1 前言

　 目前经铁水罐内喷吹金属镁粉、石灰或电石粉使铁水硫含量由0．03％—0．06％降到0．01％以下 (最低0．002％)的铁水脱硫工艺已经发展到相当成熟的阶段。出于在脱硫的深度、操作稳定性及经济效益等方面表现出的明显竞争力，越来越多的厂家采用镁基铁水脱硫方法。宝钢、本钢分别引进了美国ESM公司和加拿大霍高文工程技术公司的镁基复合喷粉脱硫技术。包钢炼钢厂铁水扒渣脱硫站是“八五”期间炼钢技术改造大方圆坯连铸工艺的配套建设项目，1997年开始进行镁基铁水脱硫技术的可行性调研，后经技术招标，从加拿大霍高文(现为 DANIEl／CORUS)工程技术公司引进镁基铁水脱硫技术。

2 镁基铁水脱硫技术特点及其经济技术指标

2．1 镁基脱硫工艺技术特点

　 镁基脱硫工艺技术是采用钝化镁粉和流态化石灰进行复合喷吹脱硫的工艺。具有如下特点：

　 (1)实现稳定深度脱硫，终点硫0．002％，甚至更低。

　 (2)脱硫剂消耗量低，初始硫0．03％-0．05％脱至0．01％，镁基脱硫粉剂消耗为1．98-2．88kg／t.　 而钙系脱硫剂消耗为8-14kg／t.

　 (3)产生的脱硫渣少，≤20kg／t(含高炉渣)，扒渣工作负荷降低，吊装、运渣、堆置场减少而有利于周围环境改善。

　 (4)脱硫渣中含铁量及扒渣带铁量减少，铁损为 2．25kg／t，而石灰基铁损10kg／t.

　 (5)由初始硫0．03％-0．06％脱至0．002％时，喷吹时间为4．3-6．6min。而采用石灰基脱硫工艺，由初始硫0．03％-0．05％范围脱至目标硫0．010％，喷吹时间为15min。

　 (6)铁水温度损失≤15℃，石灰基脱硫时，温度损失约21℃。

　 (7)由于喷吹时间短，镁基脱硫的喷枪损耗要比石灰基脱硫喷枪损耗小。

2．2 引进镁基铁水脱硫技术主要经济技术指标

　 镁基铁水脱硫站主要参数：

　 初始[S]0．03％-0．07％，目标[S]≤0．010％，占100％,[S]≤0．005％，占20％。

　 铁水温度1300-1350℃；铁水带高炉渣量 1％~2％。

　 铁水公称容量100t，平均铁水罐装人量60-80t，铁水深度2100-2700mm。

　 一套脱硫装置，处理能力130万t／a。处理周期：脱硫扒渣84min，单扒渣44min。脱硫剂(镁+石灰)消耗2．43kg／t.用洁净干澡的氮气作为载气，气源压力1．1MPa，氮气总流量20m³／min。流态化石灰粉：镁粒=3．5：1，喷吹镁粒速度12kg／min，流态化石灰42kg／min。喷吹温度损失≤15℃，喷吹采用浓相输送，配比和喷吹速度可调，采用压差法调节.

3 引进镁基铁水脱硫技术中的技术创新和技术改进

3．1 一套喷吹装置带两支喷枪的设计

　 外方设计的是一套喷吹装置带一支喷枪的一对一作业方式。

　 通过研究分析外方提供的设计参数，既喷吹罐的上料周期、喷吹压力值等参数，我方提出采用一套喷吹装置带两只喷枪，进行切换作业的创新设计思想。按照此设计方案，在工艺上，可以减少铁水罐的对位时间、测温取样时间。该设计思想经过和外方讨论研究以及外方进行模拟计算，得出可行的结论，在实际设计、建设中实现。　　　

　 从铁水脱硫作业周期分析计算，原设计一次处理4罐铁水，需要对位4次，每罐对位时间2min，脱硫前后的测温取样时间每罐2min。采用新设计方案，可以减少对位2次，减少测温取样作业时间1次，减少直接作业时间6min。按日脱硫扒渣12次，可以节约时间72min。日缩短作业时间7．1％，相应提高脱硫站的日处理能力69％。由于双枪作业，减少了因堵枪的处理时间、换枪时间，间接效率明显。

3．2 喷枪系统等的优化

　 外方只提供了喷枪结构示意图，没有详细说明，并且不采用耐火材料干燥成型。通过详细研究做了优化：

　 (1)增加了喷枪的刚性；　　

　 (2)在喷枪上增加了法兰，以使喷枪制作时能够固定;

　 (3)自主开发了喷枪制作设备；

　 (4)喷枪与喷吹管路采用快速接头，方便了更换；

　 (5)采用高性能国产耐火材料，使喷枪寿命可达40-60次。

4 镁基铁水喷吹脱硫工艺

4．1 工艺流程

　 高炉铁水----测温取样----喷吹脱硫-----测温取样------ 扒渣-----加保温剂------混铁炉。

4.2 铁水条件

　 高炉铁水每罐重量设计值60-80t，实际波动值 45．9-91．9t；初始硫含量设计值0．03％—0．07％，实际波动值0．019％—0．054％；铁水温度设计值 1300-1350℃，实际波动值1265-1395℃.

　 每罐铁水的重量多少对喷吹脱硫的效果有影响，铁水重量不够即铁水熔池浅，喷吹时容易产生喷溅。相反如果铁水重量超标，则铁水包的净空小，也会产生溢出喷溅。实际每罐铁水重量符合设计值的炉次占总考核炉次的60％左右，其中小于60t占 4％，大于80t占36．4％。

4．3 结果及分析

　 从试验结果看，93罐次中小于0．005％占20％，达到目标要求，小于0．010％占60％，93罐次中有 40％终点硫在0．011％-0．035％，终点硫最低 0．004％。排除取样、分析误差及初始硫的设定等因素，实际终点硫达到目标值炉次占总炉次的75％.

　 终点硫未达到设计值的主要原因有：

　 (1)铁水重量波动。铁水重量小于60t、或者接近90t的炉次，它们的终点硫均未达到目标值.

　 (2)生产初期喷吹工艺参数的摸索调整，部分炉次的喷枪多次升降、喷吹不连续，罐压的变化等情况。

　 20％炉次终点硫小于0．005％，最低0．004％，说明镁基喷吹脱硫能达到深脱硫的能力，符合外方的技术保证值，采用镁基进行铁水脱硫技术可行。

　 脱硫处理后，铁水温度范围1250—1400℃，平均1332℃，设计值保证经喷吹处理后，90％罐次的铁水温降<15℃。虽然实际结果温降<15℃的炉次占 67．4％，但从设计的内容及小于15℃的温降限值计算，在不同初始和终点硫设定条件下，平均温降 3．1℃／min.

　 实际喷吹处理铁水的温降平均在2．O℃／min左右，其中两炉铁水重量小于60t的炉次温降明显。原设定石灰的喷吹速率为42kg／min，镁粉的喷吹速率为12kg／min。实际石灰喷吹速率范围21．9-40kg／min，平均为31．4kg／min。实际镁粉喷吹速率范围3．1—7．4kg／min，平均为5．5kg／min。

　 石灰的喷吹时间范围3．4-15min，平均为 8．03min，镁粉的喷吹时间范围2．53-14min，平均为 6．98min。

　 当初始硫在0．01％—0．052％，处理后终点硫≤0．010％时，石灰喷吹时间(石灰的喷吹时间大于镁粉的喷吹时间)范围是4．85-11．55min，其中大于10min占17％。镁基铁水脱硫站设计的喷吹作业时间是l0min，如果大于lOmin就影响作业率，影响处理能力。

　 但是，由于采用了一套脱硫装置带两只枪的交叉作业方式可以减少一组铁水罐的直接作业时间 6min，弥补了因为喷吹速率低延长的作业时间。所以实际作业时间还在设计范围内，仍可以保证脱硫站处理能力。

　 镁粉目标喷吹量设定范围是0．233-0．8kg／t，实际喷吹范围0．195-0．7kg／t.镁粉的实际喷吹量 (0．491kg／t)与设计标定值(0．498kg／t)一致，由此可见，镁的脱硫效率完全达到设计值。

　 石灰的实际喷吹量范围110-487kg，平均为 250kg，除去前后各喷吹15kg石灰，实际喷吹量范围 1．172-5．807kg／t，平均为2．891kg／t.设计石灰与镁粉的比率约为3．5：1。实际值范围(计算机显示)3．44-11．3，平均为5．67。

4．4 生产工艺的优化

　 铁水扒渣脱硫站采用镁基铁水脱硫技术改造后，实际铁水脱硫扒渣处理能力能够满足生产要求，设备运行正常。日处理铁水最多可达到17次，达到了设计能力。

现在，脱硫的工艺参数设定，初始硫以取样值设定，终点硫根据生产要求设定，范围0．010％-0．020％。

　 为了降低石灰消耗，进行了工艺摸索，通过对镁粉、石灰喷吹罐的压力调整，降低了石灰与镁粉的比率。目前比率范围2．3—4．4，平均为3．3，与设计的 3．5基本一致。

　 通过调节喷吹罐喉口直径及其罐压来调整喷吹速率的方式，进行了提高喷吹速率的工艺试验。

　 试验结果，当喉口直径为5mm时频繁堵枪，直径为8mm时喷溅比较严重，喷吹罐罐压为330-360kPa，喉口直径为7mm时，喷吹操作正常。现在工艺确定的喉口直径为7mm。

　 在目前的工艺生产条件下，镁粉的喷吹速率范围是5—8．6kg／min，平均6．4kg／min，比考核时的 5．56kg／min平均喷吹速率值高。由于石灰和镁粉的比率降低，石灰的喷吹速率与考核时相比，略有降低，现在范围是14．4-27．3kg／min，平均为 21。9kg／min.

5 结 论

　 (1)在正常的铁水条件下，采用一套脱硫装置带两支喷枪的工艺方式，当镁粉喷吹速率平均 6．4kg／min，石灰与镁粉比率平均3．3时，可保证脱硫扒渣能力130万t／a，在严格按工艺规范操作的条件下，可以达到设计的终点脱硫效果：100％罐次的终点硫含量≤0．010％，其中20％的罐次终点硫含量≤0．005％。

　 (2)脱硫剂(镁粉、石灰)耗量与设计值完全相同。

　 (3)当喉口直径为7mm，脱硫剂喷吹速率范围在 19．4-36．1kg／min，其中，镁粉喷吹速率5-8．8kg／ min时，工艺顺行，不会发生喷溅。