CN102766724A

CN102766724A - 复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法

Info

Publication number: CN102766724A
Application number: CN2012102408213A
Authority: CN
Inventors: 邹宗树; 唐彪
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种在顶底复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法。在顶底复吹转炉炼钢过程的吹炼步骤中，采用复吹转炉顶吹装置向熔池中同时喷吹氧气和粉粒状石灰石，其中氧气的喷吹量为55~65Nm³/t钢液，粉粒状石灰石的喷吹量为10~100kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收。本发明方法不仅将石灰石煅烧过程转移到了转炉中实现，减少了石灰石煅烧生成石灰再加热的能量消耗，同时减少CO₂的排放，石灰石分解产生的CO₂可以搅拌熔池，改善脱磷动力学条件，CO₂还可以作为一种氧源可以部分进行脱碳反应，提高转炉煤气质量，而且与块状料顶加相比，粉粒状石灰石喷射入熔池内部还可以借助更大的比表面积和更均匀的分布加快化渣和脱磷，从而缩短吹炼时间，减少石灰消耗和热损失。

Description

复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法。

背景技术

目前的转炉炼钢大多是采用顶底复吹转炉来进行的，顶底复吹转炉炼钢常用的方法是从转炉熔池上部通过氧枪向熔池吹入氧气，同时从顶部加入块状石灰、白云石、萤石和铁矿石等造渣剂，从转炉底部通过底部供气元件向熔池吹入氮气或氩气等气体进行熔池搅拌，以改善熔池的搅拌能力。

转炉造渣采用的石灰需要石灰石经煅烧才能获得，将生产获得的石灰冷却后再加入转炉内加热到反应温度，这中间存在着较大的能量浪费，同时石灰石煅烧设备的运行和治理污染需要不少费用。因此，中国发明专利200910082071.X提出了一种在氧气顶吹转炉内用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法，在不改变转炉原有设备和操作工艺的条件下，通过高位料仓加入石灰石块进行造渣，有效减少了能量浪费，节省了生产成本。

但是，通过高位料仓加入的块状石灰石因为粒度比较大，石灰石块的分解速度较为缓慢，石灰石穿透深度比较小，石灰的利用率不高，而且[O]和CaO的同位率不高，不利于转炉早期脱磷。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法，采用顶底复吹转炉冶炼时，通过氧枪向熔池中同时喷吹氧气、粉粒状石灰石，全部或者部分代替传统的通过高位料仓加入块状石灰。

实现本发明的技术方案是：

一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法，包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣步骤，在吹炼步骤中，采用复吹转炉顶吹装置向熔池中同时喷吹氧气和粉粒状石灰石，其中氧气的喷吹量为55~65 Nm³/t钢液，粉粒状石灰石的喷吹量为10~100kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收。

所述的喷吹用粉粒状石灰石粒度≤5mm，喷吹时以氧气或氮气为载气。

所述的复吹转炉顶吹装置包括喷粉罐、氧气罐和氧枪，其中氧枪由三层套管组成，最里层套管喷吹以氧气或氮气为载气的石灰石粉，次外层套管喷纯氧，最外层套管为循环水冷管，喷粉罐与最里层套管的喷粉口相连，氧气罐与次外层套管的喷气口相连。

采用本法发明的方法全部或者部分代替传统的通过高位料仓加入块状石灰时，高位料仓向熔池中加入石灰的量降低为为0~54.5kg/t钢液。

本发明方法在复吹转炉炼钢过程中造渣、脱硅、脱磷时，通过氧枪喷吹粉粒状石灰石。粉粒状石灰石通过氧气喷吹进入熔池后，由于粒径小，可以迅速的加热分解，比表面积大，可以与钢渣充分接触，迅速参与造渣反应；同时，由于喷粉造渣是粉剂直接喷在钢渣界面上，而且在一定的动能作用下，气粉混合料有一定的穿透深度，然后上浮到渣面上，在这一过程中粉粒状石灰石得到了一定程度的加热，所以喷吹粉粒状石灰石造渣成渣比较快；最后，由于粉粒状石灰石和氧气一起喷吹，石灰石快速分解产生CaO活性比较高，CO₂可以在一定程度上增大熔池搅拌的能力，而且[O]和CaO同位率比较高，有利于快速脱磷。

与现有的通过高位料仓加入块状石灰相比，本发明有如下优点：

（1）本发明方法能够使转炉内温度较为稳定，减少分批加入块状石灰引起的钢水温度的较大波动；

（2）本发明方法将石灰石煅烧过程转移到了转炉中实现，减少了石灰石煅烧生成石灰再加热的能量消耗，同时减少CO₂的排放，石灰石分解产生的CO₂可以搅拌熔池，改善脱磷动力学条件，CO₂还可以作为一种氧源可以部分进行脱碳反应，提高转炉煤气质量；

（3）本发明方法通过氧枪喷吹的石灰石粉能在熔池中迅速被加热，由于该温度显著高于石灰石的煅烧温度，所以石灰石会快速分解成为众多的CaO颗粒，颗粒比表面积大，渣金界面增加，加快了熔渣-钢水间的传质和传热速度，使渣金反应速度加快，脱磷速度大大提高，而且石灰石分解可以形成局部低温区，有利于转炉吹炼早期脱磷，提高脱磷效率；

（4）工业条件下石灰石的煅烧过程需要几个小时才能完成，而在顶底复吹转炉中，石灰石粉颗粒可以在几分钟内，甚至几十秒内快速的完成分解，热利用率高，生产效率高，可以节约能源和成本，石灰石粉在转炉中完成煅烧，可以避免石灰在运输、堆置过程中吸潮和碳酸化，减少石灰煅烧设备运行和治理污染所需的费用；

（5）粉粒状石灰石粒径小，可在转炉内边煅烧边参与造渣反应，可有效避免石灰石的生烧和过烧，煅烧产生的石灰活性高，从而使石灰利用率高，减少石灰石的消耗；

（6）工业条件下石灰石煅烧或多或少都会使用含硫燃料，造成石灰硫含量增加，而石灰石粉在转炉中直接完成煅烧产生的石灰硫含量较低，可以有效抑制炼钢过程中铁水回硫；

总之，顶底复吹转炉中用氧枪喷吹石灰石粉造渣炼钢可以带来巨大的环境、经济和社会效益。

具体实施方式

实施例1

采用60t转炉炼钢，铁水原料成分按质量百分比含C 4.2%，Si 0.8%，Mn 0.6%，P 0.2%，S 0.035%，余量都为Fe，采用石灰石的替代10wt%的石灰。

在顶底复吹转炉炼钢过程的造渣、脱硅、脱磷步骤中，采用复吹转炉顶吹装置，通过与氧气罐和喷粉罐相连的氧枪，向熔池中同时喷吹氧气和粉粒状石灰石，其中氧气的喷吹量为62.6Nm³/t钢液，粉粒状石灰石的喷吹量为10kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收，煤气的回收量是96.1Nm³/t钢液，煤气中CO的体积百分比为81.2%，CO₂的体积百分比为17.5%。

此时采用高位料仓向熔池中加入石灰的量为54.5kg/t钢液。

冶炼后的钢液成分按质量百分比含C 0.1 %，Si 痕迹，Mn 0.18%，P 0.02%，S 0.021%，余量为Fe；

采用上述设备和原料按传统方式造顶渣冶炼，氧气的喷吹量为63.2Nm³/t钢液，需要石灰60.5kg/t钢液，煤气回收量为93.2 Nm³/t钢液，煤气中CO的体积百分比为82.4%，CO₂的体积百分比为16.2%。

采用本发明的技术方案，氧气消耗量降低，石灰消耗减少，煤气回收量增加，煤气的燃烧热值也提高。

实施例2

采用60t转炉炼钢，铁水原料成分按质量百分比含C 4.2%，Si 0.8%，Mn 0.6%，P 0.2%，S 0.035%，余量都为Fe，采用石灰石的替代20wt%的石灰。

在顶底复吹转炉炼钢过程的造渣、脱硅、脱磷步骤中，采用复吹转炉顶吹装置，通过与氧气罐和喷粉罐相连的氧枪，向熔池中同时喷吹氧气和粉粒状石灰石，其中氧气的喷吹量为62.0Nm³/t钢液，粉粒状石灰石的喷吹量为20.2kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收，煤气的回收量是99.0Nm³/t钢液，煤气中CO的体积百分比为80.0%，CO₂的体积百分比为18.7%。

此时采用高位料仓向熔池中加入石灰的量为48.4kg/t钢液。

采用新技术后，氧气消耗量降低，石灰消耗减少，煤气回收量增加，煤气的燃烧热值也提高。

实施例3

采用60t转炉炼钢，铁水原料成分按质量百分比含C 4.2%，Si 0.8%，Mn 0.6%，P 0.2%，S 0.035%，余量都为Fe，采用石灰石替代全部石灰。

在顶底复吹转炉炼钢过程的造渣、脱硅、脱磷步骤中，采用复吹转炉顶吹装置，通过与氧气罐和喷粉罐相连的氧枪，向熔池中同时喷吹氧气和石灰石粉，其中氧气的喷吹量为57.2Nm³/t钢液，粉粒状石灰石的喷吹量为100kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收，煤气的回收量122.0Nm³/t钢液，煤气中CO的体积百分比为72.4%，CO₂的体积百分比为26.5%。

Claims

1.一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法，包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣步骤，其特征是在吹炼步骤中，采用复吹转炉顶吹装置向熔池中同时喷吹氧气和石灰石粉，其中氧气的喷吹量为55~65 Nm³/t钢液，石灰石粉粒的喷吹量为10~100kg/t钢液，冶炼生成的煤气回收。

2.根据权利要求1所述的一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法，其特征在于所述的粉粒状石灰石粒度≤5mm，喷吹时以氧气或氮气为载气。

3.根据权利要求1所述的一种复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法，其特征在于所述的复吹转炉顶吹装置包括喷粉罐、氧气罐和氧枪，其中氧枪由三层套管组成，最里层套管喷吹以氧气为载气的粉粒状石灰石，次外层套管喷纯氧，最外层套管为循环水冷管，喷粉罐与最里层套管的喷粉口相连，氧气罐与次外层套管的喷气口相连。