蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机及其预脱磷方法

摘要

蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机及其预脱磷方法，包括置于出铁沟上方可沿出铁沟垂直方向往复行进的电动行走装置、安装于电动行走装置上的喂料装置，电动行走装置包括底盘、行走轮以及驱动行走轮运动的减速电机；所述喂料装置从上往下依次包括减速电机、机架、与减速电机连接的旋转轴、锥形料仓以及锥形料仓末端的可拆卸喂料锥管，所述旋转轴伸入锥形料仓内，旋转轴上部焊有耐磨钢钢爪，所述喂料装置与底盘垂直安装，锥形料仓穿过底盘，可拆卸喂料锥管伸入出铁沟的深度为距离出铁沟沟底200~400mm。大大延长了脱磷反应时间，且投放无飞溅，投料量和速度控制容易，能收集反应产生的烟气，如果铁水硅含量偏高，喂料机还附带氧枪，在脱磷之前先进行预脱硅。整个喂料机可整体行走，操作方便，安全可靠，整个现场操作环境良好，铁水预脱磷效果稳定。

说明书

技术领域

本专利属于铁水预处理技术领域，具体涉及蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷的喂料机及其工艺方法。

背景技术

铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，进行脱硅、脱硫或脱磷而进行的处理过程。其中铁水预处理脱磷具有一系列优点，【1】降低铁水中的磷含量，减轻转炉负担，减少转炉渣量，节省转炉造渣成本，缩短转炉冶炼周期，提高转炉产量。 【2】可以冶炼低磷钢种，提高钢种规格，提高钢的质量。【3】可以使高炉原料放宽，特别是可以使用磷含量高的铁矿石。铁水预处理脱磷是目前冶金企业大力发展的一项重要技术。

综合查询现有专利及文献，目前,各钢厂普遍采用氧化脱磷工艺。脱磷方法根据脱磷剂不同分为SARP法、铁水罐法、ORP法、转炉法、KR法和NRP法等。在工业上均得到了实际应用的常用工艺有: 【1】在盛铁水的铁水包或鱼雷车中进行脱磷，这是一般冶金企业通用的工艺，各种文献介绍较多。中国专利CN200610088115.6公开了一种KR法脱磷剂的生产和使用方法，这类脱磷方法都必须在脱磷后进行扒渣，增加了温降和工序时间；【2】在转炉内进行铁水预处理脱磷，中国专利CN104053794A公开了一种在转炉内分别加入脱硅剂和脱磷剂并排渣的方法，工艺复杂，工序时间太长；【3】在铁水转运过程中进行铁水预处理脱磷，中国专利CN103667595A公开了一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法，在往铁水包兑铁的过程中加入脱磷剂进行脱磷。这种脱磷方式必须进行扒渣，否则，磷会回到铁水里。如果同时铁水中硅含量较高，则因硅优先氧化而导致此种脱磷方法效果较差。

上述这些脱磷方法和工艺都存在以下缺点或不足，【1】处理设备结构复杂，投资巨大，一座喷粉站一般要超过1000万以上的投资；【2】处理过程时间长，需要专门的扒渣工序，温降太大，处理后的半钢铁水温度过低，给后续工艺带来困难；【3】需要增加专门的工序时间，影响生产率，增加了温降和消耗。

目前，利用出铁沟脱磷的工业应用未见报道，主要是因为：【1】出铁沟的铁水处于向前流动状态，如何均匀地加入脱磷剂并进行全面的反应，是一个难题。如果直接加入铁水沟表面，则脱磷剂与底部铁水无法反应，且很快就被撇渣器分离了。有利用出铁沟加脱硅剂对铁水进行预脱硅的报道，但是在撇渣器后面加入脱硅剂，并让脱硅剂随铁水流入铁水包进行脱硅，随后进行扒渣；【2】高炉出铁场的空间非常有限，不允许存在大的设备，如喷粉系统。中国专利CN103215404A公开了一种铁水预处理设备和方法，该方法设计了一种粉剂喷吹系统，将脱除剂喷入铁水内部，该方法适合于铁水包内，不适合于出铁沟，因出铁场的空间有限，该专利所述的喷粉系统布置不了，且出铁沟处铁水深度较浅，如采用喷吹工艺将使粉剂利用率太低。

研究发现，现代高炉出铁都采用蓄铁式出铁沟，出铁沟的宽度在1000~1600mm，深度在800~1800mm，这是一个很好的反应池，如果能在此处进行铁水的预脱磷处理，有如下优势：【1】此处的铁水刚从高炉内流出，铁水温度最高，处于强烈的湍流状态，脱磷动力学条件最好；【2】在铁水沟的中段都设有撇渣器，可自动将铁水表层的脱磷炉渣与铁水分离，这省去了专门的扒渣时间，有效预防了回磷；【3】整个脱磷预处理是随高炉出铁过程同时进行的，节省了工序时间和热损；【4】出铁场视野开阔，处理过程可视可控。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机及其预脱磷方法。该喂料机能将脱磷剂均匀投放至出铁沟的蓄铁部位底部区域，大大延长了脱磷反应时间，且投放无飞溅，投料量和速度控制容易，能收集反应产生的烟气，如果铁水硅含量偏高，喂料机还附带氧枪，在脱磷之前先进行预脱硅。整个喂料机可整体行走，操作方便，安全可靠，整个现场操作环境良好，铁水预脱磷效果稳定。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机，其特征在于包括置于出铁沟上方可沿出铁沟（垂直方向）往复行进的电动行走装置、安装于电动行走装置上的喂料装置，电动行走装置包括底盘、行走轮以及驱动行走轮运动的减速电机；所述喂料装置从上往下依次包括减速电机、机架、与减速电机连接的旋转轴、锥形料仓以及锥形料仓末端的可拆卸喂料锥管，所述旋转轴伸入锥形料仓内，所述喂料装置与底盘垂直安装，锥形料仓穿过底盘，可拆卸喂料锥管伸入出铁沟蓄铁池的深度为距离出铁沟底200~400mm，优选方案是离沟底300mm。太深可能会导致脱磷剂来不及分散而堵死；太浅则影响脱磷效果。喂料速度根据铁水原始磷含量和脱磷剂用量设定，一般是15~30kg/吨铁，优选的方案是20~25kg/吨铁。

作为优选，电动行走装置上部有固定龙门架，固定龙门架上安装有单轮吊环起重滑车，后侧安装有电动卷扬机。

作为优选，底盘上有浸入式氧枪、底盘中下部设置有保温隔热棉、底盘四周装有吸尘罩，底盘中部开有除尘孔，除尘孔连接除尘系统。

作为优选，锥形料仓包括锥形段和直筒段，旋转轴位于直筒段处设置有螺旋叶片，位于锥形段处设置有若干根耐磨钢钢爪。这些钢爪保证脱磷剂连续向下输送而不会搭桥、堵死；旋转轴的下部装有螺旋叶片，工作时，螺旋叶片的旋转使脱磷剂能稳定、匀速地向蓄铁池输送。

作为优选，浸入式氧枪为一根内径20~40mm的无缝钢管，外涂10~20mm的耐火涂层。需要脱硅时，将浸入式氧枪插入出铁沟的蓄铁池，插入深度以500~700mm为最佳，插入太浅，脱硅效果不好，喷溅严重；插入太深，会吹损出铁沟耐火材料。氧气压力以3~5kg/cm²为最佳 ，压力太小，脱硅效果差；压力太大，会产生喷溅，且氧气气流会损伤铁沟耐火材料。

作为优选，保温隔热棉采用耐火度超过1500℃的隔热棉。

作为优选，所述可拆卸喂料锥管由钢结构法兰与上部喂料口相连，钢结构法兰下部与耐火预制锥管件预浇在一起，是一个耐火材料预制件。

作为优选，可拆卸喂料锥管的锥度为3~6度。小于3度不利与控制下料的均匀性；大于6度易导致脱磷剂堵塞。

可拆卸喂料锥管要长时间浸入在铁水中，同时还要承受高温铁水的渗透、脱磷剂的磨损、氧气及各种氧化物的侵蚀还有频繁的急冷急热变化，经反复对比实验，作为优选，可拆卸喂料锥管的物料组成按重量百分比为：8~5mm特级矾土18~25wt%，5~3mm莫来石4~8 wt%，3~1mm莫来石6~9 wt%，1~0mm莫来石10~15 wt%，3~1mm红柱石 5~8wt%，1~0mm红柱石5~9 wt%，1~0mm白刚玉5~10 wt%，100目蓝晶石1~5 wt%，莫来石微粉5~10wt%，硅灰微粉1~5 wt%，70水泥1~5 wt%，每一百份外加耐热钢纤维1~5 wt%，偶氮甲酰胺0.005~0.02 wt%，六偏磷酸钠0.05~0.2 wt%，硼玻璃0.5~2.0 wt%。

为实现本发明目的，提供了一种利用高炉蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机的预脱磷方法，其特征在于工作时，可拆卸喂料锥管插入蓄铁池的深度以离出铁沟沟底200~400mm，喂料速度根据铁水原始磷含量和脱磷剂用量设定，待蓄铁池的铁液面高于可拆卸喂料锥管下沿100~300mm即开始启动螺旋喂料机组，喂料速度的计算公式是：喂料速度（kg/min）=每分钟出铁量（t/min)×每吨铁所需脱磷剂（kg/t)，按此设定喂料速度，当铁水出完，蓄铁池内还有铁水，继续喂脱磷剂，直到预装的脱磷剂全部喂完。

作为优选，所述脱磷剂是经干压或湿压成20～50mm圆球或偏球状，水份小于0.5%。

作为优选，脱磷剂原料中加入2~5%的CaCO₃。这样，当脱磷剂进入铁水熔池后，因CaCO₃受热分解，脱磷剂可迅速分散，同时分解后的CO₂能搅拌熔池，改善脱磷动力学条件。

本发明的有益效果：【1】处理设备结构简单，可在任何现有高炉进行安装改造，投资只需建造喷粉站的1/4~1/6；【2】脱磷成本低，脱磷效果稳定。蓄铁池的铁水刚从高炉内流出，铁水温度最高，处于强烈的湍流状态，脱硅、脱磷动力学条件最好；【3】节省工序时间，提高生产率。整个脱磷预处理是随高炉出铁过程同时进行的，不占用工序时间，热损最小；【4】省去了专门的扒渣时间，有效预防了回磷。在出铁沟的中段都设有撇渣器，可自动将铁水表层的脱磷炉渣与铁水分离；【5】出铁场视野开阔，操作处理过程可视可控，操作环境良好；【6】整个喂料机可整体运行到出铁沟外，不影响出铁沟的砌筑和维护。

附图说明

图1为高炉蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷的喂料机的结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明优选实施例进行详细的描述。

实施例1: 蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机，包括置于出铁沟上方可沿出铁沟往复行进的电动行走装置1、安装于电动行走装置1上的喂料装置2，电动行走装置1包括底盘1.1、行走轮1.2以及驱动行走轮1.2运动的减速电机1.3；所述喂料装置2从上往下依次包括减速电机2.1、机架2.2、与减速电机2.1连接的旋转轴2.3、锥形料仓2.4以及锥形料仓2.4末端的可拆卸喂料锥管2.5，所述旋转轴2.3伸入锥形料仓2.4内，所述喂料装置2与底盘1.1垂直安装，锥形料仓2.4穿过底盘1.1，可拆卸喂料锥管2.5伸入出铁沟蓄铁池的深度为距离出铁沟沟底200~400mm。电动行走装置1上部有固定龙门架3，固定龙门架3上安装有单轮吊环起重滑车3.1，后侧安装有电动卷扬机3.2。底盘1.1上有浸入式氧枪1.1.1、底盘1.1中下部设置有保温隔热棉1.1.2、底盘1.1四周装有吸尘罩1.1.3，底盘1.1中部开有除尘孔1.1.4，除尘孔1.1.4连接除尘系统，底盘1.1边部设有观察孔1.1.5。锥形料仓2.4包括锥形段2.4.1和直筒段2.4.2，旋转轴2.3位于直筒段2.4.2处设置有螺旋叶片2.3.1，位于锥形段2.4.1处设置有3根耐磨钢钢爪2.3.2。浸入式氧枪1.1.1为一根内径20~40mm的无缝钢管，外涂10~20mm的耐火涂层1.1.5，浸入式氧枪1.1.1插入出铁沟的蓄铁池的深度为500~700mm。保温隔热棉1.1.2采用耐火度超过1500℃的隔热棉。所述可拆卸喂料锥管2.5由钢结构法兰与上部喂料口相连，钢结构法兰下部与耐火预制锥管件预浇在一起，是一个耐火材料预制件。可拆卸喂料锥管2.5的锥度为3~6度。

实施例2：蓄铁式出铁沟进行铁水预脱磷喂料机，可拆卸喂料锥管的物料组成按重量百分比为：8~5mm特级矾土20wt%，5~3mm莫来石7wt%，3~1mm莫来石9 wt%，1~0mm莫来石15wt%，3~1mm红柱石 5wt%，1~0mm红柱石9 wt%，1~0mm白刚玉10wt%，100目蓝晶石5 wt%，莫来石微粉10wt%，硅灰微粉5 wt%，70水泥5 wt%，每一百份外加耐热钢纤维5 wt%，偶氮甲酰胺0.005wt%，六偏磷酸钠0.2 wt%，硼玻璃0.5 wt%。

实施例3~8：参照实施例1，如表所示：

实施例9：

某铁厂650m³高炉，每次出铁量约120吨，出铁时间约30分钟，开始出铁前，将计划用的脱磷剂2400kg预装入锥形料仓，喂料机沿轨道行进到蓄铁池上方，下降喂料锥管到离出铁沟沟底200mm，待出铁开始，快速检测得到铁水原始硅含量0.27wt%，无需预脱硅；原始磷含量0.19 wt%，待蓄铁池的铁液面高于喂料锥管下沿100mm即开始启动螺旋喂料机组，喂料速度80kg/min，按此设定速度，当铁水出完，蓄铁池内还有铁水，继续喂脱磷剂，直到预装的脱磷剂全部喂完。脱磷产生的烟气经除尘孔1.1.4由除尘系统抽走；产生的炉渣经撇渣器分离，进入渣罐；脱磷后的铁水经铁沟流入铁水罐。经检测，脱磷后的铁水磷含量0.07wt%，脱磷率63%。

实施例10：

某铁厂1080m³高炉，每次出铁量约300吨，出铁时间约75分钟，开始出铁前，将计划用的脱磷剂4500kg预装入锥形料仓，喂料机沿轨道行进到蓄铁池上方，下降喂料锥管到离出铁沟沟底300mm，待出铁开始，快速检测得到铁水原始硅含量0.78wt%，需要预脱硅；原始磷含量0.16 wt%，待蓄铁池的铁液面高于喂料锥管下沿300mm即开始同时启动喷氧枪和螺旋喂料机组，氧气压力3.0kg/cm²，喂料速度60kg/min，按此设定速度，当铁水出完，蓄铁池内还有铁水，继续吹氧和喂脱磷剂，直到预装的脱磷剂全部喂完，停止吹氧。脱硅、脱磷产生的烟气经除尘孔1.1.4由除尘系统抽走；产生的炉渣经撇渣器分离，进入渣罐；脱磷后的铁水经铁沟流入铁水罐。经检测，预处理后，铁水硅含量0.35wt%，磷含量0.08wt%，脱硅率55%，脱磷率50%。

实施例11：

某铁厂2000m³高炉，每次出铁量约450吨，出铁时间约100分钟，开始出铁前，将计划用的脱磷剂11250kg预装入锥形料仓，喂料机沿轨道行进到蓄铁池上方，下降喂料锥管到离出铁沟沟底400mm，待出铁开始，快速检测得到铁水原始硅含量0.97wt%，需要预脱硅；原始磷含量0.20 wt%，待蓄铁池的铁液面高于喂料锥管下沿200mm即开始同时启动喷氧枪和螺旋喂料机组，氧气压力5.0kg/cm²，喂料速度112.5kg/min，按此设定速度，当铁水出完，蓄铁池内还有铁水，继续吹氧和喂脱磷剂，直到预装的脱磷剂全部喂完，停止吹氧。脱硅、脱磷产生的烟气经除尘孔1.1.4由除尘系统抽走；产生的炉渣经撇渣器分离，进入渣罐；脱磷后的铁水经铁沟流入铁水罐。经检测，预处理后，铁水硅含量0.65wt%，磷含量0.09wt%，脱硅率33%，脱磷率55%。

实施例6: 参照实施例3~5之一，所述脱磷剂是经干压或湿压成20～50mm圆球或偏球状, 水份小于0.5%，脱磷剂原料中加入2~5%的CaCO₃。