KR 法铁水预处理脱硫的生产实践浅析

2020-03-09张振杰

中国金属通报 2020年22期

张振杰

（南京钢铁股份有限公司板材事业部第一炼钢厂，江苏南京 210035）

近些年来，铁水预处理脱硫技术得到了相对较快的发展，至今已出现了多种不同类型的工艺处理方法，然而在具体的应用过程中经常使用广泛的有喷吹法以及KR 搅拌法。KR 搅拌法在进行铁水预处理脱硫的生产实践过程中消耗相对喷吹法较小，同时在处理的过程中有所产渣量相对较少，反应速度快和效率高等优势。

1 方案选型

现阶段，铁水脱硫的主要手段在具体生产过程中经常采用的有以KR 法未代表的机械搅拌法以及喷吹法。该两种脱硫方法在具体实践过程中，均有一定的优势与特点，从而使其能够在炼钢业内得到相对较为广的应用。关于KR 法脱硫工艺与喷吹法脱硫工艺主要特点的比较。

（1）关于KR 脱硫法工艺由于其在脱硫的过程中动力条件相对较为充分因此该工艺具有相对较高的脱硫率，同时其重现性与稳定性相对较高。然而因为喷吹脱硫工艺在具体的实施过程中其角度方面的制约还有脱硫剂不能下沉等方面因素的影响，在脱硫的过程中存在一定的死角区域，从而一定程度上影响铁水动力学条件，且经常出现回硫的情况以及对于脱硫剂的消耗相对较大等不足之处，由于该因素的存在使得喷吹脱硫工艺在重现性与稳定性方面与KR 脱硫法存在一定的差距。

（2）KR 法脱硫工艺所使用的脱硫剂通常是氧化钙和萤石的混合物，其经济成本相对较低，并且存储简单。然而喷吹脱硫工艺所采用的脱硫剂往往是粉状料，因此在进行脱硫活动的过程中应当配置一套气送系统还有压力罐进行对粉状料压力罐的存储同时还需要配备相应的喷吹系统。如果在喷吹脱硫法采用镁粉还有流态化石灰等危险系数相对较高的脱硫剂，所以在具体的保管过程中以及材料的运输过程中均需要投入一定的资源从而确保脱硫剂的安全，从而使得该工艺的经济成本也相应的增加。近些年来，随着科学技术的不断深化发展，从而使得脱硫装置的搅拌头的质量得到进一步提升，使用周期也得到了大幅度的提高，在具体应用过程中其使用周期比喷吹法的喷枪设备的使用周期相对较长，所以KR 法脱硫工艺的经济成本相对于喷吹法较低。

（3）KR 法脱硫工艺在展开对铁水的脱硫过程中所采用的相关设备相较于喷吹法所涉及的设备的重量相对较大并且复杂程度也相对较高，因此在投资的过程中KR 法的一次性投资相较于喷吹法相对较高，然而在具体的铁水脱硫操作过程中KR 法成本相对较低，从而能够有效有效弥补前期投资，结合实践经验进行分析，通常情况下在2 至3 年便能够实现追回所增加的投资。

（4）对于铁水脱硫方面采用KR 法需要展开对铁水温度的有效控制并且在具体的脱硫作业的过程中进行搅拌头的更换相较于喷吹法工艺中的喷枪的更换操作复杂程度相对较高。

2 KR机械搅拌法铁水脱硫工艺

在冶炼的过程中，通过KR 法搅拌脱硫工艺进行对铁水进行脱硫处理，在该过程中主要涉及到搅拌系统以及上料系统还有扒渣系统和电气自动化等系统，KR 法脱硫工艺内通常情况下会配备一个脱硫处理工位以及两个扒渣工位，并且出渣线与铁水线往往呈垂直的状态进行设置。在具体的操作过程中进行加料还有脱硫以及设备方面的维修均是在脱硫工位的操作空间进行处理，在进行对铁水脱硫处理的过程中其搅拌头主要是采用的上更换的形式进行及时的更换，对于搅拌头展开热修补的实施也是在操作平台上进行的。在脱硫站设置一个供料系统，利用槽罐运输车辆展开对复合KR 复合脱硫剂的运输，将气体传输至料仓内，并且料仓的所存储的空间以及用料应当能够满足两个工作日以上的实际用量的要求。

KR 法脱硫工艺流程主要是通过计算机设备进行有效地控制，工作人员通过对相关信息数据的输入，利用冶金程序二级模型展开对工艺具体所需要的粉剂量还有搅拌处理时间、位置的自动化阶段，从而实现对铁水的脱硫处理。处理过程如图1 所示。

图1 KR 法脱硫工艺流程图

3 工艺具体效果分析

在展开对KR 搅拌法铁水脱硫方面的具体效果还有铁水完成脱硫以后产品内部的硫含量的变化，因此笔者展开了对300 多个炉次的KR 法脱硫工艺的相关数据展开了有效地跟踪分析。

根据脱硫主要工艺参与，根据表1 的相关数据展开对表1 数据的有效分析，脱硫量平均值保持在0.0435%，并且该工艺的脱硫率平均达到了90.92%，通过分析表的参数可以了解到KR 法搅拌脱硫工艺在生产过程中脱硫效果相对较为良好。KR 法进行脱硫处理所消耗的时间相对较短，平均时间在10.5 分钟。

表1 KR 法铁水脱硫主要工艺参数

（1）脱硫率和初始硫含量之间的关系，根据数据的统计急性有效地分析从而能够反映出初始铁水的硫含量高，脱硫率相对较高。然而初始铁水的硫含量相对较低的，其脱硫率相对较低。

（2）铁水的实际温度与脱硫率之间的关系。通过对大量炉次脱硫工艺数据方面的有效分析从而了解到，若铁水内部的实际温度保持在1294℃至1327℃范围内，并且铁水在该范围之内对于脱硫率方面的影响不大，然而若入炉铁水的温度在1294℃以下，脱硫渣同铁水间分离相对较为困难，以至于对脱硫处理造成一定的影响同时还会出现一定的回硫。

（3）在采用KR法进行脱硫的过程中，搅拌的速度还有搅拌头在搅拌的过程中具体插入的深度与脱硫率之间的关系。该信息数据方面的分析并不意味着搅拌头的插入深度越深，搅拌的速度越快所产生的脱硫效果越好，若是将搅拌头在铁水中插入的深度过深将会使得上面铁水不能够形成相对较为良好的V型旋涡，以至于在进行脱硫剂的添加过程中，脱硫剂无法较为充分的进入其中，从而使得脱硫效果受到一定程度的影响。结合实践数据方面的分析可以了解到我厂KR脱硫搅拌头在铁水中的深度应当尽可能的保持在450mm至600mm之间，并且将其搅拌的速度尽可能控制在90r/min～100 r/min，从而所起到的脱硫效果相对较为良好。

（4）搅拌时间与脱硫率两者之间所存在的关系。在同等环境之下，将搅拌时间予以一定程度的延长，将会使得脱硫率取得一定程度的提高。通过针对具体实践活动的相关数据的分析可以了解到浆搅拌的具体时间控制在10 分钟到11 分钟之间所起到的效果是最佳的，如果搅拌时间超过了该时间范围，对于脱硫率几乎没有太大的提升并且铁水的温降反而会有所增加，以至于经济成本相应提高。

（5）在进行对铁水在脱硫炼钢的实际操作过程中，结合实践过程中的相关数据进行分析可以了解到，采用铁水预处理以后，脱硫效果相对较为明显。然而经过转炉冶炼硫含量反而会出现大幅度的提升，然后在经过精炼脱硫处理使得硫含量的得以进一步降低，但是此时的硫含量与铁水预处理重点的硫含量的水平存在一定的差距，造成该种情况的主要原因在于转炉冶炼过程中所采用的铁水之外的相关原料以及辅料内部的含硫量相对较高，从而使得在进行冶炼的过程总出现含硫量增高的情况。

4 KR机械搅拌法铁水脱硫成本与喷吹法对比分析

4.1 技术与设备之间的区别

在采用喷吹法的工艺进行脱硫处理其在具体的操作的过程中，所采用的设备相对较少，并且前期的一次性投资相对较少，并且在脱硫方面的效率也相对较高由于该些优势的存在，从而在铁水脱硫方面得到相对较为广泛的应用，然而采用喷吹法脱硫的技术以及相关设备需要通过进口的方式获得。随着科学技术的不断发展，我国工业领域以及技术的发展从而实现了部分设备的国产化从而使得其成本得到有效地控制，由一次性投资的角度进行分析，喷吹法脱硫工艺要比KR 法脱硫工艺具有一定的优势。

尽管在脱硫工艺中搅拌法的技术专利不是属于我国的，然而结合其工艺的具体内容来讲该工艺所需要的设备还有技术方面不存在什么难点问题，设备的机械方面属于较为常规性质的机械以及机械原理，在通过加料系统进行加料的过程中通常情况下是在常规化的大气压环境下将气体还有粉料顺利的转移至系统内部，并且关于设备方面具有相对较为成熟的技术。然而在具体的实践活动过程中KR 法脱硫工艺所需要的设备的重量相对较大并且其复杂程度也相对较高，然而该工艺在具体的实施过程中主要优质在于运营过程中对于消耗资源的成本相对较低，从而该方面所产生的经济方面的效益能够有效弥补该工艺前提的一次性的高投资。

4.2 脱硫效果的对比

在现实的生产过程中对于铁水的脱硫的具体效果一方面与所采用的设备具有一定的关系，另一方面还与脱硫处理过程中所采用的脱硫剂以及工艺技术水平等方面的因素具有较为紧密的联系。笔者主要是进行了对镁系喷吹脱硫工艺还有KR 法脱硫工艺展开了有效的对比。通常情况下对于铁水预处理的重点硫质量的分数应当保持在 50 ×10-6，根据相关研究数据可以料及到喷吹法脱硫工艺由于所采用的镁脱硫剂在脱硫方面的效果相对较高，而KR 法脱硫技术因为具有相对较强的脱硫动力条件，在一定的时间内，均能够实现对铁水的有效脱硫的目标。

4.3 温降

铁水温降会使得铁水带入转炉内的物理热降低，所造成的不利的影响主要体现在转炉吃废钢的性能受到一定程度的影响，从而造成了转炉冶炼所消耗的资源相对增多，进而其成本也相应的增加。采用KR 法脱硫工艺由于其动力条件相对较为充足对于氧化钙的计量要求也相对较大从而使得铁水出现大幅的的温降的情况，现阶段我国KR 法脱硫工艺应用相对较为成熟的钢厂通常情况下将其温降保持在28℃左右。相较于喷吹法脱硫工艺来讲，镁基脱硫剂温降相对较高，造成该种情况的主要因素在于喷吹法脱硫工艺动力相对较差，在进行具体的脱硫过程中搅拌的强度相对较低从而使得热量损失相对较小并且在采用镁基脱硫剂的过程中会产生一定程度的热量。

4.4 铁损

在进行铁水预处理脱硫的过程中涉及到铁损方面的主要两方面：一方面是脱硫渣内所含有一定的铁，另一方面扒渣的环节会存在铁水被带出的情况。因为喷吹法与KR 法两种工艺在模式方面的差异相对较大因此造成的铁损也存在一定的差异。采用喷吹法脱硫工艺由于脱硫剂内镁含量相对较大，渣量多则所造成的铁损也相对较大。KR 法预留工艺采用的氧化钙是其脱硫剂的主要成分，因此其所造成的铁损相较于喷吹法所造成的铁损较小。

5 KR机械搅拌法脱硫的流程方面的优势

首先，KR 法脱硫工艺所采用的脱硫剂中氧化钙的经济成本相对较低，并且在市场中很容易获取的到，同时通过机械搅拌能够获得相对较为充足的动力学条件从而能够有效提升脱硫效果，进而实现经济成本的有效控制。其次，由于KR 法脱硫工艺具有较强的动力学条件，因此在进行脱硫处理的过程中不存在死角方面的问题，同时也不会出现回硫的情况，从而使得脱硫效果相对较为稳定。除此之外，采用KR 法脱硫工艺所造成的渣量相对较大，然而其渣的流动性还有年度相对较为适中，并且扒渣净率相对较高从而有效避免了扒渣不足导致回硫的情况出现。