鞍钢铁水脱硫扒渣发展综述

第15卷第11期

2005年11月

中国冶金 China Metallurgy

Vol.15,No.11 Nov.2005

作者简介:马传凯(19612),男,大学本科,硕士,高级工程师; E 2m ail :scxl @https://www.360docs.net/doc/a818058225.html, ; 修订日期:2005207219

鞍钢铁水脱硫扒渣发展综述

马传凯1,　李　镇2,　张志文2,　张国垣2

(1.鞍山钢铁集团公司生产协力中心,辽宁鞍山114000;2.鞍山钢铁集团公司第二炼钢厂,辽宁鞍山114021)

摘　要:为了满足生产低硫高附加值产品的需要,铁水预处理作为钢铁冶金生产工艺的一个重要手段,越来越得到业内人士的认同,特别是铁水炉外脱硫扒渣近年来发展较快。介绍鞍钢铁水脱硫扒渣发展的3个阶段及扒渣工艺设备的优化与改进情况;对国产脱硫工艺设备、美国ESM 复合喷粉脱硫工艺设备以及德国POL YSU IS 复合喷粉脱硫工艺进行了全面的对比分析。鞍钢铁水脱硫扒渣发展过程充分实践了鞍钢“高起点、少投入、快产出、高效益”的技改方针。

关键词:铁水;脱硫扒渣;发展综述

中图分类号:TF535.2+2 文献标识码:A 文章编号:100629356(2005)1120011204

Overvie w of H ot Metal Desulphurization and Slag Skimming in Angang

MA Chuan 2kai 1,　L I Zhen 2,　ZHAN G Zhi 2wen 2,　ZHAN G Guo 2yuan 2

(1.The production assisting center of Anshan Iorn &Steel Group Corporation ,Anshan 114000,China ;2.The No.2Steel 2making Plant of Anshan Iorn &Steel Group Corporation ,Anshan 114021,China )Abstract :In order to meet the request of producing product with lower sulphur and high additional value ,hot metal pretreatment is an important step in the process of iron and steel production ,especially ,the development of hot metal desulphurization and slag skimming is very fast.The text emphatically introduces three development periods of hot metal desulphurization and slag skimming technologies and equipments.Different hot metal desulphurization and slag skimming technologies and equipments between Angang mono 2injection ,ESM co 2injection and POL YSU 2IS co 2injection are analyzed and compared.

K ey w ords :hot metal ;desulphurization and slag skimming ;overview of development

鞍钢随着技术改造的不断深入,生产工艺装备

不断完善,先后开发生产了轿车用钢(IF 钢系列)、高级别管线钢(X70及以上级别)、冷轧硅钢、洁净钢等新产品。这些产品对硫的要求更加严格,因此铁水脱硫扒渣是生产此类钢种不可或缺的工艺环节,且降低高炉脱硫负荷对释放产能与降低生产成本也是十分有益的。同时,为了满足转炉对高质量铁水的需求、缩短冶炼时间,在高炉与转炉之间建立铁水脱硫扒渣生产工艺设备也是十分必要的。鉴于此,鞍钢从1990年就开始在炼钢厂建起了脱硫扒渣处理站。并在1999—2003年先后引进了9套具有世界一流水平的脱硫复合喷粉工艺设备,为鞍钢铁水脱硫提供了必要的设备保证。

1　工艺的发展与完善

随着铁水脱硫扒渣工艺的不断发展与完善,其成效已得到业内人士的认可,并得以广泛推广。鞍

钢铁水脱硫扒渣在近几年也取得了较快发展。1.1　脱　硫 脱硫工艺设备的发展从时间上可划分为3个阶段:①20世纪90年代,鞍钢单一(混合)喷吹法脱硫工艺设备。原第三炼钢厂于1990年7月建成了年处理能力为180万t 的铁水脱硫扒渣项目,项目设计、工艺设备全部国产化。由于90年代初鞍钢的产品对硫的要求不十分严格,使得发展生产所需的脱硫工艺未发挥其应有的作用;直到2000年才发挥铁水预处理的作用,但因其脱硫设备老化、工艺布局不合理、处理周期长、生产成本高,已不能满足生产需要,故于2001年3月停止生产。②1999年12月鞍钢第一炼钢厂从美国ESM 引进的脱硫复合喷粉铁水预处理工艺项目竣工,脱硫喷粉关键部件及过程自动控制系统由ESM 提供,年设计处理能力180万t 。2000年12月原第二炼钢厂、原第三炼钢厂从美国ESM 引进的脱硫复合喷粉铁水脱硫工艺项目竣工,

脱硫喷粉关键部件由ESM提供,过程自动控制系统由鞍钢自行设计开发;年设计处理能力分别为180, 240万t。③为了彻底缓解高炉与转炉脱硫的压力,释放高炉与转炉的产能,鞍钢又投资兴建了大脱硫项目(2003年从德国POL YSU IS引进复合脱硫喷粉工艺设备),脱硫喷粉关键部件由德国POL YS2 IU S提供,过程自动控制系统由鞍钢自行设计开发;年设计处理能力414万t,于2003年7月投产。同时,鞍钢设计第一炼钢厂年处理能力180万t的脱硫二期工程也已竣工,到2003年底鞍钢已具有铁水脱硫扒渣处理年设计生产能力约1200万t的生产装备。

1.2　扒　渣

脱硫与扒渣是两个相互独立、且又紧密联系的铁水预处理工艺,前者决定了处理终点铁水含硫的水平,而后者是将脱硫处理后的高硫渣从铁水中去除的重要手段,是决定入炉硫总量的主要因素。相比较而言,扒渣工艺对过程控硫显得更为重要。如果脱硫产物得不到有效去除,那么再好的脱硫工艺也不能充分发挥作用。因此,采用先进的扒渣设备与工艺对系统控硫与降低生产成本是十分必要的。

1.2.1　扒渣倾动方式

倾动方式主要分为液压钩倾动与吊车倾动。液压钩倾动扒渣倾角较易控制,而吊车倾动则是充分利用闲置吊车或提高相关岗位吊车作业率而采用的一种倾动方式,可节省工程投资。

1.2.2　扒渣机类型

2002年前,扒渣设备全部采用国产气动扒渣机,由于其采用氮气为工作介质,氮气可压缩性强,扒渣时操作不平稳、可控性差,扒渣时耙头下砸力大,使得渣铁不易分离而导致扒渣时间长、扒渣不彻底,且扒渣铁损大。

随着铁水预处理量的不断增加,气动扒渣机在扒渣时间与扒渣铁损两方面对生产造成的负作用越来越明显。为此,鞍钢开始着手引进进口液压扒渣机,其扒渣时操作平稳,可控性良好,铁损大幅度降低,且扒渣较彻底。

2　工艺与设备的对比分析

2.1　鞍钢单一(混合)喷吹法脱硫工艺和设备

原第三炼钢厂于1990年建成的脱硫项目全部采用国产设备,喷粉罐、控制阀等关键部件较粗糙、笨重,自动控制调节功能差。

鞍钢脱硫工艺设备示意见图1。本系统在储料罐(1)与喷粉罐(3)之间设有中间料罐(2),脱硫剂从储料罐经压力输送到中间料罐,然后从中间料罐通过旋转给料器输送到喷粉罐

。

1—储料罐;2—中间料罐;3—喷粉罐;4—倒“T”型喷枪

图1鞍钢脱硫工艺设备示意

Fig.1　Sketch of Angang desulphurization

technology and equipment

流化装置为锥形金属透气筛外衬一层尼龙布组合而成,流化装置与喷粉罐之间有气室,流化气体进入气室透过流化装置进入喷粉罐使脱硫剂松动流化。流化装置的尼龙布寿命低,用时过长透气性变差而导致喷粉速率不稳,继而发生喷溅或堵枪。喉口阀采用定径漏斗型,喉口直径分别为10,12,14 mm等型号,应根据各自的脱硫剂特性选用相应型号的喉口。它在喷粉过程中起不到调节喷粉速率的作用。

脱硫与扒渣处在同一工位进行,处理周期长,设备作业率低。此工艺采用低压、稀相、单一(或混合)喷粉工艺。脱硫剂为石灰粉或混合镁基脱硫剂,普通脱硫采用石灰粉为脱硫剂、脱硫率为30%～70%;深脱硫采用混合镁基脱硫剂,脱硫率在85%以上。因此设备无过程自动调节功能,易发生喷溅、堵枪、喷粉速率不稳等故障。因无指导喷粉操作的专家系统,使脱硫剂损耗多、处理周期长、铁水温降和铁水损失大、处理成本高;又因脱硫设备作业率低,使脱硫剂在料罐中存储时间较长,且无保护措施易吸潮,易造成生产不顺畅。

2.2　ESM脱硫复合喷粉工艺和设备

ESM脱硫复合喷粉设备精密、气密性强,喷粉罐、控制阀精密耐用。其脱硫工艺设备示意见图2。脱硫剂从储料罐靠自重向喷粉罐中传送。

流化装置由3只高密金属透气棒(伸入到喷粉罐中)组成,其透气性良好,寿命长,流化气体通过透气棒与脱硫剂接触且将其流化。喉口阀采用在线可调开口度型式,喷粉中自动调节喷粉速率。为了不

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1—氧化钙粉储料罐;2—钝化金属镁粉储料罐;3—氧化钙粉喷粉罐;

4—钝化金属镁粉喷粉罐;5—单孔直筒型喷枪

图2　ESM脱硫工艺设备示意

Fig.2　Sketch of ESM desulphurization

technology and equipment

影响生产,设计时考虑到喷粉系统故障,则在喷枪与镁喷粉罐间设置一分流器,此装置保证了1个喷粉系统对应2个处理工位。

脱硫与扒渣处在异工位进行,布局合理、处理周期短。喷吹方式是1套喷粉系统对应2个处理工位,交互喷吹,可提高设备作业率。ESM脱硫复合喷粉操作系统全部采用PL C自动或PL C手动控制,操作简单,误操作事故少。脱硫喷粉采用高压、浓相、复合喷粉工艺,脱硫剂为氧化钙粉和钝化金属镁粉,同时使用;两种脱硫剂分储在各自的喷粉罐中,喷粉时在输送管线中混合进入铁水脱硫。该工艺有自己的用以指导喷粉操作的专家系统,其可根据铁水的初始条件(质量、温度、初始硫)及目标硫准确计算出所需的氧化钙粉喷粉量与钝化金属镁粉喷粉量,脱硫目标达01003%以下。脱硫剂消耗随相应钢种的脱硫目标值变化而变化,显著降低了喷粉过程中的脱硫剂损耗。此工艺对脱硫剂的物理特性有严格要求,因石灰粉与钝化金属镁粉的粒度和流动性对喷粉状态的影响很大,故系统设计喷粉罐在待机状态下保持静态高压,以保护脱硫剂。

2.3　POLYSIUS脱硫复合喷粉工艺和设备

鞍钢大脱硫项目采用的是德国POL YSIU S脱硫复合喷粉工艺和设备。其主体工艺、设备与ESM 脱硫复合喷粉工艺、设备基本相同。其脱硫工艺设备示意见图3。

POL YSIU S工艺采用的是锥型流化器(器壁均布150个流化喷嘴),流化器与喷粉罐间有气室,流化气体进入气室透过锥型流化器喷嘴进入喷粉罐,使脱硫剂松动流化。

该工艺除通过在线自动调节可1—氧化钙粉储料罐;2—钝化金属镁粉储料罐;3—氧化钙粉喷粉罐;

4—钝化金属镁粉喷粉罐;5—倒“T”型喷枪

图3　POLYSIUS脱硫工艺设备示意

Fig.3　Sketch of POLYSIUS desulphurization

technology and equipment

调喉口阀开度来调节喷粉速率外,还能通过在线自动调节喷粉罐顶压、流化气体流量、输送气体压力等控制喷粉速率,自动调节功能较强。脱硫喷粉也采用高压、浓相、复合喷粉工艺,脱硫剂为氧化钙粉和钝化金属镁粉,同时使用。两种脱硫剂分储在各自的喷粉罐中,喷粉时在输送管线中混合进入铁水脱硫。另外,有用以指导喷粉操作的专家系统,同样具有ESM喷粉工艺的优点。为了保证脱硫剂的良好流动性,系统设计喷粉罐在待机状态下保持动态高压,流态化调节阀与顶压调节阀均保持一定的开度,使脱硫剂始终保持流化状态,保证喷粉的正常进行。

2.4　喷粉工艺脱硫效果比较

脱硫处理模式的选择与所生产钢种的硫质量分数有关。该厂脱硫目标主要分为:01010,01005, 01003%以下3种模式。选择不同的处理模式,脱硫处理状况也相应有所变化。3种喷粉工艺在鞍钢应用效果比较见表1。

3　工艺的发展特点

3.1　高起点

ESM脱硫喷粉工艺与德国POL YSU IS脱硫喷粉工艺都是以氧化钙粉和钝化金属镁粉为脱硫剂的复合喷粉工艺,其中钝化金属镁粉为强脱硫剂。因此,这两种脱硫工艺都具有良好的脱硫效果,能够实现深脱硫与超深脱硫。在技术经济指标、综合生产成本与系统过程控制等方面均处在铁水脱硫发展的前列。液压扒渣机是铁水扒渣设备发展的主流趋势,它具有过程控制稳定、扒渣铁损少等优点,广泛受到业内人士的欢迎。因此,鞍钢的铁水脱硫扒渣在工艺与设备上都处在铁水脱硫扒渣发展技术的前沿。

3.2　少投入

鞍钢铁水脱硫扒渣技术改造,在注重引进世界一流喷粉关键部件的同时,对辅助设备采用国产化

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第11期 马传凯等:鞍钢铁水脱硫扒渣发展综述

表1　脱硫工艺应用效果比较

T able1　Comparison of application results for three desulphurization technologies

项目 鞍钢混合喷吹法 ESM复合喷吹法 POL YSU IS复合喷吹法

喷溅状况脱硫剂在混匀、传输过程中存在物理偏析,喷吹过程中伴有喷溅发生粉剂理化指标合格,铁水罐净空控制合

理,基本无喷溅

粉剂理化指标合格,铁水罐净空控制合

理,基本无喷溅

粉剂单耗无专家系统指导喷粉操作,操作随意性强,单耗较高由于在喷吹时氧化钙喷粉速率稳定建立后,

镁才开始喷吹,故氧化钙与镁喷粉总量实际

配比为5∶1以上,氧化钙消耗较高

由于在喷吹时,氧化钙与镁基本同时喷

吹,故氧化钙与镁喷粉总量实际配比可稳

定的控制在4∶1,氧化钙消耗低

处理成本无专家系统指导喷粉操作,操作随意性强,成本高有指导喷粉操作的专家系统、处理目标硫

可根据生产钢种确定,成本较低

有指导喷粉操作的专家系统、处理目标硫

可根据生产钢种确定,成本最低

处理时间

较长与铁水初始硫与目标硫设定有关,处理时

间较短

与铁水初始硫与目标硫设定有关,处理时

间较短

脱硫效果混合镁基脱硫剂脱硫能力较强,由于

喷粉量相对较大,故处理终点w(S)

达0.003%左右,处理过程温降较大、

铁损较高专家系统及过程控制自主开发,喷粉工艺

无喷镁结束后的后吹氧化钙搅拌工艺,处

理终点w(S)达01003%左右,处理过程

温降小、铁损少

专家系统外方提供,喷粉工艺有喷镁结束

后的后吹氧化钙搅拌工艺、促进溶解镁继

续脱硫,处理终点w(S)可达0.002%左

右,处理过程温降小、铁损少

开发:除第一炼钢厂过程控制系统由外方直接引进外,其他8套装备的过程控制系统均为自主开发,并拥有独立知识产权。在其改造过程中,充分利用原有设备,确定改造方案;特别是在扒渣倾动方式上分别采用原有的液压钩倾动与废旧吊车改造,显著降低了设备投资。

3.3　快产出

ESM脱硫喷粉工艺与德国POL YSU IS脱硫喷粉工艺均一次热负荷试车成功,在热负荷试车后两周内完成保证值测试,完全满足生产需要,并为鞍钢生产高附加值产品提供了大量的优质低硫铁水。

3.4　高效益

20世纪90年代喷吹法脱硫工艺,深脱硫时脱硫剂的吨铁成本在20元以上、扒渣铁损在25kg以上,生产成本高;采用复吹脱硫工艺后,脱硫剂成本同比降低35%以上;采用液压扒渣机后扒渣铁损可控制在15kg以下。

4　结　语

在市场经济条件下,企业为了生存必须调整产品结构,打造自己的拳头产品。因此,鞍钢由过去生产普碳钢单一产品结构为主发展为品种多样化、专用材比例大幅度提高的产品结构。产品结构调整对铁水质量的要求进一步提高,特别是对铁水硫的要求更高。鞍钢铁水脱硫扒渣技术改造充分实践了鞍钢“高起点、少投入、快产出、高效益”的技改方针,为鞍钢创造了显著的经济效益。

攀钢钝化板打入国际市场

从攀钢集团公司获悉,攀钢研制的无公害钝化板,近日通过日本松下电器公司性能检验认证,松下电器公司目前已向攀钢订购500t无公害钝化板。 钝化板主要用在家电内部件如空调室内机背面板、室外机内部结构件、电脑机箱内部结构件等。长期以来,家电生产厂家所使用的钝化板都是采用铬酸盐全封闭镀锌板。2003年欧盟出台《电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》,规定2006年7月1日以后,新投放国际市场的电子电器设备禁止或者限制使用铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯等6种物质。届时,只有用不含有上述6种物质的无公害热镀锌板制造的家电产品,才能获得进入国际市场的“绿卡”。这将使我国产品出口的门槛大幅度提高,给国内相关企业造成了很大的困难。 攀钢在欧盟《指令》公布后就进行无铬钝化板的开发工作。历时两年,攀钢终于在2005年8月中旬生产出无公害钝化产品。2005年9初,日本松下电器公司将产品带回日本进行性能检验,2005年9月下旬发来传真说通过性能检测认证,并向攀钢订购500t无公害钝化板,标志着攀钢无公害钝化板正式打入国外知名家电用板市场。

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