白登濤

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司工程技術(shù)事業(yè)本部 上海寶山區(qū) 201999）

鐵水罐吹氣輔助扒渣技術(shù)探討

白登濤

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司工程技術(shù)事業(yè)本部 上海寶山區(qū) 201999）

本文簡(jiǎn)要描述了吹氣趕渣的原理，重點(diǎn)介紹了采用吹氣趕渣帶來的效益，分析了兩種吹氣趕渣裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)兩種吹氣趕渣的不足提出了今后改進(jìn)的方向。

鐵水罐；脫硫；吹氣；輔助扒渣

前言

在煉鋼脫硫工序中，脫硫渣必須從鐵水罐內(nèi)扒除，以防止渣中的硫回入鋼水中，導(dǎo)致回硫，從而出鋼超標(biāo)，特別對(duì)于冶煉超低硫鋼種，要求更是苛刻，要求渣子扒除率大于90%以上。因此采用先進(jìn)的扒渣設(shè)備與工藝對(duì)系統(tǒng)控硫與降低生產(chǎn)成本是十分必要的[1]。但常規(guī)扒渣工藝提高渣子扒除率，直接導(dǎo)致處理周期延長(zhǎng)、鐵水溫降增大、鐵損增加，吹氣趕渣裝置可以顯著提高扒渣效率，縮短扒渣時(shí)間，降低扒渣過程鐵損。

1 吹氣趕渣原理

鐵水罐內(nèi)的鐵水比重約6.5t/m3，脫硫過程中形成的脫硫渣比重約

2.3 t/m3，因此脫硫后脫硫渣全部漂浮于鐵水表面，表面的渣子通過扒渣機(jī)扒除。吹氣趕渣是在需要扒渣時(shí)，通過透氣磚或噴槍向鐵水罐內(nèi)遠(yuǎn)離扒渣側(cè)吹入氮?dú)獾榷栊詺怏w，由于氣流的側(cè)向沖擊和氣泡浮力的作用，熔池中的氣體在噴口前方速度迅速減小，并逐漸上浮，氣體在熔池表面溢出。氣流和氣泡周圍的液體受氣體流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，在兩相區(qū)及其附近向上流動(dòng)；在氣體噴出的罐后區(qū)域，液體的流速明顯比罐嘴區(qū)域大，流動(dòng)趨勢(shì)較強(qiáng)，帶動(dòng)了液面其它區(qū)域液體向罐嘴流動(dòng)，將渣驅(qū)向罐嘴，達(dá)到驅(qū)渣的效果[2]。

2 吹氣趕渣的效果

在吹氣趕渣裝置開發(fā)之前采用常規(guī)扒渣。脫硫后的脫硫渣均勻的漂浮于鐵水表面，扒渣時(shí)鐵水罐傾翻至渣層與罐口平齊，利用扒渣機(jī)扒除鐵水表面的渣層，該種扒渣缺點(diǎn)是，由于渣層均勻分布于鐵水表面，渣層薄而分散，且渣子的流動(dòng)性較好，會(huì)隨外力的驅(qū)動(dòng)四處飄散，渣耙每次扒出的渣量非常有限，每次扒完后，表面渣層又重新均勻分布，使渣層更薄，因此導(dǎo)致效率低下；對(duì)于遠(yuǎn)離扒渣機(jī)一側(cè)的罐壁處，由于角度原因，扒渣機(jī)無(wú)法完全靠近，因此該區(qū)域存在扒渣死角，總有一部分渣子留在該區(qū)域，隨鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，導(dǎo)致回硫。對(duì)于冶煉超低硫鋼種必須將罐內(nèi)渣扒除90%以上，否則殘?jiān)S鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐后造成回硫，出鋼硫含量超標(biāo)。為了將渣子扒除干凈，只能通過延長(zhǎng)扒渣時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，扒渣時(shí)間延長(zhǎng)至15～20min，這樣將會(huì)造成整個(gè)脫硫周期延長(zhǎng)，與后續(xù)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏較難匹配，同時(shí)造成鐵水溫降大，扒渣過程中鐵損大。

吹氣趕渣裝置正是基于常規(guī)扒渣的不足開發(fā)出來的。扒渣時(shí)鐵水罐傾翻至渣層與罐口平齊，啟動(dòng)吹氣趕渣，鐵水罐表面的渣層在吹氣趕渣的作用下全部向鐵水罐罐口聚攏，這時(shí)的渣層具有渣層后、渣層聚集、分布面積小、距離罐口近等特點(diǎn)，而且由于扒渣過程中吹氣趕渣裝置一直保持工作，渣層具有持續(xù)聚集的效果，因此大大提高了扒渣的效率。采用吹氣趕渣裝置后平均縮短扒渣時(shí)間3～7min，平均降低扒渣過程中的鐵損3～5kg/t，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。采用吹氣趕渣前后，兩種扒渣情況的對(duì)比圖見圖1～2。

若按照某廠年處理300萬(wàn)t鐵水，噸鐵扒渣鐵損減少3kg，鐵水單價(jià)1450元/t，則一年可節(jié)約的成本為：

300×3×1400/1000=1260（萬(wàn)元）

3 吹氣趕渣形式分類

3.1 吹氣趕渣分類

根據(jù)吹氣方式不同，吹氣趕渣主要分為透氣磚式和噴槍式。

透氣磚式吹氣趕渣裝置，即在鐵水罐側(cè)壁或罐底耐材中安裝有透氣磚，透氣磚一端為供氣總管，一端為均勻分布的毛細(xì)孔（或狹縫），供氣管路從供氣閥站接至供氣總管，吹氣趕渣時(shí)，氣體經(jīng)閥站調(diào)節(jié)至合適的流量及壓力后通過毛細(xì)孔（或狹縫）吹入鐵水內(nèi)，達(dá)到吹氣趕渣的效果，系統(tǒng)圖見圖3。

噴槍式，即在扒渣機(jī)上部平臺(tái)布置有可移動(dòng)式傾斜噴槍，噴槍為直通式結(jié)構(gòu)，前端部分槍芯為鋼管，外包耐材，供氣管路從供氣閥站接至供氣總管，吹氣趕渣時(shí)，噴槍插入到鐵水液面下一定深度，氣體經(jīng)閥站調(diào)節(jié)至合適的流量及壓力后通過噴槍噴入到鐵水內(nèi)，達(dá)到吹氣趕渣的效果，系統(tǒng)圖見圖4。

圖1 常規(guī)扒渣畫面

圖2 吹氣趕渣輔助扒渣畫面

圖3 噴槍式吹氣趕渣系統(tǒng)圖

圖4 透氣磚式吹氣趕渣系統(tǒng)圖

3.2 兩種類型比較

透氣磚式及噴槍式吹氣趕渣裝置目前在國(guó)內(nèi)外鋼廠均有使用，兩種類型相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體比較見表1。

表1 兩種吹氣趕渣裝置優(yōu)缺點(diǎn)比較

兩種形式相比，噴槍式吹氣趕渣裝置由于其改造范圍小，投資低，生產(chǎn)安全可靠及壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在新建及改建項(xiàng)目中已得到廣泛推廣及應(yīng)用。

4 今后改進(jìn)重點(diǎn)

目前所使用的兩種吹氣趕渣裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)，今后改進(jìn)的方向主要是針對(duì)每種形式的吹氣趕渣裝置缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，以求達(dá)到效率高、投資低、安全、可靠的目的。

4.1 透氣磚式吹氣趕渣裝置

（1）提高透氣磚的使用壽命，對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)側(cè)吹比底吹透氣磚壽命更長(zhǎng)[3]。

（2）研究透氣磚形式及與周邊耐材的結(jié)合方式，提高安全性，避免漏鐵安全隱患。

（3）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境，取消人工接氣，在臺(tái)車上設(shè)置自動(dòng)接氣裝置。

4.2 噴槍式吹氣趕渣裝置

（1）降低設(shè)備高度，開發(fā)可伸縮式吹氣趕渣裝置。

（2）提高吹氣趕渣槍的使用壽命，操作上，在扒渣后期渣層比較薄時(shí)再投入使用。

（3）開發(fā)快換工具，使噴槍的更換更便捷快速。

5 結(jié)論

由于目前國(guó)內(nèi)新建鋼鐵企業(yè)已經(jīng)非常少，而現(xiàn)有的鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，鋼鐵行業(yè)已進(jìn)入微利時(shí)代，吹氣趕渣裝置具有投資低，成本節(jié)約顯著等特點(diǎn)，已被越來越多的鋼鐵企業(yè)所采納。

（1）借助吹氣趕渣進(jìn)行輔助扒渣，扒渣時(shí)間平均縮短3～7min，扒渣過程中的鐵損平均降低3～5kg/t，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

（2）比較了透氣磚式吹氣趕渣裝置和噴槍式吹氣趕渣裝置，噴槍式由于其改造范圍小，投資低，生產(chǎn)安全可靠及壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。

（3）透氣磚式吹氣趕渣裝置今后改進(jìn)方向?yàn)椋禾岣咄笟獯u壽命、提高作業(yè)安全性、開發(fā)自動(dòng)接氣裝置；噴槍式吹氣趕渣裝置今后改進(jìn)方向?yàn)椋洪_發(fā)伸縮式裝置、提高噴槍壽命、開發(fā)快捷換槍工具。

[1]杜秀峰，于學(xué)斌，趙繼宇，等.鐵水罐采用吹氣輔助除渣工藝的研究.河南冶金，2006（S1）：32.

[2]仇麗東.鐵水罐吹氣輔助脫硫扒渣數(shù)學(xué)物理模擬.武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.武漢：武漢科技大學(xué)，2008.

[3]劉小卿，陶勇鋼，王清方，等.鐵水罐吹氣輔助扒渣工藝開發(fā)與改進(jìn).煉鋼，2007，23（4）：14～17.

TF703

A

1004-7344（2016）11-0287-02

2016-4-1

白登濤（1975-），男，漢族，工程師，本科，2000年7月畢業(yè)于武漢科技大學(xué)，冶金工程專業(yè)，現(xiàn)就職于上海寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，主要從事冶金行業(yè)工程設(shè)計(jì)及總包工作。