CN104831015B - 一种避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法 - Google Patents
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Abstract
一种避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，属于转炉炼钢方法技术领域，用于防止转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆。其技术方案是：通过减少富集FeO的热态炉渣和控制兑半钢速度，减少兑半钢过程CO生成量；手动调节二次除尘阀开度和一次除尘风机转速，使兑半钢过程生成的CO最小限度的进入静电除尘器，避免CO与O2混合气体的达到泄爆条件。本发明通过优化留渣以及兑铁操作，将进入静电除尘器内CO含量控制在9%以下，有效避开CO与O2混合气体的爆炸条件，从而避免留渣操作并以转炉返回渣为冷料的条件下兑半钢过程中发生静电除尘器泄爆，起到稳定转炉生产节奏，降低除尘设备损坏、延长使用寿命的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于半钢炼钢留渣操作并以转炉返回渣为冷料的条件下避免转炉兑铁过程中静电除尘器泄爆的方法，属于转炉炼钢方法技术领域。
背景技术
高炉冶炼钒钛磁铁矿生产的铁水中含钒、钛、铬等元素，为提取铁水中的钒元素，一般采用双联工艺，即铁水先提钒，再用半钢炼钢。提钒后半钢中硅、锰等元素含量痕迹，炼钢过程时炉渣中二氧化硅、氧化锰等氧化物含量很少，致使炉渣组分单一、粘度大，造成化渣时间长，炉渣冶金性能差，只能通过调整枪位、加入萤石等化渣剂来促进前期化渣。但使用萤石造渣，存在对转炉炉衬侵蚀严重，增加渣料成本的不利影响。为了改善半钢炼钢化渣效果，针对冶炼终点炉渣的氧化性，目前一般采取选择性的留渣操作工艺，并将转炉冶炼过程溢渣以及带金属较多的喷溅渣进行筛选、收集后直接返回转炉再利用。
转炉留渣操作是将上一炉的终渣全部或一部分留给下炉使用。半钢炼钢终点炉渣具有碱度高、温度高，并且有一定的全铁含量和二氧化硅、氧化锰含量，作为熔体对下一炉初期渣的形成十分有利，特别在冶炼高碳钢或低磷钢时效果尤为明显。留渣操作能有效降低渣料消耗，增加金属收得率和减少能源浪费。留渣操作技术不仅半钢炼钢方面得到应用，在以铁水为主的企业也得到了实践和应用。
留渣操作在兑铁时，铁水与炉渣接触，铁水中的碳、硅等元素与渣中的氧化亚铁发生反应，当生成的一氧化碳气泡体积急剧膨胀，把铁水和钢渣带出炉口，引发兑铁喷溅。除喷溅隐患以外，兑铁过程生成的一氧化碳大部分进入除尘管道，对于干法除尘来说，存在CO和O2混气泄爆的危险。由于半钢温度较铁水温度高，且半钢中与氧化亚铁亲和能力大于碳的硅、锰元素含量痕迹，不利于抑制碳氧反应，兑半钢过程静电除尘器中O2含量为17%左右，一旦烟气中CO含量超过9%，就会产生燃烧和爆炸。同时，将返回渣随废钢一起加入炉内，因返回渣含有大量低熔点化合物和较高的氧化亚铁，加剧了兑铁过程中为碳氧反应，使CO生成量增多，加大了CO和O2混合泄爆的几率。
转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆是留渣兑铁操作中存在的严重安全隐患，至今没有得到完全的解决，成为转炉兑铁操作的老大难问题，严重影响了生产的顺利进行，亟待加以解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，这种方法基于半钢炼钢留渣操作并以转炉返回渣为冷料的条件，降低进入静电除尘器中CO含量，使静电除尘器中的CO和O2混合气体达不到爆炸条件，以消除安全隐患，保证生产顺利进行，同时防止对除尘设备的损害。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，由上一炉终点钢水氧活度确定留渣量，溅渣后将转炉摇到兑铁侧停留烧结，再由留渣量及半钢条件确定返回渣加入量，加入顺序为先加返回渣后兑半钢，兑半钢结束炉内碳氧反应减弱后，摇正转炉开始吹炼，具体步骤及主要参数如下：
（1）溅渣护炉时根据上一炉终点钢水氧活度加入调渣物料，调渣物料加入量执行标准为：钢水氧活度越高，含碳镁球加入量越少、生白云石加入量越多，当钢水氧活度﹥800×10-6的炉次，含碳镁球加入量为0-1.4kg/t钢，生白云石加入量为3.4-5kg/t钢；钢水氧活度800~300×10-6的炉次，含碳镁球加入量为1.5-3kg/t钢，生白云石加入量为1.5-3.5kg/t钢；钢水氧活度﹤300×10-6的炉次，含碳镁球加入量为3.1-4kg/t钢，生白云石加入量为0-1.4kg/t钢；
（2）钢水氧活度﹥800×10-6的炉次，溅渣后倒掉炉渣；钢水氧活度800~300×10-6的炉次，溅渣后将炉渣倒掉总渣量的20%~50%；钢水氧活度﹤300×10-6的炉次，可全部留渣，留渣炉次溅渣后将转炉摇至100-120°，使剩余炉渣平铺到加料侧，等待加冷料；
（3）加冷料和兑半钢过程，转炉二次除尘阀开度设定75%，一次除尘风机转速设定为600r/min；
（4）加入转炉返回渣后，低速摇炉1~2次，角度为±90°之内，使返回渣均匀散开，再将转炉摇至40-45°，等待兑半钢；
（5）开始兑半钢见钢流后，停顿3-5s，减缓半钢与炉渣的碳氧反应，使瞬间产生的CO尽可能多的进入二次除尘管道；
（6）炉口溢出的火苗变小后再缓慢兑半钢，兑半钢速度不大于1000kg/s，缩减半钢与炉渣及返回渣的接触面积，降低CO生成速率；
（7）兑半钢过程炉内碳氧反应加剧，炉口火苗变大时，立即增大二次除尘阀开度，可提至100%，同时降低一次除尘风机转速，最低可降至300r/min，当炉口火苗变小时，二次除尘阀开度和一次除尘风机转速需调回至最初设定值；
（8）兑完半钢炉内碳氧反应尚未平缓，炉口仍有火苗冒出时，将转炉摇至45-65°等待；
（9）炉口火苗消失后，低速摇炉1~2次，角度为±40°之内，使兑半钢带起的炉渣均匀散开，再摇正转炉开始吹炼。
上述避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，所述加入调渣物料步骤中，当上一炉钢水终点温度达到1670℃，温度每升高10℃，生白云石加入量在原基础上提高0.3kg/t钢。
上述避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，转炉返回渣加入量与留渣量的执行标准为：留渣量越多，转炉返回渣加入量越少，在每一对应的区间范围内，转炉返回渣加入量根据半钢热量调整，具体参数如下：
转炉返回渣为50-80kg/t钢，留渣量为0；转炉返回渣为30-49kg/t钢，留渣量为20-50%；转炉返回渣为15-29kg/t钢，留渣量为100%。
上述避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，加冷料和兑半钢期间，转炉二次除尘阀开度和一次除尘风机转速为自动控制，可根据兑半钢过程炉内碳氧反应程度手动调节二次除尘阀开度和一次除尘风机转速，使CO尽可能多地进入二次除尘管道，最小限度地进入静电除尘器。
本发明的有益之处在于：
本发明针对半钢炼钢留渣操作并以转炉返回渣为冷料的条件，兑半钢过程中碳与渣中氧化亚铁反应生成CO进入静电除尘器引发泄爆的现状，一方面通过减少富集FeO的热态炉渣和控制兑半钢速度，减少兑半钢过程CO生成量；另一方面，手动调节二次除尘阀开度和一次除尘风机转速，使兑半钢过程生成的CO最小限度的进入静电除尘器，避免CO与O2混合气体的达到泄爆条件。
本发明通过优化留渣以及兑铁操作，将进入静电除尘器内CO含量控制在9%以下，有效避开CO与O2混合气体的爆炸条件，从而避免留渣操作并以转炉返回渣为冷料的条件下兑半钢过程静电除尘器泄爆，起到稳定转炉生产节奏，降低除尘设备损坏延长使用寿命的作用。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
本实施例基于干法除尘系统的120吨转炉采取留渣操作并以转炉返回渣为冷料条件下兑半钢操作过程。在提钒-炼钢双联工艺下含钒铁水提钒后得到半钢，转炉吹炼半钢化渣困难，多采用留渣操作，兑半钢过程碳与渣中氧化亚铁发生反应生成的CO进入一次除尘静电除尘器中，其含量超过9%将发生内燃或泄爆现象。该工艺通过控制留渣量降低渣中氧化亚铁含量，严格控制兑半钢速度降低CO生成速率，并根据碳氧反应程度调节二次除尘阀开度和一次除尘风机转速，减少进入静电除尘器的CO含量，避免CO与O2发生混气泄爆。
实施例一：
（1）上炉终点温度1662℃，钢水氧活度876×10-6，溅渣过程中加入含碳镁球144kg、生白云石480kg，溅渣后倒掉炉渣。
（2）半钢条件：温度1348℃，主要成分C：3.88%、Si：0.01%、Mn：0.02%、V：0.027%、Ti：0.002%，半钢重量130t，冶炼Q235B，确定加入转炉返回渣6240kg。
（3）选择加冷料操作，二次除尘阀开度75%，一次除尘风机转速设定为600r/min，加入返回渣后，低速向出钢侧摇炉-87°，再向兑铁侧摇炉90°，之后再向出钢侧摇炉-84°，摇回兑铁侧停在42°等待兑半钢。
（4）兑半钢见钢流后，停顿3s秒后缓慢兑半钢，兑半钢耗时145s（平均兑半钢速度916kg/s）。
（5）兑半钢过程未发生强烈碳氧反应，炉口冒出短火苗，将转炉摇至47°等待。
（6）炉口火苗消失，兑完半钢低速向出钢侧摇炉-38°，再向兑铁侧摇炉39°，摇正转炉下枪吹炼，整个兑半钢过程烟气中CO含量最高为0.4%。
实施例二：
（1）上炉终点温度1654℃，钢水氧活度523×10-6，溅渣过程中加入含碳镁球300kg、生白云石240kg，预留渣量40%（倒渣角度108°），溅渣后将转炉摇至113°等待加返回渣。
（2）半钢条件：温度1363℃，主要成分C：3.79%、Si：0.01%、Mn：0.01%、V：0.021%、Ti：0.002%，半钢重量132t，冶炼Q235B，确定加入转炉返回渣5100kg。
（3）选择加冷料操作，二次除尘阀开度75%，一次除尘风机转速设定为600r/min，加入返回渣后，低速向出钢侧摇炉-86°，再向兑铁侧摇炉88°，摇回停在42°等待兑半钢。
（4）兑半钢见钢流后，停顿5s后缓慢兑半钢。
（5）兑半钢至24s炉内碳氧反应加剧，炉口火苗变大，立即将二次除尘阀开度提至95%，同时将一次除尘风机转速降至380r/min，兑半钢耗时152s（平均兑半钢速度898kg/s）。
（6）兑完半钢炉内碳氧反应尚未平缓，炉口仍有火苗冒出，将转炉摇至52°等待。
（7）炉口火苗消失，兑完半钢低速向出钢侧摇炉-38°，再向兑铁侧摇炉39°，之后再向出钢侧摇炉-39°，摇正转炉下枪吹炼，整个兑半钢过程烟气中CO含量最高为4.8%。
实施例三：
（1）上炉终点温度1652℃，钢水氧活度242×10-6，溅渣过程中加入含碳镁球360kg、生白云石120kg，预留渣量100%，溅渣后将转炉摇至117°等待加返回渣。
（2）半钢条件：温度1359℃，主要成分C：3.91%、Si：0.01%、Mn：0.01%、V：0.030%、Ti：0.001%，半钢重量133t，冶炼Q235B，确定加入转炉返回渣3600kg。
（3）选择加冷料操作，二次除尘阀开度75%，一次除尘风机转速设定为600r/min，加入返回渣后，低速向出钢侧摇炉-87°，再向兑铁侧摇炉89°，摇回停在42°等待兑半钢。
（4）兑半钢见钢流后，停顿5s后缓慢兑半钢。
（5）兑半钢至38s炉内碳氧反应加剧，炉口火苗变大，立即将二次除尘阀开度提至90%，同时将一次除尘风机转速降至420r/min。
（6）兑半钢至126s时火苗减弱，将二次除尘阀开度和一次除尘风机转速需调回至最初设定值，兑半钢耗时148s（平均兑半钢速度930kg/s）。
（7）兑完半钢炉内碳氧反应尚未平缓，炉口仍有火苗冒出，将转炉摇至50°等待。
（8）炉口火苗消失，兑完半钢低速向出钢侧摇炉-39°，再向兑铁侧摇炉39°，之后再向出钢侧摇炉-37°，摇正转炉下枪吹炼，整个兑半钢过程烟气中CO含量最高为3.3%。
Claims (4)
1.一种避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，其特征在于：由上一炉终点钢水氧活度确定留渣量，溅渣后将转炉摇到兑铁侧停留烧结，再由留渣量及半钢条件确定返回渣加入量，加入顺序为先加返回渣后兑半钢，兑半钢结束炉内碳氧反应减弱后，摇正转炉开始吹炼，具体步骤及主要参数如下：
（1）溅渣护炉时根据上一炉终点钢水氧活度加入调渣物料，调渣物料加入量执行标准为：钢水氧活度越高，含碳镁球加入量越少、生白云石加入量越多，当钢水氧活度﹥800×10-6的炉次，含碳镁球加入量为0-1.4kg/t钢，生白云石加入量为3.4-5kg/t钢；钢水氧活度800~300×10-6的炉次，含碳镁球加入量为1.5-3kg/t钢，生白云石加入量为1.5-3.5kg/t钢；钢水氧活度﹤300×10-6的炉次，含碳镁球加入量为3.1-4kg/t钢，生白云石加入量为0-1.4kg/t钢；
（2）钢水氧活度﹥800×10-6的炉次，溅渣后倒掉炉渣；钢水氧活度800~300×10-6的炉次，溅渣后将炉渣倒掉总渣量的20%~50%；钢水氧活度﹤300×10-6的炉次，全部留渣，留渣炉次溅渣后将转炉摇至100-120°，使剩余炉渣平铺到加料侧，等待加冷料；
（3）加冷料和兑半钢过程，转炉二次除尘阀开度设定75%，一次除尘风机转速设定为600r/min；
（4）加入转炉返回渣后，低速摇炉1~2次，角度为±90°之内，使返回渣均匀散开，再将转炉摇至40-45°，等待兑半钢；
（5）开始兑半钢见钢流后，停顿3-5s，减缓半钢与炉渣的碳氧反应，使瞬间产生的CO尽可能多的进入二次除尘管道；
（6）炉口溢出的火苗变小后再缓慢兑半钢，兑半钢速度不大于1000kg/s，缩减半钢与炉渣及返回渣的接触面积，降低CO生成速率；
（7）兑半钢过程炉内碳氧反应加剧，炉口火苗变大时，立即增大二次除尘阀开度，提至100%，同时降低一次除尘风机转速，最低降至300r/min，当炉口火苗变小时，二次除尘阀开度和一次除尘风机转速需调回至最初设定值；
（8）兑完半钢炉内碳氧反应尚未平缓，炉口仍有火苗冒出时，将转炉摇至45-65°等待；
（9）炉口火苗消失后，低速摇炉1~2次，角度为±40°之内，使兑半钢带起的炉渣均匀散开，再摇正转炉开始吹炼。
2.根据权利要求1所述的避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，其特征在于：所述加入调渣物料步骤中，当上一炉钢水终点温度达到1670℃，温度每升高10℃，生白云石加入量在原基础上提高0.3kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，其特征在于：转炉返回渣加入量与留渣量的执行标准为：留渣量越多，转炉返回渣加入量越少，在每一对应的区间范围内，转炉返回渣加入量根据半钢热量调整，具体参数如下：
转炉返回渣为50-80kg/t钢，留渣量为0；转炉返回渣为30-49kg/t钢，留渣量为20-50%；转炉返回渣为15-29kg/t钢，留渣量为100%。
4.根据权利要求1所述的避免转炉兑铁过程中发生静电除尘器泄爆的方法，其特征在于：加冷料和兑半钢期间，转炉二次除尘阀开度和一次除尘风机转速为自动控制，可根据兑半钢过程炉内碳氧反应程度手动调节二次除尘阀开度和一次除尘风机转速，使CO尽可能多地进入二次除尘管道，最小限度地进入静电除尘器。
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