鐵水罐吹氣輔助扒渣技術探討

白登濤

（寶鋼工程技術集團有限公司工程技術事業本部 上海寶山區 201999）

鐵水罐吹氣輔助扒渣技術探討

白登濤

（寶鋼工程技術集團有限公司工程技術事業本部 上海寶山區 201999）

本文簡要描述了吹氣趕渣的原理，重點介紹了采用吹氣趕渣帶來的效益，分析了兩種吹氣趕渣裝置的優缺點，并針對兩種吹氣趕渣的不足提出了今后改進的方向。

鐵水罐；脫硫；吹氣；輔助扒渣

前言

在煉鋼脫硫工序中，脫硫渣必須從鐵水罐內扒除，以防止渣中的硫回入鋼水中，導致回硫，從而出鋼超標，特別對于冶煉超低硫鋼種，要求更是苛刻，要求渣子扒除率大于90%以上。因此采用先進的扒渣設備與工藝對系統控硫與降低生產成本是十分必要的[1]。但常規扒渣工藝提高渣子扒除率，直接導致處理周期延長、鐵水溫降增大、鐵損增加，吹氣趕渣裝置可以顯著提高扒渣效率，縮短扒渣時間，降低扒渣過程鐵損。

1 吹氣趕渣原理

鐵水罐內的鐵水比重約6.5t/m3，脫硫過程中形成的脫硫渣比重約

2.3 t/m3，因此脫硫后脫硫渣全部漂浮于鐵水表面，表面的渣子通過扒渣機扒除。吹氣趕渣是在需要扒渣時，通過透氣磚或噴槍向鐵水罐內遠離扒渣側吹入氮氣等惰性氣體，由于氣流的側向沖擊和氣泡浮力的作用，熔池中的氣體在噴口前方速度迅速減小，并逐漸上浮，氣體在熔池表面溢出。氣流和氣泡周圍的液體受氣體流動的驅動，在兩相區及其附近向上流動；在氣體噴出的罐后區域，液體的流速明顯比罐嘴區域大，流動趨勢較強，帶動了液面其它區域液體向罐嘴流動，將渣驅向罐嘴，達到驅渣的效果[2]。

2 吹氣趕渣的效果

在吹氣趕渣裝置開發之前采用常規扒渣。脫硫后的脫硫渣均勻的漂浮于鐵水表面，扒渣時鐵水罐傾翻至渣層與罐口平齊，利用扒渣機扒除鐵水表面的渣層，該種扒渣缺點是，由于渣層均勻分布于鐵水表面，渣層薄而分散，且渣子的流動性較好，會隨外力的驅動四處飄散，渣耙每次扒出的渣量非常有限，每次扒完后，表面渣層又重新均勻分布，使渣層更薄，因此導致效率低下；對于遠離扒渣機一側的罐壁處，由于角度原因，扒渣機無法完全靠近，因此該區域存在扒渣死角，總有一部分渣子留在該區域，隨鐵水進入轉爐，導致回硫。對于冶煉超低硫鋼種必須將罐內渣扒除90%以上，否則殘渣隨鐵水進入轉爐后造成回硫，出鋼硫含量超標。為了將渣子扒除干凈，只能通過延長扒渣時間來實現，扒渣時間延長至15～20min，這樣將會造成整個脫硫周期延長，與后續轉爐生產節奏較難匹配，同時造成鐵水溫降大，扒渣過程中鐵損大。

吹氣趕渣裝置正是基于常規扒渣的不足開發出來的。扒渣時鐵水罐傾翻至渣層與罐口平齊，啟動吹氣趕渣，鐵水罐表面的渣層在吹氣趕渣的作用下全部向鐵水罐罐口聚攏，這時的渣層具有渣層后、渣層聚集、分布面積小、距離罐口近等特點，而且由于扒渣過程中吹氣趕渣裝置一直保持工作，渣層具有持續聚集的效果，因此大大提高了扒渣的效率。采用吹氣趕渣裝置后平均縮短扒渣時間3～7min，平均降低扒渣過程中的鐵損3～5kg/t，產生巨大經濟效益，提高企業競爭力。采用吹氣趕渣前后，兩種扒渣情況的對比圖見圖1～2。

若按照某廠年處理300萬t鐵水，噸鐵扒渣鐵損減少3kg，鐵水單價1450元/t，則一年可節約的成本為：

300×3×1400/1000=1260（萬元）

3 吹氣趕渣形式分類

3.1 吹氣趕渣分類

根據吹氣方式不同，吹氣趕渣主要分為透氣磚式和噴槍式。

透氣磚式吹氣趕渣裝置，即在鐵水罐側壁或罐底耐材中安裝有透氣磚，透氣磚一端為供氣總管，一端為均勻分布的毛細孔（或狹縫），供氣管路從供氣閥站接至供氣總管，吹氣趕渣時，氣體經閥站調節至合適的流量及壓力后通過毛細孔（或狹縫）吹入鐵水內，達到吹氣趕渣的效果，系統圖見圖3。

噴槍式，即在扒渣機上部平臺布置有可移動式傾斜噴槍，噴槍為直通式結構，前端部分槍芯為鋼管，外包耐材，供氣管路從供氣閥站接至供氣總管，吹氣趕渣時，噴槍插入到鐵水液面下一定深度，氣體經閥站調節至合適的流量及壓力后通過噴槍噴入到鐵水內，達到吹氣趕渣的效果，系統圖見圖4。

圖1 常規扒渣畫面

圖2 吹氣趕渣輔助扒渣畫面

圖3 噴槍式吹氣趕渣系統圖

圖4 透氣磚式吹氣趕渣系統圖

3.2 兩種類型比較

透氣磚式及噴槍式吹氣趕渣裝置目前在國內外鋼廠均有使用，兩種類型相比各有優缺點，具體比較見表1。

表1 兩種吹氣趕渣裝置優缺點比較

兩種形式相比，噴槍式吹氣趕渣裝置由于其改造范圍小，投資低，生產安全可靠及壽命長等特點，在新建及改建項目中已得到廣泛推廣及應用。

4 今后改進重點

目前所使用的兩種吹氣趕渣裝置各有優缺點，今后改進的方向主要是針對每種形式的吹氣趕渣裝置缺點進行改進，以求達到效率高、投資低、安全、可靠的目的。

4.1 透氣磚式吹氣趕渣裝置

（1）提高透氣磚的使用壽命，對比研究發現側吹比底吹透氣磚壽命更長[3]。

（2）研究透氣磚形式及與周邊耐材的結合方式，提高安全性，避免漏鐵安全隱患。

（3）降低勞動強度，改善勞動環境，取消人工接氣，在臺車上設置自動接氣裝置。

4.2 噴槍式吹氣趕渣裝置

（1）降低設備高度，開發可伸縮式吹氣趕渣裝置。

（2）提高吹氣趕渣槍的使用壽命，操作上，在扒渣后期渣層比較薄時再投入使用。

（3）開發快換工具，使噴槍的更換更便捷快速。

5 結論

由于目前國內新建鋼鐵企業已經非常少，而現有的鋼鐵企業競爭非常激烈，鋼鐵行業已進入微利時代，吹氣趕渣裝置具有投資低，成本節約顯著等特點，已被越來越多的鋼鐵企業所采納。

（1）借助吹氣趕渣進行輔助扒渣，扒渣時間平均縮短3～7min，扒渣過程中的鐵損平均降低3～5kg/t，產生巨大經濟效益。

（2）比較了透氣磚式吹氣趕渣裝置和噴槍式吹氣趕渣裝置，噴槍式由于其改造范圍小，投資低，生產安全可靠及壽命長等特點，得到廣泛應用。

（3）透氣磚式吹氣趕渣裝置今后改進方向為：提高透氣磚壽命、提高作業安全性、開發自動接氣裝置；噴槍式吹氣趕渣裝置今后改進方向為：開發伸縮式裝置、提高噴槍壽命、開發快捷換槍工具。

[1]杜秀峰，于學斌，趙繼宇，等.鐵水罐采用吹氣輔助除渣工藝的研究.河南冶金，2006（S1）：32.

[2]仇麗東.鐵水罐吹氣輔助脫硫扒渣數學物理模擬.武漢科技大學碩士學位論文.武漢：武漢科技大學，2008.

[3]劉小卿，陶勇鋼，王清方，等.鐵水罐吹氣輔助扒渣工藝開發與改進.煉鋼，2007，23（4）：14～17.

TF703

A

1004-7344（2016）11-0287-02

2016-4-1

白登濤（1975-），男，漢族，工程師，本科，2000年7月畢業于武漢科技大學，冶金工程專業，現就職于上海寶鋼工程技術集團有限公司，主要從事冶金行業工程設計及總包工作。