薄板厂炼钢车间KR机械搅拌法脱硫介绍

薄板厂炼钢车间KR机械搅拌

法脱硫介绍

脱硫作业区

2014年2月

☆铁水KR机械搅拌法脱硫概述

☆脱硫站工艺布置及流程图

☆铁水条件及脱硫规模

☆

KR脱硫主体设备及分布

☆KR脱硫示意图

☆KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比

☆脱硫剂消耗与指标

☆KR脱硫法搅拌与加料操作

☆KR搅拌头的结构与应用

☆铁水脱硫后扒渣的重要性

☆环境保护

☆铁水预处理脱硫在钢铁厂的作用目录

所谓KR法脱硫，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。

铁水KR机械搅拌法脱硫概述KR(KambaraReactor)法脱硫，是1963年NipponSteel（新日铁）为了限制对镁的用量，广烟厂研究发明的。1965年应用于工业生产。脱硫站工艺布置及流程图铁水脱硫站工艺布置

在转炉加料跨（H~G跨）4#～7#柱间建设2座脱硫站，每座脱硫站采取搅拌和扒渣同工位的生产方式。加料、脱硫、设备维修在脱硫位操作平台上进行，搅拌头采用更换方式，搅拌头热修补在操作维护平台上进行。脱硫渣罐车与铁水包车一体，同向运行。

2座脱硫站各设有1个供料系统，活性石灰采用气力输送管道运送到脱硫站旁，通过氮气输送到脱硫站高位料仓。当脱硫需要时，启动料仓下旋转给料器，粉料加到称量斗称量，最后启动称量斗下旋转给料器，粉料通过升降溜槽直接加到铁水罐中。每个料仓容积100m3。脱硫站工艺布置及流程图KR法脱硫工艺流程图出铁前扒渣KR脱硫后扒渣转炉KR法比喷吹法多一次前扒渣与液面测量KR法先扒渣后取样，喷吹法是先取样后扒渣

铁水条件及脱硫规模≥1350≤0.1≤0.150≤0.6≤0.6≤5.5范围T/℃[S]/%[P]/%[Mn]/%[Si]/%[C]/%成分1、铁水条件2、下列条件的铁水不进行脱硫处理(1)铁包表面结壳或者有大型渣块，渣块直径＞1000mm；(2)铁水温度＜1250℃。

进KR脱硫站的铁水，要求从铁水液面到铁包上沿的净空必须大于800mm。铁水带渣量约为铁水量的0.5%。铁水条件及脱硫规模脱硫规模根据转炉炼钢要求，脱硫规模为542.9万吨/年。脱硫水平比铁水目标硫全部在0.010%以下，其中：0.002%S～0.005%S， 约占75%0.001%S～0.002%S， 约占15%≤0.001%S， 约占10%KR法脱硫主体设备KR脱硫主体设备及分布搅拌装置新搅拌头更换小车搅拌头铁水车铁水包渣罐扒渣机新搅拌头烘烤装置检修用电葫芦除尘烟道电动翻转检修平台KR脱硫主体设备及分布主要设备的分布KR脱硫示意图KR搅拌脱硫示意图KR搅拌脱硫示意图搅拌系统画面KR搅拌脱硫示意图备料加料系统画面KR搅拌脱硫示意图液压系统画面KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比脱硫工艺特点对比不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。KR机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越，有利于采用廉价的脱硫剂如CaO，脱硫效果比较稳定，效率高(脱硫到≤0.005%)，脱硫剂消耗少，适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用。其反应方程式如下：[CaO]+[S]=[CaS]+[O]低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。相比KR法而言，一次投资少，适合中小型企业的低成本技术改造。其反应方程式如下：[Mg]+[S]=[MgS]喷吹法，是利用N2气气体作载体，将颗粒镁脱硫剂由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。其优点是设备费用有研究表明，在都使用CaO基脱硫剂的情况下，KR法的脱硫率是喷吹法的四倍。喷吹法不足是，动力学条件差。KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比脱硫剂种类与优、缺点缺点：(1)耗量大，渣量大；(2)流动性差，在料罐中易“架桥”堵塞；(3)极易吸潮，降低反应效果，且使运输、贮存较为困难。缺点：(1)价格昂贵；(2)加工运输贮存、使用都有安全问题，操控较困难。Mg基（颗粒镁）CaO基(石灰粉)优点：(1)反应速度快，脱硫效率高，并且不容易回硫；(2)消耗量小，产生渣量少；(3)脱硫处理时间短，铁水温降小。优点：(1)有较强的脱硫能力；(2)脱硫产物疏松，扒渣方便，对包衬侵蚀轻；(3)资源广，价格低，易加工，使用安全。

脱硫剂消耗与指标脱硫剂配比与成分要求脱硫剂的组成配比：石灰90%，萤石10%，其中石灰和萤石的质量标准如下表。其中粒度在0.5－1.2mm之间的比例大于80%，粒度小于0.3mm和大于1.2mm的比例要求≤10%。

在铁水初始硫含量和温度正常的情况下,KR法铁水脱硫工艺能够保证在35min将铁水硫含量降到0.003%以下。与转炉的冶炼周期达到较好的匹配。脱硫剂消耗与指标脱硫剂的加入量及搅拌时间铁水脱硫车间主要技术经济指标铁水脱硫剂消耗与指标铁水脱硫主要消耗指标

序号项目名称单位数

值1脱硫剂（CaO）Kg/t铁水8～122搅拌头耐火材料次数/炉≥2503天然气Nm3/t铁水0.054氮气Nm3/t铁水0.55压缩空气Nm3/t铁水2.06液压站冷却循环水m3/t铁水0.27电kW.h/t铁水1.08测温取样探头个/罐2.0脱硫站作业周期时间表序号作业项目作业时间(min)1铁水罐座罐3.02铁水罐车从坐罐位运行到扒渣位1.53铁水罐倾转0.54第一次自动测温取样1.05第一次扒渣6.06铁水罐回位0.57搅拌头下降1.08加脱硫剂搅拌脱硫1014（平均12）9搅拌头提升1.010铁水罐倾转0.511第二次自动测温取样1.012第二次扒渣7.013铁水罐回位0.514铁水罐车从扒渣位运行到吊罐位1.515铁水罐吊走2.0合计3842（平均40）KR脱硫法搅拌与加料操作搅拌操作KR铁水脱硫时的搅拌速度是根据铁水硫含量、铁水温度以及搅拌头状况确定的。铁水温度与含硫量一定值时,在一定范围内搅拌器转速越高脱硫效率越高。但搅拌器转速过高,在搅拌时会造成脱硫铁水包内铁水严重喷溅,同时加速搅拌头的磨损。使用新搅拌头时,同样的搅拌效果,设定其转速可比已经使用一段时间的搅拌器降低10～20r/min。加入脱硫剂时搅拌器转速应比正常转速降低2～5r/min,在投料剩余100kg时,开始均匀增速到所需的正常转速(80-100r/

min),以防止在加入脱硫剂时出现喷溅。KR脱硫法搅拌与加料操作搅拌操作注意事项（1）确认铁水包中心线对准搅拌头中心线，正负误差≤50mm。搅拌头的隔热板不能进入到铁水中，搅拌头叶轮不能出铁水面。（2）新搅拌头在使用前50次时，必须进行预烤，将搅拌头叶片浸泡到铁水中烧结3-5min。（3）铁水液面在控制在3600～4200mm间方可进行搅拌操作，搅拌过程中注意观察电流值及转速波动情况和相关信号反应。（4）每处理完一包铁水要对搅拌头进行检查确认，搅拌头耐火材料损坏或脱落≥50mm或有槽沟、孔眼、凹陷情况必须进行热修补后才能使用。（5）搅拌结束前3min实施必要的均匀减速，但转速不得低于65r/min

。

（6）处理后硫含量达不到要求时，当铁水温度≥1250℃，方可进行二次脱硫。KR脱硫法搅拌与加料操作加料时机⊙脱硫剂加入过早,即涡流未形成时,脱硫剂不能随涡流充分弥散到铁水中,部分脱硫剂粘于搅拌头的轴部,生成“蘑菇”,影响脱硫效果,增加人工处理“蘑菇”的次数,对生产组织造成影响。⊙加入过晚,高速搅拌时(此时涡流形成,流动速度较快),易产生飞溅,使脱硫剂利用率降低。加入时间应控制在1.5～2min,待脱硫剂加完后,再根据搅拌头的状况,适当提高旋转速度。KR脱硫法搅拌与加料操作搅拌头插入铁水液面深度现场操作时依靠观察搅拌铁水时产生的铁水火花、亮度判断搅拌效果。通常铁水包口火花飞溅强烈、包口亮度高，表明搅拌速度偏快；包口无火花飞溅、且亮度昏暗，表明搅拌速度偏慢。搅拌头插入深度，必须适中，如果太深既不会产生漩涡也不能使脱硫剂扩散到铁水中，脱硫效果较差，如果搅拌头插入太浅，铁水飞溅严重，同样也不会产生旋涡，脱硫效果也较差。搅拌头插入深度在800-1000mm时，脱硫效果最好。在测试搅拌头插入深度的过程中应尽可能测准，并要考虑到铁渣的厚度与搅拌头叶片下部是否“结瘤”。KR搅拌头的结构与损坏KR搅拌头是由金属搅拌芯与耐火材料工作衬组成的复合结构体。搅拌头的结构搅拌头破损主要集中在搅拌叶，尤其是搅拌叶的棱角部位，主要破损形式是龟裂，熔渣或铁水沿裂纹渗透引起耐火材料工作衬的结构剥落，烧损金属搅拌芯等，最终因搅拌叶大面积破损而中止使用。KR搅拌头的结构与损坏KR搅拌头的损坏造成搅拌头损坏的主要因素KR搅拌头的结构与损坏铁水脱硫过程中造成搅拌器损坏的原因主要有3个：即应力破坏、铁水磨损和化学侵蚀。※

应力包括热应力、机械应力和结构应力，急冷急热会使搅拌头耐火材料剥落；※

铁水磨损主要是搅拌器插入铁水中旋转搅拌时，因克服铁水阻力与旋转状况下铁水的冲刷造成的磨损；※

化学侵蚀是在高温条件下，铁水、熔渣对搅拌器浇注层的化学侵蚀。2、搅拌头修补(1)每炉处理结束后，把搅拌头升高到操作平台上方检查，确认是否需要进行修补。(2)判断搅拌头需要修补的标准：搅拌头叶面，轴部浇注层出现局部侵蚀≥50mm，形成孔洞、沟槽、凹陷时，必须进行修补。KR搅拌头的结构与损坏搅拌头维护1、搅拌头预热⑴检查螺栓和软管连接情况。⑵检查热包或热烤包，把搅拌头降到热包内烘烤

5分钟进行预热。铁水脱硫后扒渣的重要性脱硫扒渣机介绍性能参数扒渣杆行程：

6500mm2)扒渣杆伸缩速度：

1-1.5m/sec3)水平扒渣力：

≥1.5t4)垂直扒渣力：

≥3t5)扒渣杆倾角：

10°6)扒渣杆转动角度：180°(可调)7)扒渣杆俯仰速度：

0-80mm/sec铁水脱硫后扒渣的重要性因此，只有经过扒渣的脱硫铁水才允许兑入转炉。要求钢水硫越低，相应要求扒渣时扒净率越高，尽量减少铁水带渣量。铁水脱硫后的扒渣：经过脱硫处理后的铁水，须将浮于铁水表面上的脱硫渣除去，防止转炉炼钢时因产生逆反应造成回硫，渣中MgS或CaS会被氧还原，即：(MgS)+[O]=(MgO)+[S](CaS)+[O]=(CaO)+[S]铁水脱硫后扒渣的重要性脱硫扒渣的重要性扒除脱硫后渣是稳定脱硫效果防止回硫的关键。在生产过程中，由于脱硫后渣成分[S]含量很高(是脱硫后铁水硫含量的几百倍甚至上千倍)，因此在生产低硫、超低硫品种钢时，少量未扒除的脱硫渣进入转炉都会造成转炉“回硫”，给转炉操作造成困难。

脱硫渣的扒出是脱硫处理过程的重要环节。完成这一操作与以下因素有关：扒渣机的性能、脱硫渣的性能和状态、带高炉渣的多少。KR搅拌法和喷吹法所使用的扒渣机和带高炉渣的量都是可控的，它们的不同点就是脱硫渣的性能和状态。现场的噪音≤85db（A）。室内的噪音长时间有人时≤50db（A）。操作岗位粉尘浓度≤8mg/m3（标况）。烟囱烟尘排放浓度≤20mg/m3（标况）KR脱硫主要环保指标环境保护1、实现全量铁水预处理脱硫时，解放了高炉的生产能力。2、减轻或消除了吹氧转炉在炼钢时的脱硫负担。3、铁水脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段，是连接高炉和转炉之间的桥梁，是提高钢质量、扩大品种的主要措施。铁水脱硫处理在钢铁厂的作用KR脱硫理论、生产知识培训1、铁水脱硫的意义硫对绝大部分钢种都是非常有害的，降低钢中的硫含量，有利于提高钢的机械、工艺等性能，以满足市场需要。在铁水中进行脱硫已成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段。2、什么是铁水预处理？铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。3、铁水脱硫的优点：(1)铁水中碳、硅等元素含量高，氧含量低，有利于脱硫。(2)脱硫剂利用率高，脱硫效率高，脱硫速度快。(3)提高炼铁和炼钢的生产能力，节约工序能耗，降低成本。(4)提高了钢铁企业钢材的综合经济效益。4、铁水脱硫的主要方法有哪些？(1)投入法(2)铁水容器搅拌脱硫法

(3)采用搅拌器的机械搅拌法

(4)喷吹法5、KR搅拌脱硫法有哪些优、缺点？KR脱硫搅拌能力强，可将铁水硫含量脱至很低，缺点是设备复杂，铁水温降大。6、简叙KR搅拌脱硫的方法：

KR搅拌脱硫，是采用一个浇筑有耐火材料外衬的十字搅拌器，插入到铁水罐中进行旋转搅拌，使铁水产生旋涡，将投入到铁水液面的脱硫剂卷入并与铁水充分混合发生脱硫反应。7、铁水脱硫常用的脱硫剂有哪些？

生产中，铁水脱硫常用的脱硫剂有电石粉（CaC2）、石灰粉（CaO）、石灰石粉（CaCO3）、苏打粉（Na2CO3）、金属镁等。8、CaC2脱硫剂有哪些优点？

(1)有很强的脱硫能力(2)铁水温降小

(3)不易回硫

(4)对铁水容器的耐火材料衬浸蚀较轻9、CaC2脱硫剂有哪些缺点？(1)易燃易爆,运输储存困难(2)加工生产能耗高,价格贵(3)对环境产生污染10、用CaC2

脱硫，其脱硫反应是放热反应还是吸热反应？其脱硫反应是放热反应。11、CaC2脱硫剂极易吸潮，并产生乙炔气体（C2H2）12、CaC2脱硫剂安全使用要点：(1)乙炔浓度控制在0.5%以下(2)氮气露点低于-10℃。(3)设备系统发生CaC2泄漏，要立即联系修复。(4)泄漏CaC2要及时清理。(5)储料间严禁水，火。13、提高铁水脱硫效果的措施：(1)根据铁水条件,选择适当的脱硫剂(2)针对不同的脱硫剂,添加适当的促进剂(3)适当减小脱硫剂的粒度

(4)强化熔池搅拌(5)提高铁水温度(6)根据实际生产条件,选择适当的载气压力和流量、脱硫剂喷吹速度、搅拌头形状及插入深度14、铁水脱硫的基本原理。

利用与硫的亲和力比铁大的元素或化合物夺取铁水中硫化铁的硫，形成较为稳定的，不易溶解于铁水的元素或化合物，达到铁水去硫的目的。15、乙炔浓度应控制在0.5%

以下，空气中，乙炔浓度达到2.3%，会自燃自爆。16、所谓流态化就是一种向粉料层通入气体，使粉料具有类似流体的某些特性的过程。17、解释粉料的气力输送。气力输送是使粉料在悬浮气流中，通过管道进行输送。18、载气达到什么程度，才能达到气力输送条件？气流速度必须超过粉剂颗粒的沉降速度。19、CaC2脱硫的反应式为：CaC2+［S］=

CaS+

2［C］

△Go=－359245+109.5Tj/mol

20、写出CaC2吸潮的反应。CaC2+H2O=

CaO+

C2H2↑CaC2+

2H2O=

Ca(OH)2+C2H2↑21、写出CaO脱硫的反应式

CaO脱硫的反应式为：2CaO(s)+［S］+1/2［Si=(CaS)(s)+1/

2(CaSiO4)

△Go=－251930+83.36T

j/mol22、CaO脱硫剂有哪些优点？(1)脱硫渣为固体渣,对耐火材料侵蚀较轻,扒渣方便(2)石灰资源广、价格低、易加工，使用安全。23、CaO脱硫剂有哪些缺点？(1)用量大、渣量大、铁损较高、铁水温降也较大。(2)流动性差、易受潮、在输送中易堵塞。(3)吸潮后生成Ca(OH)2，不仅影响脱硫效果，而且污染环境。24、CaO脱硫的反应步骤中，硫通过CaO表面向内部扩散是脱硫的限制性环