CN104313235B - 防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法。所述方法包括将半钢兑入180～260t的炼钢转炉中并在吹炼开始后60s内，控制吹氧量为18000～24000Nm3/h，氧枪枪位为2～2.4m；吹炼60～90s内控制吹氧量为28000～32000Nm3/h；吹炼90s后控制吹氧量为40000～45000Nm3/h；在吹炼开始30s内向转炉内加入助燃剂并控制底吹供气量为400～600NL/h；冶炼30～600s内降低底吹供气量并控制底吹供气量为300～500NL/h；吹炼600s后控制底吹供气量为800～1200NL/h。根据本发明的方法能够有效保证转炉冶炼过程干法除尘系统不泄爆。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种半钢炼钢过程中减少或防止干法除尘系统泄爆的方法。
背景技术
在现有技术中，主要采用干法除尘系统对半钢炼钢转炉产生的烟气进行净化与回收，当除尘器电场中CO、O2等气体含量达到一定比例时就可能造成爆炸，因此静电除尘器(EP)都安装有泄爆装置，一旦除尘器内发生爆炸，能够自动打开将燃烧膨胀的气体及时进行排放并且能够自动复位，降低除尘器的破坏程度从而保证了除尘器长期运行，但是每次泄爆也会对设备造成损伤，因此如何防止泄爆成为延长干法除尘系统寿命的重要因素。
目前仅采用双联工艺的厂家使用半钢冶炼，半钢冶炼与铁水冶炼相比，转炉干法除尘系统更容易产生开吹泄爆，因而，采用干法除尘系统的半钢炼钢厂家除了要考虑半钢炼钢的难点外还得面对炼钢过程“泄爆”的问题，当转炉流渣量大或加入废钢时开吹泄爆问题更为严重。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法。所述干法除尘系统用于对半钢炼钢转炉产生的烟气进行净化和回收，所述方法包括将半钢兑入180～260t的炼钢转炉中并开始进行顶底复合吹炼，其中，在转炉吹炼0～60s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为18000～24000Nm3/h，控制顶吹氧枪的枪位为2～2.4m；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为28000～32000Nm3/h；转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为40000～45000Nm3/h；在转炉吹炼0～30s的时间段内，向转炉内加入助燃剂以引发炉内碳氧反应，并控制底吹供气流量为400～600NL/h；在转炉冶炼30～600s的时间段内，降低底吹供气流量并控制底吹供气流量为300～500NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为800～1200NL/h。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述半钢可以为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水或者为铁水经脱硫和脱磷之后得到的钢水。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述半钢为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水，以重量百分比计，所述半钢中含有：C：3.2～3.9％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.20％，P：0.03～0.09％，S≤0.08％，并且所述半钢的温度为1250～1330℃。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述半钢为铁水经脱硫和脱磷之后得到的钢水，以重量百分比计，所述半钢中含有：C：2.0～3.5％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.05％，P：0.008～0.050％，S≤0.0030％，并且所述半钢的温度为1280～1400℃。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述炼钢转炉内留有上一炉次的炉渣或者所述炼钢转炉内加有废钢。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述助燃剂可以为碳粉、增碳剂、铝丸或硅铁。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，所述助燃剂的加入量可以为0.13～0.40Kg/吨钢。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，在转炉吹炼0～30s的时间段内，控制底吹供气流量为450～550NL/h；在转炉冶炼30～600s的时间段内，控制底吹供气流量为305～350NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为850～1000NL/h。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，在转炉吹炼0～60s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为19500～22500Nm3/h；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为29500～31500Nm3/h；在转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为41500～43000Nm3/h。
根据本发明防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的一个实施例，在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的枪位为1.5～1.8m；在转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的枪位为1.3～2.8m。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够降低半钢炼钢转炉干法除尘系统泄爆的次数，延长干法除尘设备使用寿命，降低了转炉的非生产作业时间，提高转炉的生产效率。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是本发明示例性实施例的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的顶吹供氧模式示意图；
图2是本发明示例性实施例的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法的底吹供气模式示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法。在本发明中，如果没有例外的表述，则通常提到的物质中各元素或成分的含量均是重量百分含量。
转炉双联法冶炼有以下两种：(1)将经过脱硫处理后的普通铁水在第一个转炉(脱磷转炉)内进行脱磷处理，然后在第二个转炉(炼钢转炉)内进行脱碳处理；(2)将含钒铁水经脱硫处理后在第一个转炉(提钒转炉)内进行提钒处理，然后在第二个转炉(炼钢转炉)进行脱磷和脱碳处理。
在本文中，将含钒铁水经脱硫和提钒后得到的钢水以及普通铁水经脱硫和脱磷后得到的钢水统称为半钢，其中，含钒铁水是含钒铁矿(例如，钒钛磁铁精矿)经高炉冶炼得到的铁水。
在一个实施例中，含钒铁水是含钒铁矿(例如，钒钛磁铁精矿)经高炉冶炼得到的铁水，含钒铁水经脱硫和提钒后得到的半钢以重量百分比计含有C：3.2～3.9％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.20％，P：0.03～0.09％，S≤0.08％，并且半钢的温度为1250～1330℃。
在一个实施例中，普通铁水经脱硫和脱磷后得到的钢水以重量百分比计含有C：2.0～3.5％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.05％，P：0.008～0.050％，S≤0.0030％，并且半钢的温度为1280～1400℃。
可以看出，半钢中碳含量较一般铁水低并且半钢中硅、锰发热成渣元素含量为痕迹。申请人经大量生产实践总结得出：由于半钢的上述特性，故炼钢转炉在吹炼初期就避开了硅氧化期，冶炼一开始就进入碳反应较激烈的区域，由于碳氧反应的迅速发生，炉气中的CO含量急剧上升，此时炉气中的O2还未来得及降低，采用干法除尘系统对半钢炼钢转炉的烟气进行净化和回收时，当烟气中的CO和O2的体积比达到9：6时，在EP内则会引起泄爆，即CO和O2的体积比达到9：6为泄爆点。为避免发生转炉开吹泄爆，本发明主要从以下几方面进行了控制：
(1)抑制开吹碳氧反应的速度，开吹控制吹氧强度。
(2)开吹后为保证反应的正常发生，钢液面不应有覆盖物，有覆盖时需要加入助燃剂帮助引燃碳氧反应。
(3)开吹初期，加大底吹流量，促进熔池搅拌，促进反应的发生。
(4)碳氧反应开始且在吹炼开始30秒之后将转炉的底吹流量降低，抑制碳氧反应的速度。
根据本发明示例性实施例的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法包括将半钢兑入180～260t的炼钢转炉中并开始进行顶底复合吹炼，其中，炼钢转炉内留有上一炉次的炉渣或者炼钢转炉内加有废钢，在冶炼过程中采用以下技术措施：
(1)经检测，从半钢冶炼开始，干法除尘系统电场中的O2浓度由空气中的O2体积浓度约21％缓慢降低，实测约吹炼30s之后氧气体积浓度才能降低至10％以下，因此为避免泄爆，需要将CO的生成速度进行控制，而CO的生成可以通过控制转炉开吹氧气量得以控制，即通过抑制顶吹供氧流量的增加以防止泄爆，但是，还需要兼顾保证开吹时刻渣钢碳氧反应的强度，因此，需要设置合理地供氧模式，在本实施例中，采用如图1所示的供氧模式：
如图1所示，在转炉吹炼开始后60s内(即在转炉吹炼0～60s的时间段内)，控制顶吹氧枪的吹氧量为18000～24000Nm3/h；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为28000～32000Nm3/h；转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为40000～45000m3/h。同时，在转炉吹炼开始60s内，为控制碳氧开吹反应的激烈程度，氧枪枪位需要控制在2～2.4m的范围内，保持氧枪枪位不动，停留60s，稳定碳氧反应的速度。在转炉吹炼60～90s的时间段内，为适当降低渣中FeO，均匀熔池，强化搅拌，控制氧枪枪位为1.5～1.8m；转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的枪位为1.3～2.8m，具体地，转炉吹炼90s之后碳氧反应进入最激烈的时期，炉渣返干时，可适当提高枪位积累FeO，辅助化渣，而在冶炼终点，为降低渣中FeO，需要降低枪位。可以看出，本发明在每一炉钢在吹炼60s内需要准确控制枪位，而在吹炼60s之后可以根据过程渣态在相应枪位范围内进行调整。
优选地，在转炉吹炼开始后60s内，控制顶吹氧枪的吹氧量为19500～22500Nm3/h；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为29500～31500Nm3/h；在转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为41500～43000Nm3/h。
(2)申请人发现：在采用(1)的供氧模式下，转炉开吹氧量降低后，有利于控制碳氧的反应速度，但也带来的问题：吹炼前期供氧强度不足，转炉炉内留渣或加入废钢都会造成开吹时碳氧反应困难，如超过30s仍未反应(打燃火或者打火成功)，就会造成一次除尘系统泄爆，导致干法除尘系统电场内阴极丝和阳极板发生断裂，严重时炸毁电场，使生产中断。为避免上述情况的发明，本发明作了进一步改进：为了提高开吹炉渣界面碳氧反应的能力，采用增加开吹底吹量来增大碳氧反应接触界面；同时，在开吹时刻加入一定量的助燃剂(催化剂)来促进碳氧反应的进行，避免开吹时氧流量不足产生的打火不畅。
在本实施例中，在转炉吹炼开始30s内，向转炉内加入助燃剂以引发炉内碳氧反应。其中，助燃剂可采用碳粉、增碳剂、铝丸或硅铁等易氧化的物质。助燃剂的加入量可以为0.13～0.40Kg/吨钢。其中，加入助燃剂以引发初始碳氧反应的进行，初始碳氧反应在铁-渣或铁-废钢界面进行，助燃剂充当了反应的催化剂，熔池内的搅拌、催化作用产生渣钢界面-熔池连锁反应，保证了开吹打火成功，随着碳氧反应持续进行，促使转炉吹炼的进行，杜绝因开吹时碳氧反应界面受阻而长时间打火不畅，而又突然反应造成的干法除尘电场内CO量迅速升高而O2量未降低的剧烈泄爆。
复吹用来吹开铁-渣或铁-废钢界面，底吹流量的设定需要同时兼顾抑制碳氧反应的速度又要兼顾碳氧反应渣-钢界面的物理化学反应。如图2所示，在本实施例中，在转炉吹炼开始30s内，向转炉内加入助燃剂以引发炉内碳氧反应，并控制底吹供气流量(底吹流量)为400～600NL/h；转炉冶炼30～600s内，降低底吹供气流量并控制底吹供气流量为300～500NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为800～1200NL/h。其中，转炉底吹气体可以采用氮气或氩气。
优选地，在转炉吹炼开始30s内，控制底吹供气流量为450～550NL/h；转炉冶炼30～600s内，控制底吹供气流量为305～350NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为850～1000NL/h。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
在某钢厂180t转炉上对半钢进行冶炼，半钢为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水，入炉半钢的成分及温度如表1所示。
表1入炉半钢成分(％)和温度(℃)
其中，转炉内留有上一炉次的炉渣，兑铁完成并准备开始吹炼，在转炉吹炼的0～60s内：将顶吹氧枪的吹氧量调整为20000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为2.0m，开始进行吹炼；在吹炼开始后30s之内，从转炉的高位料仓加入42Kg的碳粉。
在吹炼60～90s内，控制顶吹氧枪的吹氧量至30000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为1.6～1.7m；而在吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为43000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为1.8～2.8m，并在吹炼终点将枪位控制1.3m。
在吹炼开始30s内，将底吹氩气的吹氩量控制为600NL/h；在吹炼30～600s，控制底吹氩气的吹氧量为300NL/h；吹炼600s之后，调整底吹供气流量为800NL/h。
采用本示例的方法后，该转炉的开吹泄爆次数由原来的10次/月降低为0次/月。
示例2
在某钢厂200t转炉上对半钢进行冶炼，半钢为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水，入炉半钢的成分及温度如表2所示。
表2入炉半钢成分(％)和温度(℃)
其中，转炉内留有上一炉次的炉渣，兑铁完成并准备开始吹炼，开吹0～60秒内：将顶吹氧枪的吹氧量调整为18000Nm3/h，开始吹炼，吹炼枪位控制2.2m；在吹炼开始后15s之内，从转炉的高位料仓加入80Kg的硅铁。
在吹炼60～90s内，控制顶吹氧枪的吹氧量至28000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为1.7～1.8m；而在吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为40000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为2.0～2.4m，冶炼终点控制枪位为1.4m。
同时，在吹炼开始后30s之内，底吹氩气的吹氩量控制为400NL/h；在吹炼30～600s，控制底吹氩气的吹氧量为300NL/h；吹炼600s之后，调整底吹供气流量为850NL/h。
采用本示例的方法后，该转炉的开吹泄爆次数由原来的16次/月降低为0次/月。
示例3
在某钢厂250t转炉上对半钢进行冶炼，半钢为铁水经脱硫和脱磷之后得到的钢水，入炉半钢的成分及温度如表3所示。
表3入炉半钢成分(％)和温度(℃)
其中，转炉内加有10t(补充废钢加入量)废钢，兑铁完成并准备开始吹炼时，在开吹0～60秒内：将顶吹氧枪的吹氧量调整为23000Nm3/h，枪位调整至2.2m开始吹炼；在吹炼开始后15s之内，从转炉的高位料仓加入50Kg的硅铁(或铝丸)。在吹炼60～90s，控制顶吹氧枪的吹氧量至34000Nm3/h，枪位控制1.5～1.6m；吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为45000Nm3/h，顶吹氧枪的枪位控制为2.1～2.6m，并在冶炼终点将枪位控制1.3m。
在开吹0～30s底吹流量控制为550NL/h，转炉冶炼30～600s控制底吹氩气的吹氧量为300NL/h；吹炼600s之后，调整底吹供气流量为500NL/h。
采用本示例的方法后，该转炉的开吹泄爆次数由原来的20次/月降低为0次/月。
综上所述，本发明的方法通过顶吹氧枪的供氧制度和底吹供气制度的配合，保证碳氧界面反应速度受控并增大碳氧反应界面，并在开吹时刻加入助燃剂，并使得开吹时刻碳氧反应能够顺利进行，避免了开吹时刻打火失败。根据本发明，各措施相互配合实现留渣炉次或加废钢炉次的转炉冶炼过程干法除尘不泄爆，有效的解决现有技术中半钢炼钢开吹泄爆的问题，降低了转炉的非生产作业时间，提高转炉的生产效率。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (9)
1.一种防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，所述干法除尘系统用于对半钢炼钢转炉产生的烟气进行净化和回收，其特征在于，所述方法包括将半钢兑入180～260t的炼钢转炉中并开始进行顶底复合吹炼，其中，
在转炉吹炼0～60s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为18000～24000Nm3/h，控制顶吹氧枪的枪位为2～2.4m；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为28000～32000Nm3/h，控制顶吹氧枪的枪位为1.5～1.8m；转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为40000～45000Nm3/h，控制顶吹氧枪的枪位为1.3～2.8m；
在转炉吹炼0～30s的时间段内，向转炉内加入助燃剂以引发炉内碳氧反应，并控制底吹供气流量为400～600NL/h；在转炉冶炼30～600s的时间段内，降低底吹供气流量并控制底吹供气流量为300～500NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为800～1200NL/h。
2.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，所述半钢为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水或者为铁水经脱硫和脱磷之后得到的钢水。
3.根据权利要求2所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，所述半钢为含钒铁水经脱硫和提钒之后得到的钢水，以重量百分比计，所述半钢中含有：C：3.2～3.9％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.20％，P：0.03～0.09％，S≤0.08％，并且所述半钢的温度为1250～1330℃。
4.根据权利要求2所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，所述半钢为铁水经脱硫和脱磷之后得到的钢水，以重量百分比计，所述半钢中含有：C：2.0～3.5％，Si：0～0.05％，Mn：0～0.05％，P：0.008～0.050％，S≤0.0030％，并且所述半钢的温度为1280～1400℃。
5.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，所述炼钢转炉内留有上一炉次的炉渣或者所述炼钢转炉内加有废钢。
6.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，所述助燃剂为碳粉、铝丸或硅铁。
7.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，所述助燃剂的加入量为0.13～0.40kg/吨钢。
8.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，在转炉吹炼0～30s的时间段内，控制底吹供气流量为450～550NL/h；在转炉冶炼30～600s的时间段内，控制底吹供气流量为305～350NL/h；转炉吹炼600s之后，控制底吹供气流量为850～1000NL/h。
9.根据权利要求1所述的防止半钢炼钢转炉干法除尘系统开吹泄爆的方法，其特征在于，在转炉吹炼0～60s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为19500～22500Nm3/h；在转炉吹炼60～90s的时间段内，控制顶吹氧枪的吹氧量为29500～31500Nm3/h；在转炉吹炼90s之后，控制顶吹氧枪的吹氧量为41500～43000Nm3/h。
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