CN1039446A - 以废钢在吹氧炼钢转炉内批量生产钢的方法 - Google Patents

Abstract

在批量生产钢时，包含废钢(4)的炉料装载入吹氧炼钢转炉(1)内，使用通过转炉炉口插入转炉内的一个氧吹管熔化废钢、精炼炉料，为了增大数量，即所使用的废钢超过30％，使用氧吹管在转炉内燃烧燃料使废钢加热，此氧吹管管嘴至少在初始是在转炉内废钢最高水平线以下，以便燃料燃烧所产生的燃气向上穿过废钢。

Description

本发明涉及的是吹氧炼钢转炉内批量生产钢的方法，其中包括：把固体废钢等料送入转炉，熔化废钢，用吹氧管在转炉内精炼废钢等料，吹氧管通过炉口插入转炉，然后钢从转炉中倾倒出来。

上面一段描述的是全世界大规模使用的古典吹氧炼钢法，在此法中，料中废钢的百分比限制极严，最大范围为20%到30%。此已公知的方法为本发明的基础。

长久以来，在吹氧炼钢法中在使用废钢和生铁原材料方面，一直存在着自由度更大的要求，特别是着眼于较大的废钢比，比如在生铁短块或废钢价格便宜的场合。

在钢和铁（Stahl        und        Eisen）101卷（1981）第639页，登载有KS炼钢法，该法在一个OBM转炉中使用了较高百分比的废钢料，在这种十分特殊的转炉中，为了使废钢熔化，燃料和氧是通过转炉底部馈入，然而，大多数吹氧钢转炉都没有通过炉子底部供给熔化废钢所需大量燃料和氧的装备。在通过转炉管套座供给足量燃料和氧方面，OBM转炉也可能存在种种问题，然而如果燃料和氧不经电管套座馈送，就妨碍转炉倾倒。

EP-A-0240485公开了KUA炼钢法，其中废钢在高炉中熔化，而后倒出并最后在转炉内精炼，此法在高炉上和在供给废钢并在高温操作已熔废钢的特种设备上所需投资量大。类似地，DE -B-1800610描述了在另外一个炉子容器里熔化废钢并使用的是燃烧器吹管，燃烧器史管的下端放在容器的底部。

DE-A-1433452和DE-A-2759129详细阐述了种种炼钢法，其中转炉里的固体料是从顶部加温。

本发明的目的是提供一种生产钢的方法，此法勿须高的投资成本，能够在标准吹氧炼钢转炉炉料中使用高百分比的废钢，这个百分比可以根据需要而调整。

按照本发明，料中废钢的总量至少占重量的30%，废钢加热是在将炉内使用氧吹管燃烧燃料，氧吹管嘴至少在初始是在转炉内废钢最高水平面下，这样燃料燃烧所产生的燃烧气体向上穿过废钢。

更优地是可以使用固体废钢的重量超过35%，例如40%以上，本发明的方法，其优点是：在一个使用插入转炉炉口吹氧管的标准吹氧炼钢转炉（例如LD/BOF炼钢法）内，可以使用高百分比的废钢，此百分比可以在30%以上，直到0%的生铁（原则上）范围内变化。因为吹氧管嘴伸入炉料中，预加热以及有时熔化所需的热量是在料的下方供给的。燃烧气体流过转炉内的废钢，在熔化此段开始前，使废钢有效地加热，在燃料中存在的碳防止铁燃烧。按照本发明的方法，一个标准吹氧炼钢转炉不经修改即可应用，在下面所描述的本发明最优实例中，使用了一个设备，它使吹氧管顺利地伸入到充有废钢的转炉内足够深的一个点上。

总而言之，本发明可以超过已有炼钢法的优点，可以表述如下：

1.本发明的方法在短时间内可以跟种种标准吹氧炼钢法交换使用。

2.在废钢/铁比的选择上具有巨大的伸缩性。

3.本发明可以应用于具有标准吹氧炼钢转炉的任何钢厂。

4.所需投资甚微。

5.在燃料选择上具有巨大的伸缩性;不像KS炼钢法那样要把煤加以粉碎，

用吹氧管燃烧燃料可以使废钢充分熔化，然而，人们发现，在废钢充分熔化前，燃料的燃烧可能因废钢比例而停止，例如，废钢达到950-1050℃时的废钢比45%。这个容易办理，如果燃料，例如一种气体，是由吹氧管供给，此时吹氧管将成为氧燃料吹管，进一步加热废钢，熔化废钢和钢液精炼可以电燃烧生铁内的碳而进行。

吹氧管的较低（燃烧器）管嘴端所处的水平在加热废钢的燃料燃烧开始时，在废钢的下部应该足够低以便充分加热废钢，较好的是这个水平处于废钢高度的中点以下，更好的是小于废钢高度的30%。

在本发明第一个实施例中，吹氧管的保护管在固体废钢装入转炉以前，位于转炉之内，在废钢已经装载好以后，吹氧管就插入保护管的下面所需位置上以加热废钢。

合适的办法是，吹管可以用一个小的管隙下放到保护管之内。

对于本实施办法，事情的进程可以举例如下：

（a）在使用固体燃料之际，把燃料装载好，

（b）而后把保护管放到转炉之内，例如转炉嘴面对着添料处，此时保护管顶部上已由一螺丝栓关闭或加以关闭，保护管可以在添加废钢期间固定到位。

（c）而后装载废钢，其时保护管顶部关闭。

（d）一旦螺丝栓没有了，例如烧坏，吹氧管子落到熔化部位，那以后，就要供给氧，点燃固体燃料，加热炉料，保护管可在废钢中随废钢熔化而熔化到炉料之中。

关于保护管可以述说如下：其长度可大致对应于转炉的高度，其内部直径比吹氧管的外部直径稍大，保护管可以通过，例如转炉炉孔的上缘，支承而固定到正确位置，这个支承可以类似地应用到炉罩的开关机构，保护管可以放到转炉的一个自由水平位置，通过一个锁定装置，转炉罩可以结由重力效应而打开，保护管可以用废钢吊车放到转炉之内;它可以用中心定位装置放到转炉底部。

另一办法是，一旦废钢料在吹氧管已经放低之后装填进去，这时吹氧管还没有点燃，保护管可以从转炉挪开，例如把它抬高以便重新使用。为此，并为了防止保护管道的过早熔化，它可以用耐火材料裹覆。例如采用喷溅的敷层或者采用注塞杆式的原理。

在本发明第二个实施例中，在固体废钢装载入转炉之前，吹氧管插入转炉，之后固体废钢再装入转炉。我们发现：在废钢装载期间，吹氧管可以抗拒施加于其上的机械震动。在这个场合，废钢装填是经由现行的装料系统（Bunker）或经由转炉嘴和排气管之间的间隙，因为装填废钢之前，吹氧管下放到了转炉内，不需要保护管，然而，之后的装料程序可能有异于传统程序，因而，除非转炉在其完全竖直（吹氧时）位置适于废钢装填，装填废钢时，可能需要把转炉从其竖直位置稍稍倾斜。

在本发明第三个实施例中，在固体废钢装填入转炉之后，用一个火炬在转炉内的废钢中造成一个通道，而吹氧管插入到通道内所需的位置加热废钢。举例来说，火炬可以是一个氧/天然气火炬或一个积热剂（thermit）吹氧管，但最好是一个等离子火炬。我们发现：使用等离子火炬，一个通道可能迅即熔化为废钢，火炬可能单独用一个吹管引入转炉，但也可用改型的氧吹管，甚至能够考虑通过转炉底部从下面引入等离子火炬，但这对转炉底部设计带来某些后果，再者使用标准氧气吹管造成通道也是可能的，这时，必须使用点火装置来点燃吹管。

在发明用来加热废钢的那种燃料可以是固体、液体或气体，对于成片的固体燃料，是作为装料的一部分装填到转炉里，举例来说，焦炭可以用作固体燃料，具有如豆形焦炭的片状尺寸（这不适宜于生铁生产）;举例来说，焦炭可以采用的数量大约为

K＝0.25S-0.04RY        其中

K、S和RY分别为装填到转炉内焦炭、废钢和生铁的数量（单位为吨），焦炭最好是在废钢之前装填入转炉，氧吹管最好在转炉内下放到焦炭水平线之下。

当使用粉状、液体或气体形式的燃料时，最好是使用氧吹管在吹送期间引入转炉，例如，采用人所公知为氧燃料-吹管的型号。

较好的是，首先装载一定量的液态生铁，数量最好至少为10%以促进燃料的点火和促进第一批废钢的初始熔化，所用生铁的数量可以较大，可以实质上为除废钢（和所用任何固体燃料）之外的全部装料。

本发明的实施例现将以非限定性例子参照附图加以说明，其中

图1以图解表示本发明第一个实施例内方法的诸阶段。

图2以图解表示本发明第二个实施例内方法的某些阶段。

图3以图解表示本发明第三个实施例内方法的某些阶段。

图4以图解表示本发明第四个实施例内方法的诸阶段。

图1A表示炉料装填阶段，其中一个可倾斜的吹氧炼钢转炉1处于装料位置，其炉口从气体排气管3倾斜偏开，转炉正由废钢罐2装料。排气管3是排卸气体装置的一部份，排卸气体是在吹氧期间从转炉炉口逸出的气体。这个转炉是-传统型转炉，图1A中所示转炉业已几乎完全装填生铁（没有单独示明）、焦炭（没有单独示明）和废铁4。保护管道5放置在转炉内，该保护管道座落在转炉底部并延伸到靠近转炉的上端。

转炉有一传统吹氧管6，当转炉处于竖直（吹气时）位置时，该管通过转炉炉口在转炉的中心可以插入。

在图1B里，转炉1处于吹气位置，氧吹管6插入保护管道5里并放置到转炉之内，其水平线接近液态生铁和焦炭，也就是，接近废钢的底部水平。吹管6的燃烧器嘴在其靠下端。

图1C表示熔化阶段，其中使用由吹管6供给的氧由焦炭燃烧产生的种种燃气对废钢中加热并使之熔化，熔化了的废钢7（混合有生铁）聚集在转炉的内下侧，保护管道业已被吸收到熔体之内。燃气向上经过废钢从燃烧区的上并加热废钢。

在图1D里，炉料以传统方式用氧吹管6精炼并过热。

在图1E里，转炉正在倾倒，仍是传终方式，

图2到图4表示另外的一些实施例，其中这是使用的传统吹氧炼钢转炉1和氧吹管6。

图2A表示本发明第二个实施例的第一阶段，其中氧吹管6在转炉1处于其吹气位置时下放到空转炉里，如图2B所示，转炉而后装填上废钢4，使用的是一个包括一个夹头8和一块活动电磁铁9的废钢装载装置。

吹管6可以经得住在这样装填的产生的震动，此方法最优实施例的其余阶段见图1C、图1D和图1E。

图3A表示本发明第三个实施例的第一阶段，其中转炉1在其装料位置由一废钢罐2装填废钢，在图3B中，在转炉内的废钢料4中用一个火炬（未示出）造成了一条垂直通道，氧吹管6而后进入其内下放到转炉内炉料中所需的深度，本实施例其它诸阶段见图1C、图1D和图1E。

在图4的实施例里，首先在图4A中，转炉1在其装料位置从一个钢水包11用液态生铁（55吨）装载，而后，如图4B所示，转炉随同生铁槽12旋转上升到几乎完全竖直（重吹气）的位置，事实上上是离竖直12°，其次，在图4C里，吹氧管6下放到一个位置（（靠近生铁12的表面）并被点燃，其火焰13允许在其初始能量上燃烧（火烧维持水平），气相燃料（天然气）由吹管6随氧供给，在此它属于传统的氧-燃料型，在这阶段点火是因为更迟的话吹管难于点火，难于避免爆炸危险。

而后，如图4D所示，在相同的转炉位置上，45吨废钢经由废钢罐又装入转炉，吹管火焰而后在功率上增加到标称能量，废钢被这样产生的燃气加热（这些燃气通过废钢，通过炉口由转炉出来向上穿通，图4E）。当废钢温度达到1，000℃时，天然气源被切断，工艺过程作为一个标准吹氧熔化和精炼钢的过程而继续，这时废钢被生铁中炭的燃烧进一步加热和熔化，在添加废钢之后（图4D）或在熔化废钢之后，转炉可以完全竖立起来到垂直位置，当钢已经达到预期质量时，它就被从转炉中倾倒出来（图4F）。

Claims (19)

1、一种批量生产钢的方法，其中包含有固体废钢(4)的炉料装载入一个吹氧炼钢转炉(1)，使用通过炉口插入转炉的一个氧吹管(6)在转炉内熔化废钢并精炼炉料，

其特征在于：

炉料中固体废钢(4)的总量至少占重量的30%，固体废钢通过使用氧吹管(6)在转炉内燃烧燃料而加热，氧吹管(6)的管嘴至少在初始是在转炉内废钢最高水平线以下，这样燃料燃烧所形成的燃气通过废钢向上穿通。

2、根据权利要求1的一种方法，其中炉料内废钢的总量超过重量的35%。

3、根据权利要求1或2的一种方法，其中氧吹管用的一个保护管（5）在固体废料装载入转炉内之前装设在转炉内。在废钢已经装载后，氧吹管插进保护管子部所需位置以加热废钢。

4、根据权利要求1或2的一个方法，其中氧吹管在固体废钢装载入转炉之前插入转炉1之后，固体废料装载入转炉。

5、根据权利要求4的一个方法，其中在转炉处于其吹氧位置时，进行下列两步骤：插入吹氧管和装载固体废钢。

6、根据权利要求1或2的一个方法，其中在固体废钢装载入转炉之后，使用一个火炬在转炉内废钢中造成一条插入吹氧管的通道（10），吹氧管插入通道（10）的预期位置以加热废钢。

7、根据任一上述权利要求的一个方法，其中被燃烧加热废钢的所述燃料构成装载入转炉炉料的一部分。

8、根据权利要求7的一个方法，其中燃料是焦炭。

9、根据权利要求8的一个方法，其中焦炭在废钢之前装载入转炉。

10、根据权利要求1至6中任一权利要求的一个方法，其中被燃烧加热废钢的燃料系通过吹氧管（6）供给。

11、根据上述任一权利要求的一个方法，其中由于废钢比，燃料在废钢熔化之前停止燃烧。

12、根据权利要求11的一个方法，其中在废钢比为45%时，如废钢温度在950-1050℃范围，燃料停止燃烧。

13、根据上述任一权利要求的一个方法，其中液态生铁构成装载入转炉内炉料的一部分。

14、根据权利要求13的一个方法，其中生铁在废钢之前装载入转炉。

15、根据权利要求13或14的一个方法，其中炉料中液态生铁的总量至少占重量的10%。

16、根据上述任一权利要求的一个方法，其中废钢在装载入转炉之前预加热。

17、一个批量生产钢铁的方法，其中一种包含废钢（4）的料装载入吹氧炼钢转炉（1）;使用通过转炉炉口插入转炉的氧吹管（6），在转炉内熔化废钢，精炼炉料，

其特征在于包括下列步骤：

（ⅰ）把转炉（1）里吹氧管（6）用的保护管（5）放置在预定位置。

（ⅱ）在步骤（ⅰ）后，把固体废钢（4）装载入转炉内，炉料中废钢百分比至少占重量的30%，

（ⅲ）在步骤（ⅱ）后，把吹氧管插入保护管（5）内使得吹管管嘴抵达转炉内废钢（4）较上水平线以下的一个位置，

（ⅳ）用吹氧管（6）燃烧转炉内的燃料使得这样产生的燃气向上通过废钢而使废钢加热。

18、一个批量生产钢的方法，其中一种包含固体废钢（4）的炉料装载入一个吹氧炼钢转炉（1），使用一个通过转炉炉嘴插入到转炉内的氧吹管熔化废钢，精炼炉料，

其特征在于包括下列步骤：

（ⅰ）把氧吹管（6）插入转炉内到一预定位置，

（ⅱ）在步骤（ⅰ）之后，把废钢（4）装载入转炉（1）使得废钢的最高水平线处于吹管管嘴以上，炉料中固体废钢的百分比至少占重量的30%，

（ⅲ）通过吹氧管（6）供给燃料，使用吹管使转炉内燃料燃烧以使得燃气向上穿通废钢，而加热废钢。

19、根据权利要求18的一个方法，其中在步骤（ⅰ）之前，作为炉料一部份的液态生铁装载入转炉，在步骤（ⅰ）里，吹氧管较低端放得靠近转炉内液态生铁（12）。

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