CN105331765A - 干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法 - Google Patents

干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法，其方法为：所述干式除尘冶炼过程高拉碳以后二次下枪吹炼时，顶吹喷枪首先采用式（Ⅰ）计算而得的氧气流量Q吹炼80～100秒，然后正常吹炼即可。本发明通过前期的顶吹氧气流量实现熔池弱搅拌，达到二次吹炼前期的CO2含量由产生逐步上升到15wt%、CO含量保持在＜3%的水平；从而有效地避免一氧化碳含量的增加，降低泄爆发生频率。

Description

干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢领域，尤其是一种干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法。
背景技术
转炉煤气干法除尘是鲁奇（Lurgi）和蒂森（Thyssen）公司合作于20世纪60年代末开发成功的。转炉干法除尘的基本原理都是对经汽化烟道后的高温煤气进行喷水冷却，将煤气温度由900～1000℃降低到200℃左右，采用电除尘器进行处理。转炉炼钢干法除尘系统主要包括：蒸发冷却期、静电除尘器、煤气切换站、煤气冷却器、放散烟囱、除灰系统等。
与湿法除尘（OG）法相比,干法除尘主要有以下优点：（1）除尘效率高。净化后烟气含尘量为10～20mg/m3，如果有特殊要求可降至5mg/m3；
（2）系统阻力小、耗能低、风机运行费用低、寿命长、维修工作量少；
（3）在水、电消耗方面具有明显的优越性；
（4）不需要泥浆沉淀池及污泥处理设施；
（5）含铁干粉灰可直接返回入烧使用。
国内的转炉钢厂大多采用一枪吹炼到终点的冶炼技术，冶炼过程不起枪，并且冶炼终点的碳含量强制要求低于0.15%；此种技术现状显然无法满足品种钢生产要求实现终点低磷、高碳的技术要求。为实现优质品种钢的生产，要求干式除尘转炉吹炼过程必须起枪走双渣，双渣工艺处理后的铁水已基本不含硅，碳、锰含量也有较多降低；另一种情况，若吹炼终点高拉碳以后，仍需进行吹炼也面临吹炼过程中起枪并二次下枪吹炼的问题。
静电除尘器泄爆问题是干法除尘技术一大难题：在转炉吹炼初期，由于烟道及除尘器里充满的是空气，含有21%左右的氧气，当转炉吹炼开始时，氧气将与铁水中的C反应产生大量的CO，随着吹炼的进行CO越来越多地进入烟气中，当CO与前面的氧气在除尘器里混合浓度达到爆炸极限时，在静电除尘器电火花的作用下即产生爆炸。（当烟气中CO含量大于9%、同时O2含量大于6%时，在外界条件作用下极易发生爆炸，因此将9%CO+6%O2作为爆炸极限控制点）在设计过程中，电除尘器桶体钢结构有一个所能承受的临界压力，当除尘器本体内压力超过这一临界值后，电除器本体将被损坏，所以在除尘器本体上装有泄爆阀，泄爆阀打开的设定值低于这一临界值，以保护电除尘器本体，当本体爆炸气浪形成的压力高于泄爆阀极限压力时，泄爆阀打开，称为泄爆。电场泄爆对除尘器将会造成不同程度的损坏，对除尘器的除尘效果产生一定的影响，甚至造成除尘器失去除尘效果。更大的爆炸将导致除尘器内部整个设备的瘫痪，甚至造成泄爆阀的损坏，更有甚者造成风机叶轮的损坏。由于泄爆的产生难以避免，所以干法除尘系统在国内的发展受到了制约。炼钢吹炼过程中起枪并二次下枪吹炼，有可能会造成一氧化碳含量急剧上升，从而显著增加泄爆发生频率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种避免一氧化碳含量增加的干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述干式除尘冶炼过程高拉碳以后二次下枪吹炼时，顶吹喷枪首先采用式（Ⅰ）计算而得的氧气流量Q吹炼80～100秒，然后正常吹炼即可；
（Ⅰ）
式中：
Q－顶吹喷枪流量，Nm3/h；
n－喷孔个数；
D喉－顶吹喷枪喉口直径，cm；
H－枪位，cm；
L－熔池的实际深度，cm；
α－喷孔倾角，度。
本发明中，降下转炉活动烟罩的同时二次下枪，使用手动操作打开顶吹喷枪的氮气截止阀，使用氮气吹扫除尘系统管路中的空气与残留的一氧化碳；吹扫后，顶吹喷枪切换成氧气开始吹炼。
本发明所述氮气吹扫除尘系统管路至O2含量降至12～14%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过前期的顶吹氧气流量实现熔池弱搅拌，达到二次吹炼前期的CO2含量由发生逐步上升到15wt%、CO含量保持在＜3%的水平；从而有效地避免一氧化碳含量的增加，降低泄爆发生频率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明前烧期熔池弱搅拌控制时CO2、CO及O2的含量对应关系图；
图2是本发明二次下枪后炉气分析曲线图。
具体实施方式
本干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法采用下述的机理以及吹炼工艺：
（1）前烧期的反应机理：对吹炼过程中起枪并二次下枪吹炼的铁水进行吹炼的前期称为前烧期。二次下枪吹炼过程中，CO+[O]=CO2的冶金反应进程最先进行（前烧期），当熔池搅拌程度激烈发生时才会产生后继的冶金反应进程，[C]+CO2=2CO。因此熔池搅拌程度决定着化学反应的进行程度，也就决定着冶金反应的产物种类。
（2）前烧期熔池搅拌程度控制方法：控制好炼钢过程中起枪并二次下枪吹炼时的熔池搅拌程度也就决定该工艺条件下的炼钢操作能否顺利进行。
在氧气转炉炼钢过程中，炉内的状态是由力学、物理化学作用形成的一个复杂的运动过程。氧气经过氧枪喷头形成了氧气射流，氧气射流经过高温炉气冲击在熔池表面，引起了熔池运动，起机械搅拌作用。尤其是在刚下枪时，转炉内乳浊层尚未形成或者很薄；熔体内部反应尚未大规模开始或者出于暂时停止阶段，氧气射流冲击熔池的深度是判断熔池搅拌程度的重要方法。前烧期熔池弱搅拌控制时CO2、CO及O2的含量对应关系如图1所示，由图1可知，在下枪吹炼时,采用计算公式（Ⅰ）的控制顶吹氧气流量的方法吹炼,实现对熔池搅拌程度的控制,进而实现在将转炉一次除尘管路中的O2含量由21%降至6%以下这段时间内,转炉熔池冶金反应的产物主要为CO2气体,CO气体的冶金反应被限制,CO气体的产生量控制在9%以下。
本方法通过控制顶吹氧气流量实现前烧期的熔池搅拌控制的计算公式见式（Ⅰ）：
（Ⅰ）
式中：
Q－顶吹喷枪流量，Nm3/h；
n－喷孔个数；
D喉－顶吹喷枪喉口直径，cm；
H－枪位，cm；
L－熔池的实际深度，cm；
α－喷孔倾角，度。
实际操作过程中通过上述前烧期的顶吹氧气流量的控制实现熔池弱搅拌，达到前烧期的CO2含量由发生逐步上升到15wt%、CO含量保持在＜3wt%的水平。同时降下转炉活动烟罩,在炉口烟气保持微正压的条件下,随着CO2发生量的上升转炉一次除尘管路中O2的含量，由12～14%降至6%以下。前烧期的时间控制为80～100秒钟，最好为90秒钟，即可实现O2的含量＜6wt%、CO含量＜9wt%的控制目标。前烧期结束即可正常吹炼，随着熔池搅拌程度的深入，化学反应的进程迅速加快，冶金反应产物也随之发生变化：O2的含量降至0.2～0.7wt%、CO含量从35wt%升至70wt%、CO2含量保持在5～7wt%的水平。
（3）炼钢过程中二次下枪吹炼前的管路吹扫控制方法：炼钢过程中起枪并二次下枪吹炼时，由于此生产间隙有空气进入荒煤气管路，极可能会有过剩的空气与烟道中残留未燃的一氧化碳进入除尘系统，造成燃烧爆炸。本控制方法是降下转炉活动烟罩的同时二次下枪，使用手动操作打开顶吹喷枪的氮气截止阀，使用氮气吹扫除尘系统管路中的空气与残留未燃的一氧化碳。观察轴流风机后的激光气体分析仪的O2含量由21wt%左右降至12～14wt%时，切换成氧气进行前面所述的熔池弱搅拌控制吹炼。例如实际生产过程中，若蒸发冷却器参数为φ5×21m、静电除尘器参数为φ11.6×39m、荒煤气管路参数为φ2.3×580m，此工艺条件下进行二次下枪吹炼前的管路吹扫的氮气消耗量为1300Nm3。
实施例：本干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法的具体工艺如下所述。
150吨转炉炉膛直径5.256m，高8.664m，有效容积165m3，采用静电除尘器进行一次除尘。平均出钢量180吨，平均供氧时间15分钟，石灰消耗35Kg/t，轻烧白云石消耗20Kg/t。
（1）装料：在得知铁水具体成分、温度以后，要及时调整废钢的加入量，并计划好散装料的具体加入批次、加入时间及每批加入量。
（2）前期控制：正常模式开吹氧流量设定为35000Nm3/h，开吹在确定点火成功并渡过泄爆期(9/6交叉点)后，加入全部的轻烧和1/3的石灰，枪位控制采用由高到低模式。待供氧量达到3000Nm3时开始有炉渣从炉口溢出，初期渣硅锰氧化渣已形成，此时起枪倒渣。这时的炉气CO在35%左右，吹炼前期生成一定量的CO说明炉内温度升高，化学反应开始加速。
（3）炼钢过程中起枪并二次下枪吹炼时的控制方法：提枪倒渣时要尽量多倒渣，倒完渣后立直炉子，待干法允许吹炼信号给定后降罩至下限同时向炉内吹氮气90～120秒，观察轴流风机后的激光气体分析仪的O2含量由21%左右降至12～14%时，切换成氧气进行“前烧期”的熔池弱搅拌控制吹炼。枪位设为200cm，开吹采用熔池弱搅拌控制流量为17711Nm3/h、时间持续80～100秒，80～100秒后氧流量恢复正常流量35000Nm3/h。其后可多批少量加入剩余石灰，一定要注意控制氧流量上升过程中炉渣发泡喷溅的情况。
熔池弱搅拌控制流量计算过程：
根据公式（Ⅰ）计算实现熔池弱搅拌控制吹氧流量为：
﹦17711Nm3/h
式中参数：
n－5；
D喉－4.17cm；
H－200cm；
L－156cm；
α－13°。
因此，实际生产过程中熔池弱搅拌控制流量取17711Nm3/h。
（4）过程及终点控制：过程控制枪位采用低枪位吹炼，造渣料主要以轻烧、石灰、小粒级烧结矿、生白为主。终点控制按所炼钢种终点要求进行控制。若终点控制一次命中，即可结束吹炼进行下一步出钢及脱氧合金化操作。假如终点控制高拉碳以后，终点成分或者温度不合，需要进一步吹炼，可重复上一步操作——“炼钢过程中起枪并二次下枪吹炼时的控制方法”。
二次下枪后炉气分析曲线图见图2，由图2中可以看出，采用炼钢过程中起枪并二次下枪吹炼时的控制方法后，CO%=6.34，O2%=6.06，成功地错开了干法系统电场的泄爆点，保障了设备的正常运行。
经长期试用，采用本控制方法，可实现干式除尘转炉高拉碳含量为0.30～0.60%，并在此过程中实现一次除尘用静电除尘器的零泄爆记录。

Claims (3)

1.一种干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法，其特征在于：所述干式除尘冶炼过程高拉碳以后二次下枪吹炼时，顶吹喷枪首先采用式（Ⅰ）计算而得的氧气流量Q吹炼80～100秒，然后正常吹炼即可；
（Ⅰ）
式中：
Q－顶吹喷枪流量，Nm3/h；
n－喷孔个数；
D喉－顶吹喷枪喉口直径，cm；
H－枪位，cm；
L－熔池的实际深度，cm；
α－喷孔倾角，度。
2.根据权利要求1所述的干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法，其特征在于：降下转炉活动烟罩的同时二次下枪，使用手动操作打开顶吹喷枪的氮气截止阀，使用氮气吹扫除尘系统管路中的空气与残留的一氧化碳；吹扫后，顶吹喷枪切换成氧气开始吹炼。
3.根据权利要求2所述的干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法，其特征在于：所述氮气吹扫除尘系统管路至O2含量降至12～14%。
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