鐵水機械攪拌脫硫方法的攪 拌器都是由旋轉(zhuǎn)軸與攪拌葉組成，四片攪拌葉沿旋轉(zhuǎn)軸周向成十字 形均勻布置，攪拌器沿鐵水罐中心線插入鐵水，并要求鐵水罐中心 線與攪拌器中心線偏差〈50mm;區(qū)別僅在于攪拌器插入鐵水的深 度不同。萊茵法只是將攪拌器的攪拌葉部分地插入鐵水中，通過攪 拌使鐵水罐上部的鐵水和鐵水表面上的脫硫劑形成旋渦，互相混合 接觸，并通過循環(huán)流動使整個鐵水罐內(nèi)的鐵水抵達上層脫硫區(qū)域?qū)?現(xiàn)脫硫；KR法則是將攪拌器的攪拌葉沉浸在鐵水中一定的深度，通 過攪拌器的旋轉(zhuǎn)攪動，使鐵水表面上的脫硫劑巻入鐵水中進行混合 脫硫，擴大了旋渦深度和脫硫反應(yīng)區(qū)域，增強了鐵水的循環(huán)流動， 達到了加快脫硫速度、縮短脫硫時間、提高脫硫效率、降低脫硫劑 消耗的綜合效果。由于KR法優(yōu)良的使用性能，使其成為目前國內(nèi)外 鐵水機械攪拌脫硫唯一得到推廣應(yīng)用的方法。如何更有效地改善機 械攪拌脫硫的動力學(xué)條件，進一步提高KR法的脫硫使用性能，已越 來越引起人們的關(guān)注，并激起了眾多科技工作者的研究激情，先后 報道了多種改進方法。例如公開號為CN 1944686A的中國專利《KR 法脫硫罐底吹法》提供了一種KR法脫硫罐底吹法，是在KR法的基 礎(chǔ)上，通過布置在罐底的透氣磚向罐內(nèi)吹入高壓氮氣，促進鐵水中 脫硫渣的上浮，達到提高脫硫速度與鐵水純凈度的目的。公開號為CN 1664128A的中國專利《一種鐵水復(fù)合脫硫方法》提供了一種鐵 水復(fù)合脫硫方法，采用槍頭帶十字形葉片攪拌器的旋轉(zhuǎn)噴槍，通過 噴槍的旋轉(zhuǎn)噴吹與攪拌器的旋轉(zhuǎn)攪拌，實現(xiàn)同時噴吹與攪拌的復(fù)合 脫硫。授權(quán)公告號為CN 201031236Y中國專利《一種鐵水脫硫攪拌 頭》公開了一種攪拌葉迎鐵面為前凹弧形面、背鐵面為上凹下凸多 段弧形面、側(cè)面為由下而上外傾斜面的鐵水脫硫攪拌器，通過異形 結(jié)構(gòu)攪拌葉，達到提高攪拌器對脫硫劑的攪拌巻吸強度、改善脫硫 動力學(xué)條件的目的。
由上述常規(guī)機械攪拌脫硫法可見，改善脫硫動力學(xué)條件的手段 是通過攪拌器旋轉(zhuǎn)形成的旋渦來促進鐵水與脫硫劑的混合，由于KR 法旋渦深度大于萊茵法，因而，KR法的脫硫動力學(xué)條件優(yōu)，但普通 的KR法要求攪拌器與鐵水罐同心以使流場均勻，卻忽視了巻入鐵水 中的脫硫劑的徑向分散與撒開，導(dǎo)致鐵水中脫硫劑的分散區(qū)域小， 若能強化鐵水中脫硫劑的分散，將能大幅度增加鐵水與脫硫劑的混 合接觸脫硫區(qū)域，顯著改善鐵水機械攪拌脫硫效果。在上述的專利 中，罐底吹氣方式雖有利于脫硫渣的上浮，但縮短了脫硫劑在鐵水 中的停留時間，同時，每罐次脫硫消耗一塊透氣磚，增加了鐵水脫 硫成本。噴吹與攪拌的復(fù)合脫硫方式雖改善了脫硫動力學(xué)條件，但 噴吹系統(tǒng)的高壓旋轉(zhuǎn)密封困難，可靠性差，設(shè)備投資大，難以滿足 安全穩(wěn)定生產(chǎn)的需要，在實際生產(chǎn)中未能推廣應(yīng)用。異形葉片結(jié)構(gòu) 攪拌器雖增進了軸向巻吸力，提高了旋轉(zhuǎn)渦流強度，但異形葉片結(jié) 構(gòu)增大了攪拌器的制作難度，并在現(xiàn)場熱修過程中難以保持葉片形 狀，不利于實際生產(chǎn)應(yīng)用的推廣。此外，上述專利涉及的方法中攪 拌器與鐵水罐都是同心布置的，都未解決巻入鐵水中的脫硫劑的徑 向分散與撒開問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有鐵水機械攪拌脫硫方法存在的 脫硫劑徑向分散與撒開效果不佳，導(dǎo)致鐵水中脫硫劑的分散區(qū)域與 脫硫反應(yīng)區(qū)域小的問題，提供一種鐵水機械攪拌脫硫方法，能夠改善攪拌脫硫的動力學(xué)條件，提高機械攪拌的脫硫效果。
針對上述目的，本發(fā)明提供的鐵水機械攪拌脫硫方法，是將鐵 水罐上方攪拌器的攪拌葉沉浸在的鐵水中一定的深度，通過攪拌器 的旋轉(zhuǎn)攪動，使鐵水表面上的脫硫劑巻入鐵水中混合脫硫的方法。 其特別之處在于所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E 為攪拌葉徑向長度L的15 105%。
進一步地，所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E為 攪拌葉徑向長度L的35~80%。
更優(yōu)的，所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E為攪 拌葉徑向長度L的45~65%。
本發(fā)明的有益效果在于該方法采取了攪拌器偏離鐵水罐中心
線插入的偏心攪拌方式，這種偏心攪拌引起漩渦中心與攪拌器中心 線不重合，在攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌作用下，鐵水與脫硫劑混合物渦流中 心偏離攪拌器軸心，在攪拌葉長度方向的某個部位巻入，通過攪拌 葉片的旋轉(zhuǎn)撞擊作用，團聚的鐵水與脫硫劑被擊碎分散，促進了攪 拌葉片之間脫硫劑與鐵水的接觸混合，提高了脫硫反應(yīng)速度與脫硫
劑的利用率；此外，在攪拌過程中，通過鐵水與脫硫劑的不均勻循 環(huán)流動，攪拌器葉片之間鐵水與脫硫劑混合物流場與靜壓分布沿鐵 水罐周向呈周期性變化，增強了巻入鐵水與脫硫劑混合物的外排動 力，使脫硫劑順利地沿鐵水罐徑向分散與撒開，達到擴展脫硫劑與 鐵水的混合接觸區(qū)域的效果，進一步提高了脫硫反應(yīng)速度與脫硫劑 的利用率。所以，較普通KR法，使用本發(fā)明的攪拌脫硫方法，鐵水 中脫硫劑的分散區(qū)域廣、脫硫速度快、脫硫劑的利用率高。


圖1為采用本發(fā)明方法的攪拌器與鐵水罐位置關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例、實驗例對本發(fā)明的鐵水機械攪拌 脫硫方法作進一步詳細描述
如圖1，本發(fā)明的鐵水機械攪拌脫硫方法是將鐵水罐2上方攪拌器1的攪拌葉4沉浸在鐵水3中一定的深度，且攪拌器1中心線與
鐵水罐2中心線偏離攪拌葉4徑向長度L的15 105%，通過攪拌器 1的旋轉(zhuǎn)攪動，使鐵水3表面上的脫硫劑巻入鐵水3中混合脫硫的方法。
在lOOtKR鐵水攪拌脫硫設(shè)備上，采用常規(guī)十字形四葉結(jié)構(gòu)的攪 拌器1 ，在攪拌器1轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min、插入鐵水3深度為1200mm 的條件下，分別使攪拌器1中心線與鐵水罐2中心線重合、攪拌器1 中心線與鐵水罐2中心線偏離距離E為攪拌葉4徑向長度L的20%、 30%、 50%、 60%、 70%和80%進行工業(yè)性實驗，測定了脫硫反應(yīng)前 后鐵水3中硫的質(zhì)量百分比和攪拌時間，其中涉及的主要參數(shù)及有 關(guān)脫硫效果的測量結(jié)果如表1所示。
此外，在模擬實際生產(chǎn)的KR攪拌脫硫?qū)嶒炑b置上，采用常規(guī)十 字形四葉結(jié)構(gòu)的模擬攪拌器，攪拌器轉(zhuǎn)速為132轉(zhuǎn)/min、插入深度為 200mm，進行了水模實驗。實驗中，用水模擬鐵水，用聚苯乙烯泡 沫模擬脫硫劑，并與相同實驗條件下的普通KR法比較。通過對實驗 中拍攝的照片進行測量估測出了鐵水與脫硫劑的反應(yīng)區(qū)域所占體 積。與普通KR法比較得出，使用本發(fā)明的攪拌方法，其鐵水與脫硫 劑的接觸反應(yīng)區(qū)域得到了明顯擴展，具體參數(shù)和測量結(jié)果如表2所 示。
結(jié)合上述的實施例和實驗例可以得到，在其它工藝條件相同的 情況下達到相同的脫硫效果，同攪拌器1中心線與鐵水罐2中心線 近似重合相比，攪拌器1中心線與鐵水罐2中心線的偏離距離E為 攪拌葉4徑向長度L的15~105%時，鐵水與脫硫劑的反應(yīng)區(qū)域明顯 擴大，脫硫時間顯著縮短，尤以E/L在35%~80%為優(yōu)，在45 65% 達到最佳效果。
在實際的工業(yè)實施過程中，當采用不同規(guī)格的鐵水罐2時，攪 拌器的規(guī)格及其插入鐵水3的深度均滿足相應(yīng)的常規(guī)工藝要求即 可。攪拌器1也可采用不同于四片的葉片數(shù)或者不同的葉片結(jié)構(gòu)。表1
實施 例攪拌器 轉(zhuǎn) 速 ( 轉(zhuǎn) /min)攪拌器 插入鐵 水深度 C mm)脫硫前 鐵水硫 (o/o)脫硫后 鐵水硫 (%)偏心距 離E/L (%)攪拌時 間(min)所使 用的 方法
10012000.0350.00208普通
210012000.035<0.00109.5KR法
210012000.0350.002207.5
410012000.0360.002307本發(fā)
510012000.040<0.001507明的
610012000.0350.002606.5脫硫
710012000.045<0.001707方法
810012000.0460.002807
表2
實驗例攪拌器轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)/min)攪拌器插入 深度(mm)偏心距離 E/L (%)反應(yīng)區(qū)域擴 展(％)
11322002015
21322003020
31322006740
41322008025
513220010015
權(quán)利要求
1.一種鐵水機械攪拌脫硫方法，是將鐵水罐(2)上方攪拌器(1)的攪拌葉(4)沉浸在的鐵水(3)中一定的深度，通過攪拌器(1)的旋轉(zhuǎn)攪動，使鐵水(3)表面上的脫硫劑卷入鐵水(3)中混合脫硫的方法，其特征在于所述攪拌器(1)中心線與鐵水罐(2)中心線的偏離距離E為攪拌葉(4)徑向長度L的15～105％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水機械攪拌脫硫方法，其特征在于 所述攪拌器(1)中心線與鐵水罐(2)中心線的偏離距離E為攪拌 葉(4)徑向長度L的35 80%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水機械攪拌脫硫方法，其特征在于 所述攪拌器(1)中心線與鐵水罐(2)中心線的偏離距離E為攪拌 葉(4)徑向長度L的45 65%。
全文摘要
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水爐外脫硫方法，具體地說是一種用于鐵水罐中鐵水脫硫預(yù)處理的鐵水機械攪拌脫硫方法，它是將鐵水罐上方攪拌器的攪拌葉沉浸在的鐵水中一定的深度，通過攪拌器的旋轉(zhuǎn)攪動，使鐵水表面上的脫硫劑卷入鐵水中混合脫硫的方法。其特別之處在于所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E為攪拌葉徑向長度L的15～105％。進一步地，所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E為攪拌葉徑向長度L的35～80％。更優(yōu)的，所述攪拌器中心線與鐵水罐中心線的偏離距離E為攪拌葉徑向長度L的45～65％。本發(fā)明的方法較普通KR法，擴展了脫硫劑與鐵水的接觸區(qū)域，提高了脫硫反應(yīng)速度與脫硫劑的利用率。
文檔編號C21C1/02GK101492753SQ20091006089
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者劉守堂, 劉振清, 杰 吳, 夏春祥, 朱善合, 李具中, 李明輝, 超 楊, 歐陽德剛, 王海清, 田義勝, 巍 羅, 羅傳清, 蔣揚虎, 鄒繼新 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司