[发明专利]铁水“三脱”预处理炉

说明书

铁水“三脱”预处理炉及装备是一种在同一容器内分阶段进行铁水脱硅、脱磷和脱硫的反应容器和装备。其特征是将常规转炉和电炉的优点融合在一起，使反应器具备以下技术特征：(1)具备足够的反应空间，炉容比波动在0.6～1.2m³/t间，可实现强化供氧；(2)具备吹炼中连续排渣功能，满足尽快排出低碱度高FeO脱硅渣，通过炉渣改质将炉渣转化为高碱度低FeO还原脱硫渣的工艺要求。(3)具备顶吹供氧、熔池喷粉和底吹惰性气体搅拌熔池的功能，同时具备与转炉相同的快速安全兑铁功能以及留渣留铁偏心底出铁功能。

技术领域

本发明属于铁水预处理技术领域，特别是提供一种可在同一容器内分阶段进行铁水脱硅、脱磷和脱硫反应的容器。其特征是具有足够反应空间，可保证吹氧脱硅生成大量泡沫渣的反应需求；具备吹炼中连续排渣的功能。根据不同基元反应要求，及时将低碱度高氧化性脱硅渣排出，通过改变供氧和造渣工艺对炉渣进行变性处理，逐步提高炉渣碱度，降低渣中TFe，最终形成高还原性的脱硫终渣，提高铁水脱磷、脱硫能力。此外，反应器应具备顶吹供氧、底吹搅拌和熔池喷粉功能，可实现从炉口快速兑铁水。

技术背景

合理设计反应容器是提高铁水“三脱”反应效率和冶炼效果的技术关键。

日本研究开发的第一代铁水“三脱”工艺，采用铁水运输工具(如铁水包、混铁车等)作为“三脱”反应容器。图1给出采用铁水包作为反应器，通过吹氧、喷粉完成脱磷、脱硫反应的喷吹法和采用机械搅拌的KR法的第一代三脱工艺装备示意图。该方法虽有较好的脱磷、脱硫效果，但受反应空间的限制，无法大量使用氧气，造成处理过程温降大于100℃，现已淘汰。

针对第一代“三脱”预处理工艺存在的缺点，日本又研究开发了第二代铁水“三脱”预处理工艺。如图2所示，第二代“三脱”工艺采用转炉作为反应容器。转炉的优点是反应空间大，可以大量使用氧气；采用顶枪供氧，工艺成熟，脱碳氧效率高，化渣效果好；采用底吹气体搅拌，促进化学反应接近平衡；可从炉口兑铁，安全可靠，生产效率高。其缺点一是倒渣困难，不能在线溢渣排渣，进行炉渣改质；二是出钢下渣较严重。正是由于这些缺点，造成日本第二代“三脱”工艺只能采用低CaO/O比操作，氧化气氛强，无法实现还原脱硫，甚至造成严重回硫，使铁水[S]大幅回升。

研究开发比日本第二代“三脱”工艺效率更高，工艺更简单、更稳定的第三代“三脱”工艺，必须要求铁水“三脱”预处理反应器满足以下工艺条件：

(1)具有足够的反应空间，可大量使用氧气，提高反应热效率；

(2)具备在线连续排渣的功能，通过调节CaO/O比精确控制反应器内的氧化与还原条件，可将低碱度高FeO的脱硅渣迅速排出；改变供氧和造渣工艺，逐步将低碱度高氧化性脱硅渣转变为高碱度低FeO还原渣，提高反应效率。

(3)具备顶吹供氧、底吹N₂气搅拌和熔池喷粉功能，可实现安全快速兑铁水，并具有良好的挡渣出铁效果，不再采用扒渣工艺。

电炉也是成熟的炼钢炉型，如图3所示。其优点一是可以通过炉门实现在线连续排渣；二是采用留渣留钢操作，出钢挡渣效果优于转炉。电炉的缺点主要是兑铁水不方便，速度慢、时间长，温度损失大，也不安全。其次是采用炉壁和炉门氧枪供氧，供氧的脱碳效率低，渣铁氧化严重；同时熔池较浅，供氧强度较低。

如何结合转炉和电炉各自优点，避免其缺点，设计出适宜第三代铁水“三脱”工艺采用的高效合理的反应器，是至今全世界尚未解决的技术难题。

发明内容

1.发明原理

本发明根据第三代铁水“三脱”预处理工艺的要求，合理设计铁水“三脱”预处理反应容器，具有以下技术特征：

(1)具有足够的反应空间，可以满足强化供氧时产生大量泡沫渣所需的反应空间。根据不同条件，炉容比波动在0.6～1.2m³/t间。