薄板厂炼钢车间KR机械搅拌法脱硫介绍

铁水KR机械搅拌法脱硫概述
KR (Kambara Reactor)法脱硫，是1963年Nippon Steel（新日铁）为了限制对镁的用量，广烟厂研究发明 的。1965年应用于工业生产。
所谓KR法脱硫，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十 字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产 生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表 面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水 充分接触反应，达到脱硫目的。
差。搅拌头插入深度在 800-1000 mm时，脱硫 效果最好。在测试搅拌 头插入深度的过程中应 尽可能测准，并要考虑 到铁渣的厚度与搅拌头 叶片下部是否“结瘤”。
KR搅拌头的结构与损坏
搅拌头的结构 KR搅拌头是由金属搅拌芯与耐火材料工作衬组成的复合结构 体。
KR搅拌头的结构与损坏
KR搅拌头的损坏
作业时间(min) 3.0 1.5 0.5 1.0 6.0 0.5 1.0
1014（平均12） 1.0 0.5 1.0 7.0 0.5 1.5 2.0
KR脱硫法搅拌与加料操作
搅拌操作
KR 铁水脱硫时的搅拌速度是根据铁水硫含量、铁 水温度以及搅拌头状况确定的。
铁水温度与含硫量一定值时, 在一定范围内搅拌器转速 越高脱硫效率越高。但搅拌器转速过高, 在搅拌时会造 成脱硫铁水包内铁水严重喷溅, 同时加速搅拌头的磨损。 使用新搅拌头时, 同样的搅拌效果, 设定其转速可比已 经使用一段时间的搅拌器降低10～20r/ min。加入脱 硫剂时搅拌器转速应比正常转速降低2～5r/ min , 在投 料剩余100 kg时, 开始均匀增速到所需的正常转速(80100 r/ min ), 以防止在加入脱硫剂时出现喷溅。
脱硫站工艺布置及流程图
KR法脱硫工艺流程图
KR法比喷吹 法多一次前 扒渣与液面
测量
KR法先扒 渣后取样， 喷吹法是先 取样后扒渣
出铁
前扒渣
KR脱硫
后扒渣
转炉
铁水条件及脱硫规模
1、铁水条件
成分 [C]/% [Si]/% [Mn]/% [P]/% [S]/% T/℃
范围 ≤5.5
≤0.6
≤0.6 ≤0.150 ≤0.1
(MgS)+[O]=(MgO)+[S] (CaS)+[O]=(CaO)+[S]
因此，只有经过扒渣的脱硫铁水才允许兑入转炉。 要求钢水硫越低，相应要求扒渣时扒净率越高，尽 量减少铁水带渣量。
铁水脱硫后扒渣的重要性
脱硫扒渣的重要性
脱硫渣的扒出是脱硫处理过程的重要环节。完成这一操作与 以下因素有关：扒渣机的性能、脱硫渣的性能和状态、带高 炉渣的多少。 KR搅拌法和喷吹法所使用的扒渣机和带高炉渣 的量都是可控的，它们的不同点就是脱硫渣的性能和状态。
KR脱硫法搅拌与加料操作
搅拌操作注意事项 （1）确认铁水包中心线对准搅拌头中心线，正 负误差≤50mm。搅拌头的隔热板不能进入到铁水中， 搅拌头叶轮不能出铁水面。 （2）新搅拌头在使用前50次时，必须进行预烤，将搅 拌头叶片浸泡到铁水中烧结3-5min。 （3）铁水液面在控制在3600～4200mm间方可进行 搅拌操作，搅拌过程中注意观察电流值及转速波动情 况和相关信号反应。 （4）每处理完一包铁水要对搅拌头进行检查确认，搅 拌头耐火材料损坏或脱落≥50mm或有槽沟、孔眼、 凹陷情况必须进行热修补后才能使用。 （5）搅拌结束前3min实施必要的均匀减速，但转速 不得低于65 r/ min 。 （6）处理后硫含量达不到要求时，当铁水温度 ≥1250℃，方可进行二次脱硫。
喷吹法不足是，动力学条件差。 有研究表明，在都使用CaO基脱硫剂的情况下，KR法的脱硫率 是喷吹法的四倍。
KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比
脱硫剂种类与优、缺点
Mg基（颗粒镁）
优点： (1)反应速度快，脱硫效率高，并且不容易回硫； (2)消耗量小，产生渣量少； (3)脱硫处理时间短，铁水温降小。 缺点： (1)价格昂贵； (2)加工运输贮存、使用都有安全问题， 操控较困难。
脱硫水平比
铁水目标硫全部在0.010%以下，其中：
0.002%S～0.005%S， 约占75%
0.001%S～0.002%S， 约占15%
≤ 0.001%S，
约占10%
KR脱硫主体设备及分布
KR法脱硫主体设备
电动翻转检 修平台
新搅拌头 更换小车
搅拌头
搅拌装置
检修用 电葫芦
除尘烟道
新搅拌头 烘烤装置
搅拌头破损主要集中在搅拌叶，尤其是搅拌叶的棱角部位， 主要破损形式是龟裂，熔渣或铁水沿裂纹渗透引起耐火材 料工作衬的结构剥落，烧损金属搅拌芯等，最终因搅拌叶 大面积破损而中止使用。
KR搅拌头的结构与损坏
造成搅拌头损坏的主要因素
铁水脱硫过程中造成搅拌器损坏的原因主要 有3 个：即应力破坏、铁水磨损和化学侵蚀。
KR脱硫法搅拌与加料操作
加料时机
⊙ 脱硫剂加入过早, 即涡流未形成时, 脱硫剂不能随 涡流充分弥散到铁水中, 部分脱硫剂粘于搅拌头的 轴部, 生成“蘑菇”, 影响脱硫效果, 增加人工处理 “蘑菇”的次数, 对生产组织造成影响。
⊙ 加入过晚, 高速搅拌时(此时涡流形成,流动速度 较快) , 易产生飞溅,使脱硫剂利用率降低。加入时 间应控制在1.5～2min , 待脱硫剂加完后, 再根据 搅拌头的状况, 适当提高旋转速度。
其中粒度在0.5－1.2mm之间的比例大于80%，粒 度小于0.3mm和大于1.2mm的比例要求 ≤10%。
脱硫剂消耗与指标
脱硫剂的加入量及搅拌时间
脱硫剂加入量（Kg） 脱硫剂个硫单耗（Kg /[S].t）铁水重量（t） (铁水初始%S－铁水目标%S)
在铁水初始硫含量和温度正常的情况下,KR法铁水脱硫 工艺能够保证在35min将铁水硫含量降到0.003%以下。 与转炉的冶炼周期达到较好的匹配。
个/ 罐
数值 8～12 ≥250 0.05
0.5 2.0 0.2
1.0
2.0
脱硫站作业周期时间表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
作业项目 铁水罐座罐 铁水罐车从坐罐位运行到扒渣位 铁水罐倾转 第一次自动测温取样 第一次扒渣 铁水罐回位 搅拌头下降 加脱硫剂搅拌脱硫 搅拌头提升 铁水罐倾转 第二次自动测温取样 第二次扒渣 铁水罐回位 铁水罐车从扒渣位运行到吊罐位 铁水罐吊走
※ 应力包括热应力、机械应力和结构应力， 急冷急热会使搅拌头耐火材料剥落；
※ 铁水磨损主要是搅拌器插入铁水中旋转搅 拌时，因克服铁水阻力与旋转状况下铁水的 冲刷造成的磨损；
※ 化学侵蚀是在高温条件下，铁水、熔渣对 搅拌器浇注层的化学侵蚀。
KR搅拌头的结构与损坏
搅拌头维护
1、搅拌头预热 ⑴检查螺栓和软管连接情况。 ⑵检查热包或热烤包，把搅拌头降到热包内烘烤
薄板厂炼钢车间KR机械搅拌 法脱硫介绍
脱硫作业区
2014年2月
目录
☆ 铁水KR机械搅拌法脱硫概述 ☆ 脱硫站工艺布置及流程图 ☆ 铁水条件及脱硫规模 ☆ KR脱硫主体设备及分布 ☆ KR脱硫示意图 ☆ KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比 ☆ 脱硫剂消耗与指标 ☆ KR脱硫法搅拌与加料操作 ☆ KR搅拌头的结构与应用 ☆ 铁水脱硫后扒渣的重要性 ☆ 环境保护 ☆ 铁水预处理脱硫在钢铁厂的作用
脱硫站工艺布置及流程图
铁水脱硫站工艺布置
在转炉加料跨（H~G跨） 4#～7#柱间建设2座脱硫站，每 座脱硫站采取搅拌和扒渣同工位 的生产方式。加料、脱硫、设备 维修在脱硫位操作平台上进行， 搅拌头采用更换方式，搅拌头热 修补在操作维护平台上进行。脱 硫渣罐车与铁水包车一体，同向 运行。
2座脱硫站各设有1个供料系统， 活性石灰采用气力输送管道运送 到脱硫站旁，通过氮气输送到脱 硫站高位料仓。当脱硫需要时， 启动料仓下旋转给料器，粉料加 到称量斗称量，最后启动称量斗 下旋转给料器，粉料通过升降溜 槽直接加到铁水罐中。 每个料仓 容积100m3。
扒渣机
铁水车
铁水包
渣罐
KR脱硫主体设备及分布
主要设备的分布
KR搅拌脱硫示意图
KR脱硫示意图
KR搅拌脱硫示意图
搅拌系统画面
KR搅拌脱硫示意图
备料加料系统画面
KR搅拌脱硫示意图
液压系统画面
KR法脱硫与喷吹法脱硫工艺特点对比
脱硫工艺特点对比
KR机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁 水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器 加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分 接触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越， 有利于采用廉价的脱硫剂如CaO，脱硫效果比较稳定， 效率高(脱硫到≤0.005%)，脱硫剂消耗少，适应于低 硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用。其反应方程式如下： [CaO]+[S]=[CaS]+[O] 不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较每炉处理结束后，把搅拌头升高到操作平台上方 检查，确认是否需要进行修补。 (2)判断搅拌头需要修补的标准：搅拌头叶面，轴部 浇注层出现局部侵蚀≥50mm，形成孔洞、沟槽、 凹陷时，必须进行修补。
铁水脱硫后扒渣的重要性
脱硫扒渣机介绍
性能参数 1) 扒渣杆行程：
6500mm 2) 扒渣杆伸缩速度：
扒除脱硫后渣是稳定脱硫 效果防止回硫的关键。在 生产过程中，由于脱硫后 渣成分[S]含量很高(是脱硫 后铁水硫含量的几百倍甚 至上千倍)，因此在生产低 硫、超低硫品种钢时，少 量未扒除的脱硫渣进入转 炉都会造成转炉“回硫”， 给转炉操作造成困难。
环境保护
KR脱硫主要环保指标
现场的噪音 ≤ 85db（A）。 室内的噪音长时间有人时≤ 50db（A）。 操作岗位粉尘浓度 ≤ 8mg/m3（标况）。 烟囱烟尘排放浓度 ≤ 20mg/m3（标况）
铁水脱硫处理在钢铁厂的作用
KR脱硫法搅拌与加料操作
搅拌头插入铁水液面深度
现场操作时依靠观察搅拌铁水时产生的铁水火花、亮度判断搅拌效果。 通 常铁水包口火花飞溅强烈、包口亮度高，表明搅拌速度偏快；包口无火花 飞溅、且亮度昏暗， 表明搅拌速度偏慢。搅拌头插入深度，必须适中，如 果太深既不会产生漩涡也不能使脱硫剂扩散到铁水中，脱硫效果较差，如 果搅拌头插入太浅，铁水飞溅严重，同样也不会产生旋涡，脱硫效果也较
1-1.5m/sec 3) 水平扒渣力：
≥ 1.5t 4)垂直扒渣力：
≥ 3t 5) 扒渣杆倾角：
10° 6) 扒渣杆转动角度：180°( 可
调) 7) 扒渣杆俯仰速度：
0-80 mm/sec
铁水脱硫后扒渣的重要性
铁水脱硫后的扒渣：
经过脱硫处理后的铁水，须将浮于铁水表面上的 脱硫渣除去，防止转炉炼钢时因产生逆反应造成 回硫，渣中MgS或CaS会被氧还原，即：
喷吹法，是利用N2气气体作载体，将颗粒镁脱硫剂由喷枪喷入 铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱
硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。其优点是设备费用 低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。相比KR法而言， 一次投资少，适合中小型企业的低成本技术改造。其反应方 程式如下：[Mg]+[S]=[MgS]
≥1350
进KR脱硫站的铁水，要求从铁水液面到铁包上 沿的净空必须大于800mm。铁水带渣量约为铁 水量的0.5%。
2、下列条件的铁水不进行脱硫处理
(1)铁包表面结壳或者有大型渣块，渣块直径＞1000mm； (2)铁水温度＜1250℃。
铁水条件及脱硫规模
脱硫规模 根据转炉炼钢要求，脱硫规模为542.9万吨/年。
铁水脱硫车间主要技术经济指标
铁水脱硫剂消耗与指标
铁水脱硫主要消耗指标
序号
项目名称
单位
1 脱硫剂（CaO）
Kg/t铁水
2 搅拌头耐火材料
次数/炉
3 天然气
Nm3/ t铁水
4 氮气
Nm3/ t铁水
5 压缩空气
Nm3/ t铁水
6 液压站冷却循环水
m3/ t铁水
7电 8 测温取样探头
kW.h/ t铁 水
CaO基(石灰粉)
优点： (1)有较强的脱硫能力； (2)脱硫产物疏松，扒渣方便，对包衬侵蚀轻； (3)资源广，价格低，易加工， 使用安全。 缺点： (1)耗量大，渣量大； (2) 流动性差，在料罐中易“架桥”堵塞； (3)极易吸潮，降低反应效果，且使运输、贮存较为困难。
脱硫剂消耗与指标
脱硫剂配比与成分要求 脱硫剂的组成配比：石灰90%，萤石10%， 其中石灰和萤石的质量标准如下表。