權(quán)利要求

1.轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法，其特征在于：在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中使用埋設(shè)在爐身出鋼側(cè)耐火材料中的噴吹元件將惰性氣體或也同時(shí)將碳粉噴吹入熔體內(nèi)，通過(guò)反應(yīng)與擴(kuò)散降低爐渣和鋼液中的氧含量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法，其特征在于：所述埋設(shè)在爐身出鋼側(cè)的噴吹元件位于熔池液面區(qū)以上，分布于出鋼過(guò)程鋼液深度始終較大的區(qū)域。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法，其特征在于：所述噴吹元件的噴吹分別獨(dú)立控制，噴吹起止時(shí)刻和噴吹量與轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程傾動(dòng)角度連鎖控制。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法，其特征在于：所述碳粉噴吹使用攪拌氣體作為碳粉流態(tài)化和噴吹的載氣。 5.轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的裝置，應(yīng)用于權(quán)利要求1的方法，其特征在于：包括：1）碳粉儲(chǔ)存?zhèn)}，用于儲(chǔ)存和向噴吹輸送設(shè)施輸送碳粉；2）碳粉噴吹輸送設(shè)施，用于碳粉的計(jì)量控制及下料；3）氣體控制閥組及管路，用于攪拌或流態(tài)化/載氣氣體的控制及輸送熔體噴入物質(zhì)；4）混合器，用于同時(shí)噴粉時(shí)碳粉的流態(tài)化、與載氣的混合和向煉鋼爐的稀相氣力輸送；5）埋入出鋼側(cè)爐身耐火材料中的噴吹元件，用于向熔體中吹入攪拌氣體或同步吹入碳粉。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的裝置，其特征在于：所述噴吹元件可兼用于吹氣和噴粉。

說(shuō)明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種在出鋼過(guò)程中通過(guò)爐身埋入噴吹元件向熔體吹入惰性氣體或同時(shí)噴吹碳粉以降低爐內(nèi)熔體氧含量和減少轉(zhuǎn)爐冶煉周期時(shí)間的方法與裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代氧氣煉鋼是一個(gè)使用純氧氧化鐵熔體中碳和硅、錳、磷等元素并使鐵熔體從初始成分氧化為終點(diǎn)目標(biāo)成分的氧化過(guò)程，主要是通過(guò)連續(xù)向熔池吹入大量氧氣首先氧化鐵元素生成鐵氧化物，再由鐵氧化物間接氧化熔池中需要被氧化的其它元素實(shí)現(xiàn)的。因此，當(dāng)達(dá)到了最終碳元素的終點(diǎn)成分目標(biāo)停止向熔體供氧時(shí)，熔體氧含量（特別是低碳鋼冶煉鋼液氧含量，尤其是爐渣鐵氧化物中的氧含量）會(huì)大大超出與目標(biāo)碳含量的平衡值，即便是在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐條件下也仍然會(huì)使鋼的質(zhì)量惡化、脫氧合金消耗增加和冶煉過(guò)程鐵損變大。為改善這一狀況，一般較常用方法是在冶煉停止供氧后還需要繼續(xù)維持從爐底吹入惰性氣體進(jìn)行一定時(shí)間的靜置攪拌（通常為30秒~60秒），通過(guò)反應(yīng)和擴(kuò)散一定程度地降低熔體中的氧含量后再開始出鋼。

由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的噴吹元件均布置在爐底，底吹攪拌是通過(guò)預(yù)埋的噴吹元件通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)的，在停止供氧后的底吹靜置攪拌時(shí)需要爐體豎直才能進(jìn)行，是一個(gè)只有攪拌熔池降低熔體氧含量唯一冶金功能的過(guò)程，不僅占用了煉鋼爐的作業(yè)周期時(shí)間，還造成整個(gè)體系相應(yīng)的大量散熱。而現(xiàn)有技術(shù)中出鋼對(duì)轉(zhuǎn)爐本身而言也僅是將鋼液在控制爐渣卷入條件下倒入鋼包的單一目的作業(yè)，在整個(gè)出鋼過(guò)程時(shí)間（根據(jù)煉鋼爐容量等波動(dòng)在100秒~450秒）爐內(nèi)往往沒有任何具有其它冶金功能的操作。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的問(wèn)題本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)靜置攪拌占用時(shí)間使得冶煉周期加長(zhǎng)、熔池散熱量增加以及出鋼過(guò)程未能充分利用發(fā)揮冶金功能等問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)更好的爐內(nèi)熔體脫氧。

技術(shù)方案

本發(fā)明的技術(shù)方案為：在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐出鋼側(cè)熔池以上的爐身段增設(shè)若干噴吹元件，當(dāng)吹煉結(jié)束停止供氧時(shí)不再進(jìn)行靜置攪拌或僅僅進(jìn)行很短時(shí)間靜置攪拌就開始出鋼，在出鋼過(guò)程中通過(guò)爐身段的噴吹元件通過(guò)惰性氣體攪拌或同步進(jìn)行碳粉噴吹對(duì)熔體進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間和更深程度的脫氧，直至出鋼接近結(jié)束。一般公稱容量100噸以上轉(zhuǎn)爐的出鋼時(shí)間不少于120秒鐘，采用本發(fā)明方法在出鋼過(guò)程中的實(shí)際熔體攪拌時(shí)間不少于90秒鐘，數(shù)倍于靜置攪拌的時(shí)間。

上述技術(shù)方案是通過(guò)本發(fā)明一種轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的裝置實(shí)現(xiàn)的。在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明裝置包括：1）碳粉儲(chǔ)存?zhèn)}，用于儲(chǔ)存和向噴吹輸送設(shè)施輸送碳粉；2）碳粉噴吹輸送設(shè)施，用于碳粉的計(jì)量控制及下料；3）氣體控制閥組及管路，用于攪拌或流態(tài)化/載氣氣體的控制及輸送熔體噴入物質(zhì)；4）混合器，用于同時(shí)噴粉時(shí)碳粉的流態(tài)化、與載氣的混合和向煉鋼爐的稀相氣力輸送；5）埋入出鋼側(cè)爐身耐火材料中的噴吹元件，用于向熔體中吹入攪拌氣體或同步吹入碳粉。其具有結(jié)構(gòu)新穎性的核心是將噴吹元件埋入出鋼側(cè)爐身耐火材料中。

有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

1）利用出鋼過(guò)程進(jìn)行熔池?cái)嚢瑁s短了冶煉周期時(shí)間，在取得更好熔體脫氧效果的基礎(chǔ)上提高煉鋼生產(chǎn)效率3%左右。

2）能夠增加熔體攪拌脫氧時(shí)間，進(jìn)一步降低爐渣和鋼液中的氧含量，提高鋼液的質(zhì)量，并減少脫氧材料消耗。

3）冶煉周期時(shí)間減少也相應(yīng)減少了鋼液的靜態(tài)散熱，有利于降低出鋼溫度。

4）進(jìn)一步降低爐渣鐵氧化物以及其中氧的含量，減少了終點(diǎn)一次性倒渣工藝條件下的冶煉吹損。

5）爐渣氧含量的相對(duì)降低使得爐渣進(jìn)一步稠化，減少出鋼鋼流上方渦流造成的熔渣卷入。

6）出鋼口周邊布置噴吹元件的攪拌氣流破壞了出鋼中后期爐內(nèi)鋼液面上方出現(xiàn)的渦流流場(chǎng)，也進(jìn)一步減少渦流造成的熔渣卷入落入鋼包中。

7）取消或縮短靜置攪拌降低了轉(zhuǎn)爐爐底透氣磚在終點(diǎn)最惡劣條件下的工作時(shí)間和強(qiáng)度負(fù)荷，有利于底吹透氣磚長(zhǎng)壽。

附圖說(shuō)明

圖1典型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐底噴吹元件布置及靜置攪拌示意圖。圖中：

1、轉(zhuǎn)爐，2、出鋼口，3、爐內(nèi)熔體（爐渣與鋼液）；4、底部攪拌噴吹元件；5、氧槍

圖2本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)爐出鋼口側(cè)爐身段噴吹元件布置及出鋼攪拌示意圖。圖中：

1、轉(zhuǎn)爐，2、出鋼口，3、爐內(nèi)熔體（爐渣與鋼液）；4、底部攪拌噴吹元件；5、鋼包；6、出鋼側(cè)爐身段的攪拌噴吹元件。

圖3一種轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的裝置示意圖。圖中：

1、碳粉儲(chǔ)存?zhèn)}；2、碳粉噴吹輸送設(shè)施；3、氣體控制閥組及管路；4、混合器；5、埋入出鋼側(cè)爐身段耐火材料中的噴吹元件。

具體實(shí)施方式

一種轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法，其特征在于：在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中使用埋設(shè)在爐身出鋼側(cè)的噴吹元件將惰性氣體或也同時(shí)將碳粉噴吹入熔體內(nèi)，通過(guò)反應(yīng)與擴(kuò)散降低爐內(nèi)熔體氧含量；

進(jìn)一步地，埋設(shè)在爐身出鋼側(cè)的噴吹元件位于熔池液面區(qū)以上，吹煉過(guò)程中不吹或僅少量吹出避免堵塞的疏通氣體；

更近一步地，噴吹元件分布于出鋼過(guò)程中鋼液深度較大的區(qū)域，盡可能多地?cái)U(kuò)大攪拌區(qū)域和維持?jǐn)嚢钑r(shí)間；

更近一步地，每個(gè)噴吹元件的噴吹分別獨(dú)立控制氣體流量和粉氣比例；

更近一步地，噴吹起止時(shí)刻和噴吹量取決于噴吹元件上方的熔體深度，與轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程傾動(dòng)角度連鎖控制；

進(jìn)一步地，當(dāng)出鋼過(guò)程同時(shí)向熔體噴粉時(shí)，碳粉噴吹使用攪拌氣體作為碳粉流態(tài)化和噴吹的載氣。

一種轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的裝置，應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程從下部向熔體噴吹脫氧的方法，其整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：

1）碳粉儲(chǔ)存?zhèn)}，用于儲(chǔ)存和向噴吹輸送設(shè)施輸送碳粉；

2）碳粉噴吹輸送設(shè)施，用于碳粉的計(jì)量控制及下料；

3）氣體控制閥組及管路，用于攪拌或流態(tài)化/載氣氣體的控制及輸送熔體噴入物質(zhì)；

4）混合器，用于同時(shí)噴粉時(shí)碳粉的流態(tài)化、與載氣的混合和向煉鋼爐的稀相氣力輸送；

5）埋入出鋼側(cè)爐身段耐火材料中的噴吹元件，用于向熔體中吹入攪拌氣體或同步吹入碳粉。

進(jìn)一步的，進(jìn)行同時(shí)噴粉時(shí)，噴吹元件可兼用于吹氣和噴粉。

具體本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)合實(shí)施方案例進(jìn)一步進(jìn)行描述。

實(shí)施例1

120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，僅使用一塊出鋼噴吹元件，埋設(shè)在轉(zhuǎn)爐豎直時(shí)出鋼口正下方約450毫米處，吹入的攪拌氮?dú)庖餐瑫r(shí)作為噴吹碳粉的載氣。出鋼時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度由0°旋轉(zhuǎn)至70°和85°時(shí)，分別開始加大氣體流量（總供氣強(qiáng)度0.02Nm 3/t*min）和開始進(jìn)行碳粉稀相噴吹（粉氣比為1.5kg/m 3）；當(dāng)出鋼轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度旋轉(zhuǎn)至93°和94°時(shí)分別減少和停止噴吹碳粉；當(dāng)出鋼旋轉(zhuǎn)至95°時(shí)切換至吹掃氣體設(shè)定流量；出鋼口擋渣后節(jié)流流股中鋼渣比例加大時(shí)抬爐停止出鋼。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間（鋼液從出鋼口流出至搖起轉(zhuǎn)爐）約180秒，其中對(duì)熔體進(jìn)行脫氧的氣體攪拌時(shí)間約135秒，強(qiáng)脫氧的噴吹碳粉時(shí)間110秒。

實(shí)施例2

300噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，使用三塊出鋼噴吹元件，縱列布置埋設(shè)在轉(zhuǎn)爐豎直時(shí)出鋼口正上方爐帽區(qū)一塊、出鋼口正下方約350毫米處和約1500毫米處各一塊，攪拌時(shí)同時(shí)噴入碳粉。原工藝規(guī)定為吹煉終點(diǎn)停止吹氧后底吹氬氣靜置攪拌60秒開始搖爐出鋼，本發(fā)明實(shí)施例改為氧槍提出爐口后隨即搖爐開始出鋼，相應(yīng)減少冶煉周期時(shí)間45秒。出鋼噴吹脫氧工藝過(guò)程為：開始出鋼轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度由0°旋轉(zhuǎn)至50°、55°和60°時(shí)，分別從下至上將各元件噴吹氣體流量加大到噴吹設(shè)定值，供氣強(qiáng)度各為0.02Nm 3/t*min；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度旋轉(zhuǎn)至75°、82°和86°且實(shí)際氣體流量達(dá)到設(shè)定值的噴吹元件開始進(jìn)行碳粉稀相噴吹，粉氣比為1.0kg/m 3；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度旋轉(zhuǎn)至91°、93°和93°時(shí)分別由下至上停止碳粉噴吹；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度旋轉(zhuǎn)至93°、95°和94°時(shí)分別將各噴吹元件吹氣流量從攪拌設(shè)定量由下至上切換至吹掃設(shè)定量。

實(shí)施例3

210噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，使用兩塊出鋼噴吹元件，縱列布置埋設(shè)在轉(zhuǎn)爐豎直時(shí)出鋼口正下方約350毫米處和約1200毫米處各一塊，氣體攪拌。原工藝為吹煉終點(diǎn)停止吹氧氧槍提出爐口后隨即搖爐開始出鋼，不進(jìn)行靜置攪拌爐內(nèi)熔體脫氧。實(shí)施例方案出鋼噴吹脫氧工藝為：開始出鋼轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度由0°旋轉(zhuǎn)至55°和60°時(shí)，分別從下至上分別將兩個(gè)噴吹元件氣體流量由吹掃設(shè)定值加大到噴吹設(shè)定值，供氣強(qiáng)度各為0.03Nm 3/t*min；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度旋轉(zhuǎn)至93°、95°時(shí)分別將兩噴吹元件吹氣流量由下至上切換回至吹掃氣體設(shè)定流量。實(shí)施例方案較原工藝增加攪拌時(shí)間240秒以上，鋼液碳氧積從原先的0.0027的水平下降至0.0018，渣中全鐵由原先的22%的水平下降至18%。

實(shí)施例4

300噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，使用四塊出鋼噴吹元件，布置埋設(shè)在轉(zhuǎn)爐豎直時(shí)出鋼口中心正上方爐帽區(qū)一塊、出鋼口中心下垂線約350毫米處兩側(cè)對(duì)稱各相距約800毫米處兩塊和出鋼口正下方約1500毫米處一塊。

本說(shuō)明書附圖所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程爐內(nèi)熔體脫氧的方法與裝置.pdf