本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置及脫磷方法。
背景技術(shù)：
潔凈化是現(xiàn)代鋼鐵材料發(fā)展的主要趨勢(shì)，潔凈鋼生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵冶煉技術(shù)發(fā)展的重要方向。o、p、s、h四大雜質(zhì)元素的深處理問(wèn)題，一直是伴隨品種鋼生產(chǎn)過(guò)程鋼質(zhì)純凈化與成本之間的主要矛盾及障礙。常規(guī)處理手段主要依靠真空(rh、vd)及電極(lf)。但此方法設(shè)備費(fèi)用昂貴，使用和維護(hù)費(fèi)高，既使輕處理一個(gè)工序成本也在30-60元/t，尤其在當(dāng)下市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的前提下，提質(zhì)增效更加重要。
磷在鋼中通常作為有害元素來(lái)加以控制，因?yàn)榱自阡撝械钠霰容^嚴(yán)重，使鋼韌性變壞，產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象，尤其在低溫條件下，更容易發(fā)生“冷脆”，磷的偏析還會(huì)造成鋼的各向異性，降低焊接性能、引起不銹鋼的腐蝕疲勞。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼對(duì)鋼材的冶金質(zhì)量要求不斷提高，尤其對(duì)鋼中的磷含量不斷提出更高要求。一些低溫用鋼、海洋用鋼、抗氫裂紋鋼和部分厚鋼板要求鋼中磷含量小于0.01％甚至0.005％；為了防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，要求鋼中磷小于0.005％。為此，目前鋼廠大多采用“雙渣法”即在轉(zhuǎn)爐冶煉中采用兩次造渣或“雙聯(lián)法”即采取一座轉(zhuǎn)爐將鐵水冶煉一半時(shí)間后倒入到另一座轉(zhuǎn)爐中繼續(xù)進(jìn)行冶煉的方法，這兩種方法的不足在于工藝復(fù)雜，冶煉時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率不能得到充分發(fā)揮；還有一種方式是對(duì)鐵水預(yù)先進(jìn)行“三脫”即脫硅、脫硫、脫磷，如日本的鋼鐵企業(yè)，其不足是需用設(shè)備多，投資大、工序復(fù)雜、熱損大、且由于“三脫”后的鐵水溫度低，使轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)加入的廢鋼量大大減少。向鋼包內(nèi)撒入脫磷溶劑的缺點(diǎn)是：渣鋼界面?zhèn)髻|(zhì)速度慢，脫磷時(shí)間長(zhǎng)，造成生產(chǎn)率低。
公告號(hào)cn201410093812.5提出一種鋼水脫磷的方法，該方法在鋼水出鋼到鋼包中，向鋼包中加入預(yù)精煉劑，并進(jìn)行吹氬精煉，其中，所述預(yù)精煉劑包括活性石灰和螢石；將吹氬精煉后得到的鋼水進(jìn)行rh真空處理，其中，在rh真空處理過(guò)程中加入脫磷劑，其中脫磷劑包括活性石灰和氧化鐵皮，實(shí)現(xiàn)鋼水脫磷。但是該方法直接將脫磷劑加入鋼水中，會(huì)造成渣鋼界面?zhèn)髻|(zhì)速度慢，脫磷劑在鋼液內(nèi)不易擴(kuò)散，使得粉劑的利用率較低，生產(chǎn)成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置及脫磷方法。
本發(fā)明目的是通過(guò)下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置，包括升降裝置、供氣系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)接頭、旋轉(zhuǎn)裝置、旋轉(zhuǎn)橫槍、t形攪拌頭、中空旋轉(zhuǎn)管和框架；所述旋轉(zhuǎn)橫槍的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側(cè)設(shè)有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉(zhuǎn)裝置包括電機(jī)和其內(nèi)的空心軸；旋轉(zhuǎn)橫槍與旋轉(zhuǎn)裝置下部連接，槍身通過(guò)法蘭與空心軸連接；旋轉(zhuǎn)裝置上部與中空旋轉(zhuǎn)管下部連接，空心軸通過(guò)法蘭與中空旋轉(zhuǎn)管下部連接；中空旋轉(zhuǎn)管上部與旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的軸承連接；旋轉(zhuǎn)接頭與供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)連通；旋轉(zhuǎn)接頭與框架固定；旋轉(zhuǎn)裝置固定在框架內(nèi)，框架上端與升降裝置連接；所述的升降裝置包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪、吊鉤，支撐架、設(shè)置在框架一側(cè)的導(dǎo)向環(huán)、與導(dǎo)向環(huán)配合的導(dǎo)向桿；卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪、導(dǎo)向桿固定支撐架上；吊鉤通過(guò)鋼絲繩與框架連接。
所述的旋轉(zhuǎn)橫槍總長(zhǎng)度為4500-5000mm，槍身直徑為150-200mm，t形攪拌頭長(zhǎng)度800-1000mm，直徑為300-400mm，噴吹孔直徑為10-20mm。
精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷方法，包括如下步驟：
1)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1550℃～1650℃，磷質(zhì)量百分比控制在0.02％以下；
2)旋轉(zhuǎn)橫槍通過(guò)升降裝置由待機(jī)位開(kāi)始下降，同時(shí)打開(kāi)供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)，開(kāi)始噴脫磷粉劑；
3)旋轉(zhuǎn)橫槍的t形攪拌頭進(jìn)入鋼水液面以下并距離鋼水罐底0.3-1m后停止下降，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置并逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，t形攪拌頭轉(zhuǎn)速設(shè)定為5-300r/min；
4)旋轉(zhuǎn)噴吹5-10min后通過(guò)升降裝置開(kāi)始提升旋轉(zhuǎn)橫槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍的t形攪拌頭提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5-10r/min，提出鋼水液面以上0.3-0.5m并保持這個(gè)位置再次加快旋轉(zhuǎn)10-30s，轉(zhuǎn)數(shù)為50-80r/min；
5)降低旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)數(shù)至停止，關(guān)閉供氣系統(tǒng)和加料系統(tǒng)，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷工序。
所述的供氣系統(tǒng)載氣流量10-60nm3/h，，載氣壓力0.3-1.5mpa，載氣為ar氣；
所述的加料系統(tǒng)對(duì)脫磷粉劑輸送量為5-15kg/t；
所述的脫磷粉劑成分含有質(zhì)量百分比cao40-80％、feo10-50％、caf210-30％，粒度為0.05-0.1mm。
本發(fā)明的精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置及脫磷方法，可單獨(dú)應(yīng)用進(jìn)行精煉脫磷工序，也可應(yīng)用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。
本發(fā)明的精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置及脫磷方法，將脫磷粉劑輸送至鋼液中，脫磷粉劑伴隨氣泡受離心力和上浮力的共同作用，沿螺旋線向液面漂浮，在離心力作用下，氣泡向粉劑噴出方向區(qū)域運(yùn)動(dòng)，使脫磷粉劑更好的彌散于鋼液中，同時(shí)在鋼液內(nèi)形成渦流緩慢上升，從而增加了脫磷粉劑在鋼液內(nèi)的停留時(shí)間，促進(jìn)了鋼液內(nèi)脫磷的動(dòng)力學(xué)條件，提高脫磷粉劑的利用率。應(yīng)用該方法進(jìn)行鋼水脫磷生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)噴吹時(shí)間短，有效控制脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，使脫磷粉劑在鋼液內(nèi)充分?jǐn)U散，粉劑的利用率提高，降低生產(chǎn)成本。
附圖說(shuō)明
圖1為精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置示意圖；
其中，1-升降裝置；2-供氣系統(tǒng)；3-加料系統(tǒng)；4-旋轉(zhuǎn)接頭；5-旋轉(zhuǎn)裝置；6-導(dǎo)向環(huán)；7-旋轉(zhuǎn)橫槍；8-鋼包；9-t形攪拌頭；10-中空旋轉(zhuǎn)管；11-框架；12-支撐架；13-導(dǎo)向桿。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明：
一種精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置，包括升降裝置1、供氣系統(tǒng)2、加料系統(tǒng)3、旋轉(zhuǎn)接頭4、旋轉(zhuǎn)裝置5、導(dǎo)向環(huán)6、旋轉(zhuǎn)橫槍7、鋼包8、t形攪拌頭9、中空旋轉(zhuǎn)管10、框架11、支撐架12、導(dǎo)向桿13；
所述旋轉(zhuǎn)橫槍7的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側(cè)設(shè)有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉(zhuǎn)裝置5包括電機(jī)和其內(nèi)的空心軸；旋轉(zhuǎn)橫槍7與旋轉(zhuǎn)裝置5下部連接，槍身通過(guò)法蘭與空心軸連接；旋轉(zhuǎn)裝置5上部與中空旋轉(zhuǎn)管10下部連接，空心軸通過(guò)法蘭與中空旋轉(zhuǎn)管10下部連接；中空旋轉(zhuǎn)管10上部與旋轉(zhuǎn)接頭4內(nèi)的軸承連接；旋轉(zhuǎn)接頭4與供氣系統(tǒng)2和加料系統(tǒng)3連通；旋轉(zhuǎn)接頭4與框架11固定；旋轉(zhuǎn)裝置5固定在框架11內(nèi)，框架11與升降裝置1連接。
所述的升降裝置1包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪、吊鉤，支撐架12、設(shè)置在框架11一側(cè)的導(dǎo)向環(huán)6、與導(dǎo)向環(huán)6配合的導(dǎo)向桿13；卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪、導(dǎo)向桿13固定支撐架12上，吊鉤通過(guò)鋼絲繩與框架11上端連接。
實(shí)施例一：
1.本發(fā)明的實(shí)施方案在260t鋼水灌上進(jìn)行，用于生產(chǎn)超低磷鋼，實(shí)施鋼種的轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1610℃，出鋼時(shí)的鋼水成分，磷含量為0.018％，碳控制在0.05％以下，采用未脫氧、擋渣塞擋渣處理出鋼。
2.將鋼包運(yùn)送至旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序，應(yīng)用精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置對(duì)鋼液進(jìn)行精煉脫磷處理。
3.旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷裝置的旋轉(zhuǎn)橫槍總長(zhǎng)度為4500mm，攪拌頭長(zhǎng)度800mm，攪拌頭直徑為350mm，噴吹孔直徑為10mm，中空管直徑為180mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
4.使用載氣噴吹脫磷劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。
5.使用的脫磷粉劑主要成分含有質(zhì)量百分比cao70％、feo15％、caf210％。脫磷劑的粒度為0.07mm，脫磷劑的輸送量為10kg/t。
6.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷步驟如下：1)旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機(jī)位開(kāi)始下降，同時(shí)打開(kāi)高壓氣源和加料系統(tǒng)，開(kāi)始噴粉。2)旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為180r/min。3)噴吹工作達(dá)到9min后開(kāi)始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個(gè)位置再次加快旋轉(zhuǎn)20s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4)降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷工序。
7.實(shí)施鋼種精煉前初始磷含量為0.018％，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序處理后成品磷含量為0.0023％，脫磷率為87.2％，溫降為23℃。
實(shí)施例二：
1.本發(fā)明的實(shí)施方案在260t鋼水灌上進(jìn)行，用于生產(chǎn)超低磷鋼，實(shí)施鋼種的轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1605℃，出鋼時(shí)的鋼水成分，磷含量為0.016％％，碳控制在0.05％以下，采用未脫氧、擋渣塞擋渣處理出鋼。
2.將鋼包運(yùn)送至旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序，應(yīng)用精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置對(duì)鋼液進(jìn)行精煉脫磷處理。
3.旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷裝置的旋轉(zhuǎn)橫槍總長(zhǎng)度為4600mm，攪拌頭長(zhǎng)度900mm，攪拌頭直徑為360mm，噴吹孔直徑為9mm，中空管直徑為180mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距罐底0.5米。
4.使用載氣噴吹脫磷劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。
5.使用的脫磷粉劑主要成分含有cao73％、feo14％、caf210％。脫磷劑的粒度為0.07mm，脫磷劑的輸送量為10kg/t。
6.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷步驟如下：1)旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機(jī)位開(kāi)始下降，同時(shí)打開(kāi)高壓氣源和加料系統(tǒng)，開(kāi)始噴粉。2)旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為70r/min。3)噴吹工作達(dá)到8min后開(kāi)始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個(gè)位置再次加快旋轉(zhuǎn)20s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4)降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷工序。
7.實(shí)施鋼種精煉前初始磷含量為0.016％，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序處理后成品磷含量為0.0023％，脫磷率為85.6％，溫降為26℃。
實(shí)施例三：
1.本發(fā)明的實(shí)施方案在260t鋼水灌上進(jìn)行，用于生產(chǎn)超低磷鋼，實(shí)施鋼種的轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1615℃，出鋼時(shí)的鋼水成分，磷含量為0.015％％，碳控制在0.05％以下，采用未脫氧、擋渣塞擋渣處理出鋼。
2.將鋼包運(yùn)送至旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序，應(yīng)用精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷裝置對(duì)鋼液進(jìn)行精煉脫磷處理。
3.旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷裝置的旋轉(zhuǎn)橫槍總長(zhǎng)度為4800mm，攪拌頭長(zhǎng)度950mm，攪拌頭直徑為380mm，噴吹孔直徑為9mm，中空管直徑為190mm，插入深度為旋轉(zhuǎn)橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
4.使用載氣噴吹脫磷劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。
5.使用的脫磷粉劑主要成分含有cao65％、feo15％、caf215％。脫磷劑的粒度為0.07mm，脫磷劑的輸送量為10kg/t。
6.鋼水精煉旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷步驟如下：1.旋轉(zhuǎn)橫槍接到工作指令后由待機(jī)位開(kāi)始下降，同時(shí)打開(kāi)高壓氣源和加料系統(tǒng)，開(kāi)始噴粉。2.旋轉(zhuǎn)橫槍進(jìn)入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，逐步增加旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)速設(shè)定為110r/min。3)噴吹工作達(dá)到10min后開(kāi)始提槍，在旋轉(zhuǎn)橫槍前端提出鋼水液面前轉(zhuǎn)速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個(gè)位置再次加快旋轉(zhuǎn)20s，轉(zhuǎn)數(shù)為50r/min。4)降低旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)至停止，結(jié)束噴吹，完成旋轉(zhuǎn)噴吹的脫磷工序。
7.實(shí)施鋼種精煉前初始磷含量為0.015％，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)噴吹脫磷工序處理后成品磷含量為0.0022％，脫磷率為86.7％，溫降為25℃。
對(duì)比例
在260t鋼水灌上應(yīng)用常規(guī)固定圓筒噴槍生產(chǎn)超低磷鋼，實(shí)施鋼種的轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1610℃，精煉前初始磷含量為0.019％，碳控制在0.05％以下，采用未脫氧、擋渣塞擋渣處理出鋼。固定圓筒噴槍底部距灌底0.5米，使用載氣噴吹脫磷劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。使用的脫磷粉劑成分含有cao70％、feo15％、caf210％。脫磷劑的粒度為0.07mm，脫磷劑的輸送量為10kg/t。處理時(shí)間為15min。
處理過(guò)程中鋼水噴濺現(xiàn)象明顯，旋轉(zhuǎn)噴吹處理后磷含量0.0045％，脫磷率為76.3％，溫降為35℃。
應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行精煉脫磷生產(chǎn)與常規(guī)精煉相比，脫磷率提高10％，縮短處理時(shí)間25％，提高了粉劑利用率，溫降減少25％。本發(fā)明既可獨(dú)立作為鋼液精煉脫磷工序，也可應(yīng)用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。