一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備及噴吹方法與流程

本發明涉及鋼鐵冶煉鐵水預處理技術領域，特別涉及一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備及噴吹方法。

背景技術：

鐵水脫硫是20世紀50～60年代開始進行研究和應用的鐵水處理工藝技術。目前，國內鋼廠廣泛使用的鐵水脫硫方法有兩種：噴射法和KR法。

見圖8，噴射法是利用惰性氣體為載體，將脫硫粉劑通過耐火材料制成的噴槍20噴入鐵水18中，使脫硫劑與鐵水18反應，從而達到脫硫的目的。噴射法不足之處：脫硫粉劑與鐵水18中的硫不能充分結合，脫硫效率低，脫硫劑消耗多。

見圖9，KR法最早是由日本1995年開發的。它是將澆注耐火材料并經過烘烤的十字形攪拌頭，浸入鐵水包中鐵水一定深度，利用在大型攪拌器19激烈攪拌作用下產生的漩渦，使脫硫粉劑與鐵水18接觸并反應，達到脫硫目的。KR法不足之處：使用的冶金設備復雜，成本高。

目前，國內各大鋼廠中，較早投產的脫硫生產線，多為噴射法，后期新建的則多為KR法。需要說明的是------KR法脫硫效率更高，脫硫粉劑消耗更低，更適合冶煉精品鋼，但同時一次性投資很大，占地面積很大，因此之前投產噴射法脫硫的鋼廠，不少廠家都想通過改造，更換為更為高效的KR法脫硫生產線，但往往由于原有場地狹小的原因，投資太大的原因等等而無法實現。

專利號為CN201110284037.8的專利文件公開了“一種脫硫噴槍”，通過動力裝置、傳動裝置等，實現噴槍在脫硫過程中的旋轉，使脫硫粉劑與鐵水攪拌混合，提高脫硫效果，并節省脫硫粉劑，相對于KR法脫硫生產線其結構占用空間較小，比較容易實現現有設備的改造。

但是，該設備的動力裝置采用了四個電機從噴槍的側面夾緊傳動，其占用空間還是很大。從側面設置的兩個傳動電機使噴槍左右交替旋轉，該旋轉方式使噴槍的槳葉總是逆著鐵水的旋動方向運動，一是使噴槍的槳葉在鐵水受到較大的阻力，縮短噴槍使用壽命；二是對鐵水攪拌的不均勻，脫硫粉劑與鐵水混合效果不好，脫硫效果也不佳；三是更容易引起設備的晃動。另外，采用兩個電機只是單獨對旋轉噴槍本體進行夾緊固定，是無法保證整個設備的穩固和不晃動的。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供了一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備及噴吹方法，該設備集成性更高，占用空間小；動力條件好，設備使用穩定、不晃動；鐵水攪拌均勻，高效脫硫，生產效率高，脫硫粉劑消耗少，降低生產成本；可滿足冶煉純凈鋼的工藝條件。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備，包括旋轉機構、行走小車、槽鋼軌道、定位氣缸，槽鋼軌道縱向固定在金屬鋼結構框架上，行走小車通過行走輪行走于槽鋼軌道中，旋轉機構的軸承座和電機固定在行走小車上，在行走小車背面設置有氣缸，氣缸的一端固定在金屬鋼結構框架上，另一端頂接行走小車。

所述旋轉機構包括電機、旋轉接頭、齒輪、軸承座、空心軸、法蘭、噴槍，空心軸的兩端通過軸承安裝在軸承座上，在空心軸上固定有齒輪，在電機的輸出軸上也固定有齒輪，空心軸上的齒輪與電機輸出軸上的齒輪相互嚙合，空心軸的上端通過旋轉接頭連接脫硫粉劑管道，空心軸的下端通過法蘭連接噴槍。

所述噴槍包括槍體金屬結構件、耐火材料層、槳葉，金屬結構件的底部開設有噴嘴，在金屬結構件的下半部澆注有耐火材料層，在耐火材料層的外周設置有耐火材料材質的槳葉。

所述行走小車包括車體鋼板、行走輪、輪軸，車體鋼板固定在輪軸上，行走輪安裝在輪軸的兩端。

一種如權利要求1所述的鐵水脫硫用旋轉噴吹設備的噴吹方法，具體方法如下：

1)將鐵水罐移動至旋轉噴吹設備的下端，之后通過金屬鋼結構框架上的吊運裝置，將行走小車及旋轉機構向下運放，行走小車沿著槽鋼軌道向下行進，行進至工位時，停止旋轉機構的下放，啟動行走小車背面的氣缸，氣缸頂住行走小車的背面，使行走小車及旋轉機構沿水平方向被固定在槽鋼軌道與氣缸之間，有效防止了旋轉噴吹設備因下部噴槍旋轉工作時所產生巨大的離心力，而引起的劇烈晃動；

2)利用壓縮氣體將脫硫粉劑，經由管道向空心軸及噴槍中輸送，最終噴吹到鐵水中，同時啟動電機，通過電機驅動空心軸及噴槍旋轉，噴槍上的槳葉將脫硫粉劑與鐵水進行充分攪拌；在攪拌的過程中，由于氣缸的作用，行走小車與槽鋼軌道之間牢固定位，使旋轉噴吹設備穩定旋轉而不晃動，保證脫硫作業的順利進行。

與現有的技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明集成性更高，占用空間小，在原有噴吹法脫硫生產線的基礎上，稍作改造即可實現，投資極低。

2)本發明的設備動力條件好，使用穩定、不晃動，提高生產安全性。

3)本發明的噴槍可以實現360°旋轉，從一個方向對鐵水進行攪拌，使鐵水形成漩渦，鐵水攪拌均勻，同時利用惰性氣體為載體將脫硫粉劑由槍體噴吹到已經被攪起的鐵水中，使之與鐵水充分反應，從而達到高效脫硫的目的，可充分滿足冶煉純凈鋼的工藝條件。

4)本發明生產效率高，脫硫粉劑消耗少，降低生產成本。

附圖說明

圖1是本發明一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備的結構示意圖(正面)；

圖2是本發明一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備的結構示意圖(背面)；

圖3是本發明一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備的結構示意圖(局部拆分圖)；

圖4是本發明中旋轉機構的結構示意圖；

圖5是本發明中噴槍的結構示意圖；

圖6是圖5的俯視圖；

圖7是本發明的工作狀態示意圖；

圖8是現有技術中噴射法脫硫的示意圖；

圖9是現有技術中KR法脫硫的示意圖。

圖中：1-電機、2-齒輪、3-軸承座、4-法蘭、5-噴槍、6-槳葉、7-背板、8-空心軸、9-旋轉接頭、10-槽鋼軌道、11-車體鋼板、12-氣缸、13-行走輪、14-輪軸、15-金屬結構件、16-剛玉-碳化硅-碳澆注料、17-剛玉-碳化硅澆注料、18-鐵水、19-攪拌器、20-現有技術的噴槍。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式進一步說明：

見圖1-圖3，一種鐵水脫硫用旋轉噴吹設備，包括旋轉機構、行走小車、槽鋼軌道10、定位氣缸12，槽鋼軌道10縱向固定在金屬鋼結構框架上，行走小車通過行走輪13行走于槽鋼軌道10中，旋轉機構的軸承座3和電機1固定在行走小車上，在行走小車的背面設置有氣缸12，氣缸12的一端固定在金屬鋼結構框架上，另一端頂接行走小車。氣缸12的數量為2-4個，采用10A-5、10A-5R等標準型氣缸。

見圖4，所述旋轉機構包括電機1、旋轉接頭9、齒輪2、軸承座3、空心軸8、法蘭4、噴槍5，空心軸8的兩端通過軸承安裝在軸承座3上，在空心軸8上固定有齒輪，在電機1的輸出軸上也固定有齒輪2，空心軸8上的齒輪與電機1輸出軸上的齒輪2相互嚙合，空心軸8的上端通過旋轉接頭9連接脫硫粉劑管道，空心軸8的下端通過法蘭4連接噴槍5。

法蘭及空心軸采用45號鋼或20Cr鋼或40Cr鋼或42CrMo鋼制作，電機與空心軸的轉動齒輪2可以采用45號鋼或40Cr鋼等材質制作成的硬齒面直齒圓柱齒輪。

上下兩個軸承座3和電機1固定在背板7上，背板7固定在車體鋼板11上，由行走小車帶動上下移動。

見圖5、圖6，所述噴槍5包括金屬結構件15、耐火材料層、槳葉6，金屬結構件15的底部開設有噴嘴，在金屬結構件15的下半部澆注有耐火材料層，在耐火材料層的外周設置有耐火材料材質的槳葉6。

整個噴槍5由金屬結構件15與高性能耐火材料復合澆注制成，金屬結構件15由高強度結構鋼制成，其內部為空心管道，金屬結構件15的外層澆注料渣線位置采用剛玉-碳化硅-碳澆注料16(渣線位置是指噴槍處于鐵水上表面鋼渣的位置)，金屬結構件15的槍身位置采用剛玉-碳化硅澆注料17(槍身位置是指噴槍沒入鐵水部分)，下部槳葉6采用強度很高、耐磨性好的剛玉澆注料。

噴槍5底部噴嘴可制作成雙吹或三吹等形式的噴槍，噴槍5下部的槳葉6可做成2槳、3槳、4槳、6槳等類型。

所述行走小車包括車體鋼板11、行走輪13、輪軸14，車體鋼板11固定在輪軸14上，行走輪13安裝在輪軸14的兩端。行走輪13嵌于槽鋼軌道10的槽鋼槽中，當氣缸12從車體鋼板11的背面頂緊時，行走小車的行走輪13卡緊在槽鋼軌道10的槽鋼內壁上，使行走小車及整個旋轉機構與槽鋼軌道10之間牢固定位，從而避免在噴槍5旋轉的過程中造成的整個設備的振動和搖晃。

本發明中的行走小車通過鏈條與吊運設備連接，實現在槽鋼軌道10中的上下行走。

一種如權利要求1所述的鐵水脫硫用旋轉噴吹設備的噴吹方法，具體方法如下：

1)將鐵水罐移動至旋轉噴吹設備的下端，之后通過金屬鋼結構框架上的吊運裝置，將行走小車及旋轉機構向下運放，行走小車沿著槽鋼軌道10向下行進，行進至工位時，停止旋轉機構的下放，啟動行走小車背面的氣缸12，氣缸12頂住行走小車的背面，使行走小車及旋轉機構沿水平方向被固定在槽鋼軌道10與氣缸12之間，有效防止了旋轉噴吹設備因下部噴槍5旋轉工作時所產生巨大的離心力，而引起的劇烈晃動；

2)利用壓縮氣體將脫硫粉劑，經由管道向空心軸8及噴槍5中輸送，最終噴吹到鐵水18中，同時啟動電機1，通過電機1驅動空心軸8及噴槍5旋轉，噴槍5上的槳葉6將脫硫粉劑與鐵水18進行充分攪拌；在攪拌的過程中，由于氣缸12的作用，行走小車與槽鋼軌道10之間牢固定位，使旋轉噴吹設備穩定旋轉而不晃動，保證脫硫作業的順利進行。

實施例1：

東北某鋼廠脫硫生產線建于1999年，屬噴射法脫硫。近年來隨著精品鋼比例的提高，對鐵水深脫硫要求日益提高，原有的噴射法脫硫已不能滿足新的冶煉條件和要求，因此2010年以后該鋼廠新建工區的脫硫生產線均采用KR法，但原有的噴射法生產線改造十分困難，場地狹小是最大的問題，同時改造變動很大，投資也很大，所以無法實施。

后采用了本發明的鐵水脫硫旋轉噴吹方法(spinning rotor)，以下簡稱SR法。僅在原有位置稍作加固、改造，付出少量的投資，即實現了原有噴槍像KR法攪拌器19一樣在鐵水18中旋轉，讓脫硫粉劑與鐵水18更加充分地接觸并反應，這樣，不僅節省了脫硫粉劑的使用量，降低成本，同時與原有噴射法相比，大大提高了脫硫作業效率，滿足冶煉精品鋼的條件和要求。

遵從SR脫硫工藝中不同鐵水品種的技術要求，噴槍5的轉速必須實現可調(20-60轉/分鐘)，同時提高設備的集成性，電機1采用減速機電機一體，配變頻器。實施例中采用雙吹式4槳噴槍，法蘭4及空心軸8采用20Cr鋼制作，電機1與空心軸8的轉動齒輪2采用45號鋼制作，采用2個氣缸12對旋轉機構進行固定。

實施效果見表1：

表1：采用SR法之前與之后20罐鐵水脫硫效果及脫硫粉劑耗量值的對比

由表1可以看出：采用SR法之前脫硫率為83.71％，而采用SR法之后脫硫率為88.55％，提高了4.84％，深脫硫性能優良。

采用SR法之前脫硫粉劑消耗597公斤/罐，而采用SR法之后脫硫粉劑消耗463公斤/罐，降低消耗134公斤/罐，經濟效果明顯。