CN103014223B - 提高gor转炉炉底使用寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，属于不锈钢冶炼技术领域。该方法在GOR转炉冶炼初期，主管开始吹入氧气进行冶炼时，供气管路的环缝吹入天然气，天然气流量5～8m3／min；当天然气流量降低至3～4m3／min时，供气管路的环缝配入氮气一同吹入，氮气流量8～12m3／min；第二阶段供气管路主管开始吹入氮气进行分压操作后，供气管路的环缝停止天然气的吹入，并且将环缝氮气流量增加至16～22m3／min；第三阶段进行还原后，环缝氮气流量降低至6～11m3／min；最后完成转炉冶炼、出钢。本发明方法可使蘑菇头成分稳定，大小适合，抗高温侵蚀能力强，提高炉龄，降低吨钢耐材成本。

Description

提高GOR转炉炉底使用寿命的方法
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼技术领域，具体涉及一种可提高GOR转炉炉底使用寿命的方法。
背景技术
世界不锈钢的冶炼历史由于美国的联合碳化物公司发明AOD（氩氧精炼炉）而翻开了新的一页，不锈钢开始大规模低成本地生产和使用，但是AOD专利费用昂贵，迫使各国开始研发替代AOD的不锈钢冶炼方案，出现了奥钢联在南非建设的CLU转炉、太钢同奥钢联合作研发的K-OBM-S转炉。其中的CLU转炉利用水蒸气吹入底吹环缝管中，水蒸气分解产生的冷却能来保护底吹元件不受高温的侵蚀。在此原理的基础上，乌克兰国家冶金研究院开发了GOR底吹不锈钢冶炼技术，这种技术在底吹环缝吹入天然气（CH4），利用天然气的裂解来冷却由于主管路大量吹入氧气燃烧产生的热量，从而保护管路以及周围耐材不受侵蚀。其供气管路通过安装在转炉底部的三个套管式喷嘴向熔池吹入可调成份的氧气、氮气、氩气、天然气的混合气体。GOR转炉精炼不锈钢工艺是在转炉内进行高合金熔体脱碳、还原、合金化，最终使钢水的化学成份和温度都达到指定标准，其冶炼过程可以分为三个阶段，第一第二个阶段为氧化期，第三阶段为还原期。在第一阶段，供气管路主管吹入氧气，供气管路环逢管道（简称环缝）吹入天然气或者氮气保护气体，对电炉初钢液进行脱硅、脱碳和升温，在此阶段按照钢种要求进行合金的配加，并且加入石灰进行造渣。在第二阶段，专门的配气程序调整氧气与氮气的比例和供气管路环缝的天然气和氮气混合气体比例，进一步改变降低炉内CO分压达到“降碳保铬”的目的，并进行深脱碳。在第三阶段加入硅铁进行还原脱氧，并加入萤石造还原渣，进行富铬渣的还原，并加入电解锰等金属合金料合金化。
同AOD配置顶枪不同，GOR转炉所有的氧气均是由炉底三个底枪吹入，大量的氧气燃烧产生的热量严重侵蚀炉底氧气和周围的耐火材料，使氧枪周围耐材产生凹坑。大大降低炉衬使用寿命，在转炉的冶炼过程中，炉底氧枪必须通过其同心环缝管供出冷却气体来冷却由于氧枪周围大量燃烧产生的热量，由于冷却能的存在使氧枪周围部分钢水和炉渣凝固，附着在氧枪周围，形成蘑菇头，这些蘑菇头隔绝了燃烧热量同炉底耐材直接作用，可以有效保护炉底耐材，但是假如蘑菇头过大，会造成主枪管堵塞，影响生产正常运行，同时会使枪管气体倒灌至炉底方向，冲刷耐材，过小则无法达到保护耐材的作用。由于国内的天然气成分和乌克兰有所差别，供气管路环缝全部使用天然气，冷却强度过大，产生较大体积蘑菇头，造成供气管路环缝枪管和主枪管堵枪，影响生产。所以在引入GOR时，乌克兰专家没有成功地将天然气冷却应用到国内生产，在本发明之前，GOR环缝管全部使用氮气冷却，由于冷却能量低，基本未生成蘑菇头。造成国内早期GOR炉龄较低，约在70～80炉左右。申请人结合多年的生产经验，摸索出一套供气管路环缝底吹天然气和氮气混合配比的吹炼配方，在不同的吹炼时期吹入合适配比的混合气体，产生合适大小的蘑菇头来保护底吹元件和耐火材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高GOR转炉炉底使用寿命的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，GOR转炉冶炼包括三个阶段，第一阶段对钢液进行脱硅、脱碳、升温，并按钢种的要求进行合金的配加；第二阶段进行深脱碳；第三阶段进行还原脱氧；
a、在第一阶段冶炼初期，GOR转炉的供气管路主管开始吹入氧气进行冶炼时，供气管路的环缝吹入天然气，天然气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：5～8m3／min；
由于天然气冷却强度过大，供气管路的环缝出现逐渐封闭的过程，天然气流量逐渐降低，当天然气流量降低至3～4m3／min时，供气管路的环缝配入氮气一同吹入，氮气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：8～12m3／min；
b、第二阶段供气管路主管开始吹入氮气进行分压操作后，供气管路的环缝停止天然气的吹入，并且将供气管路的环缝氮气流量增加至16～22m3／min；
c、第三阶段进行还原后，将供气管路的环缝氮气流量降低至6～11m3／min；
d、完成GOR转炉冶炼、出钢。
本发明中，气体流量均是按照生产能力为70吨／炉的GOR转炉计算的。
其中，上述方法步骤d出钢后，GOR转炉处于竖直状态时，供气管路主管和环缝吹入氮气，氮气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：供气管路主管19～21m3／min、供气管路环缝5～7m3／min。
进一步的，步骤d出钢后，供气管路主管和环缝吹入氮气的时间是1分钟左右。
其中，上述方法步骤a中，在第一阶段冶炼初期，天然气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：6～7m3／min。
其中，上述方法步骤b中，供气管路的环缝氮气流量增加至17～20m3／min。
其中，上述方法步骤c中，将供气管路的环缝氮气流量降低至7～10m3／min。
本发明的有益效果是：本发明通过在GOR转炉的不同冶炼阶段，控制供气管路环缝天然气和氮气的比例以及吹入量，从而产生合适大小的蘑菇头来保护底吹和耐火材料，从而提高GOR转炉炉底寿命；同时，在出钢后，GOR转炉处于竖直状态时，供气管路主管和环缝吹入氮气并控制其吹入量，让蘑菇头表面快速形成一层炉渣，为下炉高温侵蚀做准备，进一步的提高GOR转炉炉底寿命。利用本发明方法使炉底产生的蘑菇头成分稳定，大小适合，抗高温侵蚀能力强，可以有效地保护GOR炉底耐材的侵蚀，GOR炉龄寿命从70炉左右提高到180炉左右，吨钢耐材成本从100元/吨左右降低到65元/吨左右，具有良好的经济效益。
具体实施方式
本发明提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，GOR转炉冶炼包括三个阶段，第一阶段对钢液进行脱硅、脱碳、升温，并按钢种的要求进行合金的配加；第二阶段进行深脱碳；第三阶段进行还原脱氧；
a、在第一阶段冶炼初期，GOR转炉的供气管路主管开始吹入氧气进行冶炼时，供气管路的环缝吹入天然气，天然气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：5～8m3／min；
由于天然气冷却强度过大，供气管路的环缝出现逐渐封闭的过程，天然气流量逐渐降低，当天然气流量降低至3～4m3／min时，供气管路的环缝配入氮气一同吹入，氮气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：8～12m3／min；
b、第二阶段供气管路主管开始吹入氮气进行分压操作后，供气管路的环缝停止天然气的吹入，并且将供气管路的环缝氮气流量增加至16～22m3／min；
c、第三阶段进行还原后，将供气管路的环缝氮气流量降低至6～11m3／min；
d、完成GOR转炉冶炼、出钢。
本发明达到提高炉龄的效果是通过控制供气管路环缝天然气和氮气的比例以及吹入量实现的，与主管气体的吹入没有多大的关系，主管气体的吹入是对冶炼工艺的控制。
本发明中，气体流量均是按照生产能力为70吨／炉的GOR转炉计算。
优选的，为了进一步的提高炉底寿命，上述方法步骤d出钢后，GOR转炉处于竖直状态时，供气管路主管和环缝吹入氮气，氮气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：供气管路主管19～21m3／min、供气管路环缝5～7m3／min。进一步的，步骤d出钢后，供气管路主管和环缝吹入氮气的时间是1分钟左右。
优选的，上述方法步骤a中，在第一阶段冶炼初期，天然气流量按生产能力为70吨／炉的GOR转炉计：6～7m3／min。
优选的，上述方法步骤b中，供气管路的环缝氮气流量增加至17～20m3／min。
优选的，上述方法步骤c中，将供气管路的环缝氮气流量降低至7～10m3／min。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的范围限制在实施例之中。
实施例一
实施例中GOR转炉的生产能力为70吨／炉。
1、在冶炼初期，供气管路主管全部吹入氧气，产生大量的热，供气管路环缝全部吹入天然气，流量控制在6～7m3／min。由于天然气冷却强度过大，炉底环缝出现逐渐封闭的过程。在压力不变的情况下，天然气流量逐渐降低。开吹过后约10分钟，当降低至3～4m3／min之间时，启动氮气配入，流量控制在8～12m3／min。
2、至第二阶段，GOR转炉主管开始吹入氮气进行分压操作后，供气管路的环缝停止天然气的吹入、氮气流量增加并控制在17～20m3／min，此时底枪附近燃烧减弱，可调低冷却能量。
3、第三阶段GOR还原后，供气管路的环缝氮气流量进一步减弱并控制在7～10m3／min，此时底枪附近无氧气燃烧，进一步调低冷却气体流量。
4、由于GOR是出钢口出钢，出钢后炉渣会保留在炉内，此时摇炉至竖直位，供气管路主管吹入氮气并将流量控制在20m3／min左右，环缝吹入氮气并控制流量5～7m3／min，竖直位停留一分钟时间，让蘑菇头表面快速形成一层炉渣，为下炉高温侵蚀做准备。
申请人在采用本实施例方案前，由于使用氮气冷却，蘑菇头基本没有，炉底耐材在三个氧枪位置出现深坑，侵蚀比其它位置更快，使得GOR转炉炉龄平均只有70炉左右。从2011年至今，申请人采用本实施例所述的方案制作蘑菇头，有效的减少了炉底耐材侵蚀，提高了炉底耐材的抗高温侵蚀能力，GOR炉龄寿命从原先的平均70炉左右提高到180炉左右，吨钢耐材成本从原先的100元/吨左右降低到65元/吨左右，申请人总共拥有GOR转炉精炼生产线2条，年经济效益可达到2000万以上。

Claims (6)

1.提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，GOR转炉冶炼包括三个阶段，第一阶段对钢液进行脱硅、脱碳、升温，并按钢种的要求进行合金的配加；第二阶段进行深脱碳；第三阶段进行还原脱氧；其特征在于：
a、在第一阶段冶炼初期，GOR转炉的供气管路主管开始吹入氧气进行冶炼时，供气管路的环缝吹入天然气，天然气流量按生产能力为70吨/炉的GOR转炉计：5～8m3/min；
由于天然气冷却强度过大，供气管路的环缝出现逐渐封闭的过程，天然气流量逐渐降低，当天然气流量降低至3～4m3/min时，供气管路的环缝配入氮气一同吹入，氮气流量按生产能力为70吨/炉的GOR转炉计：8～12m3/min；
b、第二阶段供气管路主管开始吹入氮气进行分压操作后，供气管路的环缝停止天然气的吹入，并且将供气管路的环缝氮气流量增加至16～22m3/min；
c、第三阶段进行还原后，将供气管路的环缝氮气流量降低至6～11m3/min；
d、完成GOR转炉冶炼、出钢。
2.根据权利要求1所述的提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，其特征在于：步骤d出钢后，GOR转炉处于竖直状态时，供气管路主管和环缝吹入氮气，氮气流量按生产能力为70吨/炉的GOR转炉计：供气管路主管19～21m3/min、供气管路环缝5～7m3/min。
3.根据权利要求2所述的提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，其特征在于：步骤d出钢后，供气管路主管和环缝吹入氮气的时间是1分钟。
4.根据权利要求1、2或3所述的提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，其特征在于：步骤a中，在第一阶段冶炼初期，天然气流量按生产能力为70吨/炉的GOR转炉计：6～7m3/min。
5.根据权利要求1、2或3所述的提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，其特征在于：步骤b中，供气管路的环缝氮气流量增加至17～20m3/min。
6.根据权利要求1、2或3所述的提高GOR转炉炉底使用寿命的方法，其特征在于：步骤c中，将供气管路的环缝氮气流量降低至7～10m3/min。
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