[發明專利]鐵水純噴顆粒鎂脫硫用高性能氣化室噴槍

在審

• 申請號: 202310248539.8
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116219102A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 歐陽德剛;周甫;沈繼勝;劉東清;朱萬軍;孟磊;孫偉;蘇尚飛
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: C21C1/02
• 分類號: C21C1/02;C21C7/064
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

本發明公開了一種鐵水純噴顆粒鎂脫硫用高性能氣化室噴槍，包括金屬槍芯和耐火澆注料外襯，金屬槍芯包括槍芯主管、噴吹管、氣化室及噴槍連接法蘭；還包括集氣器、多個槍芯輔管、分配器及輔助噴嘴；噴槍連接法蘭、槍芯主管及氣化室依次連通形成金屬顆粒鎂噴吹主流道；集氣器、槍芯輔管、分配器和輔助噴嘴依次連接相同形成氮氣噴吹輔流道。大幅度提高鎂蒸氣泡界面脫硫反應及其溶解均相脫硫反應動力學條件，延長氣泡鐵水停留時間，顯著地改善了大氣泡間斷式擠壓排出反作用力、液面大氣泡溢出引發的鐵水振蕩等，達到延長氣化室噴槍壽命、穩定噴吹過程、提高脫硫效率、改善脫硫技術經濟指標等綜合目的。

技術領域

本發明涉及鐵水預處理技術領域，具體涉及一種鐵水純噴顆粒鎂脫硫用高性能氣化室噴槍。

背景技術

金屬鎂和硫之間具有極高的親合力，在金屬鎂的鐵水脫硫過程中，金屬鎂脫硫反應主要是通過溶解于鐵水中的金屬鎂與硫的均相反應完成，是鐵水脫硫的最強脫硫劑之一，具有用量、渣量、扒渣鐵損少和環境污染小的優點。由于渣的存在不影響鎂的均相脫硫反應，因而對鐵水帶渣量不敏感；由于脫硫的鎂用量少，因而脫硫處理的設備投資低，脫硫過程對鐵水的化學成分也基本沒有影響。

為了充分利用金屬顆粒鎂的強脫硫劑優勢，基于金屬鎂熔點與氣化溫度低、高溫下蒸氣壓力高的特點，針對中小型鐵水罐鐵水靜壓低、鐵水溫度高導致的純噴金屬顆粒鎂脫硫過程中顆粒鎂高溫快速氣化膨脹引起的鐵水噴濺、金屬鎂脫硫利用率低的問題，烏克蘭鈦設計院、黑色冶金研究院早在上世紀50年代開發了采用氣化室噴槍進行鐵水純噴顆粒鎂脫硫的工藝，并在中小型鐵水罐純噴金屬顆粒鎂脫硫實際生產中得到廣泛應用，尤其是鎂資源豐富的國家。具體脫硫工藝過程是以空氣、氮氣、氬氣或天然氣為載氣，一般為氮氣，以粒度為0.5～2.5mm的金屬顆粒鎂為脫硫劑，一般粒度控制為0.6～1.6mm。通過插入鐵水中的槍頭帶氣化室的噴槍，氣化室為圓臺形內空結構，俗稱喇叭形結構，將脫硫劑送達鐵水罐中的鐵水深處，并在金屬顆粒鎂進入鐵水前的噴槍氣化室中內進行高溫預氣化，從而避免了金屬顆粒鎂直接接觸高溫鐵水迅速氣化帶來的劇烈噴濺和脫硫控制困難的問題，也避免了金屬顆粒鎂直接噴入鐵水后的上浮氣化過程，延長鎂蒸氣在鐵水中的停留時間，提高鎂蒸氣的脫硫利用率；此外，預氣化的鎂蒸汽與噴吹載氣由噴槍氣化室底部平直的邊沿溢出進入鐵水，實現鐵水與鎂氣泡的界面接觸脫硫反應和金屬鎂的氣泡界面溶解及其鐵水均相脫硫反應，達到提高顆粒鎂利用率和鐵水脫硫效率的目的。

通過實際生產調研，在鐵水氣化室噴槍純噴顆粒鎂脫硫的實際生產過程中，存在噴槍擺動大、鎂氣泡液面溢出燒損率高、液面波動翻騰劇烈等不足，導致鐵水脫硫穩定性差、深脫硫命中率低、脫硫技術經濟指標波動大、不同生產線之間差異較大，甚至無法完成鐵水深脫硫，并時有超大鎂氣泡液面排出引起的鐵水劇烈噴濺現象，帶來生產安全隱患。此外，在鐵水脫硫生產過程中，噴槍氣化室內金屬顆粒鎂預氣化蒸氣與噴吹載氣(氮氣)間的化學反應，生成氮化鎂、氧化鎂與復雜的鎂化合物，導致氣化室內壁粘結嚴重；同時，金屬鎂還將與金屬鎂鈍化膜、受潮水份與水化物間發生復雜的化學反應，形成高熔點復雜化合物沉積，導致噴槍氣化室內壁表面結渣迅速、粘結牢固，需及時進行噴槍氣化室內壁的清渣處理，否則將影響金屬鎂的預氣化速度，引起鐵水劇烈噴濺；然而，頻繁的氣化室清渣維護，不僅使維護性非作業時間增長，影響了設備生產能力的發揮和正常生產的組織，同時還帶來大量的人力消耗與噴槍的機械損傷。尤其是顆粒鎂受潮水化引起的顆粒鎂粘連與團聚，直接影響了顆粒鎂噴吹的流動性與噴吹量的穩定，導致劇烈噴濺，影響了噴吹過程的正常進行，并帶來設備與人身安全隱患。