PDF《新一代钢包喷射冶金工艺技术》

②粉气 流会冲击 RH 内壁, 缩短内壁 耐火材料的使用寿命;

③水冷 喷枪是由多层无缝钢管制成, 价格昂贵;

④若突然停水或停 电等极易引发重大事故. 因此, 开发高效、 低成本的 炉外处理新工艺、 新技术显得 十分重要而迫切. 通过安装在钢包底部的透 气砖吹氩已是最为普遍而简捷 的炉外精炼手段, 如果能开发 出通过安装在钢包底部透气砖 位置的元件喷吹精炼粉剂或 合金化的合金粉的精炼新工 艺, 即新一代钢包喷射冶金工 艺技术 L-BPI(Ladle-Bottom Powder Injection) ,如图1所示, 可以克服传统工艺的缺陷. 此新工艺技术具有以下优 点: (1) 与其相关的各种配套 技术成熟, 易于实现;

(2) 气量可调节的范围大;

(3)改造投资低, 不改变 原有工艺;

(4) 搅拌效果比传统的顶 吹理想. L-BPI 属于一种全新的炉 外精炼工艺, 不同与传统的喷 射冶金工艺如 IR-UT、 TN、 SL、 RH-IJ 等, 该工艺的成功 开发, 将对钢的炉外处理和生 产流程产生变革.L-BPI 工艺 技术将明显提升二次精炼效率 与效果, 这样不仅可以考虑不 需要进行铁水脱硫预处理工 艺, 而且也可以考虑不进行 LF 处理, 从而缩短整个生产工艺 流程, 提高生产效率, 降低成 本, 对钢铁工业的节能减排也 意义深远. 虽然国内外学者自

20 世纪70 年代以来对喷射冶金工 艺技术进行了大量的理论和实 验研究及工业实践, 但粉剂的 喷吹都是通过由耐火砖制成的 顶枪插入铁水或钢水来实现 的.钢包底喷粉工艺则是将粉 剂用载气经喷粉元件送入钢水 深部, 使粉剂与钢水充分接触, 在上浮时完成精炼过程. 因此, 与传统的钢包底吹氩精炼相比 较, 钢包底喷粉用喷粉元件的 要求更加严格. 从可行性角度考虑, 要求 喷粉元件的缝隙足够大, 保证 输送过程的稳定性和连续性, 不发生脉动和堵塞现象;

粉剂 的浓度和流量在一定范围内可 以调节和控制;

气固混合物具 有较大的喷出速度, 使颗粒能 进入金属液中以提高其利用 率, 同时反应过程又不发生喷 溅. 从安全性角度考虑, 要求 喷粉元件的缝隙尺寸足够小, 以防止熔钢渗透.底喷粉用的 元件所处的环境较吹氩透气砖 更加苛刻, 在高温粉气流环境 下, 其表面受强烈的机械磨损, 同时因喷吹粉粒的作用, 导致 侵蚀, 而且在实际操作中还需 要承受因温差作用而产生较大 的热应力. 因此, 此新工艺技术要实 现实际应用, 需解决钢水渗漏 (安全性) 、 粉剂堵塞 (稳定性) 、 喷吹元件使用寿命 (可靠性) 、 底喷气 - 粉-钢液多相流行 为与脱硫动力学 (精炼的效率 与效果) 等关键技术问题. 东北大学朱苗勇教授及其 研究团队在国家自然科学基金 重点项目资助下, 对新一代钢 包喷射冶金工艺 (L-BPI)进 行了探索性研究, 从理论上揭 示了底喷粉元件缝隙内粉气流 的运动规律, 提出了防钢液渗 漏和粉剂堵塞的钢包底喷粉元 件设计理论, 研制出既可钢包 底喷粉又可喷吹气体的元件, 设计出了底喷粉工艺装置, 授 权了 狭缝式钢包底喷粉工艺 及装置 、 棱台缝隙式防堵钢 包底喷粉装置 、 一种金属缝 隙式钢包底吹喷粉装置 、 一 种旋风护流蓄气室钢包底吹喷 粉装置 、 求取钢包底喷粉元 件缝隙长宽的方法 、 钢包底 吹喷粉漏钢检测装置及漏钢检 测法 、 一种 RH 真空精炼底 吹喷粉装置 (RH-BPI) 等7项国家发明专利, 成功实施了 实验室冷态和热态试验, 为开 发新一代钢包喷射冶金工艺技 术奠定了坚实基础.