KR搅拌法脱硫工艺

KR搅拌法脱硫工艺
黄彩云
【期刊名称】《金属世界》
【年(卷),期】2012(000)006
【总页数】5页(P56-59,76)
【作者】黄彩云
【作者单位】唐山钢铁国际工程技术有限公司,河北唐山063000
【正文语种】中文
内容导读
文章介绍了KR搅拌法脱硫工艺的反应机理、生产工艺流程、主要工艺设备组成、工艺设计特点。

由于KR搅拌法动力性能优越，脱硫剂价格低廉，脱硫效果比较稳定，效率高，脱硫剂消耗少，所以比较适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用，成为铁水深脱硫的首选工艺。

但是，KR搅拌法脱硫工艺也存在着一些不足，如脱硫剂的消耗量大、造渣量大、过程温降大、基建投资费用很大等等。

各钢铁厂也需要根据自身的生产工艺及产品定位，来选择适合自身的脱硫工艺，从而扩宽自身的产品范围，且产品更能适应市场的需求。

钢中的硫元素一般以硫化物的形式存在，如果钢中的含硫量高，就会降低钢材的加工性能和使用性能，而且在热加工过程中会产生“热脆”现象，出现断裂。

随着科学技术的发展，广大用户对钢材质量的要求越来越高，尤其对钢中含硫量提出了更严格的要求。

铁水脱硫不但可以减轻高炉、转炉的冶金负荷，还能提高其经济技术指标，且为开
发高品质钢种创造先决条件，成为冶炼低硫洁净钢不可或缺的技术手段之一。

在当前钢铁厂内使用较为普遍的脱硫方式为两种：喷吹法和搅拌法。

文章着重介绍
KR[知识小贴士]搅拌法脱硫工艺。

KR 法脱硫使用的脱硫剂为 CaO 和 CaC2。

由于 CaC2 的稳定性差，价格较贵，
在运输及存储时安全隐患很高，大多用户逐渐降低其使用量，基本上采用价格低廉，货源广泛的 CaO 来代替 CaC2。

其反应机理[1]：
注：(s)为渣中硫，[s]为钢中硫。

KR 法脱硫就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并使之旋转，旋转过程中使铁水液面形成“V”形旋涡，氧化钙微粒从搅拌头端部区域沿着半径方向“喷出”，然后悬浮，绕搅拌头旋转并上浮于铁水中，简而言之就是借助机械搅拌作用使氧化钙脱硫粉剂卷入铁水中并与之充分接触，混合、搅动，进行脱硫反应，从而达到脱硫的目的。

最后将铁水罐车运行至吊罐位，再次对铁水重量称量，铁水重量通过脱硫 PLC、
二级机传给转炉二级机，并在就地和 LED 显示。

用吊车将铁水罐车上吊入转炉炼钢。

铁水脱硫生产工艺流程如图 1。

用吊车将铁水罐吊到脱硫铁水罐车上，铁水罐车向脱硫位运行，铁水重量通过吊车人工输入信号，再传给 PLC，并在就地和 LED 显示该罐铁水的重量，人工输入脱
硫罐号。

在铁水罐车运行过程中，防尘门自动打开，但扒渣机、搅拌头升降、烟罩阀门、给料系统被联锁，当铁水罐车运行到搅拌位，自动关闭防尘门、除尘阀门自动打开。

然后进行测温取样 (信号传给 PLC，并在就地和 LED 显示)，通过风动送
样和检化验，原始硫通过检化验二级机、铁水脱硫二级机传给脱硫PLC，并 LED
显示。

操作工在 LED 上“自动/手动/就地”对话框上选择“自动”操作方式，人
工输入硫目标值后，点动计算机“自动计算”对话框，LED 便自动显示出计算结
果(铁水重量、温度、前硫、后硫、搅拌时间、脱硫剂耗量)，再点动“搅拌”对话框，系统以完全自动控制方式实施整个脱硫工艺过程。

具体如下：
搅拌头下降 (通过编码器在 LED 上显示搅拌头高度)→夹紧液压泵启动→液压缸夹紧→搅拌电机旋转→给料系统开始给料→到搅拌时间→液压夹紧缸打开→搅拌头上升到等待位→脱硫过程结束。

如搅拌过程中得到搅拌电机电流量、液压站压力报警信号，夹紧缸松开，搅拌头自动上升，脱硫过程停止。

脱硫过程完毕，铁水罐车倾翻、扒渣机运行连锁解除。

启动扒渣机液压泵，进行扒渣操作。

扒渣后将扒渣机和铁水罐回位，再进行测温取样，
某钢铁厂新建一套 150 t KR 脱硫处理线，其工艺设备断面如图 2。

由 1 台铁水罐倾翻车、1 台渣罐车、1 台扒渣机、1 套搅拌头升降及搅拌头系统、1 套搅拌头更换系统、1 套液压系统、1 套脱硫剂存储及输送系统、1 套除尘系统等组成，见图2。

脱硫铁水罐倾翻车
脱硫铁水罐车用于承载脱硫铁水罐，实现脱硫铁水在吊罐位、脱硫位之间的转移，采取地面接近式行程开关定位，接近式行程开关外加防护罩。

采用电动自行式，在5~25 m/min 速度范围内变频调速驱动，且车上带铁水罐液压推杆倾转装置。

由车架、倾翻座架、行走轮、驱动装置、液压倾翻装置、供电控制装置组成。

电动渣罐车
电动渣罐车用于承载脱硫渣，实现脱硫渣在炉渣跨和搅拌位之间的转移。

采用电动自行式，单速运行，能耗制动。

由车架、行走轮、驱动装置、供电控制装置组成。

扒渣机
扒渣机是专用于铁水包撇渣的机械装置。

扒渣机牢固连接在平台的支撑框架上，装置正对着倾斜的铁水包。

操作人员操作液压系统驱动扒渣机，对铁水包进行扒渣作
业。

扒渣机是通过小车行走、扒渣臂摆动和旋转轨道转动等几个动作的协调来完成扒渣任务。

设备本身由扒渣臂、扒渣小车、回转底座、旋转轨道、拖链装配及接近开关系统等组成。

搅拌头升降和搅拌装置
此设备用于搅拌头的升降和搅拌。

升降装置：通过电动卷扬机和两条钢丝绳实现车架的升降。

车架的升降滑轨采用普通的轨道。

通过压头实现钢丝绳松弛探测，利用编码器测量搅拌头浸入深度。

输入液位测量值后，自动决定搅拌头停止位置。

搅拌装置：用电动减速装置驱动主轴，主轴带动搅拌头旋转，并对主轴承和搅拌头芯部进行空气冷却，作为耐热保护措施。

为保证搅拌的顺利进行，搅拌主轴轴承需要良好的润滑系统。

新、旧搅拌头更换小车
用来更换新、旧搅拌头，一台更换车承载1个搅拌头，由车架、车轮、驱动电机
组成。

脱硫剂输送装置
◆ 上料槽罐车
用于将活性石灰用氮气输送到石灰料仓中。

罐车容量为 12 m3，有效装载量约为
9 t，载气压力为 0.3~0.4 MPa，载气流量为 350~400 m3/h。

◆ 活性石灰料仓
用于存贮冶炼时需要的脱硫粉剂。

料仓有效容量为 80 m3，活性石灰的供给速度
大约 500 kg/min，保护气体为氮气，氮气工作压力 0.1 MPa。

由压力容器、钢结构支撑框架及氮气管路系统组成。

◆ 除尘器
为布袋式除尘器，除尘器用于为气体载体除尘。

过滤面积约25 m2。

由碳钢外壳、
过滤布袋、脉冲反吹、机械振打系统组成。

◆ 旋转给料器
该装置由电机，传动链轮，回转给料器组成。

给料能力为 50~300 kg/min；
◆ 电动溜槽
电动溜槽由溜管，三合一减速器，导杆组成，
◆ 称量斗
由壳体，称重装置，气动阀、连接管，送料管等组成。

整个装置通过三个传感器吊挂于支座上，并称重。

液压系统
液压系统 2 套，主要给升降小车上的定位装置、翻板轨道的液压缸、扒渣机提供动力源。

通过开式液压泵、蓄能器两个常规的液压阀台分别向夹紧装置液压缸，翻板轨道液压缸提供液压油。

液压泵为一用一备，液压阀台有电磁换向阀，双液控单向阀，双单向节流阀等组成，并设有防止事故的压力继电器。

脱硫除尘罩及管道
脱硫站的除尘收集系统由搅拌扒渣位烟罩、除尘管道部分组成，为全钢结构，烟罩内喷耐火喷涂料。

烟罩固定于搅拌位平台上，在搅拌和扒渣位置正上方设有各自的除尘管道，最后汇入主烟道中。

脱硫站的脱硫位为U形管道，烟道有各自的开闭阀门，与搅拌或扒渣操作联锁，当搅拌或扒渣操作时，其对应的阀门打开，反之则关闭。

铁水罐车防尘门
用于脱硫或扒渣过程中，阻挡外界野风，降低除尘风量，保护环境。

采用电动平移式，吊挂在搅拌平台边的轨道上，接近式行程开关和碰撞式行程开关定位，行程开关外加防护罩。

由重型钢结构，由防尘门、行走轮、驱动装置、行走轨道、供电控制装置组成。

渣罐车防尘门
用于脱硫或扒渣过程中，阻挡外界野风，降低除尘风量，保护环境。

采用电动平移式，吊挂在 5.3 m 平台下的轨道上，接近式行程开关和碰撞式行程定位，行程开
关外加防护罩。

由重型钢结构，由防尘门、行走轮、驱动装置、行走轨道、供电控制装置组成。

采用行之有效的金属冶炼模型，在实际操作中，将铁水原始硫、原始温度、铁水量、目标硫、脱硫剂成份和粒度、搅拌头使用状况六大因素输入工艺模型，由工艺模型计算出本炉脱硫剂消耗总量，通过 PLC 进行对加入的脱硫剂进行精准控制；
采用的工艺及设备，均力求技术先进适用、生产可靠、经济合理；
扒渣操作室位于脱硫位正前方，与除尘烟罩连在一起，其扒渣操作视野开阔，可观察到整个铁水罐和渣罐面；
对冶炼及扒渣过程中产生的烟尘进行充分采集，改善操作人员的工作环境；
扒渣头、搅拌头的设计进行优化，延长使用寿命，减少日常消耗的费用。

KR 法脱硫工艺的优点是动力学条件优越，有利于采用廉价的脱硫剂 CaO，脱硫效果比较稳定，效率高 (脱硫后硫含量≤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。

不足的是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。

但是其运营操作费用低廉，由此所产生的经济效益完全可弥补前期的一次性高额投资的不足。

【知识小贴士】
KR为Kambara Reactor的缩写。

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，使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。

KR法搅拌脱硫是日本新日
铁广钿制铁所于1963年开始研究，1965年实际应用于工业生产。

之后迅猛的发展趋势表明，它具有投入生产使用较早的喷吹法无可比拟的某种优势。

【相关文献】
[1] 冯聚和, 艾立群, 刘建华.铁水预处理与钢水炉外精炼.北京:冶金工业出版社, 2006:43。