盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷粉脱硫方法 本发明属于钢铁冶金工艺的炉外精炼处理领域。目前，在盛钢桶内进行钢水脱硫的常用方法有两种：其一是在带升温装置的盛钢桶内，向钢液面撒入石灰、萤石等粉状或块状脱硫剂，通过渣钢界面传质进行脱硫；加入量通常为8-15kg／t，精炼时间为30-50min，一般可将钢中硫降低到10ppm。其二是用载气将脱硫剂(CaO、CaCO3、CaF2等)喷入钢液内部，脱硫剂直接与钢液中硫接触进行脱硫；喷入量通常为6-10kg／t，喷吹时间为5-10min，一般可将钢中硫降低到10ppm。
向盛钢桶内撒入脱硫剂的缺点是：渣钢界面传质速度慢，脱硫时间长，造成生产率低，同时盛钢桶需具备加热升温条件。
将脱硫剂喷入钢液的缺点是：喷吹过程中的强烈搅拌作用，使部分钢液翻腾而裸露于空气中，造成钢液易吸氮及二次氧化；同时喷粉脱硫效率受盛钢桶内初渣物性(氧化性能)及渣量的影响较大。为解决这一问题，已采用真空下喷吹脱硫剂脱硫(如RH-KB)，但由于获得真空的投资及生产成本较高，一般用于高合金钢及特殊钢得生产，不可能用于普碳钢及低合金钢进行大规模生产。
本发明的目的是能经济、高效地生产低硫及超低硫用钢，开发适合大规模生产普碳钢及低合金钢脱硫的二次精炼工艺。
发明包括盛钢桶浸渍罩、侵入式耐火材料喷粉枪、盛钢桶吹氩装置、复合脱硫剂。将盛钢桶浸渍罩插入钢液，钢液温度为1650-1700℃，先向浸渍罩内添加还原炉渣，再向喷粉枪通入氩气，下降喷粉枪插入钢液，立即喷吹脱硫粉剂，调节底吹氩气参数进行底吹搅拌，浸渍罩内的氧气分压降至0．005Mpa，氧浓度的体积百分浓度为5-12％，氮分压降至0．02Mpa，氮浓度的体积百分浓度为15-25％，喷粉脱硫的处理时间为5-15min，钢液温度下降30-50℃，钢液脱硫率为60-80％，钢液终点硫量达0．004-0．001％。
本发明向浸渍罩内加入还原渣料CaO：5-30kg／t，CaF2：2-10kg／t，Al2O3：0-5kg／t，SiC：0．5-3kg／t，调整后罩内渣的成分为的主要成分为(％CaO)=45-66，(％SiO2)=15-26，(％FeO+MnO)≤1，(％MgO)=3-10，(％Al2O3)=5-15，(％CaF2)=1-3。
本发明中浸渍罩插入钢液深度为100mm-400mm，耐火材料喷粉枪地插入深度为0-1800mm，喷吹氩气流量为0．005-0．1Nm3／t．min，压力为0．3-0．5Mpa，脱硫剂的喷吹量0．2-2kg／t．min，底吹氩流量为0．005-0．05Nm3／t．min。
本发明的耐火材料喷粉枪先在渣钢界面处喷吹氩气1-3分钟，再将喷粉枪插入钢液深度为200-1800mm，喷吹脱硫粉剂5-12分钟，脱硫过程浸渍罩内氧浓度为体积百分比5-12％。
本发明的脱硫粉剂成分按质量百分比计算，脱硫剂的主要成分为CaO(60-80％)、CaF2(5-20％)、CaCO3(5-10％)、BaCO3(1-6％)、Na2CO3(1-6％)、SiC(1-5％)等。脱硫剂的粒度为0．0375-0．075mm。
本发明的浸渍罩的直径为盛钢桶直径的1／3-1／2D(D为盛钢桶直径)，罩的高度H2为盛钢桶高度的1／2-3／4H1。喷粉枪的升降孔设在浸渍罩顶部的中心位置，直径为50-200mm。加料孔和排气孔为一个孔，直径为浸渍罩直径的1／4-1／6D1，位于距浸渍罩中心1／4D1。底吹装置设在钢包底部对应于浸渍罩的中心位置。
本发明图1包括盛钢桶(1)、浸渍罩(2)、喷粉枪孔(3)、加料孔(兼作排气孔)(4)、侵入式耐火材料喷粉枪(5)、渣液(6)、钢液(7)、盛钢桶底吹氩装置(8)。浸渍罩顶部设有的喷粉枪孔位于浸渍罩顶部的中心位置，直径为50-200mm，加料孔兼作排气孔，为于浸渍罩的顶部中心3／4D1，D1为浸渍罩直径，加料孔直径为浸渍罩直径的1／4-1／6D1。
本发明在钢液二次精炼时，在盛钢桶内将一耐火材料罩插入钢液，浸渍罩插入位置处于盛钢桶的中心到距中心1／6D的范围内，浸渍罩的插入深度为钢液深度的1／5-1／6，浸渍罩的直径为盛钢桶直径的1／3-1／2D，浸渍罩的高度为盛钢桶高度的1／2-3／4。罩的耐火材料为高铝质，壁厚为40-100mm。在浸渍罩内垂直插入耐火材料喷枪。
本发明采用高铝质或刚玉质喷粉枪(喷枪出口直径d1为15-50mm，为浸渍罩直径的1／50-1／100D1)，将浸渍罩插入钢液，再将喷枪插到渣钢界面处的位置进行吹氩，氩气流量为0．005-0．2Nm3／t．min，压力为0．3-0．7Mpa；同时底部采用弥散型透气砖吹氩，氩气流量为0．005-0．05Nm3／t．min，压力为0．3-0．7Mpa，透气砖的位置处于盛钢桶中心到距中心1／6D的范围内。通过底部及顶部氩气流的上升，可降低罩内氧气、氮气浓度。根据实验结果，浸渍罩内每m3喷入2-3Nm3氩气后，氧气浓度可下降到5％、氮气浓度下降到20％。
盛钢桶原有炉渣为氧化性炉渣。通过挡渣(转炉依靠挡渣球挡渣、电炉依靠偏心炉底出钢)使渣量降到钢液量的0．5％以下。在浸渍罩插入钢液前，通过盛钢桶底部吹氩(氩气流量为0．1-1．0Nm3／min)，可将钢液面上的熔渣吹开，形成一无渣的钢水裸露眼，裸露眼的面积由底吹氩的流量、压力及盛钢桶尺寸、钢水深度、钢水的性质等决定，目前主要通过数值模拟及实验确定裸露眼的面积。
浸渍罩直径D1是由钢水裸露眼直径D2决定的，即：D1≤D2。采用浸渍罩后，罩内炉渣的量，根据炼钢CAS工艺的经验，一般为钢液量的0．1％-0．3％。浸渍罩顶部设有喷枪孔、加料孔。喷枪孔位于浸渍罩顶部的中心，其直径为50-200mm，加料孔亦是排气孔，位于浸渍罩顶部距中心3／4D1，其直径为浸渍罩直径的1／4-1／6D1。
本发明采用出钢挡渣工艺及盛钢桶浸渍罩不能将初始渣全部排除，罩内所剩的炉渣主要成分为[％CaO]=30-50，[％SiO2]=10-25，[％FeO+MnO]=15-25，[％MgO]=5-10。通过往罩内加入石灰基还原渣[主要为CaO(渣总量的60-80％)、CaF2(5-20％)、Al2O3(3-10％)，CaCO3(5-10％)、SiC(2-5％)、等]。对原有炉渣进行变性处理，使其变为还原性炉渣。向浸渍罩内加入还原渣的渣量为钢液量的0．3-1．0％，形成还原渣后其渣的主要成分为[％CaO]=40-60，[％SiO2]=15-25，[％FeO+MnO]≤1，[％MgO]=3-8，[％Al2O3]=5-15。
本发明将浸渍罩内的高铝质或刚玉质喷枪插入钢液，喷枪插入钢液深度大于200mm。以氩气作为载气喷吹复合脱硫剂，氩气的流量为0．1-1．0Nm3／t．h，脱硫剂的喷吹量为2-10kg／t，喷吹时间为5-10min。脱硫剂的主要成分为CaO(60-80％)、CaF2(5-20％)、CaCO3(5-10％)、BaCO3(1-6％)、Na2CO3(1-6％)、SiC(1-5％)等，脱硫剂的粒度为0．0375-0．075mm。
本发明钢液脱硫的喷吹过程的温度为1650-1700℃，温降为30-50℃，原始硫为50-120ppm，脱硫率为60-90％，钢液硫含量最低可降到10ppm。
采用以上方法，解决了喷吹脱硫剂过程钢液在大气下吸氮及二次氧化问题，通过喷吹脱硫实验证实，钢液增氮量＜5ppm，钢液增氧量＜3ppm。
与现有精炼工艺相比，由于脱硫过程采用浸渍罩密闭的方法，用底吹氩和喷粉枪的载气为氩气喷粉，可使钢液处于低真空条件，钢液和自由空间气体的氧含量低，为钢液脱硫提供良好的条件，因此加快了钢液脱硫过程和防止钢液二次氧化及吸氮，故盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷粉脱硫方法具有常规喷粉脱硫反应速度快、效率高的优点，同时又避免了喷吹造成钢液翻腾时的钢液二次氧化及吸氮。采用浸渍罩喷粉脱硫工艺，脱硫成本降低，吨钢可望降低10-50元。该工艺投资相对较小、生产成本较低，适合大规模将钢液硫脱除到0．003％的水平。具有良好的推广应用前景。
本发明附图1为盛钢桶浸渍罩钢液喷粉脱硫装置简图的纵向剖面图。直径为浸渍罩直径的1／4-1／6D1。
本发明的实施方案在30t盛钢桶上进行，盛钢桶直径1800mm，盛钢桶高度2400mm，浸渍罩插入盛钢桶的中央，浸渍罩的直径为900mm，浸渍罩的高度为1200mm，浸渍罩的插枪孔为100mm，加料孔为200mm，喷枪的外径为80mm。脱硫剂的成分为CaO(65％)、CaF2(10％)、CaCO3(9％)、BaCO3(2％)、Na2CO3(2％)、SiC(2％)等。脱硫剂的粒度为0．075mm。
喷吹的初始条件为，钢中的初始硫为70-90ppm，钢液稳定温度为1700℃。
喷粉前喷枪插到渣钢界面处的位置进行吹氩，氩气流量为0．05Nm3／t．min，压力为0．4Mpa，吹氩时间为3min。透气砖的位置处于盛钢桶的中心，吹氩流量为0．05Nm3／t．min，压力为0．4Mpa。顶喷脱硫剂的喷粉量为8-10kg／t，喷吹时间为5min。
喷吹脱硫剂后钢中终点硫平均为25ppm，增氮量为1-2ppm，钢液温度下降30℃。