[发明专利]一种热轧钢厂煤气净化材料及其用于减小钢坯氧化烧损的装置与方法

说明书

本发明涉及热轧钢厂煤气净化及钢坯加热技术领域，公开了一种吸附热轧钢厂煤气中硫化物、氮氧化物和水蒸汽的材料，以及该吸附材料用于减小钢坯加热过程中氧化烧损的装置，所述吸附材料由体积比为85～98％的球团矿和2～15％的活性氧化铝组成，所述装置包括至少两只双锥形吸附筒，所述双锥形吸附筒由中部直筒、顶部和底部锥形筒三段所组成，所述中部直筒内填充吸附材料，所述中部直筒的顶部和底部各装一块有蜂窝孔的不锈钢板。煤气从吸附筒底部锥形筒进入，在中部直筒内扩散流过所述吸附材料后，从顶部锥形筒流出，煤气中的硫化物、氮氧化物和水蒸汽被所述吸附材料所吸附，从而净化了煤气，净化后的煤气进入加热炉燃烧时，大幅度降低了氧化速率。

技术领域

本发明涉及热轧钢厂煤气净化和钢坯加热技术领域，具体为一种热轧钢厂煤气净化材料以及其用于减小热轧钢坯加热过程中氧化皮厚度的装置及方法。

背景技术

截至2018年底，我国钢铁产量达8亿吨，其中热轧板带产能已达到3亿吨/年，热轧板带是钢铁制品中附加值较高的产品，广泛应用于汽车蒙皮、电子产品外壳和机械结构件等，热轧板带生产过程需要多次加热，在连铸坯生产出来后，粗轧开坯时需要加热，中轧过程也需要多次加热，加热炉内的加热温度范围在1100～1250℃之间，加热时间在0.5～3h之间，每次加热，都会在钢坯表面形成氧化皮，产生氧化烧损，氧化烧损在1～2.5％之间，按平均烧损量1.5％计算，如果能使氧化烧损量降低50％，可每年节约225万吨热轧板带，按热轧板带平均6000元/吨计算，即可节约135亿元，具有巨大的经济效益和社会效益。轧钢钢坯采用煤气加热，但煤气来源复杂，主要是钢厂炼焦、炼铁和炼钢产生的副产品煤气，是焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气的混合气体，其中炼焦产生的焦炉煤气热值最高，可达16720～18810kJ/m3，比例也最大，但焦炉煤气中含有一定量的硫化物(H2S，SO2、羰基S、CS2等)和氮氧化物(NO和NO2等)，炼铁的高炉煤气中也有一定量的(H2S，SO2等)，煤气经过降温、除尘、除萘、除油、洗氨、洗苯、脱硫和脱硝等处理后，硫化物和氮氧化物含量会大幅度下降，煤气经处理后入柜储存，虽然经过了脱硫和脱硝处理，但入柜后的煤气往往仍然会含有一定量的硫化物和氮氧化物，焦煤煤气中氮氧化物(NO、NO2等)浓度一般为300～500mg/m3，硫化物(H2S、SO2等)浓度在100～400mg/m3，由于在处理过程中多次用到水，故处理后的煤气会含一定量的水蒸汽。

目前，在钢厂混合煤气燃烧加热钢坯的过程中，硫化物和氮氧化物一方面会造成钢的腐蚀，更重要的是，煤气中硫化物和氮氧化物还会渗入钢坯晶界，破坏表层已形成的较为致密氧化皮，使已形成的氧化皮疏松多孔，促使更多的氧与铁反应，造成氧化皮增厚，氧化烧损量增大。另一方面，已有研究表明，煤气中的水蒸汽不但会造成煤气热值下降，同时也会造成氧化皮疏松多孔，导致氧化烧损加重。故而本发明提出了一种能够吸附热轧钢厂煤气中的硫化物、氮氧化物和水蒸汽的材料，以及该材料应用于减小热轧钢坯加热过程中氧化皮厚度的装置及其方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种吸附煤气中硫化物、氮氧化物和水蒸汽的混合材料，以及该材料应用于减小热轧钢坯加热过程中氧化皮厚度的装置及其方法，解决了在煤气燃烧加热钢坯的过程中，硫化物和氮氧化物、水蒸汽一方面会造成钢的腐蚀，另一方面渗入钢坯晶界，破坏表层已形成的较为致密氧化皮，使已形成的氧化皮疏松多孔，促使更多的氧与铁反应，造成氧化皮增厚，氧化烧损量增大的问题。

(二)技术方案

为实现上述降低热轧钢坯加热过程中氧化烧损量的目的，本发明提供如下技术方案：一种能够吸附煤气中硫化物、氮氧化物和水蒸汽的吸附材料，所述吸附材料是由高炉炼铁用球团矿颗粒和多孔活性氧化铝颗粒和所组成的混合物，所述球团矿颗粒和活性氧化铝颗粒和为球形，颗粒直径大于5mm，小于30mm，混合物中活性氧化铝颗粒体积占比为2～15％，球团矿颗粒的体积占比为85～98％。