钢包喷粉处理站和喷粉罐的设计.pdf

联狱联嵌米嵌 拨来 矢嵌 关米 务 嵌米嵌嵌嵌嵌米嵌关深关深羚探嵌米嵌三矢兴i长狱玲决洲乏3豁米来拭 米米浓妥矢 嵌米浓关 兴 秦类 囊 一 一 鬓 羹钢包喷粉处理站和喷粉罐的设计羹 类 一 一 一 一 一一 一 一一 一类 秦类 淡兴米羚张三余 米袱米浓米浓米米米盗三长夭e裁 浓嵌兴掇浓沐 讨掇张米张米米米论 米半米浓 茶米兴兴米兴米来米袱米米 头 口 水 北京钢铁研究总院 目前炼钢 技术 发展 的主要 动 向 是在 钢 生产中广泛地使用炉外精炼方 法 喷射 冶金 技术 是7 0 年代 发展起来 的新工艺 新技术 早在6 0 年代初期西德克虏伯钢铁公 司新开始 向铁 水 包中喷吹粉剂 进行 脱硫 取得 了积极 效果 从1970年开始钢包喷 粉 TN法 工 业化以来 到1981年全世界已有 1 00余台喷 粉 设备 投入 生产 我 国于1978年开始研制钢包喷粉 技术 玉庆特钢 鞍钢 北京特钢 上钢三厂等单 位相继建 成 了钢 包喷粉处理站 经工业性试 生产 表 明 喷粉设备工艺稳 定可靠 采用 C a 一5览粉进 行脱硫时 脱硫率可达 7 0 钢中含硫量 可 降到0 0 02 0 005 水平 冶 金效 果十分显著 1 19 81年齐钢从 瑞典引进 SL型钢包喷粉设备 已进行 了试生产 效 果 良好 钢 包喷粉 站 的设备布置 见 图1 钢包喷粉处 理站 设计 时应 全面考 虑现 生 产车 间的供料 出钢 出渣以及耐 火材料等 各种 物料 的运输流程 喷粉站需用气 源 粉 料供 应贮存 喷 枪制造烘烤等条件 喷粉站 与其 他炉外 精炼法联合使用和工艺 配 合等 1 1 1 1 图 1 钢包喷粉处理站布里图 一 喷粉处 理站 设备 组成 喷射冶 金原理 概括起 来 即将粉料悬浮 于 气体中 通过载气将 粉料喷吹于 金 属熔体 中 并使钢水强 烈搅拌 扩大反应物的接触 面积 进行脱硫 脱氧 脱磷 去除夹杂物 和 改变夹杂形态 调温 微量合金化等 钢 包喷粉处理站的设备主 要包括 气源部分 由管路联接气源或 汇流排供 气 喷粉罐 及粉 料输送管路 系统 粉料回收及冷态试 验装置 l喷枪制 造存贮及 烘烤 设备 粉料计量及控制仪 表部分 二 气源 部分 气 力输送是 一种 古老 的工 艺 对喷射冶 金来说 要求气 一粉流稳定 输送 无 脉动 现 象 在输送过程中 能适 当地调节送粉量 在喷枪出口处气一粉流应具有较大的流速 以便粉粒能突破气泡进入钢液 提高冶 金效 果 由于输送距离较短 可以不考虑输送功 的耗损问题 1 气源参数的选择 钢包喷粉处理站要求有稳定的 气源 稳 定的供气 压 力和流 量 气源压 力为 5 1 0 kg e m 气体流量 为30 10 0m h 喷粉 处 理主要采用氢气 根据工艺要求 也可以采 用 氮气 氧气或空气等 2 输送管路设计 为了稳定工艺操 作 保证连续均 匀输送 粉 料 要 求粉粒 在管路中呈悬浮流 气 一粉 比 一般 在1 0一4 0之间 输送管路的 尺寸 应根 据喷枪出口速度进行 计算 经验表明 钢 包 容量 100吨时 选用管路内径为1 9 m m 完全 能满 足工艺要求 管路的耐压强度应大 于10b ar 管路的弯曲半径应大于 5 00r nr n 管路 的阻损 尸动是设计 管路的 重要参 数 它 受许多 因素影响 主要受送粉量 Okg m认 的影响 因而可用 经验 公式 幻计算管 路 的阻损 尸 O O026Q 0 0049 b a l m 实践表明 送粉量为10 80kg m in时 管路娜1 9m m 的 P 约为0 0 31 0 208 b ar m 如管路 有 上 升段 阻损增加 即 尸开二S h g S一断 面 积 h一上 升 高 度 g一重 力加 速度 其值近似可 取 尸 升 0 01 产一 0 021 ar m 3 载气流量 的计算 悬浮流输送要求气一粉流在管路中流速 大于粉料的沉 降速 度 其次 要求喷枪出口处 具有较高的流速 一般应大于 50 7 0 m 例 钢包容量8 0吨 喷入 C a一 i S粉 为 Zkg T 喷吹1 0 分钟 喷枪插入深度为Zm 管 路长度为 1 5 m 求载气所需的流量 VNI min 解 喷枪口直径d 二10mm 喷 枪出 1流速 u 由经验公式 lg u 多一0 89 lgQ十2 9 u 多6 7 s 代人公 式 二不 厂 A 尸 1 式中 刃 一 一喷枪口断 面积 尸 Fe一一 喷枪插人深度 V乡7 60NI r ni n 常重要的 此 外设计喷粉罐时要考虑供气条 件 管路长度 物料性能等 1 喷射冶 金工 艺对喷粉罐性能的要 求 喷吹过程中 在一定范围内 可调节送 粉速度 喷粉罐结构应简单 工作性能 可靠 对 各种粉料 输送性能 适应性强 喷粉罐是 属 于高压容器 要求耐压 强度 大 于15kg m 喷粉罐的工作压 力 一般 小 于10kg em Z 2 喷粉罐几何尺 寸 的选择 粉料从喷粉罐向外流动 时 受 到粉料 与 器 壁磨擦力 粉料静止角的影响 为了保证 粉料从喷粉罐中顺利 下 降 要求喷粉罐的锥 角 0 180 0 一Z a a 为粉料静止角 当 0值小时对 粉料下 降有利 如 O值过小 则 料柱增高 对 粉料的流 态化 不利 因此 设 计时要综合考虑各种因素 0值 一般选取小 于60 如S L型喷粉罐夕为35 GP一 I 型一 40 IR STD型一55 几种粉料 的静止角 粉 料 C a一 51 60 C ao 3 CaF 25 CaC 12 C 静止角 47 0 24 50 0 三 喷粉罐的设 计 喷粉罐 的工作特性与喷粉 罐 的 结 构 有 关 空气 动 力学的因素 对气动罐来说是 1 卜 可 见 喷粉罐的形状选择与粉料的特性 有 关 流动性良好的粉料 炭粉 C a 一S三粉 等 可选择较 大 的锥角 流动性差 的粉料 如 石灰等 要选择较小的锥角 设计时取喷粉 罐 的容积大于 粉料的容积 一 般增加1 5 20 3 喷粉罐的流态化装置 国内外所采用 的喷粉罐 其结构 大致 相 同 只是在流化区部份稍有差异 粉料松 动 和 流化装置有 1 罐内设有松动棒 棒上 有通气孔使粉料松动 2 罐内装有螺旋管 通气松 动 3 喷粉罐锥体 下部 安有透 气薄膜 金 属网进行流化 4 喷粉罐底部 安放 透 气网进 行流化 4 几种喷粉罐的结构及其特性朗 喷粉罐 是 一个密闭容 器 是喷粉处 理站的 主要设备 现将 国内外几种典型喷粉罐结构 简介如 下 1 G P一I型 平 床式喷粉罐 罐体直 径必350m m 高 810mm 容积 0 07m 装料量为90kg C a 一5 1 采用单路 进 气兼 有松 动 流态化 和送 粉功能 载气 由平底 风包进 入罐 内 罐内装有倒锥帽导 流 最 大 一E 作压力为10k g cm Z 图2 流化区 气 一粉流股稳定 下料喉口处有环 形喷射引流口 图3 起 引流与载气分 流作 用 从而 消除下料的 脉 动 现 象 2 F P一2型喷 粉罐 FP一2型喷粉罐是 根 据现 有的技 术资 料 并借鉴于 气 力输送理 论进行 设计 的 喷粉罐 为上部出料 局部流 态化 经 实际 使用表明 喷粉装置 具有混 合比及出料 速度 可调性 送 料性能稳定 不 易堵 塞 操 作简便等 其结 构示于 图4 到 日 功350 0 0 泞泞 尸尸 可可可 图 4FP一2型喷粉罐 图 2 平床式喷粉罐 3 TR S I D型喷粉罐 国外的喷粉罐结 构 由于 涉及 到专利范 围 未有详 细报导 IRS ID型喷粉罐是有代 表性的 其结构如 图 5 粉料 流量靠调节 压 差控制 在 球 阀下部另安一个进 气网 A部 位 可随 时调节压差 调 整块 的 出口直 径 为10m m 流量 可在1 10范围内变 动 图 3 喷射引流口示意图 结构 特点 喷粉罐的几何形状能 保 证粉 料 自然下 落 无挂料 搭桥现象 罐中设有 倒 锥帽 消除料柱高度对流态化的影响 下 料均 匀稳定 使平床与锥帽之间形 成稳定的 图 5 RS I D型喷粉罐 四 喷枪设计及 钢 包耐 火材质的 选择 喷枪有两种 类型 1 悬臂 式喷枪 单孔 或三孔 喷枪头部 距钢 包底部约 30 0一 400mm 2 固定式喷枪 喷枪口距钢包底 部200 300m m 固定式喷枪可采用T型 Y型或 三 孔喷日 为 了防止钢水冷凝堵塞 喷 J内衬以 铜管 固定式喷枪的优点是能 防 止喷枪剧烈震动 保证气一粉流股均 匀稳定 各种类 型喷枪结构及其冶 金效果如图6 7 4 一 钢包 容量小于50吨 可 以应 用悬臂式喷 枪 钢 包容量 大干5 0吨 者 应采用固定式喷 枪 般使用寿命为一次 采用9 5 9 7 A l 0 3 C的整体成型喷枪 的寿 命可达几 十次 喷粉处 理时 钢包 耐火材质对冶 金效果 影响很大 如 白云石包 衬 其脱 硫 率只 有 5 0 钢包喷粉过程中 钢包耐火材料不 断 向钢水中供氧 其供氧速度 白云石包衬为 0 粘土硅包衬为70p Pm r n in 氧化铝包衬 为35ppm 5 可 见 喷粉处理时 选用白 云石包衬其冶 金效果最佳 k k k k k k k k k k k 习习 节节卜杏 卜卜 处乏 k k k 一一一丫 丫 侧侧叱 叱 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 斗斗 五 冷态试验及粉 料回收装置 冷态试验设备由回收罐 过滤器 和球 阀 等组成 图 8 冷态试验时先将回收罐充压 比钢水静压 力稍高一点 由节流阀保持 压 力 回收罐的尺寸要根据气体 流 量和粉料粒 子分离的沉降速度确定 回收罐内气流上升 的速度要小于粒子 的沉降速度 回收罐圆筒 部份直径可按下式进行计算 D一1 3丫 Q m 4 06080100 古 升 产 式 中 Q 气体流量m s O O O O O O O O6 6 6丫丫 四四四因因娜娜 透气砖 砖 T T T型2孔 孔 Y型2孔 孔单子 L L L L L 系数 0 03 0 05 粉料的沉降速度 m s 图 6 喷枪结构对均匀混合时间的影晌 高A 1 2 q 仁仁 l l l 只只只只 z z z z z z 今今 少 少 一 一 O 口 闪内一 曰 勺 一 单孔喷枪 6一T型喷枪 图7 喷枪结构示意图 叭叭 去 l l l l ll l l 对喷枪耐火材质的要 求 1 具有良好 的耐热性 2 耐炉 渣化学浸蚀和 钢水的 冲 刷 性能 3 高温下具有良好的机械性能 喷枪 的耐火 材质 采用浇 钢袖砖 粘土质 一 图8回收罐结构图 冷态试 验是对喷粉处理站喷吹系统可靠 程度的全面检验 同时为热态试验确定 工艺 参数提供依据 研究各 种参数对 送 粉速度 变 肉眼观察时 流 股稳定 化 的规律 通过冷态试验达到以下目的 为了稳定喷吹 工艺 要 求粉料 有合 适的 1 确 定从喷粉罐到回收罐 过程中气一 粒度配比 同时要 正确选 择喷 粉 罐喉口直 粉流均 匀 稳定 无 脉动 现象 2 气流 径 喷枪 出口直径 在管路中具有足够的流速 管路中不沉积粉冷态试验 结 果如 下 料 3 送 粉速度在 一定范围 内可以 调节 冷态试验结果 平均直径喷枪喉口 功m m 啧枪 粉料 钢水深度 hF e m 喷粉罐 V P 叮m m 管路 d I m m m 一 1 0 N a Zc O3 3 6 1 C嗽 F Z 一 1 9 8 1 9 8 25 10 8 2 0 0 10 2 0 0 1 9 3 00 5 0 5 1 5 0 6 0 4 1 9 1 05 0 4 5 9 2 21 1 9 o0 3 1 100 5 黑竺 默 卜 2黔5 淤 3 4 5 25 5 2一 45 六 结语 近儿年来 我国许多钢厂进行了钢 包喷粉 工 少性试验 积累了设备设计 制造 和工艺 操 作的 经验 钢 包喷粉是简易的炉外精炼法 设备简单投资少 冶金 效果显著 脱S 脱 O 去夹杂 和夹杂改性 提高钢水流动 性能 等 实践表明 我国已经掌握了钢 包容量 1 5 1 0卿屯 喷粉处理 站的 设计 制造和工 艺操作 技术 参 考文献 1 19 8 1年渔l p 80 2 IMJECT I ONJ ECHNIQL E S ME FOS 19 8 0 I P 一05 3 1980年从1 p 106 p 173 1 9 8 1 年滩1 P 12 41S CANINJ ECT l l 中译本1980年 下 册 P 19 P 12 6 5 S CAN I NJECT 11 中译本 下册 p 4 5 L接第2 8页 平 研究 设计直接密封 鼓风烧结机是 十分 必 要的 4 目前 我国鼓风烧结机密封烟 罩与 台车的密 封 效果 不好 其原 因是 多方面 的 但 提高烟罩 的纵向刚度 增 加烟罩 的 内部保 温 适当增加烟罩补偿节的数目 是改进 烟 罩密封效 果 的有利措施 5 烧结块四段破碎流程具有 返粉质 量好 成品烧结 块比较 均匀 的优点 虽 然这种 流程设 备较 多 流程较 长