CN1017999B - 复吹-双流道氧枪冶炼半钢工艺及氧枪 - Google Patents
复吹-双流道氧枪冶炼半钢工艺及氧枪Info
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Abstract
本发明提供了一种氧气转炉冶炼半钢的新工艺。其主要特征是顶部采用新结构的双氧流道氧枪，由主氧流道和副氧流道同时供氧，提高转炉的二次燃烧率和加快化渣；同时底部喷吹氮气或氩气。其结果二次燃烧率平均提高8.74%，可补偿冶炼温度约30℃，可多加废钢25公斤/吨钢，脱硫率提高2.18%，冶炼终点时，渣中的全铁下降2～3%，且每炉供氧时间缩短5分钟，经济效果显著。
Description
本发明属于氧气转炉炼钢领域。主要适用于半钢炼钢。
半钢是由含钒铁水经氧化法提取钒渣后所得的半成品。其化学成分（重量%）为：3.50～3.8-%C，Si≤0.02%，Mn≤0.08%，0.06～0.10%S，P＜0.05%，V≤0.04%，Ti≤0.01%，余为Fe。
由于半钢中C、Si、Mn含量较正常铁水低，所以利用半钢炼钢的主要问题是热量不足和成渣困难。目前，解决氧气转炉冶炼半钢上述问题的主要技术措施是少加或不加废钢，以减少热量的消耗;另外，加入一些酸性或中性氧化物，加速成渣过程。
国外利用半钢炼钢的转炉钢厂有苏联的下塔尔钢厂和南非的哈威尔德钢公司，所采用的半钢冶炼工艺基本相似，即利用单道氧枪进行顶吹氧〔（Journal of The Iron and Steel Institute）April 1970，P336～341;（钒钛磁铁矿开发国际学术会义论文集;51～55页）〕。近年来，苏联采用转炉复合吹炼技术吹炼半钢，但未采用双流道氧枪吹炼，所以半钢炼钢的主要困难尚未完全解决。现有技术中的双流道氧枪，其结构较简单，且易发生枪内着火现象〔（国外转炉顶底复合吹炼技术（二）译
文集，244～245页，249～258页〕。
上述冶炼半钢工艺的主要缺点是：
1.废钢加入量少，吹炼终点钢水的温度得不到保证。
2.化渣困难，致使钢中硫含量偏高，有时吹炼终点仍达不到冶炼钢种所要求的硫含量，不能保证按计划冶炼钢种。
3.供氧强度低，吹炼时间长，生产效率低，每炉钢的供氧时间比吹炼低磷生铁要长4～6分钟。
本发明的目的在于提供一种氧气转炉半钢炼钢的新工艺及所采用的喷枪，既解决了现有半钢炼钢工艺中热量不足和成渣困难的问题，又能多加废钢，缩短冶炼时间，提高劳动生产率等。
为达到上述目的，其主要技术方案是采用一种新结构的双流道氧枪及其喷吹工艺参数，提高转炉的二次燃烧率和加快化渣;同时转炉底部喷吹氮气或氩气。即复吹-双流道氧枪冶炼半钢工艺。
双流道氧枪的主氧流喷孔的氧射流速度高，供氧量大，流股直径大，这部分氧流主要用于氧化熔池杂质;副氧流喷孔的氧射流速度低，供氧量小，流股直径小，主要用于提高炉气的二次燃烧率。在1500℃温度下1标米3CO燃烧成CO2，可产生热量10.383兆焦耳。二次燃烧率的提高，增加了炼钢过程的热源;副氧流还有对炉渣进行搅拌和氧化作用，有助于石灰的熔化，加速炉渣的形成。底部通过供气元件通入惰性气体（氮气、氩气），可以搅拌熔池，改善熔池传热、传质条件，加速向熔池传递热量，并使渣-钢之间的化学反应加快，更加接近
平衡。
本发明所采用的双流道氧枪由外套管、隔水套管、主氧道管、副氧道管、喷头和防火铜套管组成。在主氧流道管内壁上镶嵌了一个铜套管，防止管内着火。另外，隔水套管、主氧流道管、副氧流道管与喷头的连接均采用滑动连接。这种连接具有如下优点：更换氧枪喷头方便;比焊缝连接简单;有利于消除氧枪膨胀所产生的应力。
复吹一双流道氧枪冶炼半钢的具体工艺如下：
1.双流道氧枪供氧制度
转炉装完铁水、废钢之后，开始供氧，直至冶炼终止。双流道氧枪的供氧制度为：主氧流道的氧压0.75～0.85兆帕，氧流量17～18×103米3/小时;副氧流道的氧压0.5～0.75兆帕，氧流量2.8～4.0×103米3/小时。
2.复吹底部供惰性气体制度
吹炼前、中期吹氮气，吹炼后期吹氩气。喷吹氮气强度为0.010～0.020米3/分钟·吨，喷吹氩强度为0.025～0.050米3/分钟·吨。
3.造渣制度
采用单渣二批料操作，初渣碱度（CaO/SiO2）控制在2.5～3.5，终渣碱度控制在4.5～6.5。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.热效率提高，二次燃烧率平均提高8.74%，可以补偿冶炼温
度约30℃，多用废钢25公斤／吨钢。
2.去硫效果好，吹炼终点时硫在渣、钢之间的分配比（（S）／〔S〕）达到9.50，比普通氧气顶吹炼钢工艺提高了1.55；并在节省石灰2.13公斤／吨钢的同时，脱硫率提高2.18％。
3.冶炼终点时，渣中的全铁（TFe）下降2～3％；同时，吹炼过程中喷溅减少，金属收得率提高0.4％。
4.降低钢中氧活度，提高铁合金中金属的回收率。如吹炼低碳钢时，其吹炼终点时钢中氧活度平均下降50～150PPm，残锰提高0.01％；脱氧合金化时，锰铁中锰的回收率平均提高2％，硅铁中硅的回收率平均提高1.5%。
5.可缩短供氧时间，提高了劳动生产率，比普通氧气顶吹转炉缩短5分钟。
6.本发明的双流道氧枪结构简单、合理，并可防止枪内着火，可消除氧枪膨胀所产生的应力。
附图说明
附图为本发明双流道氧枪的结构示意图。图中1为外套管，2为隔水套管，3为副氧流道管，4为密封槽及密封圈，5为主氧道喷孔，6为喷头，7为副氧道喷孔，8为主氧流道管，9为铜套管。
外套管1、隔水套管2、副氧流道管3和主氧流道管8均用钢管制成，喷头6用铜制成喷头6除与主氧道喷孔5和副氧道喷孔7相对应部分外，还有与外套管1。隔水套管2、副氧流道管3和主氧流道管8相对应的部分。
外套管1与喷头6采用焊接连接;隔水套管2、主氧流道管8与喷头6采用无密封圈的滑动连接;副氧流道管3与喷头6采用有密封圈的滑动连接;铜套管9焊在喷头6上，套在主氧流道管8的下端内壁，两者用无密封圈滑动连接。双流道氧枪喷头参数如表1所示。
表1 双流道氧枪喷头参数
主氧道喷孔 副氧道喷孔
喷孔 喉口直径 出口直径 倾角 喷孔 喉口直径 倾角
α1α2
（个数） （n） （m） （度） （个数） （mm） （度）
3～5 32～38 42～46 9～13 6～10 12～16 25～35
倾角α1表示主氧道喷孔与氧枪中心线夹角，α2为副氧道喷孔与氧枪中心线夹角。
实施例
采用本发明的双流道氧枪和复吹-双流道供氧吹炼工艺，在120吨氧气转炉上进行了3炉吹炼半钢的试验。3炉半钢的化学成分（重量%）和温度如表2所示。在冶炼过程中，3炉钢分别加废钢12、10、12吨。3炉钢冶炼过程的供气参数如表3所示。
表2 实施例3炉半钢的化学成分（重量%）和温度
炉 化学成分（%） 温度
号 C Si Mn S P V Ti Fe ℃
1 3.50 0.01 0.06 0.066 0.035 0.03 0.01 其余 1280
2 3.80 0.02 0.07 0.090 0.049 0.03 0.01 其余 1270
3 3.60 0.01 0.05 0.087 0.045 0.02 0.01 其余 1270
表3 实施例冶炼过程的供氧和供氮或氩制度
主氧流道供氧 副氧流道供氧
炉 供氮强度 供氩强度
氧压 氧流量 氧压 氧流量
×103×103
号 兆帕 兆帕 米3/分钟吨 米3/分钟吨
米3/小时 米3/小时
1 0.77 17.4 0.54 3.1 0.010 0.025
2 0.80 17.0 0.52 3.0 0.016 0.030
3 0.83 17.5 0.56 3.8 0.012 0.035
3炉钢终渣碱度分别为5.54、6.5、5.5，3炉钢的冶炼时间分别为29、28、32分钟。
Claims (3)
1、一种氧气转炉的半钢炼钢工艺，其特征在于顶部采用氧气双流道氧枪供氧及其相应的主氧流道和副氧流道供氧制度，底部喷吹氮气或氩气及相应的供气强度，以及造渣制度：
双流道氧枪的供氧制度如下：主氧流道氧压0.75～0.85兆帕，氧流量17～18×103米3/小时，副氧流道氧压0.5～0.75兆帕，氧流量2.8～4.0×103米3/小时，且转炉装完铁水废钢后开始供氧直至冶炼终止；
转炉底部喷吹氮气强度为0.010～0.020米3/分钟·吨，喷吹氩气强度为0.025～0.050米3/分钟·吨，吹炼前、中期供氮气，吹炼后期吹氩气；
造渣制度为初渣碱度控制在2.5～3.5，终渣碱度控制在4.5～6.5，采用单渣二批料操作。
2、一种用于氧气转炉冶炼半钢的氧枪，其特征在于它由外套管1、隔水套管2、副氧流道管3、主氧流道管8、喷头6、密封槽和密封圈4、主氧道喷孔5、副氧道喷孔7、铜套管9组成，外套管1与喷头6采用焊接连接，隔水套管2、主氧流道管8与喷头6采用无密封的滑动连接，副氧流道管3与喷头6采用有密封圈的滑动连接，铜套管9焊在喷头6上，套在主氧流管道8的下端内壁，两者用无密封圈滑动连接。
3、根据权利要求2所述的氧枪，其特征在于主氧道喷孔5与氧枪中心线夹角α1为9～13°，副氧道喷孔7与氧枪中心线夹角α2为25～35°。
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