CN102766723B - 一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法 - Google Patents

一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法，属于炼钢生产技术领域。技术方案是在转炉炼钢过程中造渣时，直接加入石灰石代替传统的石灰后，在保持枪前压力的条件下，在吹炼前期就把氧枪位置下降到石灰造渣吹炼法的脱碳期枪位吹氧，吹炼中后期把枪位提高；接近吹炼终点时，将枪位降到最低；相对于石灰造渣吹炼法，把最初的高枪位改变为低枪位。本发明的有益效果是：不仅可以抑制转炉炉口的溢渣，而且可以从吹氧一开始就尽可能地增加铁水中碳-氧反应的比例，相当于使脱碳期提前，可收到炉内升温加快、氧利用率提高、生成CO比率增加等效果。

Description

一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法
技术领域
本发明涉及一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法，属于炼钢生产技术领域。
背景技术
炼钢是把铁水中杂质元素氧化除去、精炼提纯的过程，需要往炉内加入碱性氧化物并使其熔化入渣，与铁水中氧化出来的酸性组分尤其是P2O5反应，生成稳定的化合物，而确保磷不再还原到铁水中，迄今为止，炼钢一直使用石灰作为造渣用的碱性氧化物。1952年，氧气顶吹转炉炼钢方法问世，在转炉内用垂直插入的、底端装有拉瓦尔喷嘴、能够喷出高速氧气的喷枪向铁水中吹氧，以进行快速冶炼。为适应石灰造渣、避免喷溅和完成脱磷脱碳的任务，转炉炼钢一般要采用多孔拉瓦尔喷嘴氧枪，在保证氧枪具有合适的出口马赫数条件下，每一炉都要按照高-低-高（-低---）的模式调整氧气喷枪的枪位，即调整喷嘴至熔池平静液面的垂直距离进行吹炼，而毫无例外在吹炼初期都要实施高枪位（吊吹或软吹、浅吹）吹氧操作。
之所以在吹炼初期要把氧气喷枪放在比较高的位置上吹氧，是由于顶吹氧气转炉吹炼前期的特点和任务决定的，吹炼前期硅元素迅速氧化，渣中SiO2的浓度大且熔池的温度不高，此时要求快速熔化加入的石灰，尽快形成碱度高一些的熔化良好的炉渣，避免酸性渣严重侵蚀炉衬和尽量增加前期的脱磷效果，因此此时需少扰动铁水熔池，在铁水中存在大量碳、硅的条件下，使其表面能够远离碳-氧平衡，使铁元素在某种程度上过氧化，生成大量有利于溶解石灰的FetO，以形成能够固定渣中P2O5的高碱性、高氧化性的熔渣，达到早期脱磷的目的。实际操作已经确认，如果不能在前期阶段完成这个任务，则其后的脱碳期中石灰将更难以熔化，及至终点都可能不熔，炉渣中缺少碱性氧化物，表现为脱磷困难。所以，无论炉子吨位大小，氧气顶吹转炉炼钢操作都十分重视吹炼初期的高枪位吹氧，当需要前期快速成渣时，除适当加入矿石类助熔剂以外，前期一般都采用高枪位操作。
衡量枪位的高低，理论上以氧气流股在铁水熔池中的穿透深度与铁水熔池深度的比值来表示，如果以h熔 表示铁水熔池深度、h穿 表示氧气流股在铁水熔池中的穿透深度，氧气喷枪吹炼时，h穿 / h熔 ≤0.24～0.40，在吹炼初期，h穿 / h熔 应该取下限。而操作上则可以根据经验公式H=(20~44)d喉，在H值的变化范围内进行调整（H：喷嘴至熔池平静液面的垂直距离，一般称氧枪喷头距熔池液面高度）。
    采用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法以后，例如“一种在氧气顶吹转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法”，中国发明专利ZL200910082071.X，吹炼前期产生的重要变化是，在铁水面上石灰石分解产生的大量CO2能够起到氧化剂的作用。热力学计算结果表明，这种条件下CO2几乎全都可以与铁及铁水中的硅、锰、碳元素反应，生成氧化物和CO。因此在吹氧量不变的条件下，石灰石分解出CO2就等于强化了供氧。特别是由于石灰石在铁水面上分解出氧化性气体，对于铁水的搅动极小，相当于比吊吹还要“软、浅”的一种吹氧方式，所以铁水表面能够产生比石灰造渣法多得多的FetO，使新生的石灰熔化加速。工业试验的结果已经证明，吹炼前期添加石灰石比添加石灰化渣要快，其表现是，投料2～3分钟后炉口就溢出了大量的具有一定碱度和高氧化性的泡沫渣，这是石灰造渣法操作所难于见到的，表明此时炉内已经被这种有利于脱磷的渣充满，可见石灰石化渣速度非常快。但是，这样一来也出现了令人担心的问题：如果继续按照石灰造渣的模式在炼钢前期采用高枪位吹氧，溢渣就从2～3分钟开始一直进行到脱碳期为止，会延续3～4分钟之久，从而使大量的熔渣在还没有参与固定渣中P2O5的时候就流失掉，不仅造成了有用炉渣的浪费，不能进一步提高脱磷效率，而且需要不停地清理炉壳、操作平台和炉下，增大了炉前工操作的危险程度和工作量。
发明内容
本发明目的是提供一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法，适当减少渣中FetO量，提高铁水温度，氧利用率提高、生成CO比率增加，控制泡沫渣的溢出，解决背景技术存在的上述问题。
本发明技术方案是：
一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法，在转炉炼钢过程中造渣时，直接加入石灰石代替传统的石灰后，在保持枪前压力的条件下，在吹炼前期就把氧枪位置下降到石灰造渣吹炼法的脱碳期枪位吹氧，吹炼中后期把枪位提高；接近吹炼终点时，将枪位降到最低；相对于石灰造渣吹炼法，把最初的高枪位改变为低枪位。
转炉装入的造渣料中，石灰石代替石灰质量百分比例为30%～100%；装入金属料中，铁水的质量百分比例为80%～100%，其余为废钢或生铁块；吹炼前期氧枪的枪位在H=(20~34)d范围内，式中：H代表喷嘴至熔池平静液面的垂直距离，一般称氧枪喷头距熔池液面高度；d代表氧枪喉口直径。
本发明不需顾虑石灰石在转炉内是否会渣化，在保持枪前压力的条件下，在氧气顶吹转炉吹炼前期，一开吹就把氧枪位置下降到石灰造渣吹炼法枪位控制时的脱碳期枪位吹氧，并且在脱碳期继续维持这个枪位进行吹氧，待吹炼中后期再把枪位略微提高，以改变脱碳期炉渣的返干状态，接近吹炼终点时，将枪位降到最低，以加强熔池搅拌均匀成分和温度。即相对于石灰造渣吹炼法的高-低-高的枪位控制模式，本发明采用低-低-高的枪位控制模式进行一炉的吹炼。
背景技术中泡沫渣溢出维持长时间不停的主要原因是产生了一种泡沫渣过度生成的条件，即渣中FeO量过多，和由于大量石灰石在渣-铁界面分解造成熔渣温度过低，要改变这种状态，就要设法适当减少渣中FetO量，提高铁水温度。而为完成这两个目的，采用适当降低枪位的方法应该是有效的。通过多次试验结果证实，这种操作方法是有效的，可以控制泡沫渣的溢出。
本发明的有益效果是：不仅可以抑制转炉炉口的溢渣，而且可以从吹氧一开始就尽可能地增加铁水中碳-氧反应的比例，相当于使脱碳期提前，可收到炉内升温加快、氧利用率提高、生成CO比率增加等效果。
附图说明
附图1为背景技术的石灰造渣吹氧模式示意图；
附图2为本发明的石灰石造渣吹氧模式示意图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
本发明不需顾虑石灰石在转炉内是否会渣化，在保持枪前压力的条件下，在氧气顶吹转炉吹炼前期，一开吹就把氧枪位置下降到石灰造渣吹炼法枪位控制时的脱碳期枪位吹氧，并且在脱碳期继续维持这个枪位进行吹氧，待吹炼中后期再把枪位略微提高，以改变脱碳期炉渣的返干状态，接近吹炼终点时，将枪位降到最低，以加强熔池搅拌均匀成分和温度。即相对于石灰造渣吹炼法，把最初的高枪位改变为低枪位。
枪位控制模式，参照附2。按照低-低-高（-低---）的枪位控制模式进行一炉的吹炼，主要是在吹炼的前期把枪位降低到吹炼中期的位置，因此根据经验公式，在吹炼前期可以把H控制在(20-34)d范围内。
实施例1
在出钢量为60吨的转炉上，采用全石灰石全铁水炼钢，入炉铁水温度为1296℃，石灰石按照90kg/t钢的量加入，从吹炼一开始，就把氧枪下降到脱碳期的硬吹位置进行吹氧，然后根据产生喷溅的情况适当地上下调整枪位，氧枪枪位H=(24-30)d范围内，吹氧13分钟后降枪到吹炼终点的最低位置，继续吹氧20秒后倒炉测温取样，温度达到1654℃，碳、磷、硫符合成分要求，而后出钢。
实施例2
在出钢量为60吨的转炉上，造渣料采用全石灰石，金属料为95%铁水+5%废钢，入炉铁水温度为1308℃，石灰石按照90kg/t钢的量加入，从吹炼一开始，就把氧枪下降到脱碳期的硬吹位置进行吹氧，然后根据产生喷溅的情况适当地上下调整枪位，氧枪枪位H=(22-28)d范围内，吹氧10.5分钟后提枪到吹炼后期的软吹位置，继续吹氧1分钟并在终点前将氧枪降低到最低位置15秒后倒炉测温取样，温度达到1642℃，碳、磷、硫符合成分要求，而后出钢。
实施例3
在出钢量为60吨的转炉上，造渣料的50%为石灰，其余部分按照CaO需要量加入石灰石，金属料为85%铁水+15%生铁块，入炉铁水温度为1322℃，石灰石折合石灰按照50kg/t钢的量加入，从吹炼一开始，就把氧枪下降到脱碳期的硬吹位置进行吹氧，然后根据产生喷溅的情况适当地上下调整枪位，氧枪枪位H=(26~32)d范围内，吹氧10分钟后提枪到吹炼后期的软吹位置，继续吹氧1分钟并在终点前将氧枪降低到最低位置20秒后倒炉测温取样，温度达到1638℃，碳、磷、硫符合成分要求，而后出钢。

Claims (1)

1.一种氧气顶吹转炉用石灰石造渣炼钢枪位控制方法，其特征是在转炉炼钢过程中造渣时，直接加入石灰石代替传统的石灰后，在保持枪前压力的条件下，在吹炼前期就把氧枪位置下降到石灰造渣吹炼法的脱碳期枪位吹氧，吹炼中后期把枪位提高；接近吹炼终点时，将枪位降到最低；相对于石灰造渣吹炼法，把最初的高枪位改变为低枪位；转炉装入的造渣料中，石灰石代替石灰质量百分比例为30%～100%；装入金属料中，铁水的质量百分比例为80%～100%，其余为废钢或生铁块；吹炼前期氧枪的枪位在H=(20~34)d范围内，式中：H代表喷嘴至熔池平静液面的垂直距离，d代表氧枪喉口直径 。
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