[发明专利]用于铁水喷吹预处理的高性能喷枪

说明书

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种用于铁水喷吹预处理的高性能喷枪。

背景技术

文献“铁水的炉外脱硫，山西冶金，2007年，No1”报道，铁水作为钢水冶炼的基本原料，其化学成分和物理性质在某种程度上决定着钢铁产品的质量和企业的效益，因此，从20世纪70年代开始，人们开始重视铁水预处理技术的发展，并不断改进其工艺和方法，脱除铁水中有害元素。除含硫钢种外，硫是钢种中主要有害元素之一，但在高炉炼铁过程中脱除，就必须提高渣的碱度和炉温，而这将使高炉技术经济指标下降，同时，由于转炉冶炼过程的热力学条件制约，转炉脱硫率仅40％左右。大量的研究表明，铁水预处理脱硫已公认是高炉转炉—连铸流程降低钢中硫质量分数的最经济工艺，是改善高炉和转炉操作的重要手段之一，在炼钢中起着重要的作用，并向全面铁水预处理的方向发展。

根据资料报道，现代钢铁冶金流程中的铁水预处理脱硫工艺主要有KR机械搅拌法和喷吹法两种。两种工艺在技术上都已经相当成熟。从实际生产中的应用效果来看，二者是互有优缺点，其中，喷吹法以其设备投资省而在国内钢铁企业普遍推广，并根据脱硫剂种类和喷吹方式的不同，又分为钙基脱硫剂喷吹、镁基脱硫剂复合喷吹和金属颗粒镁纯喷等方式；对于金属颗粒镁纯喷铁水脱硫，喷枪结构形式根据铁水罐大小不同分为枪头带或不带气化室两种。

文献“决定铁水包铁水喷粉脱硫效率的三个基本参数，钢铁研究学报，2000年增刊”，指出脱硫粉剂的利用率和喷粉脱硫的处理时间是决定铁水包喷粉脱硫效率的重要因素。要使粉剂得到充分利用，首先必须使粉剂尽可能多地穿透射流的气—液界面进入铁水，即尽可能提高粉剂穿透比；其次，还要延长粉剂在铁水中的平均停留时间，以使粉剂与铁水充分反应。处理时间的减少则需要改善熔池动力学条件，从而降低铁水包达到均匀混合的时间(均混时间)。因此，改善铁水包内传输动力学条件以最大限度地提高喷粉脱硫效率便成为解决问题的关键。为此，提出了“决定铁水包喷粉脱硫效率的三个基本参数”这一概念，理论分析了影响这三个基本参数的主要因素；通过实验，建立了熔池均混时间、粉剂穿透比与喷吹操作参数之间的关系；同时利用流场计算结果回归出粉剂停留时间与载气流量及喷枪插入深度的定量关系式。研究结果表明，熔池均混时间与搅拌能密度、喷嘴结构、喷枪平面位置均有关系，熔池均混时间随搅拌能密度的加大而缩短。多出口喷嘴的搅拌效果比单出口喷嘴搅拌效果好；喷枪喷嘴出口数目比喷嘴结构对搅拌效果的影响大；喷枪平面位置住离熔池中心1/3R处搅拌效果最好。气粉两相流的出口速度是影响粉剂穿透比的主要因素，出口速度越大，粉剂穿透比越大。粉剂的停留时间主要与喷枪的插入深度和载气流量有关，深枪位操作有利于延长粉剂在熔池中的停留时间。