一种铁水搅拌脱硫热态试验系统的制作方法

本发明涉及铁水脱硫预处理技术，更具体地说，涉及一种铁水搅拌脱硫热态试验系统。

背景技术：

近年来，随着用户对钢质量要求的不断提高，尤其是高质量的管线钢、容器钢、耐酸钢等均要求钢中s含量小于0.005％，甚至在0.001％以下[1]。因此，铁水脱硫预处理过程在钢铁冶炼中的位置日益重要。铁水预脱硫对于提高钢的质量、优化钢铁生产工艺、节能降耗等方面都起着重要作用，它已发展成为钢铁冶金中不可缺少的环节。在诸多铁水预脱硫方法当中，kr(kanbarareactor)机械搅拌法因其具有脱硫效果好，喷溅少，脱硫后转炉内钢水回硫少等优点，被国内外钢厂广泛采用并取得了良好的经济效益。

kr铁水脱硫生产工艺受到很多因素的影响，其中包括脱硫剂、铁水温度、铁水组成、铁水顶渣、铁水包结构等。脱硫剂是决定脱硫率和脱硫成本的主要因素之一，选择脱硫剂主要以其脱硫能力、成本、资源、环境保护、对混铁车耐材的侵蚀、脱硫渣的性质与状态及操作安全性等因素综合考虑。实际生产采用的铁水脱硫剂种类很多，常用铁水脱硫剂分为单一脱硫剂和复合脱硫剂。单一脱硫剂有电石cac2、苏打na2co3、石灰cao，而复合脱硫剂主要是两种或两种以上脱硫剂和助熔剂按一定比列配置而成，如以电石cac2为主的电石系脱硫剂、以石灰系cao为主的石灰系脱硫剂和镁复合脱硫剂。脱硫反应是吸热反应，从热力学的角度考虑，高温有利于脱硫。过低的温度会降低熔渣的流动性，使硫元素由铁水进入熔渣的动力学条件变差。因此，稳定的热制度有利于保证较好的脱硫效果。铁水中能存在着提高硫活度系数的元素，就能促进使硫向炉渣中转移，因而ls增大。c、si、p能提高fs，mn、v、ti能减低fs，铁水中前一类元素的含量较高，所以fs可达到4-6，这是铁水预脱硫的有力条件。但是针对某些特殊铁水如含钒钛铁水、高锰铁水等后一类元素含量较多则使fs降低，会影响铁水脱硫的热力学条件。铁水中氧的活度也会影响脱硫效果。y.f.zhao研究了氧在铁水脱硫过程中的作用。实验表明：氧活度低的铁水所需的脱硫时间较短，铁水中氧的活度si-sio2平衡控制，脱硫速度随着氧活度降低而增加，并且加入少量脱氧剂如al粉可以促进脱硫。在铁水脱硫前，铁水罐顶渣主要由高炉出铁时铁水所带的高炉渣、铁沟料和侵蚀剥落掉的铁水包内衬和人工所加的保温覆盖剂组成，其次为铁水中元素如fe、mn、si、v、ti等在从铁口流入铁罐以及兑铁组罐的过程中被空气氧化而形成的氧化物。脱硫后顶渣由脱硫前顶渣和脱硫过程中形成的渣混合组成，其化学成分和渣量取决于具体的脱硫工艺，如脱硫前铁水带渣量和脱硫剂种类及用量等因素。l.k.chiang和g.a.irons研究了顶渣对脱硫的影响。实验选取了四种不同初始条件的顶渣，分别为无顶渣、干顶渣(cao和sio2按重量比1∶2配制而成的混合渣)、液态顶渣、在喷粉之前加入铝(al)进行预脱氧再加液态顶渣。其实验结果表明，对于无顶渣和干顶渣的喷粉脱硫，铁水中的硫在刚喷吹的30-50s内无明显变化，即这段时间为脱硫孕育期，是因为脱硫剂需一定化渣时间形成顶渣来吸收脱硫产物。而在液态顶渣和al脱氧后加液态顶渣条件下的喷粉脱硫，铁水中的硫迅速下降，无需孕育期形成顶渣。同时，计算了顶渣脱硫量占整个脱硫量的比例，得到其顶渣主导作用是吸收脱硫产物。在铁水包内部设置挡板能够抑制中心旋涡的形成，降低液面上升高度并改变流体的水平切向运动，因此能有效地提高kr铁水机械搅拌过程石灰的利用率，减少脱硫剂的中心团聚现象。

目前，国内外关于铁水脱硫生产工艺技术的研究广泛采用工业性试验的方法进行。虽然工业性试验研究可较直观地反映出操作工艺参数对脱硫效果的印象，但受限于工业生产条件，对影响铁水脱硫率、脱硫效率及搅拌时间等的工艺因素，如脱硫剂种类、铁水顶渣成分、铁水温度、铁水初始硫含量及铁水初始氧含量的范围，无法进行大幅度扩展。同时，对一些能够提高铁水脱硫效率的前沿技术，如包壁挡板等对于提高脱硫效率的影响，工业性试验难以进行研究。工业性试验还存在着费用高、周期长、工艺稳定控制困难等不利因素。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种铁水搅拌脱硫热态试验系统，即可大幅度扩展影响铁水搅拌脱硫的工艺因素的研究范围，又可对能够提高铁水脱硫效率的前沿技术进行研究，能够对操作工艺参数与铁水及渣成分进行精准在线控制，并能够进行试验数据的在线采集，具有试验精准、适应性广、操作简便、成本低廉、周期较短、自动化程度高等优点。

一种铁水搅拌脱硫热态试验系统，包括搅拌装置、升降装置、设备支架、防热辐射装置、炉口快速固定装置、非真空感应炉，所述搅拌装置与升降装置连接，并设于设备支架上，设备支架设于防热辐射装置之上，防热辐射装置通过炉口快速固定装置设于非真空感应炉之上。

所述的搅拌装置包括依次同轴连接的搅拌旋转电机、主轴、输出轴、搅拌桨，主轴及输出轴与升降装置相连，搅拌桨通过输出轴穿过防热辐射装置并伸入至非真空感应炉内。

所述的升降装置包括升降电机、固定支架、旋转螺杆、旋转齿轮、导向螺杆、移动板和轴承座，升降电机由固定支架横向固定在设备支架上，旋转螺杆与升降电机相连，旋转齿轮设于旋转螺杆上并与导向螺杆螺纹配合，导向螺杆与移动板相连，轴承座设于移动板上并套设于输出轴上。

所述的输出轴采用耐高温无磁不锈钢材质。

所述的搅拌装置采用无级调速方式，其搅拌速度为50～1000转/分钟。

所述搅拌旋转电机采用变频耐高温减速电机，速度精度误差±2％。

所述的升降装置用以对搅拌桨插入深度进行无级调整和设定。

采用本发明的技术方案，既能够大幅度扩展影响铁水搅拌脱硫的工艺因素的研究范围，又能够对提高铁水脱硫效率的前沿技术进行研究。同时能够对操作工艺参数与铁水及渣成分进行精准在线控制，并能够进行试验数据的在线采集，具有试验精准、适应性广、操作简便、成本低廉、周期较短、自动化程度高等优点。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明的铁水搅拌脱硫热态试验系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的铁水搅拌脱硫热态试验系统主要包括搅拌装置、升降装置、设备支架、防热辐射装置、炉口快速固定装置和非真空感应炉，其中：

搅拌装置包括从上至下依次连接的搅拌旋转电机1、主轴2、输出轴3、连接法兰4和搅拌桨5，搅拌旋转电机1提供搅拌桨5旋转的动力，带动主轴2转动，主轴2与输出轴3嵌套连接，此设计可调节搅拌桨5的高度，并带动输出轴3转动，输出轴3与搅拌桨5由连接法兰4连接，带动搅拌桨5转动；

升降装置包括升降电机6、固定支架7、旋转螺杆8、旋转齿轮9、导向螺杆10、移动板11和轴承座12，升降电机6由固定支架7横向固定在设备支架13上，提供搅拌桨5升降的动力，其旋转带动旋转螺杆8旋转，旋转螺杆8带动旋转齿轮9和导向螺杆10旋转，导向螺杆10旋转带动移动板11升降，移动板11与输出轴3用轴承座12连接，带动输出轴3升降，进而带动搅拌桨5的升降；

防热辐射装置包括外壳14和隔热层15，主要起到防热辐射功能。防热辐射装置与设备支架13底部焊接在一起，并通过炉口快速固定装置16与其下方的非真空感应炉17连接，炉口快速固定装置可采用卡接等结构，将本系统(除非真空感应炉外)快速固定在炉口。

采用本发明的试验系统进行铁水搅拌脱硫热态试验，包括如下步骤：

1)使用非真空感应炉熔化指定成分的铁水(例如c：5wt％、s：0.05wt％)；

2)待铁水熔化至指定温度(例如1400℃)后，取样分析铁水成分，并加入指定成分的铁水顶渣(例如cao：50％、sio2∶40％、al2ｏ3∶10％)；

3)将搅拌装置、升降装置、设备支架、防热辐射装置4通过炉口快速固定装置与非真空感应炉连接；

4)通过升降装置将搅拌桨插入至铁水一定深度(例如200mm)；

5)启动搅拌装置，使搅拌桨在铁水中转动，并提速至指定转速(例如500转)；

6)通过手动在铁水中加入指定成分的脱硫剂(例如cao：90％、caf2：10％)；

7)在搅拌过程中，可在指定时间间隔(例如1min)连续取渣样和铁水样，分析渣成分变化、铁水成分变化和脱硫效果；

8)待达到规定搅拌时间(例如20min)后，停止搅拌桨转动并将其升至铁水表面；

9)测温并取样分析，热态试验结束。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。