住友鹿岛厂真空脱气喷粉工艺新成果_林立恒

世界金属导报/2012年/7月/31日/第B03版 炼钢连铸

住友鹿岛厂真空脱气喷粉工艺新成果

林立恒

近些年来，由于新兴经济体大力加强基础工程的建设，市场上对大口径钢管及高强度钢板的需求急剧增长。在追求高产的同时，环境问题日趋突出。住友金属工业公司(SMI)鹿岛厂面临此种形势也在设法解决这方面的问题。脱硫技术是保证上述钢种具备优良加工性能及韧性的重要手段，而使脱硫作业符合环保要求，也是必须遵循的技术原则。

为满足上述需求，住友金属工业公司研发出一种脱硫效率极高并有助于解决环境问题的RH喷粉工艺，即RH-PB工艺。但这项技术钢水处理时间较长，致使生产率低及真空罐下部罐体使用期限变短。虽然加快吹氧速率能够明显提高处理的钢水量，但这会引发严重的喷溅。这样，操作人员就不得不延长吹氧时间，而吹氧过程的延长导致真空罐下部罐体使用寿命的缩短。

为解决上述问题，住友金属工业公司开发了一种内嵌尖芯形配件，被称为Spike的新喷嘴(以下简称尖芯式喷嘴)。这种喷嘴通过调整尖芯与喷嘴出口之间的狭缝灵活控制喷枪的内压，从而使氧流量提高18%，并使真空罐下部罐体使用期限延长11%。此外，将脱硫剂粉粒物质喷吹到钢水表面，还能增强钢水脱硫效率。 1试验设备和条件

尖芯式喷嘴被使用在SMI公司鹿岛厂的3号RH真空脱气装置上，并进行了试验。鹿岛厂3号真空脱气装置的规格及技术性能如表1所示。所用循环气体氩气流量为1.5Nm3/min。真空罐顶部喷枪用传统和新研发的两种喷嘴的规格及操作性能如表2所示。

由表2可见，尖芯式喷嘴最窄处为环形狭缝，而拉瓦尔式喷嘴最窄处为圆形开口。由于尖芯式喷嘴的狭缝可进行开度调节，用来控制喷枪的内压，所以能预防喷溅的发生，即使较大幅度增大吹氧速率，也能万无一失。通过实验室研究，查明了尖芯式喷嘴及拉瓦式喷嘴出口气流的空腔深度并作了对比，如图1所示。

计算结果表明，在氧流量相同的条件下，新开发喷嘴凹入深度比传统喷嘴凹入深度要浅。这表明在一般操作条件下，新喷嘴能提高氧流量18%。在生产低硫钢时，在3号RH上采用图2所示喷粉工艺，即所谓RH-PB流程。所用载体气体氩气流量为10.0Nm3/min。 2试验结果

试验过程中，未发现新喷嘴的环形狭缝有堵塞现象。两种喷嘴的脱硫剂喷粉速率和消耗量关系如图3所示。由图可见，采用尖芯式喷嘴时的喷粉速率高于采用拉瓦尔式喷嘴时的喷粉速率，原因在于调整尖芯与喷嘴出口之间的狭缝降低了喷枪的内压，加快了物料的输送进程。

如图1可见，在同等的氧流量情况下，尖芯式喷嘴出口气流空腔深度要比拉瓦尔喷嘴出口气流的空腔深度要浅，这表明尖芯式喷嘴的AL反应效率较低。然而，通过考察Al耗量与O:的关系发现，两种喷嘴的Al耗量并无差异。

两种喷嘴的RH处理时间如图4所示。采用尖芯式喷嘴时，RH-PB喷粉工艺的处理时间缩短6-7rmin。对比时间加以细分为:钢水加热吹氧的时间为3.7min，供给脱硫粉剂的时间为2.9min，合计为6.6min。不进行PB喷粉操作时，RH真空脱气的处理时间只缩短0.3min。

采用两种喷枪喷嘴时的真空罐下部罐体使用寿命如图5所示。采用尖芯式喷嘴能调整喷枪内压力，因而吹氧速率提升达18%。这样在吹氧过程中大大缩短的条件下，能使真空罐下部罐体使用期限延长11%。

脱硫剂粉料消耗与脱硫率的关系如图6所示。RH处理终点[S]含量与脱硫剂粉料消耗量如图

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7所示。由图可见，在采用RH-PB工艺时，尖芯式喷枪喷嘴与拉瓦尔式喷枪喷嘴的脱硫能力基本相当。 3讨论

RH-PB是一种真空脱气加:喷粉脱硫的RH喷粉工艺，为了提高生产效率及加强环境保护，对顶部喷枪的喷嘴作了改进。上述试验结果表明，采用新研发的尖芯式喷嘴的脱硫效率与拉瓦尔型喷嘴时的脱硫效率相同。RH-PB工艺脱硫反应中有两种反应，一种是移动反应，另一种是持续反应。移动反应是脱硫剂粉料穿入钢水中与钢水内的硫进行反应；持续反应是钢包内钢水上表面的钢渣与钢水中的硫进行反应。移动反应的脱硫能力会因脱硫剂粉料进入钢水的深度不同而不同。而脱硫剂粉料进入钢水的深度不同，则是由顶部喷嘴的变化引起。为此，从两种喷嘴喷吹时的粉料进入钢水的深度出发，比较了两种喷嘴的RH-PB脱硫能力。

考察了在RH-PB喷粉工艺操作下，采用尖芯式喷嘴及拉瓦式喷嘴时的脱硫剂粉料进入钢水深度发现，两种喷嘴的脱硫剂粉料进入钢水中的深度均约为1.0mm。该结果再次表明，采用RH-PB工艺进行真空脱气操作时，新开发的尖芯式喷嘴的脱硫能力与拉瓦尔式喷嘴相当。 4结语

在本项研究中，鹿岛钢厂3号RH真空处理装置采用新研发的尖芯式喷嘴取代传统拉瓦尔式喷嘴，在脱硫能力、RH处理时间及真空罐下部罐体使用寿命方面有以下发现: 1)RH-PB工艺采用尖芯式喷嘴时，其脱硫能力与采用拉瓦式喷嘴时相同。 2)在采用尖芯式喷嘴时，RH-PB的钢水处理时间缩短6.6min。

3)采用尖芯式喷嘴可提高吹氧速率18%，使下部真空罐体使用寿命延长11%。

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