KR 鐵水預處理及倒罐兌鐵的工藝流程和設備分析

韓長儀， 戴年建

（中冶京誠工程技術有限公司， 北京 100176）

鐵水預處理在現代化煉鋼中具有重要的意義，是煉鋼優化生產工藝流程不可缺少的環節。目前常見的有噴吹法和KR 法兩種形式，其中后者因其具有冶金動力學條件好、效果穩定、運行成本低、效率高等優點而被國內外廣泛推廣和應用。

KR（Kambara Reactor）法鐵水預處理是將澆鑄耐火材料的十字形攪拌頭，插入裝有鐵水的鐵水罐中進行旋轉攪拌，同時加入石灰粉等材料，使其與鐵水充分混合和反應，達到脫硫、硅、磷的目的，常稱為KR 法三脫鐵水預處理。

本文以某海外煉鋼項目為背景，簡單介紹KR法三脫鐵水預處理及倒罐兌鐵的工藝流程，重點說明各主體設備的組成功能和性能特點。其三脫鐵水預處理、新式倒罐兌鐵方式和主體設備的結構功能，可為各鋼鐵企業和科研單位的工藝改進和研發創新提供一定的思路和參考價值[1-3]。

1 工藝流程

1.1 項目概況

該項目年產120 萬t 鐵水，煉鋼區域新建2 套預處理系統、1 套倒罐系統和5 套兌鐵系統，要求對180 t 鐵水進行三脫預處理并倒罐后兌入電爐。

1.2 工藝流程

從高爐運輸至鐵水預處理車間的180 t 鐵水罐，經KR 三脫處理和扒渣后，從180 t 鐵水罐經倒罐系統傾翻裝置倒入多個45 t 鐵水罐內，然后用抱罐車運至現有的電爐車間，采用兌鐵傾翻車通過溜槽將鐵水從電爐的爐門連續兌入爐內。

該KR 鐵水預處理及倒罐兌鐵的整體工藝流程圖如圖1。

圖1 KR 三脫鐵水預處理及倒罐兌鐵工藝流程圖

2 主體設備組成功能及技術參數

整個工藝流程分為以下三個系統：鐵水預處理系統、倒罐系統和兌鐵系統。

2.1 鐵水預處理系統

如下頁圖2、圖3 所示，鐵水預處理系統包括下料系統和各種機械設備，說明如下：

2.1.1 下料系統

下料系統用于儲存和定量提供燒結礦粉、石灰粉和螢石粉，主要包括氣力輸送、布袋除塵器、粉劑儲倉、振動給料機、稱量斗、旋轉給料器、卸料斗、旋轉給料器、流態化、倉壁振打器、插板閥、伸縮溜管等設備。

2.1.2 鐵水罐傾翻車

鐵水罐傾翻車與扒渣機共用液壓站，具有行走、傾翻和稱重功能，用于180 t 鐵水罐在吊罐位和處理位之間的運輸，在處理位時將鐵水罐傾翻以進行扒渣操作。主要參數：載重能力為260 t，行走速度為20 m/min，傾翻角度為45°，電機功率為2×37 kW，稱質量傳感器為4×150 t。

圖2 鐵水預處理系統側視圖

圖3 鐵水預處理系統側視圖

2.1.3 扒渣機

扒渣機采用液壓驅動，扒渣臂具有平移、擺動和旋轉的功能，以配合鐵水罐傾翻扒除鐵水表面的渣子。主要參數：平移行程為6 000 mm，平移速度為1 000 mm/s，升降行程為2 000 mm，升降速度為400 mm/s，旋轉角度為-10°～+45°，扒渣力為1 t，打渣力為2.5 t。

2.1.4 氧槍升降裝置

該裝置具有槍體升降和擺動功能。電液推桿動作將槍體擺動升起，電機通過鏈條帶動氧槍向斜下方穿過鋼結構平臺插入鐵水內，開始吹氧操作。用于補充溫度，同時可起到調節鋼水化學成份的作用。主要參數：升降速度為30 m/min，電機功率為4 kW，擺動角度為6°，電液推桿功率為3 kW。

2.1.5 測溫取樣裝置

該裝置結構和參數與氧槍升降裝置相同，用于對鐵水進行測溫和取樣。

2.1.6 攪拌升降裝置

該裝置主要包括升降機構和攪拌機構。升降機構采用電機減速器驅動雙卷筒卷揚，定滑輪安裝在升降軌道頂部框架上，動滑輪固定于攪拌機構車架上，設置壓力傳感器以監測鋼絲繩松弛情況。正常狀態下由電機驅動攪拌頭升降，電機故障或斷電等緊急情況時用氣動馬達將攪拌頭從鐵水罐中提出。

攪拌機構主要由電機、減速器、驅動軸、上下軸承、車架、固定導輪和活動導輪等組成，旋轉帶動攪拌頭進行攪拌處理。攪拌電機變頻調速以適應不同工況，車架上下四角安裝有固定導輪和活動導輪用于導向和緩沖振動沖擊，驅動軸及下側軸承通有壓縮空氣連通攪拌頭進行冷卻，最后從防塵罩吹出進行氣封。主要參數[4，5]：升降能力為45 t，升降速度為7 m/min，升降電機功率為75 kW，事故提升速度為0.8m/min，氣馬達功率為10 kW，壓力傳感器為2×20t，攪拌能力為140 t，攪拌速度為80～120 m/min，攪拌電機功率為315 kW。

2.1.7 升降軌道

升降軌道由四根立柱、橫梁和頂部框架組成框架結構，通過底座與鋼結構多層平臺相連接固定，攪拌升降裝置定滑輪組和鋼絲繩防松檢測機構固定于升降軌道的頂部框架上，垂直方向分為導向軌道和工作軌道，支撐導向攪拌裝置上下移動。

2.1.8 攪拌頭

十字形澆注料砌襯的攪拌頭，內部通壓縮空氣冷卻。主要參數：長度為3 500 mm，十字頭尺寸為1 200 mm×1 100 mm×820 mm×370 mm。

2.1.9 攪拌頭更換車

該車用于協助換下舊攪拌頭并安裝新的攪拌頭。通過電機及電纜卷筒驅動小車行走，車載液壓站可實現平臺的升降、對中和旋轉，以便對攪拌頭位置進行調整，從而提高工作效率。主要參數：載重能力為9 t，行走速度為10 m/min，電機功率為2.2 kW，升降行程為300 mm，對中行程為±100 mm，旋轉角度為±50°。

2.1.10 攪拌頭清理裝置

該裝置可以擺動和升降動作，用于清除攪拌頭上的黏渣。主要參數：擺動角度為68°，擺動氣缸為Φ160 mm/335 mm，升降氣缸為Φ230 mm/230 mm。

2.1.11 液位測量裝置

西門子雙源CT冠狀動脈成像技術存在比較高的密度分辨率和時間分辨率高，較短的掃描時間，可提升圖像質量[1-2]。西門子雙源CT冠狀動脈成像技術屬于無創的一種影像學檢查措施，在臨床中已經獲得診斷冠狀動脈狹窄的應用價值。本次數據結果表明，診斷金標準即為冠狀動脈造影(CAG)，診斷基礎即為冠狀動脈病變節段，可獲得較好的特異性、敏感性、準確率，但也可能發生漏診或者過診現象，一般是由于血管細小、血管壁鈣化、走形迂曲等導致的，且造影劑推注速度過快、服用硝酸甘油也可能影響診斷結果[3]。

該裝置用于扒渣后檢測鐵水罐中的實際液面高度從而確定攪拌頭插入液面的深度，對于鐵水液面變動的情況尤其適用。主要參數：工作行程：2 000 mm，氣缸尺寸為Φ125 mm/Φ30-2 000 mm，液位傳感器為激光式。

2.2 倒罐系統

常見傳統倒罐方式是用天車將鐵水罐傾翻直接倒入小的罐中，本項目改為傾翻裝置配合多臺稱量車實現連續倒罐，不但釋放天車，而且自動化程度高，安全可靠。

倒罐系統主要包括2 套傾翻裝置、3 臺稱量車和除塵煙罩，如圖4 所示。

圖4 倒罐系統斷面圖

2.2.1 傾翻裝置

傾翻裝置主要由傾翻架、液壓缸、錨固框架和底座等組成。液壓缸驅動傾翻架帶動180 t 鐵水罐傾翻，將鐵水倒入45 t 鐵水罐中。主要參數：載重量為260 t 傾翻角度為100°，液壓缸為2×Φ280 mm/Φ200-2 710 mm

稱量車采用3 車5 位布置（2 個倒罐位、3 個吊罐位），用于連續移動運輸45 t 鐵水罐，并對倒入鐵水實時稱重，與傾翻裝置聯鎖控制。主要參數：載重量為80 t，行走速度為20 m/min，電機功率為11 kW，稱質量傳感器為4×40 t。

2.3 兌鐵系統

國內外各個煉鋼廠通常采用天車直接通過電爐爐頂或側面進行兌鐵，本項目改為機械傾翻車實現兌鐵，不但不占用天車，而且操作簡單，安全可靠。

兌鐵系統主要包括兌鐵傾翻車和溜槽，如圖5所示。

圖5 兌鐵系統斷面圖

2.3.1 兌鐵傾翻車

兌鐵傾翻車主要由車架裝配、稱重傳感器、傾翻機構、鎖定機構、行走驅動機構和液壓站等組成，用于在吊罐位和兌鐵位之間運輸45 t 鐵水罐，液壓缸傾翻鐵水罐通過溜槽將鐵水從爐門兌入電爐。主要參數：載重量為80 t，走行速度為10 m/min，最大傾翻角度為96°，電機額定功率為2×5.5 kW，傾翻液壓缸為2×Φ250 mm/Φ180-1 850 mm，鎖定液壓缸為Φ125 mm/Φ70-180 mm，稱重傳感器為4×80 t。

2.3.2 溜槽

溜槽為分段式可拆卸結構，內側砌筑耐火材料，通過活動銷固定于兌鐵傾翻車車架上。

3 結語

本文首先簡要介紹了KR 法三脫鐵水預處理及倒罐兌鐵的工藝流程，然后詳細論述了各個系統的設備組成，重點說明了主體設備的結構功能和參數特點。鐵水預處理尤其是三脫處理，可以提高鋼材品質，增加鋼鐵企業的市場競爭力，具有重要的戰略意義。創新的機械設備自動倒罐兌鐵方式減輕了人員操作強度，安全可靠。