KR 法鐵水預處理脫硫的生產(chǎn)實踐淺析

張振杰

（南京鋼鐵股份有限公司板材事業(yè)部第一煉鋼廠，江蘇 南京 210035）

近些年來，鐵水預處理脫硫技術得到了相對較快的發(fā)展，至今已出現(xiàn)了多種不同類型的工藝處理方法，然而在具體的應用過程中經(jīng)常使用廣泛的有噴吹法以及KR 攪拌法。KR 攪拌法在進行鐵水預處理脫硫的生產(chǎn)實踐過程中消耗相對噴吹法較小，同時在處理的過程中有所產(chǎn)渣量相對較少，反應速度快和效率高等優(yōu)勢。

1 方案選型

現(xiàn)階段，鐵水脫硫的主要手段在具體生產(chǎn)過程中經(jīng)常采用的有以KR 法未代表的機械攪拌法以及噴吹法。該兩種脫硫方法在具體實踐過程中，均有一定的優(yōu)勢與特點，從而使其能夠在煉鋼業(yè)內(nèi)得到相對較為廣的應用。關于KR 法脫硫工藝與噴吹法脫硫工藝主要特點的比較。

（1）關于KR 脫硫法工藝由于其在脫硫的過程中動力條件相對較為充分因此該工藝具有相對較高的脫硫率，同時其重現(xiàn)性與穩(wěn)定性相對較高。然而因為噴吹脫硫工藝在具體的實施過程中其角度方面的制約還有脫硫劑不能下沉等方面因素的影響，在脫硫的過程中存在一定的死角區(qū)域，從而一定程度上影響鐵水動力學條件，且經(jīng)常出現(xiàn)回硫的情況以及對于脫硫劑的消耗相對較大等不足之處，由于該因素的存在使得噴吹脫硫工藝在重現(xiàn)性與穩(wěn)定性方面與KR 脫硫法存在一定的差距。

（2）KR 法脫硫工藝所使用的脫硫劑通常是氧化鈣和螢石的混合物，其經(jīng)濟成本相對較低，并且存儲簡單。然而噴吹脫硫工藝所采用的脫硫劑往往是粉狀料，因此在進行脫硫活動的過程中應當配置一套氣送系統(tǒng)還有壓力罐進行對粉狀料壓力罐的存儲同時還需要配備相應的噴吹系統(tǒng)。如果在噴吹脫硫法采用鎂粉還有流態(tài)化石灰等危險系數(shù)相對較高的脫硫劑，所以在具體的保管過程中以及材料的運輸過程中均需要投入一定的資源從而確保脫硫劑的安全，從而使得該工藝的經(jīng)濟成本也相應的增加。近些年來，隨著科學技術的不斷深化發(fā)展，從而使得脫硫裝置的攪拌頭的質量得到進一步提升，使用周期也得到了大幅度的提高，在具體應用過程中其使用周期比噴吹法的噴槍設備的使用周期相對較長，所以KR 法脫硫工藝的經(jīng)濟成本相對于噴吹法較低。

（3）KR 法脫硫工藝在展開對鐵水的脫硫過程中所采用的相關設備相較于噴吹法所涉及的設備的重量相對較大并且復雜程度也相對較高，因此在投資的過程中KR 法的一次性投資相較于噴吹法相對較高，然而在具體的鐵水脫硫操作過程中KR 法成本相對較低，從而能夠有效有效彌補前期投資，結合實踐經(jīng)驗進行分析，通常情況下在2 至3 年便能夠實現(xiàn)追回所增加的投資。

（4）對于鐵水脫硫方面采用KR 法需要展開對鐵水溫度的有效控制并且在具體的脫硫作業(yè)的過程中進行攪拌頭的更換相較于噴吹法工藝中的噴槍的更換操作復雜程度相對較高。

2 KR機械攪拌法鐵水脫硫工藝

在冶煉的過程中，通過KR 法攪拌脫硫工藝進行對鐵水進行脫硫處理，在該過程中主要涉及到攪拌系統(tǒng)以及上料系統(tǒng)還有扒渣系統(tǒng)和電氣自動化等系統(tǒng)，KR 法脫硫工藝內(nèi)通常情況下會配備一個脫硫處理工位以及兩個扒渣工位，并且出渣線與鐵水線往往呈垂直的狀態(tài)進行設置。在具體的操作過程中進行加料還有脫硫以及設備方面的維修均是在脫硫工位的操作空間進行處理，在進行對鐵水脫硫處理的過程中其攪拌頭主要是采用的上更換的形式進行及時的更換，對于攪拌頭展開熱修補的實施也是在操作平臺上進行的。在脫硫站設置一個供料系統(tǒng)，利用槽罐運輸車輛展開對復合KR 復合脫硫劑的運輸，將氣體傳輸至料倉內(nèi)，并且料倉的所存儲的空間以及用料應當能夠滿足兩個工作日以上的實際用量的要求。

KR 法脫硫工藝流程主要是通過計算機設備進行有效地控制，工作人員通過對相關信息數(shù)據(jù)的輸入，利用冶金程序二級模型展開對工藝具體所需要的粉劑量還有攪拌處理時間、位置的自動化階段，從而實現(xiàn)對鐵水的脫硫處理。處理過程如圖1 所示。

圖1 KR 法脫硫工藝流程圖

3 工藝具體效果分析

在展開對KR 攪拌法鐵水脫硫方面的具體效果還有鐵水完成脫硫以后產(chǎn)品內(nèi)部的硫含量的變化，因此筆者展開了對300 多個爐次的KR 法脫硫工藝的相關數(shù)據(jù)展開了有效地跟蹤分析。

根據(jù)脫硫主要工藝參與，根據(jù)表1 的相關數(shù)據(jù)展開對表1 數(shù)據(jù)的有效分析，脫硫量平均值保持在0.0435%，并且該工藝的脫硫率平均達到了90.92%，通過分析表的參數(shù)可以了解到KR 法攪拌脫硫工藝在生產(chǎn)過程中脫硫效果相對較為良好。KR 法進行脫硫處理所消耗的時間相對較短，平均時間在10.5 分鐘。

表1 KR 法鐵水脫硫主要工藝參數(shù)

（1）脫硫率和初始硫含量之間的關系，根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計急性有效地分析從而能夠反映出初始鐵水的硫含量高，脫硫率相對較高。然而初始鐵水的硫含量相對較低的，其脫硫率相對較低。

（2）鐵水的實際溫度與脫硫率之間的關系。通過對大量爐次脫硫工藝數(shù)據(jù)方面的有效分析從而了解到，若鐵水內(nèi)部的實際溫度保持在1294℃至1327℃范圍內(nèi)，并且鐵水在該范圍之內(nèi)對于脫硫率方面的影響不大，然而若入爐鐵水的溫度在1294℃以下，脫硫渣同鐵水間分離相對較為困難，以至于對脫硫處理造成一定的影響同時還會出現(xiàn)一定的回硫。

（3）在采用KR法進行脫硫的過程中，攪拌的速度還有攪拌頭在攪拌的過程中具體插入的深度與脫硫率之間的關系。該信息數(shù)據(jù)方面的分析并不意味著攪拌頭的插入深度越深，攪拌的速度越快所產(chǎn)生的脫硫效果越好，若是將攪拌頭在鐵水中插入的深度過深將會使得上面鐵水不能夠形成相對較為良好的V型旋渦，以至于在進行脫硫劑的添加過程中，脫硫劑無法較為充分的進入其中，從而使得脫硫效果受到一定程度的影響。結合實踐數(shù)據(jù)方面的分析可以了解到我廠KR脫硫攪拌頭在鐵水中的深度應當盡可能的保持在450mm至600mm之間，并且將其攪拌的速度盡可能控制在90r/min～100 r/min，從而所起到的脫硫效果相對較為良好。

（4）攪拌時間與脫硫率兩者之間所存在的關系。在同等環(huán)境之下，將攪拌時間予以一定程度的延長，將會使得脫硫率取得一定程度的提高。通過針對具體實踐活動的相關數(shù)據(jù)的分析可以了解到漿攪拌的具體時間控制在10 分鐘到11 分鐘之間所起到的效果是最佳的，如果攪拌時間超過了該時間范圍，對于脫硫率幾乎沒有太大的提升并且鐵水的溫降反而會有所增加，以至于經(jīng)濟成本相應提高。

（5）在進行對鐵水在脫硫煉鋼的實際操作過程中，結合實踐過程中的相關數(shù)據(jù)進行分析可以了解到，采用鐵水預處理以后，脫硫效果相對較為明顯。然而經(jīng)過轉爐冶煉硫含量反而會出現(xiàn)大幅度的提升，然后在經(jīng)過精煉脫硫處理使得硫含量的得以進一步降低，但是此時的硫含量與鐵水預處理重點的硫含量的水平存在一定的差距，造成該種情況的主要原因在于轉爐冶煉過程中所采用的鐵水之外的相關原料以及輔料內(nèi)部的含硫量相對較高，從而使得在進行冶煉的過程總出現(xiàn)含硫量增高的情況。

4 KR機械攪拌法鐵水脫硫成本與噴吹法對比分析

4.1 技術與設備之間的區(qū)別

在采用噴吹法的工藝進行脫硫處理其在具體的操作的過程中，所采用的設備相對較少，并且前期的一次性投資相對較少，并且在脫硫方面的效率也相對較高由于該些優(yōu)勢的存在，從而在鐵水脫硫方面得到相對較為廣泛的應用，然而采用噴吹法脫硫的技術以及相關設備需要通過進口的方式獲得。隨著科學技術的不斷發(fā)展，我國工業(yè)領域以及技術的發(fā)展從而實現(xiàn)了部分設備的國產(chǎn)化從而使得其成本得到有效地控制，由一次性投資的角度進行分析，噴吹法脫硫工藝要比KR 法脫硫工藝具有一定的優(yōu)勢。

盡管在脫硫工藝中攪拌法的技術專利不是屬于我國的，然而結合其工藝的具體內(nèi)容來講該工藝所需要的設備還有技術方面不存在什么難點問題，設備的機械方面屬于較為常規(guī)性質的機械以及機械原理，在通過加料系統(tǒng)進行加料的過程中通常情況下是在常規(guī)化的大氣壓環(huán)境下將氣體還有粉料順利的轉移至系統(tǒng)內(nèi)部，并且關于設備方面具有相對較為成熟的技術。然而在具體的實踐活動過程中KR 法脫硫工藝所需要的設備的重量相對較大并且其復雜程度也相對較高，然而該工藝在具體的實施過程中主要優(yōu)質在于運營過程中對于消耗資源的成本相對較低，從而該方面所產(chǎn)生的經(jīng)濟方面的效益能夠有效彌補該工藝前提的一次性的高投資。

4.2 脫硫效果的對比

在現(xiàn)實的生產(chǎn)過程中對于鐵水的脫硫的具體效果一方面與所采用的設備具有一定的關系，另一方面還與脫硫處理過程中所采用的脫硫劑以及工藝技術水平等方面的因素具有較為緊密的聯(lián)系。筆者主要是進行了對鎂系噴吹脫硫工藝還有KR 法脫硫工藝展開了有效的對比。通常情況下對于鐵水預處理的重點硫質量的分數(shù)應當保持在 50 ×10-6，根據(jù)相關研究數(shù)據(jù)可以料及到噴吹法脫硫工藝由于所采用的鎂脫硫劑在脫硫方面的效果相對較高，而KR 法脫硫技術因為具有相對較強的脫硫動力條件，在一定的時間內(nèi)，均能夠實現(xiàn)對鐵水的有效脫硫的目標。

4.3 溫降

鐵水溫降會使得鐵水帶入轉爐內(nèi)的物理熱降低，所造成的不利的影響主要體現(xiàn)在轉爐吃廢鋼的性能受到一定程度的影響，從而造成了轉爐冶煉所消耗的資源相對增多，進而其成本也相應的增加。采用KR 法脫硫工藝由于其動力條件相對較為充足對于氧化鈣的計量要求也相對較大從而使得鐵水出現(xiàn)大幅的的溫降的情況，現(xiàn)階段我國KR 法脫硫工藝應用相對較為成熟的鋼廠通常情況下將其溫降保持在28℃左右。相較于噴吹法脫硫工藝來講，鎂基脫硫劑溫降相對較高，造成該種情況的主要因素在于噴吹法脫硫工藝動力相對較差，在進行具體的脫硫過程中攪拌的強度相對較低從而使得熱量損失相對較小并且在采用鎂基脫硫劑的過程中會產(chǎn)生一定程度的熱量。

4.4 鐵損

在進行鐵水預處理脫硫的過程中涉及到鐵損方面的主要兩方面：一方面是脫硫渣內(nèi)所含有一定的鐵，另一方面扒渣的環(huán)節(jié)會存在鐵水被帶出的情況。因為噴吹法與KR 法兩種工藝在模式方面的差異相對較大因此造成的鐵損也存在一定的差異。采用噴吹法脫硫工藝由于脫硫劑內(nèi)鎂含量相對較大，渣量多則所造成的鐵損也相對較大。KR 法預留工藝采用的氧化鈣是其脫硫劑的主要成分，因此其所造成的鐵損相較于噴吹法所造成的鐵損較小。

5 KR機械攪拌法脫硫的流程方面的優(yōu)勢

首先，KR 法脫硫工藝所采用的脫硫劑中氧化鈣的經(jīng)濟成本相對較低，并且在市場中很容易獲取的到，同時通過機械攪拌能夠獲得相對較為充足的動力學條件從而能夠有效提升脫硫效果，進而實現(xiàn)經(jīng)濟成本的有效控制。其次，由于KR 法脫硫工藝具有較強的動力學條件，因此在進行脫硫處理的過程中不存在死角方面的問題，同時也不會出現(xiàn)回硫的情況，從而使得脫硫效果相對較為穩(wěn)定。除此之外，采用KR 法脫硫工藝所造成的渣量相對較大，然而其渣的流動性還有年度相對較為適中，并且扒渣凈率相對較高從而有效避免了扒渣不足導致回硫的情況出現(xiàn)。

6 結束語

綜上所述，KR 機械攪拌法盡管在具體的實踐過程中所涉及的相關技術設備較為負載，然而該工藝在深脫硫方面以及成本還有流程方面具有較為明顯的優(yōu)勢。從宏觀的角度出發(fā)，KR 機械攪拌法脫硫具有重要的意義與影響。