本發明涉及鋼鐵冶金領域，特別涉及一種精煉旋轉噴吹的脫硫裝置及脫硫方法。
背景技術：
潔凈化是現代鋼鐵材料發展的主要趨勢，潔凈鋼生產是現代鋼鐵冶煉技術發展的重要方向。o、p、s、h四大雜質元素的深處理問題，一直是伴隨品種鋼生產過程鋼質純凈化與成本之間的主要矛盾及障礙。常規處理手段主要依靠真空(rh、vd)及電極(lf)。但此方法設備費用昂貴，使用和維護費高，既使輕處理一個工序成本也在30-60元/t，尤其在當下市場價格競爭異常激烈的前提下，提質增效更加重要。
脫硫工藝是精煉鋼水過程中的一道重要工藝。目前，在鋼包內進行鋼水脫硫的常用方法有兩種：其一是在帶升溫裝置的鋼包內，向鋼液面撤入石灰、螢石等粉狀或塊狀脫硫劑，通過渣鋼界面傳質進行脫硫；加入量通常為8-20kg/t，精煉時間為30-50min，一般可將鋼中硫降低到20ppm。其二是用載氣將脫硫劑(cao、caco3、caf2等)噴入鋼液內部，脫硫劑直接與鋼液中硫接觸進行脫硫；噴入量通常為6-15kg/t，噴吹時間為10-15min，一般可將鋼中硫降低到20ppm。向鋼包內撒入脫硫劑的缺點是：渣鋼界面傳質速度慢，脫硫時間長，造成生產率低，同時鋼包需要具備加熱升溫條件。
公告號cn99122341.1提出一種盛鋼桶浸漬罩密閉鋼液噴粉脫硫方法，該方法在浸漬罩內插入噴槍，噴吹復合脫硫劑進行鋼液脫硫。但該方法直接在鋼液內插入噴槍，對于脫硫反應的動力學條件控制較差，脫硫粉劑在鋼液內不易擴散，使得粉劑的利用率較低，生產成本較高。
公告號cn201410339185.9提出一種噴吹攪拌復合式鐵水預處理脫硫裝置及方法，該裝置通過設置四棱截錐體攪拌槳及倒“v”形分布的噴出孔對鐵水包中的鐵水進行預處理脫硫，該裝置通過攪拌槳及噴出孔完成對鐵水處理的噴出和攪拌。由于該方法的噴出孔呈倒“v”形分布，鐵水靜壓力過大，噴吹時粉劑遇到阻力過大，小氣量噴吹易造成噴吹孔堵塞，大氣量噴吹會造成液面翻滾嚴重，鐵水噴濺劇烈，同時溫降會進一步增加。該裝置攪拌頭結構較復雜，若應用于鋼液精煉，其強度勢必會降低，噴吹過程中易造成攪拌頭損壞造成生產事故，若通過增加耐材強度及厚度強化其攪拌頭，對鋼水溫降影響嚴重，同時制造成本過高。
技術實現要素：
為了克服上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種精煉旋轉噴吹的脫硫裝置及脫硫方法。在鋼水脫硫生產中實現噴吹時間短，有效控制脫硫反應的動力學條件，使脫硫粉劑在鋼液內充分擴散，粉劑的利用率提高，降低生產成本。
本發明目的是通過下面的技術方案實現的：
一種精煉旋轉噴吹的脫硫裝置，包括升降裝置、供氣系統、加料系統、旋轉接頭、旋轉裝置、旋轉橫槍、t形攪拌頭、中空旋轉管和框架；所述旋轉橫槍的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側設有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉裝置包括電機和其內的空心軸；旋轉橫槍與旋轉裝置下部連接，槍身通過法蘭與空心軸連接；旋轉裝置上部與中空旋轉管下部連接，空心軸通過法蘭與中空旋轉管下部連接；中空旋轉管上部與旋轉接頭內的軸承連接；旋轉接頭與供氣系統和加料系統連通；旋轉接頭與框架固定；旋轉裝置固定在框架內，框架上端與升降裝置連接；所述的升降裝置包括卷揚機、定滑輪、吊鉤，支撐架、設置在框架一側的導向環、與導向環配合的導向桿；卷揚機、定滑輪、導向桿固定支撐架上；吊鉤通過鋼絲繩與框架連接。
所述的旋轉橫槍總長度為4500-5000mm，槍身直徑為150-200mm，t形攪拌頭長度800-1000mm，直徑為300-400mm，噴吹孔直徑為10-20mm。
精煉旋轉噴吹的脫硫方法，包括如下步驟：
1)轉爐出鋼溫度控制在1550℃～1650℃；
2)旋轉橫槍通過升降裝置由待機位開始下降，同時打開供氣系統和加料系統，開始噴脫硫粉劑；
3)旋轉橫槍的t形攪拌頭進入鋼水液面以下并距離鋼水罐底0.3-1m后停止下降，啟動旋轉裝置并逐步增加旋轉速度，t形攪拌頭轉速設定為5-300r/min；
4)旋轉噴吹5-10min后通過升降裝置開始提升旋轉橫槍，在旋轉橫槍的t形攪拌頭提出鋼水液面前轉速需降到5-10r/min，提出鋼水液面以上0.3-0.5m并保持這個位置再次加快旋轉10-30s，轉數為50-80r/min；
5)降低旋轉裝置轉數至停止，關閉供氣系統和加料系統，結束噴吹，完成旋轉噴吹的脫硫工序。
所述的供氣系統載氣流量10-60nm3/h，，載氣壓力0.3-1.5mpa，載氣為ar氣；
所述的加料系統對脫硫粉劑輸送量為5-13kg/t；
所述的脫硫粉劑成分含有質量百分比cao70-80％、caf210-15％、caco35-10％，粒度為0.05-0.1mm。
精煉旋轉噴吹的脫硫裝置及脫硫方法，可單獨應用該裝置進行精煉脫硫工序，也可應用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。
本發明的精煉旋轉噴吹的脫硫裝置和脫硫方法，將脫硫粉劑輸送至鋼液中，脫硫粉劑伴隨氣泡受離心力和上浮力的共同作用，沿螺旋線向液面漂浮，在離心力作用下，氣泡向粉劑噴出方向區域運動，使脫硫粉劑更好的彌散于鋼液中，同時在鋼液內形成渦流緩慢上升，從而增加了脫硫粉劑在鋼液內的停留時間，促進了鋼液內脫硫的動力學條件，提高脫硫粉劑的利用率。實現噴吹時間短，有效控制脫硫反應的動力學條件，使脫硫粉劑在鋼液內充分擴散，粉劑的利用率提高，降低生產成本。
附圖說明
圖1為精煉旋轉噴吹的脫硫裝置示意圖；
其中，1-升降裝置；2-供氣系統；3-加料系統；4-旋轉接頭；5-旋轉裝置；6-導向環；7-旋轉橫槍；8-鋼包；9-t形攪拌頭；10-中空旋轉管；11-框架；12-支撐架；13-導向桿。
具體實施方式
下面結合具體實施例進行說明：
一種精煉旋轉噴吹的脫硫裝置，包括升降裝置1、供氣系統2、加料系統3、旋轉接頭4、旋轉裝置5、導向環6、旋轉橫槍7、鋼包8、t形攪拌頭9、中空旋轉管10、框架11、支撐架12、導向桿13；
所述旋轉橫槍7的槍身為中空管，槍頭為t形攪拌頭，在t形攪拌頭的兩側設有噴吹孔，槍身及t形攪拌頭包裹耐火材料；所述旋轉裝置5包括電機和其內的空心軸；旋轉橫槍7與旋轉裝置5下部連接，槍身通過法蘭與空心軸連接；旋轉裝置5上部與中空旋轉管10下部連接，空心軸通過法蘭與中空旋轉管10下部連接；中空旋轉管10上部與旋轉接頭4內的軸承連接；旋轉接頭4與供氣系統2和加料系統3連通；旋轉接頭4與框架11固定；旋轉裝置5固定在框架11內，框架11與升降裝置1連接。
所述的升降裝置1包括卷揚機、定滑輪、吊鉤，支撐架12、設置在框架11一側的導向環6、與導向環6配合的導向桿13；卷揚機、定滑輪、導向桿13固定支撐架12上，吊鉤通過鋼絲繩與框架11上端連接。
實施例一
1.本發明的實施方案在260t鋼水灌上進行，轉爐出鋼溫度為1630℃。脫硫噴吹的旋轉橫槍總長度為5000mm，攪拌頭長度為1000mm，攪拌頭直徑為400mm，噴吹孔直徑為13mm，中空管直徑為190mm，插入深度為旋轉橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量50nm3/h，載氣壓力為1.5mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao80％、caf210％、caco35％。脫硫劑的粒度為0.09mm，脫硫劑的輸送量為8kg/t。
4.鋼水精煉旋轉噴吹的脫硫步驟如下：1)旋轉橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統，開始噴粉。2)旋轉橫槍進入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉，逐步增加旋轉速度，轉速設定為100r/min。3)噴吹工作達到9min后開始提槍，在旋轉橫槍前端提出鋼水液面前轉速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉20s，轉數為50r/min。4)降低旋轉轉數至停止，結束噴吹，完成旋轉噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為45ppm，經過旋轉噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為10ppm，脫硫率為77.8％，溫降為25℃。
實施例二
1.本發明的實施方案在260t鋼水灌上進行，轉爐出鋼溫度為1620℃。脫硫噴吹的旋轉橫槍總長度為4800mm，攪拌頭長度為900mm，攪拌頭直徑為350mm，噴吹孔直徑為10mm，中空管直徑為200mm，插入深度為旋轉橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量45nm3/h，載氣壓力為1.3mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao75％、caf215％、caco35％。脫硫劑的粒度為0.07mm，脫硫劑的輸送量為9kg/t。
4.鋼水精煉旋轉噴吹的脫硫步驟如下：1).旋轉橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統，開始噴粉。2).旋轉橫槍進入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉，逐步增加旋轉速度，轉速設定為190r/min。3)噴吹工作達到10min后開始提槍，在旋轉橫槍前端提出鋼水液面前轉速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉25s，轉數為50r/min。4).降低旋轉轉數至停止，結束噴吹，完成旋轉噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為42ppm，經過旋轉噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為9ppm，脫硫率為78.6％，溫降為23℃。
實施例三
1.本發明的實施方案在200t鋼水灌上進行，轉爐出鋼溫度為1625℃。脫硫噴吹的旋轉橫槍總長度為4600mm，攪拌頭長度為800mm，攪拌頭直徑為360mm，噴吹孔直徑為9mm，中空管直徑為170mm，插入深度為旋轉橫槍t形攪拌頭底部距灌底0.5米。
2.使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量45nm3/h，載氣壓力為1.3mpa，載氣為ar氣。
3.脫硫粉劑主要成分為cao78％、caf212％、caco36％。脫硫劑的粒度為0.08mm，脫硫劑的輸送量為7kg/t。
4.鋼水精煉旋轉噴吹的脫硫步驟如下：1).旋轉橫槍接到工作指令后由待機位開始下降，同時打開高壓氣源和加料系統，開始噴粉。2).旋轉橫槍進入鋼水液面以下距離鋼水罐底0.5m后開始旋轉，逐步增加旋轉速度，轉速設定為60r/min。3)噴吹工作達到8min后開始提槍，在旋轉橫槍前端提出鋼水液面前轉速需降到5r/min以下，提出鋼水液面以上0.3m并保持這個位置再次加快旋轉30s，轉數為50r/min。4).降低旋轉轉數至停止，結束噴吹，完成旋轉噴吹的脫硫工序。
5.實施鋼種精煉前初始硫含量為44ppm，經過旋轉噴吹脫硫工序處理后成品硫含量為11ppm，脫硫率為75％，溫降為22℃。
對比例
在260t鋼水灌上應用常規固定圓筒噴槍生產，實施鋼種的轉爐出鋼溫度為1630℃，精煉前初始硫含量為46ppm，固定圓筒噴槍底部距灌底0.5米，使用載氣噴吹脫硫劑，載氣流量20nm3/h，載氣壓力為1.2mpa，載氣為ar。使用的脫硫粉劑為cao80％、caf210％、caco35％等。脫硫劑的粒度為0.09mm，脫硫劑的輸送量為15kg/t。處理時間為13min。
處理過程中鋼水噴濺現象明顯，旋轉噴吹處理后硫含量22ppm，脫硫率為52.2％，溫降為33℃。
應用本發明方法進行精煉脫硫生產與常規精煉相比，抑制噴濺效果明顯，脫硫率提高20％，縮短處理時間25％，提高了粉劑利用率，溫降減少20％。本發明既可獨立作為鋼液精煉脫硫工序，也可應用在鋼液精煉的lf、氬站、rh、ans、vd等工序上。