KR法铁水预脱硫工艺优化试验研究

通过对KR脱硫操作和工艺参数的试验,分析研究了KR铁水预脱硫的影响因素。试验结果表明,脱硫前铁水包中的高炉渣量、搅拌桨插入深度、搅拌时间、搅拌速度、搅拌桨质量对铁水脱硫率影响明显。制定了脱硫前扒渣和控制搅拌桨插入深度1.0 m左右、搅拌时间10～14 min、搅拌速度80 r/min等改进措施,取得了提高脱硫率的应用效果。     

唐钢新区铁水KR高效脱硫的工业试验研究

通过在唐钢新区200 t铁水包中取样,研究了KR脱硫过程中铁水中[S]和脱硫渣中(S)含量的变化规律。结果表明,在KR 10 min的机械搅拌过程中,铁水硫从初始0.038%下降到0.002%,脱硫渣(S)从初始0.028%上升到3.28%。脱硫率从初始68%下降到33%。KR脱硫的限制性环节在后期的7～10 min,这是目前仍尚未明确的问题。为了提高KR处理过程末段脱硫效率,采用了阶跃式变化搅拌速度的工艺思路,并开展工业试验,在不增加搅拌时间的情况下,搅拌速度从90～110 r/min降低至45～90 r/min,脱硫剂用量从8～10 kg/t降至4.0～6.5 kg/t。阶跃控制搅拌速度的KR脱硫模式,在实际生产中具有较强的应用价值。     

南钢KR脱硫工艺研究

南钢对生产管线钢等品种钢,铁水采用KR脱硫处理,通过优化脱硫剂成分、粒度,控制脱硫剂中CaF2%含量、及石灰的活性度和粒度,提高了脱硫效率;调整搅拌转速至脱硫前期90r/min、脱硫中后期80r/min,优化浸入铁水液面下的深度至70cm,实现了目标硫合格率100%。工艺优化有效满足了铁水预脱硫的要求,实现了轻搅拌和深脱硫,同时降低了脱硫温降,保证了转炉工序入炉铁水热量。     

响应曲面法分析和优化铁水KR法脱硫工艺

运用响应曲面法（RSM-response surface method）统计分析和研究了脱硫剂（/%:80.55Ca,0.04S,0.01P,4.34SiO_2,6.06CaF_2,0.05H₂O）加入量（650~950 kg）,搅拌时间（7~11 min）,搅拌桨转速（90~110 r/min）,搅拌桨插入熔池深度（850~1 150 mm）等参数对115~117 t铁水（0.03%~0.06%S,1 250~1 350℃）KR法脱硫效率的影响,并得出回归模型方程。结果表明,采用脱硫剂加入量820 kg、搅拌9 min、搅拌桨的转速101 r/min、搅拌桨插入熔池的深度985 mm的优化工艺参数,进行铁水KR预脱硫,脱硫效率预测值为91.99%,实际值为90.18%,相对误差为2.0%;优化后脱硫工艺所使用的脱硫剂消耗有所降低,且产品的一次合格率从88.35%提高到95.88%。     

KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210 t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110 r/min增加310 r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229 mm时有利于液相混合。对于210 t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100 r/min,浸入深度1 600 mm。     

KR法脱硫转速对搅拌能及流场的影响

计算了不同容积KR法脱硫铁水罐在不同搅拌转速下的搅拌能大小。并基于Fluent软件以100 t KR法脱硫铁水罐为模型进行数值模拟,探究转速对流场特性的影响。从铁水速度分布及自由液面的流动情况分析得出100 t KR法脱硫铁水罐最佳的搅拌转速范围为90~120 r/min,搅拌能的合理范围为1.23~4.60 k W/t。     

KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

摘要：为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110r/min增加310r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229mm时有利于液相混合。对于210t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100r/min,浸入深度1600mm。     

KR搅拌铁水脱硫水模型试验研究

通过KR铁水预脱硫水模型试验,分析探讨了湖南华菱涟源钢铁有限公司210转炉厂KR铁水脱硫的影响因素。研究结果表明,搅拌器转速、搅拌器插入深度、铁水罐装载深度、罐径比对铁水脱硫动力学有明显影响,搅拌器罐径比0.38、转速160 r/min、插入深度213 mm、铁水罐装载深度450 mm时脱硫效果最好。基于水模型试验结果在涟钢210转炉厂进行了工业性试验：将搅拌器罐径比由原来的0.34提高至0.38(即搅拌器平均直径由原来的1 290 mm增大为1 440 mm,叶片高度由原850 mm增加至950 mm),转速调整为116 r/min。优化后搅拌时间缩短1.1 min、脱硫剂消耗降低3.4%、搅拌器寿命提高36.1%。     

100t铁水罐下KR搅拌法脱硫流场的数值模拟

基于Fluent软件对直径2.8 m、搅拌桨高0.75 m、铁水高度3.1 m的100 t铁水罐KR脱硫进行数值模拟,得到铁水罐内铁水的流动状态及速度分布。通过对搅拌桨直径0.7～1.1 m,浸入深度1.00～1.34 m和搅拌转速60～140 r/min下的流场和湍动能进行对比分析,得出最佳的工况为:搅拌转速120 r/min、浸入深度1.34 m、搅拌桨直径0.9 m。通过工艺实践,铁水脱硫率达到96%以上。     

搅拌脱硫技术发展

简要描述了铁水脱硫技术的产生及发展,重点介绍了搅拌脱硫技术的原理、发展和改进。从工艺角度分析了脱硫剂的配比、脱硫渣的碱度、搅拌桨插入深度、搅拌桨转速等工艺参数的改进对提高脱硫效率的影响;从设备角度分析了搅拌驱动设备、升降小车锁紧装置、搅拌桨改进、投料设备、扒渣设备、投料系统等设备的改进对减少设备故障率、提高设备稳定性和降低生产运行成本带来的好处。最终提出了今后搅拌脱硫系统的改进方向,重点是减少脱硫的温降、提高脱硫剂利用率及缩短处理周期。     

基于KR法新型脱硫搅拌器的流场数值分析

为改进铁水预处理脱硫设备和工艺,提高脱硫效率,参考传统KR脱硫法,将搅拌器与喷枪的优点结合,形成了一种既搅又喷的新型搅拌器。应用Fluent软件,采用Eulerian模型对铁水罐内的流场进行数值分析,从流场速度和气体分布等方面研究了搅拌器不同的偏心度、搅拌转速、通气流量对铁水罐内脱硫效果的影响。结果表明:采用新型搅拌器,可增强流场的流动,由搅拌器底部喷嘴喷出的脱硫气体作螺旋上升运动,会使脱硫气体在铁水罐中分布范围更广且更加均匀;新型搅拌器在搅拌转速为150 r/min、通气流量为5.0 m~3/h和偏心度为0.3时,气体的分布和密集程度最佳,流场具有较大的平均流速,有利于铁水与脱硫剂的反应。     

一次赤泥洗液的铝酸钡脱硫动力学

对一次赤泥洗液进行铝酸钡脱硫试验及脱硫动力学研究,考察脱硫剂浓度、脱硫温度与时间、搅拌速度等因素对脱硫率的影响。结果表明,脱硫剂浓度对脱硫率的影响最大,当搅拌速度达到400r/min之后不再影响脱硫率;在试验范围内,该脱硫反应为一级反应固膜内扩散控制,频率因子为0.155 331,表观活化能为9.341 76kJ/mol。     

KR法脱硫气液两相流的数值模拟与水模型试验

采用CFD软件Fluent中标准k-湍流模型和VOF多相流模型对KR法铁水脱硫过程中气液两相流进行了模拟,研究了搅拌器浸入深度与搅拌速度对漩涡和液相流场的影响,数值模拟结果与水模型试验结果基本吻合。研究结果表明:随着搅拌速度增加漩涡深度逐渐加大,搅拌器浸入过浅容易发生"卷气"现象;搅拌速度由120r/min增大到200r/min时,铁水平均速度增大约83%,铁水内部形成不规则流动,且轴向流动明显增强;搅拌器浸入深度为187.5mm时,轴向上铁水平均速度差最大,为0.132m/s,大速度差有利于脱硫剂的卷入;搅拌速度为160r/min时,高流速铁水所占体积比大。     

KR铁水脱硫剂逸散及搅拌器黏渣分析

 为进一步提高KR机械搅拌铁水脱硫效率,对KR机械搅拌铁水脱硫时脱硫剂加入过程中的逸散和搅拌器叶桨上方黏结渣块产生原因进行分析。结果表明,脱硫剂粒度和成分、加料方式、铁水带渣是引起加料逸散和搅拌器黏结渣块的主要原因。采取控制脱硫剂粒度小于0.1 mm的比例小于10%、控制加料时的搅拌速度不大于40 r/min、优化萤石粒度避免脱硫剂中局部CaF₂质量分数高、采取脱硫前扒除铁水带渣等方法,有效改善脱硫剂逸散和搅拌器黏渣,进而提高脱硫剂的利用率和铁水脱硫率。     

KR法脱硫搅拌转速对流场影响的数值分析

以铁水罐实际尺寸建立物理模型,通过CFD软件,应用VOF多相流模型和标准k-ε湍流模型对KR法脱硫在不同搅拌转速下的流场进行了数值模拟。数值模拟的漩涡高度与公式计算结果吻合较好,从而验证了本模拟的正确性。通过比较不同转速下铁水罐内的速度场与湍动能,找到了铁水罐内的流动死区,增大转速可以有效地减小死区大小。当搅拌转速由60 r/min增大到120 r/min时,死区大小由27.1%减小到17.2%。考虑到实际情况,最佳搅拌转速取120 r/min。     

铁水脱硫偏心搅拌的模拟研究

以铁水罐实际尺寸为基础,按一定比例建立物理模型,对KR法脱硫偏心搅拌进行物理模拟。利用CFD软件,结合VOF多相流模型、标准k-?湍流模型和多重参考系法(MRF)对偏心搅拌铁水脱硫过程进行数值模拟。研究发现,偏心搅拌时漩涡形状呈倒锥形,漩涡深度极大值位于搅拌槽中心位置。搅拌轴距侧壁较近处流体运动强烈,且沿上下两个方向运动;较远处流体运动缓慢,搅拌桨末端流体平均速度约为较远处的2倍。偏心搅拌能改变搅拌器底部流体运动状态,减少“死区”。当搅拌转速由120 r/min增加到200 r/min时,流体平均速度约增加68%,高速流体体积占比略有降低,从60.4%降至57.9%。偏心搅拌易于在工业上实现,转速增加有利于脱硫剂的扩散,但最佳转速应考虑经济性与安全性。     

KR预处理的工艺参数对铁水脱硫效果的影响

研究了铁水温度、铁水初始硫含量、搅拌时间、旋转速度和脱硫剂加入量对80 t KR铁水预处理装置脱硫效果的影响。结果表明,提高铁水温度,则增大脱硫效果;在铁水硫含量为0．043％-0．046％、铁水温度为1 290～1 310℃时,加入600～650 kg脱硫剂(铁水温度1 340～1 350℃时,加入450-550 kg脱硫剂),搅拌时间5-8 min,旋转速度85～90 r／min,具有较佳的脱硫效果。     

湿法脱硫工艺氧化环境对SDA脱硫灰转化及利用试验研究

在实验室模拟了石灰石石膏湿法脱硫工艺的氧化环境,并开展了该条件下SDA脱硫灰的转化实验,考察了充氧时间、反应温度和搅拌速度等工艺参数对SDA脱硫灰氧化效率的影响,结论为:氧化时间为1~1.5 h,氧化温度为50~55℃,搅拌速度为800 r/min。在优化的反应参数条件下,得出SDA脱硫灰的氧化率为95.7%。另外,还开展了氧化后脱硫灰用于水泥缓凝剂的实验,考察了氧化后脱硫灰的掺量对水泥缓凝时间及强度的影响,为SDA脱硫灰应用于石灰石石膏湿法脱硫工艺提供了参考。     

工业纯铁LY07生产实践

敬业钢铁有限公司围绕工业纯铁低C、低P、低S、低Si和低Mn的特点,生产过程采用“KR铁水预处理—转炉—LF—RH—连铸”工艺流程冶炼超低碳工业纯铁。采用KR搅拌法进行铁水预处理脱硫,在脱硫剂用量8～12 kg/t铁,搅拌速度100～120 r/min,搅拌时间10～12 min的条件下,可将硫脱至0.000 85%以下,脱硫率约96%;转炉双渣冶炼脱磷去铬,脱磷率达93.5%,脱铬率达76.5%,增硫仅0.002%; LF温度控制提高钢水纯净度; RH脱碳和脱氧合金化相结合将碳脱至0.001 0%以下,实现了钢液中主要杂质元素含量全部保持在目标成分范围内,有效提高了工业纯铁的纯净度。     

不同KR搅拌方式的动力学条件研究

通过水模实验模拟研究了铁水脱硫过程中常规垂直式叶片搅拌桨方式和螺旋式叶片搅拌桨方式的动力学差别,实验结果得出:不同搅拌方式的液面响应时间相差较小,螺旋式搅拌桨平衡时间比垂直桨少4 s;螺旋式搅拌桨形成的铁水向心力略强;在110 r/min转速下,螺旋式搅拌比垂直式搅拌产生的涡深略大,流场的动力学条件得到改善。