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凌钢KR法铁水预处理探讨

陈永军，段世钰，李平

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250101）

摘 要：从铁水预处理概念入手，以凌钢KR法铁水脱硫工程为案例，对该工程的工艺流程、设备组成及各种设备形式的优缺点进行了论述，为KR法铁水脱硫的设计提供了经验。

关 键 词：铁水预处理；KR法；脱硫

铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺，该工艺可分为：普通铁水预处理（脱硫、脱硅、脱磷即“三脱”）和特殊铁水预处理（提钒、提铌、提钨等）。文章讨论的是普通铁水预处理中的脱硫工艺。

1 KR机械搅拌法

铁水预处理的方法有很多种，如：喂镁包芯线、搅拌喷吹法等。现阶段主流的处理方法有：喷吹法（单吹颗粒镁、复合喷吹、混合喷吹及分步喷吹）和KR机械搅拌法。

凌钢“十二五”铁水预处理采用KR机械搅拌法进行脱硫，可为洁净钢生产体系提供优质低硫铁水。其具有工艺设备配置高效、脱硫工艺稳定、工艺布局紧凑等特点。该项目于2012年09月28日一次性热试成功，目标硫均在“双零以下”。工艺流程详见图1。

KR机械搅拌法主要包括：搅拌桨升降旋转系统、上料加料系统、倾翻车及渣盘车、扒/捞渣机、集尘罩及除尘系统、测温取样装置等。本文就该工程中的一些关键设备的选型做出分析。

2 设备选型及分析

2.1 碟簧夹紧式搅拌桨升降旋转系统

搅拌桨升降旋转系统作为机械搅拌法的核心设备，主要有搅拌桨升降装置、搅拌桨旋转装置、搅拌桨升降小车、搅拌桨升降导向架、搅拌桨定位夹紧装置、搅拌桨等。

除搅拌桨定位夹紧装置外，目前投入运行的搅拌桨升降旋转系统结构形式相类似。搅拌桨定位夹紧装置主要有两种方式，一种是采用液压缸夹紧装置；另一种是采用碟簧夹紧装置。两种方式的区别见定位夹紧装置对比表（见下页表1）。

2.2 加料系统（向下出料的喷吹罐）

脱硫剂用槽罐车运至铁水预处理站，采用气力输送至储料仓内储存，然后脱硫剂首先加入具有称量功能的喷吹罐内，经浓相输送系统送入伸缩溜管，将料投入到铁水罐中。喷吹罐是上料加料系统中的核心设备，根据其结构特点和粉剂的输出方式可分为底部流化向上出料的喷吹罐（见下页图2）和底部流化向下出料的喷吹罐（见图3）两类；但其工作原理都是利用位于喷吹罐底部的流化装置使脱硫粉剂处于流化状态，利用喷吹罐的输送压差和气体流量调节脱硫粉剂的喷吹速率。两种出料方式的优缺点见表2出料方式对比。

从料仓到喷吹罐的落料方式上也有了改进，目前主要有两种落料方式：一种是当脱硫需要时，启动旋转给料器，打开锥型阀，把脱硫剂加到喷吹罐中；另一种是料仓中的脱硫剂经流化后靠重力作用加到喷吹罐中。该工程中选用了后者，后者具有结构简单，运行可靠等优点。

2.3 运行平稳可靠的扒渣系统

目前，扒渣机主要有两种，一种是气动扒渣机，一种是液压扒渣机。每种扒渣机又分若干类，如液压扒渣机包含：伸缩臂式扒渣机、摩擦轮式扒渣机、小车式扒渣机等。

本工程中选用了伸缩臂式扒渣机，它具有的特点：与气动扒渣机比较冲击小，扒渣稳定性好；扒渣臂除了能伸缩、俯仰和旋转外，可随机架整体升降，可适应铁水液面的波动；操作方便，四个动作只需两个手柄，且可以实现动作的随意组合，详见图4和图5。两个电控操作手柄，经过放大器控制比例阀使各动作均可实现无级变速。

2.4 高效的除尘系统

用于收集铁水预处理和扒渣时产生的高温含尘烟气。主要方式有：活动烟罩、固定烟罩、“狗窝式”烟罩及其组合。

该设备为全钢结构，内衬耐火浇注料，设置两个排烟口，分别用于搅拌和扒渣的除尘，通过电动阀门法兰与除尘系统连接。本工程中选用固定烟罩，与其他方式比较优点：在保证除尘效果的前提下结构形式简单，易于维护，节省投资。由于脱硫站的除尘系统为公用除尘系统，为了减小除尘阻力特地将排烟口由侧吸改为顶吸。

2.5 底吹氮工艺

企业可根据自身需求考虑是否增设底吹氮工艺，该工艺可减少搅拌时间、缩短扒渣时间、改善扒渣效果、降低扒渣铁损。

底吹氮工艺为在处于倾斜状态的铁水罐后壁方向安装透气砖芯，并将透气砖用导气管引出固定在铁水罐外壁，在脱硫剂扒渣过程中开启氮气。氮气压力选择0.8～1.0MPa，扒渣过程氮气流量为0.3～0.5m3/min，脱硫搅拌过程氮气流量为0.2～0.3m3/min。

3 结语

KR机械搅拌法脱硫具有的优点：动力学条件比较好、脱硫剂价格低廉、脱硫效率高、脱硫剂耗量少、回硫低、稳定性好等。该技术已成为建立高效低成本洁净钢生产工艺平台的重要组成部分，在提供优质低硫铁水、减轻转炉冶炼任务和减少转炉消耗指标等方面发挥着显著作用。