[发明专利]一种高效铁水脱硫喷枪

说明书

本发明提供一种高效铁水脱硫喷枪，包括导管和喷头；其中，所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和动力气源连接；所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。上述高效铁水脱硫喷枪采用弧形喷头，使颗粒镁在铁水中作旋转运动，在浮力作用，使镁蒸汽在铁水中作螺旋上升运动，在同样深度的脱硫条件下，大大延长了镁蒸汽与铁水的接触时间，同时高压氮气携带着镁蒸汽喷出做螺旋上升运动，在铁水中也起到了一定的搅拌作用，改善了镁蒸汽的传质速度，提高其溶解度，进而提高了脱硫效率。

技术领域

本发明涉及铁水预处理技术，尤其是喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术，具体提供一种高效铁水脱硫喷枪，采用该喷枪可以提高脱硫效率。

背景技术

金属镁的主要性质如下：原子量为24.32，固态密度1.74g/cm³(20℃时)，熔态密度1.54g/cm³(700℃时)，熔化温度650℃，沸腾温度1105℃。镁和硫的亲和能力极高，对低温铁水来说，镁是极强的脱硫剂之一，相对其它脱硫剂来说，镁脱硫剂用量少，生成的渣量少，所以脱硫后扒渣时铁损小，脱硫过程对铁水成分基本无影响，设备投资低，脱硫渣没有环境污染问题。因此，喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术由来已久，通常以高压氮气为输送载体通过喷枪将颗粒镁喷吹到铁水中进行脱硫。由于铁水温度至少在1200℃以上，远高于镁的熔化和沸腾温度，因此镁在铁水中的行为：Mg(固态)→Mg(液态)→Mg(气态)→[Mg]，又由于金属镁密度小于铁水，因此，当金属镁喷入铁水中，迅速熔化并汽化，镁蒸汽泡上浮。镁蒸汽泡在上浮过程中，一部分以气体形式(即Mg_(g))参与脱硫反应，另一部分溶解在铁水中(即[Mg])并与铁水中的硫发生脱硫反应，还有一部分镁蒸汽泡从铁水中逸出，造成浪费。而溶解于铁水中的镁全部参与了脱硫反应，这是主要的脱硫反应。

[Mg]+[S]＝MgS……(1)

Mg_(g)+[S]＝MgS……(2)

据杨天钧教授等人的研究，反应(2)只能去除3-8％的硫，反应(1)是主要的脱硫反应，为了获得高的脱硫效率，必须保证镁蒸汽在铁水中充分溶解，最大限度地减少镁蒸汽逸入大气造成损失。

喷吹颗粒镁的炉外脱硫技术由来已久，所用喷枪有多种多样，有单孔型、倒T型、两孔倒Y型和三孔倒Y型。单孔喷枪在喷吹颗粒镁时，由于反应集中在枪头部位，反应过于强烈易引起喷溅，多孔喷枪将集中反应分摊在多个点，成功解决了喷溅问题。但是，迅速汽化的镁蒸汽是直线上浮的，在铁水中经历的时间较短，难免镁蒸汽溶解于铁水的数量不够，或者有一部分直接逸入大气中，造成脱硫效率下降。因此，急需一种可以改善镁蒸汽在铁水中溶解量的方法或装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效铁水脱硫喷枪，该装置能改进镁蒸汽在铁水中的运动方式，使之作螺旋运动，通过运动路线的延长来延长其在铁水中的停留时间，从而高效脱除铁水中的硫。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效铁水脱硫喷枪，包括导管和喷头；其中，

所述导管的一端为浸入端，伸入铁水包中，使用时浸入铁水液面下，所述导管的另一端位于所述铁水包之外，分别与镁源和高压动力气源连接；

所述喷头为弧形管件，与所述导管的浸入端的出口连接，用于将镁蒸汽喷出，使镁蒸汽在铁水中作螺旋运动。

上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述导管的材质为钢；更优选地，所述喷头的材质为钢；进一步优选地，所述导管和所述喷头通过焊接或螺接方式连接。

上述高效铁水脱硫喷枪，作为一种优选实施方式，所述导管的内径为12-20mm，所述喷头的内径为5-9mm。