铁水罐吹气辅助扒渣技术探讨

白登涛

（宝钢工程技术集团有限公司工程技术事业本部 上海宝山区 201999）

铁水罐吹气辅助扒渣技术探讨

白登涛

（宝钢工程技术集团有限公司工程技术事业本部 上海宝山区 201999）

本文简要描述了吹气赶渣的原理，重点介绍了采用吹气赶渣带来的效益，分析了两种吹气赶渣装置的优缺点，并针对两种吹气赶渣的不足提出了今后改进的方向。

铁水罐；脱硫；吹气；辅助扒渣

前言

在炼钢脱硫工序中，脱硫渣必须从铁水罐内扒除，以防止渣中的硫回入钢水中，导致回硫，从而出钢超标，特别对于冶炼超低硫钢种，要求更是苛刻，要求渣子扒除率大于90%以上。因此采用先进的扒渣设备与工艺对系统控硫与降低生产成本是十分必要的[1]。但常规扒渣工艺提高渣子扒除率，直接导致处理周期延长、铁水温降增大、铁损增加，吹气赶渣装置可以显著提高扒渣效率，缩短扒渣时间，降低扒渣过程铁损。

1 吹气赶渣原理

铁水罐内的铁水比重约6.5t/m3，脱硫过程中形成的脱硫渣比重约

2.3 t/m3，因此脱硫后脱硫渣全部漂浮于铁水表面，表面的渣子通过扒渣机扒除。吹气赶渣是在需要扒渣时，通过透气砖或喷枪向铁水罐内远离扒渣侧吹入氮气等惰性气体，由于气流的侧向冲击和气泡浮力的作用，熔池中的气体在喷口前方速度迅速减小，并逐渐上浮，气体在熔池表面溢出。气流和气泡周围的液体受气体流动的驱动，在两相区及其附近向上流动；在气体喷出的罐后区域，液体的流速明显比罐嘴区域大，流动趋势较强，带动了液面其它区域液体向罐嘴流动，将渣驱向罐嘴，达到驱渣的效果[2]。

2 吹气赶渣的效果

在吹气赶渣装置开发之前采用常规扒渣。脱硫后的脱硫渣均匀的漂浮于铁水表面，扒渣时铁水罐倾翻至渣层与罐口平齐，利用扒渣机扒除铁水表面的渣层，该种扒渣缺点是，由于渣层均匀分布于铁水表面，渣层薄而分散，且渣子的流动性较好，会随外力的驱动四处飘散，渣耙每次扒出的渣量非常有限，每次扒完后，表面渣层又重新均匀分布，使渣层更薄，因此导致效率低下；对于远离扒渣机一侧的罐壁处，由于角度原因，扒渣机无法完全靠近，因此该区域存在扒渣死角，总有一部分渣子留在该区域，随铁水进入转炉，导致回硫。对于冶炼超低硫钢种必须将罐内渣扒除90%以上，否则残渣随铁水进入转炉后造成回硫，出钢硫含量超标。为了将渣子扒除干净，只能通过延长扒渣时间来实现，扒渣时间延长至15～20min，这样将会造成整个脱硫周期延长，与后续转炉生产节奏较难匹配，同时造成铁水温降大，扒渣过程中铁损大。

吹气赶渣装置正是基于常规扒渣的不足开发出来的。扒渣时铁水罐倾翻至渣层与罐口平齐，启动吹气赶渣，铁水罐表面的渣层在吹气赶渣的作用下全部向铁水罐罐口聚拢，这时的渣层具有渣层后、渣层聚集、分布面积小、距离罐口近等特点，而且由于扒渣过程中吹气赶渣装置一直保持工作，渣层具有持续聚集的效果，因此大大提高了扒渣的效率。采用吹气赶渣装置后平均缩短扒渣时间3～7min，平均降低扒渣过程中的铁损3～5kg/t，产生巨大经济效益，提高企业竞争力。采用吹气赶渣前后，两种扒渣情况的对比图见图1～2。

若按照某厂年处理300万t铁水，吨铁扒渣铁损减少3kg，铁水单价1450元/t，则一年可节约的成本为：

300×3×1400/1000=1260（万元）

3 吹气赶渣形式分类

3.1 吹气赶渣分类

根据吹气方式不同，吹气赶渣主要分为透气砖式和喷枪式。

透气砖式吹气赶渣装置，即在铁水罐侧壁或罐底耐材中安装有透气砖，透气砖一端为供气总管，一端为均匀分布的毛细孔（或狭缝），供气管路从供气阀站接至供气总管，吹气赶渣时，气体经阀站调节至合适的流量及压力后通过毛细孔（或狭缝）吹入铁水内，达到吹气赶渣的效果，系统图见图3。

喷枪式，即在扒渣机上部平台布置有可移动式倾斜喷枪，喷枪为直通式结构，前端部分枪芯为钢管，外包耐材，供气管路从供气阀站接至供气总管，吹气赶渣时，喷枪插入到铁水液面下一定深度，气体经阀站调节至合适的流量及压力后通过喷枪喷入到铁水内，达到吹气赶渣的效果，系统图见图4。

图1 常规扒渣画面

图2 吹气赶渣辅助扒渣画面

图3 喷枪式吹气赶渣系统图

图4 透气砖式吹气赶渣系统图

3.2 两种类型比较

透气砖式及喷枪式吹气赶渣装置目前在国内外钢厂均有使用，两种类型相比各有优缺点，具体比较见表1。

表1 两种吹气赶渣装置优缺点比较

两种形式相比，喷枪式吹气赶渣装置由于其改造范围小，投资低，生产安全可靠及寿命长等特点，在新建及改建项目中已得到广泛推广及应用。

4 今后改进重点

目前所使用的两种吹气赶渣装置各有优缺点，今后改进的方向主要是针对每种形式的吹气赶渣装置缺点进行改进，以求达到效率高、投资低、安全、可靠的目的。

4.1 透气砖式吹气赶渣装置

（1）提高透气砖的使用寿命，对比研究发现侧吹比底吹透气砖寿命更长[3]。

（2）研究透气砖形式及与周边耐材的结合方式，提高安全性，避免漏铁安全隐患。

（3）降低劳动强度，改善劳动环境，取消人工接气，在台车上设置自动接气装置。

4.2 喷枪式吹气赶渣装置

（1）降低设备高度，开发可伸缩式吹气赶渣装置。

（2）提高吹气赶渣枪的使用寿命，操作上，在扒渣后期渣层比较薄时再投入使用。

（3）开发快换工具，使喷枪的更换更便捷快速。

5 结论

由于目前国内新建钢铁企业已经非常少，而现有的钢铁企业竞争非常激烈，钢铁行业已进入微利时代，吹气赶渣装置具有投资低，成本节约显著等特点，已被越来越多的钢铁企业所采纳。

（1）借助吹气赶渣进行辅助扒渣，扒渣时间平均缩短3～7min，扒渣过程中的铁损平均降低3～5kg/t，产生巨大经济效益。

（2）比较了透气砖式吹气赶渣装置和喷枪式吹气赶渣装置，喷枪式由于其改造范围小，投资低，生产安全可靠及寿命长等特点，得到广泛应用。

（3）透气砖式吹气赶渣装置今后改进方向为：提高透气砖寿命、提高作业安全性、开发自动接气装置；喷枪式吹气赶渣装置今后改进方向为：开发伸缩式装置、提高喷枪寿命、开发快捷换枪工具。

[1]杜秀峰，于学斌，赵继宇，等.铁水罐采用吹气辅助除渣工艺的研究.河南冶金，2006（S1）：32.

[2]仇丽东.铁水罐吹气辅助脱硫扒渣数学物理模拟.武汉科技大学硕士学位论文.武汉：武汉科技大学，2008.

[3]刘小卿，陶勇钢，王清方，等.铁水罐吹气辅助扒渣工艺开发与改进.炼钢，2007，23（4）：14～17.

TF703

A

1004-7344（2016）11-0287-02

2016-4-1

白登涛（1975-），男，汉族，工程师，本科，2000年7月毕业于武汉科技大学，冶金工程专业，现就职于上海宝钢工程技术集团有限公司，主要从事冶金行业工程设计及总包工作。