[发明专利]铁水喷吹脱硫用喷口防堵喷枪

说明书

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种铁水脱硫喷吹用喷口防堵喷枪。

背景技术

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喷吹脱硫工艺以其技术成熟、设备投资省而在国内钢铁企业普遍推广应用，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；除纯喷金属颗粒镁中小型铁水罐铁水脱硫采用枪头带气化室的喷枪外，其它工艺均采用单喷口直筒式喷枪以及倒T形或倒Y形双喷口喷枪。由于金属镁和硫的亲和力很强，具有脱硫能力强、反应速度快、脱硫渣量少、对铁水带渣量与铁水温度不敏感等特点，可以不进行铁水预先扒渣，因而，具有铁水喷吹脱硫时间短、脱硫扒渣铁损低、铁水温降小等优点，早在上世纪70年代就有喷吹金属颗粒镁或镁基脱硫剂进行铁水脱硫的报道，目前作为铁水喷吹脱硫的主流工艺在国内外钢铁企业普遍应用。

文献“吴明，铁水镁脱硫高效化的研究与应用，安徽冶金，2010年，No1”和文献“舍甫钦科АФ、巴什马科夫АМ等、铁水包内大用量喷镁脱硫工艺，炼钢，2013年，No6”分别报道了双喷口倒Y形喷枪在铁水镁基复合喷吹脱硫和铁水金属颗粒镁纯喷脱硫工艺中的应用效果，与原单喷口直筒式喷枪相比，双喷口倒Y形喷枪的应用，取得了改善喷吹脱硫动力学条件、降低脱硫剂消耗、缩短喷吹脱硫时间的优良效果。通过技术交流和实际生产试验，对于镁基复合喷吹脱硫与纯喷金属颗粒镁脱硫，与原单喷口直筒式喷枪相比，倒Y形双喷口均存在堵塞频繁的问题，为此，特模仿铁水钙基脱硫剂喷吹脱硫工艺常用的倒T形双喷口喷枪进行镁基复合喷吹与金属颗粒镁纯喷脱硫工业性试验，同样存在喷口堵塞频繁的不足，在采用金属棒热态疏通喷口时，发现喷口堵塞物半熔融态粘结喷口壁，冷却后粘接强度大，金属棒无法彻底疏通，喷吹50炉左右堵塞。针对上述问题，特从金属镁的性能出发进行分析，金属镁的熔点为651℃，沸点为1107℃，若将金属镁直接喷吹到高温铁水(一般为1300℃左右)中进行脱硫，将使金属镁迅速气化形成高温高压镁蒸汽泡；此外，在温度≥670℃时，熔化状态的镁或镁蒸汽与喷吹氮气发生反应：3Mg+N₂＝Mg₃N₂；由于喷吹脱硫过程中喷枪喷口区域的喷射气体扰动，强化了该区域的铁水换热，使喷口外侧段快速加热到金属镁的熔点温度，甚至更高，为该喷口段Mg₃N₂的形成创造了条件，形成的Mg₃N₂微粒在界面力的作用下向金属喷口内表面不断沉积，此外，金属颗粒镁的杂质及其钝化膜在金属镁高温气化后形成残留物，也会向金属喷口内表面不断沉积，最终形成高温半熔融态和冷却后结合强度大的粘渣，导致喷口疏通困难，这也是为什么目前纯喷金属颗粒镁或镁基复合喷吹铁水脱硫用喷枪仍以单喷口直筒式喷枪的主要原因。此外，对于钙基脱硫剂复合与混合喷吹脱硫，一般采用倒T形或倒Y形双喷口喷枪，也有采用单喷口直筒式喷枪，虽然脱硫剂中不含金属镁，不存在金属镁喷口区域的高温反应物沉积堵塞喷口问题，但在喷吹系统压力剧烈喘动或脱硫剂受潮粘接条件下也存在喷口堵塞现象，但单喷口直筒式喷枪防堵性能相对较优，一旦出现喷口凝铁堵塞仍将无法进行喷口疏通而终止使用。