KR 鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程和設(shè)備分析

韓長(zhǎng)儀， 戴年建

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司， 北京 100176）

鐵水預(yù)處理在現(xiàn)代化煉鋼中具有重要的意義，是煉鋼優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程不可缺少的環(huán)節(jié)。目前常見的有噴吹法和KR 法兩種形式，其中后者因其具有冶金動(dòng)力學(xué)條件好、效果穩(wěn)定、運(yùn)行成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外廣泛推廣和應(yīng)用。

KR（Kambara Reactor）法鐵水預(yù)處理是將澆鑄耐火材料的十字形攪拌頭，插入裝有鐵水的鐵水罐中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，同時(shí)加入石灰粉等材料，使其與鐵水充分混合和反應(yīng)，達(dá)到脫硫、硅、磷的目的，常稱為KR 法三脫鐵水預(yù)處理。

本文以某海外煉鋼項(xiàng)目為背景，簡(jiǎn)單介紹KR法三脫鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程，重點(diǎn)說明各主體設(shè)備的組成功能和性能特點(diǎn)。其三脫鐵水預(yù)處理、新式倒罐兌鐵方式和主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能，可為各鋼鐵企業(yè)和科研單位的工藝改進(jìn)和研發(fā)創(chuàng)新提供一定的思路和參考價(jià)值[1-3]。

1 工藝流程

1.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目年產(chǎn)120 萬t 鐵水，煉鋼區(qū)域新建2 套預(yù)處理系統(tǒng)、1 套倒罐系統(tǒng)和5 套兌鐵系統(tǒng)，要求對(duì)180 t 鐵水進(jìn)行三脫預(yù)處理并倒罐后兌入電爐。

1.2 工藝流程

從高爐運(yùn)輸至鐵水預(yù)處理車間的180 t 鐵水罐，經(jīng)KR 三脫處理和扒渣后，從180 t 鐵水罐經(jīng)倒罐系統(tǒng)傾翻裝置倒入多個(gè)45 t 鐵水罐內(nèi)，然后用抱罐車運(yùn)至現(xiàn)有的電爐車間，采用兌鐵傾翻車通過溜槽將鐵水從電爐的爐門連續(xù)兌入爐內(nèi)。

該KR 鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的整體工藝流程圖如圖1。

圖1 KR 三脫鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵工藝流程圖

2 主體設(shè)備組成功能及技術(shù)參數(shù)

整個(gè)工藝流程分為以下三個(gè)系統(tǒng)：鐵水預(yù)處理系統(tǒng)、倒罐系統(tǒng)和兌鐵系統(tǒng)。

2.1 鐵水預(yù)處理系統(tǒng)

如下頁圖2、圖3 所示，鐵水預(yù)處理系統(tǒng)包括下料系統(tǒng)和各種機(jī)械設(shè)備，說明如下：

2.1.1 下料系統(tǒng)

下料系統(tǒng)用于儲(chǔ)存和定量提供燒結(jié)礦粉、石灰粉和螢石粉，主要包括氣力輸送、布袋除塵器、粉劑儲(chǔ)倉(cāng)、振動(dòng)給料機(jī)、稱量斗、旋轉(zhuǎn)給料器、卸料斗、旋轉(zhuǎn)給料器、流態(tài)化、倉(cāng)壁振打器、插板閥、伸縮溜管等設(shè)備。

2.1.2 鐵水罐傾翻車

鐵水罐傾翻車與扒渣機(jī)共用液壓站，具有行走、傾翻和稱重功能，用于180 t 鐵水罐在吊罐位和處理位之間的運(yùn)輸，在處理位時(shí)將鐵水罐傾翻以進(jìn)行扒渣操作。主要參數(shù)：載重能力為260 t，行走速度為20 m/min，傾翻角度為45°，電機(jī)功率為2×37 kW，稱質(zhì)量傳感器為4×150 t。

圖2 鐵水預(yù)處理系統(tǒng)側(cè)視圖

圖3 鐵水預(yù)處理系統(tǒng)側(cè)視圖

2.1.3 扒渣機(jī)

扒渣機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，扒渣臂具有平移、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的功能，以配合鐵水罐傾翻扒除鐵水表面的渣子。主要參數(shù)：平移行程為6 000 mm，平移速度為1 000 mm/s，升降行程為2 000 mm，升降速度為400 mm/s，旋轉(zhuǎn)角度為-10°～+45°，扒渣力為1 t，打渣力為2.5 t。

2.1.4 氧槍升降裝置

該裝置具有槍體升降和擺動(dòng)功能。電液推桿動(dòng)作將槍體擺動(dòng)升起，電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)氧槍向斜下方穿過鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)插入鐵水內(nèi)，開始吹氧操作。用于補(bǔ)充溫度，同時(shí)可起到調(diào)節(jié)鋼水化學(xué)成份的作用。主要參數(shù)：升降速度為30 m/min，電機(jī)功率為4 kW，擺動(dòng)角度為6°，電液推桿功率為3 kW。

2.1.5 測(cè)溫取樣裝置

該裝置結(jié)構(gòu)和參數(shù)與氧槍升降裝置相同，用于對(duì)鐵水進(jìn)行測(cè)溫和取樣。

2.1.6 攪拌升降裝置

該裝置主要包括升降機(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)采用電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)雙卷筒卷揚(yáng)，定滑輪安裝在升降軌道頂部框架上，動(dòng)滑輪固定于攪拌機(jī)構(gòu)車架上，設(shè)置壓力傳感器以監(jiān)測(cè)鋼絲繩松弛情況。正常狀態(tài)下由電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭升降，電機(jī)故障或斷電等緊急情況時(shí)用氣動(dòng)馬達(dá)將攪拌頭從鐵水罐中提出。

攪拌機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)軸、上下軸承、車架、固定導(dǎo)輪和活動(dòng)導(dǎo)輪等組成，旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)攪拌頭進(jìn)行攪拌處理。攪拌電機(jī)變頻調(diào)速以適應(yīng)不同工況，車架上下四角安裝有固定導(dǎo)輪和活動(dòng)導(dǎo)輪用于導(dǎo)向和緩沖振動(dòng)沖擊，驅(qū)動(dòng)軸及下側(cè)軸承通有壓縮空氣連通攪拌頭進(jìn)行冷卻，最后從防塵罩吹出進(jìn)行氣封。主要參數(shù)[4，5]：升降能力為45 t，升降速度為7 m/min，升降電機(jī)功率為75 kW，事故提升速度為0.8m/min，氣馬達(dá)功率為10 kW，壓力傳感器為2×20t，攪拌能力為140 t，攪拌速度為80～120 m/min，攪拌電機(jī)功率為315 kW。

2.1.7 升降軌道

升降軌道由四根立柱、橫梁和頂部框架組成框架結(jié)構(gòu)，通過底座與鋼結(jié)構(gòu)多層平臺(tái)相連接固定，攪拌升降裝置定滑輪組和鋼絲繩防松檢測(cè)機(jī)構(gòu)固定于升降軌道的頂部框架上，垂直方向分為導(dǎo)向軌道和工作軌道，支撐導(dǎo)向攪拌裝置上下移動(dòng)。

2.1.8 攪拌頭

十字形澆注料砌襯的攪拌頭，內(nèi)部通壓縮空氣冷卻。主要參數(shù)：長(zhǎng)度為3 500 mm，十字頭尺寸為1 200 mm×1 100 mm×820 mm×370 mm。

2.1.9 攪拌頭更換車

該車用于協(xié)助換下舊攪拌頭并安裝新的攪拌頭。通過電機(jī)及電纜卷筒驅(qū)動(dòng)小車行走，車載液壓站可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降、對(duì)中和旋轉(zhuǎn)，以便對(duì)攪拌頭位置進(jìn)行調(diào)整，從而提高工作效率。主要參數(shù)：載重能力為9 t，行走速度為10 m/min，電機(jī)功率為2.2 kW，升降行程為300 mm，對(duì)中行程為±100 mm，旋轉(zhuǎn)角度為±50°。

2.1.10 攪拌頭清理裝置

該裝置可以擺動(dòng)和升降動(dòng)作，用于清除攪拌頭上的黏渣。主要參數(shù)：擺動(dòng)角度為68°，擺動(dòng)氣缸為Φ160 mm/335 mm，升降氣缸為Φ230 mm/230 mm。

2.1.11 液位測(cè)量裝置

西門子雙源CT冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)存在比較高的密度分辨率和時(shí)間分辨率高，較短的掃描時(shí)間，可提升圖像質(zhì)量[1-2]。西門子雙源CT冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)屬于無創(chuàng)的一種影像學(xué)檢查措施，在臨床中已經(jīng)獲得診斷冠狀動(dòng)脈狹窄的應(yīng)用價(jià)值。本次數(shù)據(jù)結(jié)果表明，診斷金標(biāo)準(zhǔn)即為冠狀動(dòng)脈造影(CAG)，診斷基礎(chǔ)即為冠狀動(dòng)脈病變節(jié)段，可獲得較好的特異性、敏感性、準(zhǔn)確率，但也可能發(fā)生漏診或者過診現(xiàn)象，一般是由于血管細(xì)小、血管壁鈣化、走形迂曲等導(dǎo)致的，且造影劑推注速度過快、服用硝酸甘油也可能影響診斷結(jié)果[3]。

該裝置用于扒渣后檢測(cè)鐵水罐中的實(shí)際液面高度從而確定攪拌頭插入液面的深度，對(duì)于鐵水液面變動(dòng)的情況尤其適用。主要參數(shù)：工作行程：2 000 mm，氣缸尺寸為Φ125 mm/Φ30-2 000 mm，液位傳感器為激光式。

2.2 倒罐系統(tǒng)

常見傳統(tǒng)倒罐方式是用天車將鐵水罐傾翻直接倒入小的罐中，本項(xiàng)目改為傾翻裝置配合多臺(tái)稱量車實(shí)現(xiàn)連續(xù)倒罐，不但釋放天車，而且自動(dòng)化程度高，安全可靠。

倒罐系統(tǒng)主要包括2 套傾翻裝置、3 臺(tái)稱量車和除塵煙罩，如圖4 所示。

圖4 倒罐系統(tǒng)斷面圖

2.2.1 傾翻裝置

傾翻裝置主要由傾翻架、液壓缸、錨固框架和底座等組成。液壓缸驅(qū)動(dòng)傾翻架帶動(dòng)180 t 鐵水罐傾翻，將鐵水倒入45 t 鐵水罐中。主要參數(shù)：載重量為260 t 傾翻角度為100°，液壓缸為2×Φ280 mm/Φ200-2 710 mm

稱量車采用3 車5 位布置（2 個(gè)倒罐位、3 個(gè)吊罐位），用于連續(xù)移動(dòng)運(yùn)輸45 t 鐵水罐，并對(duì)倒入鐵水實(shí)時(shí)稱重，與傾翻裝置聯(lián)鎖控制。主要參數(shù)：載重量為80 t，行走速度為20 m/min，電機(jī)功率為11 kW，稱質(zhì)量傳感器為4×40 t。

2.3 兌鐵系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)外各個(gè)煉鋼廠通常采用天車直接通過電爐爐頂或側(cè)面進(jìn)行兌鐵，本項(xiàng)目改為機(jī)械傾翻車實(shí)現(xiàn)兌鐵，不但不占用天車，而且操作簡(jiǎn)單，安全可靠。

兌鐵系統(tǒng)主要包括兌鐵傾翻車和溜槽，如圖5所示。

圖5 兌鐵系統(tǒng)斷面圖

2.3.1 兌鐵傾翻車

兌鐵傾翻車主要由車架裝配、稱重傳感器、傾翻機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓站等組成，用于在吊罐位和兌鐵位之間運(yùn)輸45 t 鐵水罐，液壓缸傾翻鐵水罐通過溜槽將鐵水從爐門兌入電爐。主要參數(shù)：載重量為80 t，走行速度為10 m/min，最大傾翻角度為96°，電機(jī)額定功率為2×5.5 kW，傾翻液壓缸為2×Φ250 mm/Φ180-1 850 mm，鎖定液壓缸為Φ125 mm/Φ70-180 mm，稱重傳感器為4×80 t。

2.3.2 溜槽

溜槽為分段式可拆卸結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)砌筑耐火材料，通過活動(dòng)銷固定于兌鐵傾翻車車架上。

3 結(jié)語

本文首先簡(jiǎn)要介紹了KR 法三脫鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程，然后詳細(xì)論述了各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備組成，重點(diǎn)說明了主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能和參數(shù)特點(diǎn)。鐵水預(yù)處理尤其是三脫處理，可以提高鋼材品質(zhì)，增加鋼鐵企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要的戰(zhàn)略意義。創(chuàng)新的機(jī)械設(shè)備自動(dòng)倒罐兌鐵方式減輕了人員操作強(qiáng)度，安全可靠。