试论影响KR脱硫效果的设备相关因素

谭竣菲

摘 要：KR脱硫效果易受到原材料、动力学条件以及扒渣影响。基于此，本文简要介绍了KR脱硫主体设备及工艺流程，并对影响脱硫效果和因素进行阐述，对如何提高脱硫效果提出改进措施，以供参考。

關键词：KR；脱硫效果；设备相关因素

中图分类号：TF769 文献标识码：A

铁水全量脱硫是炼钢生产的重要环节，应用最广泛的是复合喷吹法和KR机械搅拌法。KR法是将搅拌头插入铁水中旋转，经称量后的脱硫剂加入到铁水表面被漩涡卷入铁水中在不断搅拌过程中脱硫，动力学条件好，搅拌形成了铁水的循环流动，脱硫速度快且效果稳定。本文研究了相关因素对KR脱硫的影响，并就设备改进手段提出具体建议。

1. KR脱硫简介

1.1 KR法主体设备

搅拌头升降与旋转装置是KR法主体设备，用于提升及转动搅拌头。搅拌装置安装在升降车架上，通过电机带动主轴及搅拌头实现搅拌旋转。搅拌装置由升降传动装置卷筒-滑轮组钢丝绳带动其沿轨道框架升降。KR法搅拌设备在搅拌过程的夹紧方式主要有两种，液压夹紧方式和弹性辊与固定辊组合夹紧方式：液压锁紧方式在升降小车上下两端分别装有4个液压装置，当升降车停止后液压缸推动定位块与导轨接触并压紧。弹簧辊和固定辊相结合的固定方式，共有8组弹簧辊和8组固定辊，弹簧辊和固定辊成对配置，分别布置在升降车架的上层和下层部位，既能使升降车架稳定在工作位，又能缓冲、减振，还能控制升降车架在搅拌头旋转工作时作小幅上升下降。

1.2 工艺流程

受铁→吊运座罐→铁水倾翻车开至搅拌扒渣处→扒除高炉渣→铁水包倾翻复位→检测铁水液面→测温并取样→脱硫处理→计算脱硫剂加入量→搅拌→提搅拌头→扒渣准备→扒脱硫渣→铁水包倾翻复位→测温取样→铁水包倾翻车开到吊罐处→吊罐离开。

2.各种相关因素对脱硫效果的影响

2.1 原材料条件

高炉渣条件：高炉渣含大量的硫，应在脱硫前进行扒渣以减少硫渣含量，减少对脱硫剂的消耗。铁水条件：铁水初始含硫量较高脱硫率就高，但会影响脱硫剂消耗并加大脱硫渣量，从而导致铁水大幅度降温，损耗铁的质量并增加脱硫成本和时间。高温提高了脱硫热力学条件，并降低渣的黏度从而提高脱硫动力学条件，建议温度在1300℃～1400℃之间较好。脱硫剂条件：化学成分和尺寸都会影响脱硫效果。为了提高脱硫剂利用率和脱硫速度，应减小颗粒尺寸，建议控制在1mm以下。

2.2 动力学条件

合适的搅拌头叶轮半径与搅拌罐半径之比是决定自由涡流区循环流动的关键因素，扩展自由涡流区大小、提高循环流动强度是改善KR搅拌脱硫混合效果的主要手段。搅拌混匀时间随着搅拌速度的增大而减小，随搅拌头浸入深度的增加而减小。但当搅拌头浸入达到一定深度后，继续加深混匀时间不再变化。搅拌头转速过低造成脱硫时间过长且不利于脱硫，转速越高脱硫效率越高，但搅拌速率过大将引起铁水喷溅，其对脱硫效果的增大幅度也呈下降趋势，同时加速搅拌头磨损。脱硫剂加入时机直接影响脱硫效果。脱硫剂过早加入，此时漩涡还未形成，脱硫剂无法随着漩涡分散到铁水各处。但如果加入脱硫剂的时机太晚，由于流速较快，脱硫剂可能会飞溅从而影响脱硫剂的使用效率。建议控制在搅拌头插入铁水液面后600mm左右时加料，加料时低速旋转，加料完成后再提高转速。

2.3 扒渣

脱硫前：如果渣量大，就需要提前进行扒渣处理提高脱硫效果，通常应达到铁水液面裸露的1/3以上。脱硫后：脱硫后渣中的w（S）很高，会产生低硫或超低硫钢，少量未扒除的脱硫渣会进入转炉导致钢水回硫。因此应尽量将脱硫渣完全清理掉，通常应保证铁水液面裸露2/3。

3.提高脱硫效果的设备改进手段

3.1 辅助扒渣设备

在扒渣的同时采用辅助扒渣设备，提高脱硫效率及扒净率。在每台扒渣机的上方布置一台吹气赶渣装置，当倾翻台车倾动铁水罐倾翻到扒渣位时，赶渣枪下降沿铁水包内壁倾斜伸进铁水中吹入氮气，通过铁水浮动将铁水中的残渣吹赶到前端，便于扒渣机扒除铁水中的残渣。扒渣底吹氮操作：铁水包底部会安装透气砖，扒渣时通过吹入气体在渣面形成裸露面，缩小渣层面积并增加其厚度。扒渣过程中进行吹氮操作有助于促进脱硫后的产物上浮，以提高扒渣效率。

3.2 适中的搅拌工艺参数

KR铁水脱硫搅拌速度根据铁水的硫含量和温度以及搅拌头的磨损情况确定，当铁水温度和含硫量固定时，在一定范围内，搅拌器的转速越高脱硫效率越高，但当搅拌头的转速过高时会导致铁水飞溅，且容易磨损。建议新搅拌头时转速90r/min，旧搅拌头转速120r/min。搅拌头插入的深度一定要适中，太深的话难以产生漩涡，脱硫剂不易扩散至铁水各处；插入太浅的话会导致铁水严重飞溅，也难以产生漩涡。应测准搅拌头插入的深度，同时考虑铁渣厚度和搅拌头叶片下部是否出现结瘤现象。搅拌头作为搅拌的动力来源，其结构形式及尺寸直接影响最终的脱硫效果。如果搅拌头尺寸增大，同时转速降低可以达到搅拌头尺寸较小时的脱硫效果。但较大尺寸搅拌头在高速旋转时工作阻力矩加大，需匹配更大功能的电机及减速器，否则不当操作时电机易过流。基于钢厂实际情况，搅拌头形状及直径、搅拌速度、插入深度及搅拌时间需综合考虑，以期达到更好的脱硫效果。

3.3 采用优化的搅拌头升降固定方式

采用弹簧辊和固定辊相结合的搅拌头升降框架固定方式，通过高速搅拌中升降搅拌头，使熔池的搅拌范围扩大，提高脱硫效率。

结语

KR脱硫效果容易受到原材料、动力学条件以及扒渣的影响，采用辅助扒渣设备、合适的搅拌参数及优化后的弹性辊与固定辊组合夹紧的主体设备，不仅提高了生产效率及脱硫效果，还可降低生产成本及维护量，具有很好的推广前景。

参考文献

[1]付中华，杨宁川，吴燕萍，等.KR脱硫效果影响因素分析[J].工业加热，2013，42（1）：57-59.

[2]欧阳德刚，朱善合，李明晖，等.KR搅拌脱硫传输动力学水模实验研究及进展[J].钢铁研究，2011，39（5）：49-53.