一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头和方法技术

本发明专利技术涉及铁水预处理技术领域，具体涉及一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头和方法，搅拌头包括十字形搅拌头本体，在搅拌头本体上端面上固定有连接轴，在连接轴的轴向设有贯穿连接轴、搅拌头本体的主孔，搅拌头本体内设有四个侧孔，侧孔一端与主孔连通，侧孔另一端位于搅拌头本体下端面上。本发明专利技术通过搅拌头底部向铁水包内喷入喷吹气体，优化铁水包内的铁水流场和温度梯度，增大溶剂与铁水接触界面，提高脱硫剂的反应效率和脱硫效果，改善铁水中饱和碳的析出条件，促进铁水预处理过程中石墨析出效率和效果。石墨析出效率和效果。石墨析出效率和效果。

【技术实现步骤摘要】
一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头和方法


[0001]本专利技术涉及铁水预处理
，具体涉及一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头和方法。

技术介绍

[0002]铁水预处理在现代化炼钢中具有重要的意义，是炼钢优化生产工艺流程不可缺少的环节。目前常见的主要有喷吹法和KR法两种形式，其中KR法具有冶金动力学条件好、效果稳定、运行成本低、效率高等优点而被国内外广泛推广和应用。
[0003]KR(KambaraReactor)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。当搅拌器旋转时，铁水液面形成“V”形旋涡(中心低，四周高)，此时加入脱硫剂后，熔剂微粒在浆叶端部区域内由于湍动而分散，并沿着半径方向“吐出”，然后悬浮，绕轴心旋转和上浮于铁水中，也就是说，借这种机械搅拌作用使熔剂卷入铁水中并与接触，混合、搅动，从而进行脱硫反应。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。但设备较复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。
[0004]石墨是一种用途广泛的战略性矿产资源，在钢铁冶金行业生产过程中也会副产大量的鳞片石墨。在高炉出铁水、铁水转运以及铁水预处理过程中，由于铁水温度热履历的变化及相关的物理动能条件导致铁水中的碳元素过饱和而析出集结的鳞片石墨，这种集结的鳞片石墨经收集提纯后具有和天然鳞片石墨相同的性能。
[0005]铁水碳过饱和是石墨析出的必要条件，温度与铁水碳溶解度变化呈现较好的线性关系。炼钢铁水中的碳含量在4.4％左右，在铁水KR预处理过程中随温度的降低以及适当的搅拌动能，铁中过饱和的碳就会以鳞片的形式集结析出。在相当长的一段时间里面，这些析出的石墨与废渣、灰分等混杂在一起，一直被认为废料而忽视。现有的铁水KR预处理工艺过程中缺乏对铁水温度梯度、搅拌动能的合理控制与优化，铁水中碳饱和析出的效率也较低(约2％～3％)，影响石墨的有效析出，同时很少进行石墨的回收而造成了石墨资源的浪费。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中铁水预处理中石墨析出率低的问题，本专利技术提供一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头和方法，提高了在铁水KR预处理过程中石墨析出的速率和效果。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头，包括十字形搅拌头本体，在搅拌头本体上端面上固定有连接轴，在连接轴的轴向设有贯穿连接轴、搅拌头本体的主孔，搅拌头本体内设有四个侧孔，侧孔一端与主孔连通，侧孔另一端位于搅拌头本体下端面上。
[0008]进一步的，在搅拌头本体下端面上，四个侧孔以主孔为圆心均匀分布在同一个同
心圆上。
[0009]第二方面，本专利技术提供一种铁水预处理中促进石墨析出的方法，包括如下步骤：
[0010]S1、向本专利技术所述搅拌头连接轴的主孔内接入喷吹气体，连接轴与搅拌电机的旋转轴固定；
[0011]S2、铁水预处理开始前，打开喷吹气体的通入阀门，启动搅拌电机，搅拌转速为r1，搅拌头本体下降至铁水内；
[0012]S3、铁水内加入脱硫剂，搅拌头本体继续搅拌，搅拌转速为r2；
[0013]S4、铁水预处理后，搅拌头本体提升至检修位，关闭喷吹气体通入阀门。
[0014]进一步的，步骤S1中，喷吹气体为氮气。
[0015]进一步的，步骤S2中，氮气的压力为0.4MPa，氮气流量100～120Nm3/min。
[0016]进一步的，步骤S2中，r1＝40～50转/min。
[0017]进一步的，步骤S2中，喷吹气体从搅拌头本体下端面喷出对铁水局部冷却，靠近搅拌头本体下端面的铁水降温速率为1.5℃/min，降温至1280～1300℃，在此条件下，喷吹的氮气对铁水进行局部冷却，符合铁水中饱和碳析出的最佳条件，在旋转的铁水流场作用下加速了石墨的集结析出。
[0018]进一步的，步骤S3中，r2＝100～120转/min。
[0019]本专利技术的原理为，在铁水脱硫过程中，KR搅拌主要是为了改善化学反应的动力学条件，让铁水和脱硫剂能够充分有效的接触，增加相互反应的机会。本专利技术在搅拌头连接轴内设置可通入喷吹气体的主孔和侧孔，在搅拌头本体下端面喷出，进一步增大了脱硫剂和铁水的接触面积和反应界面，改善了铁水流场、优化了温度梯度，为铁水中饱和碳的析出创造了更为有利的条件，显著提高了在铁水KR预处理过程中石墨析出的速率和效果。
[0020]本专利技术的有益效果在于，本专利技术通过搅拌头底部向铁水包内喷入喷吹气体，优化铁水包内的铁水流场和温度梯度，增大溶剂与铁水接触界面，提高脱硫剂的反应效率和脱硫效果，改善铁水中饱和碳的析出条件，促进铁水预处理过程中石墨析出效率和效果。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术具体实施方式实施例1搅拌头立体结构示意图。
[0023]图2为本专利技术具体实施方式图1仰视图。
[0024]图3为本专利技术具体实施方式图1纵向中心线处剖面图。
[0025]图中：1
‑
主孔，2
‑
连接轴，3
‑
搅拌头本体，4
‑
侧孔。
具体实施方式
[0026]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护
的范围。
[0027]实施例1
[0028]如图1
‑
3所示，本专利技术所述的铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头，包括十字形搅拌头本体3，在搅拌头本体3上端面上固定有连接轴2，在连接轴2的轴向设有贯穿连接轴2、搅拌头本体3的主孔1，搅拌头本体3内设有四个侧孔4，侧孔4一端与主孔1连通，侧孔4另一端位于搅拌头本体3下端面上，在搅拌头本体3下端面上，四个侧孔4以主孔1为圆心均匀分布在同一个同心圆上。
[0029]本专利技术搅拌头使用时，将连接轴2与搅拌电机的旋转轴连接，连接时可采用现有技术中如通气旋转接头等通气旋转结构，该通气旋转结构上连接有氮气罐用于对主孔内的通气。
[0030]实施例2
[0031]本专利技术所述铁水预处理中促进石墨析出的方法，包括如下步骤：
[0032]铁水温度1362℃，铁水重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头，包括十字形搅拌头本体(3)，其特征在于，在搅拌头本体(3)上端面上固定有连接轴(2)，在连接轴(2)的轴向设有贯穿连接轴(2)、搅拌头本体(3)的主孔(1)，搅拌头本体(3)内设有四个侧孔(4)，侧孔(4)一端与主孔(1)连通，侧孔(4)另一端位于搅拌头本体(3)下端面上。2.如权利要求1所述的铁水预处理中促进石墨析出的搅拌头，其特征在于，在搅拌头本体(3)下端面上，四个侧孔(4)以主孔(1)为圆心均匀分布在同一个同心圆上。3.一种铁水预处理中促进石墨析出的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、向权利要求1所述搅拌头连接轴(2)的主孔(1)内接入喷吹气体，连接轴(2)与搅拌电机的旋转轴固定；S2、铁水预处理开始前，打开喷吹气体的通入阀门，启动搅拌电机，搅拌转速为r1，搅拌头本体(3)下降至铁水内；S3、铁水内加入脱硫剂，搅拌头本体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王念欣，曾晖，董慧，孙争取，许维康，李海峰，张戈，栾吉益，陈万福，董洪壮，袁宇皓，李长新，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：