CN105755199B - 针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，由依次进行的转炉放渣阶段控制步骤、转炉正常冶炼阶段控制步骤构成；在转炉放渣阶段控制步骤中，控制炉渣中氧化铁含量以及炉渣二元碱度，根据烟气中一氧化碳体积浓度适时停止供氧，并放渣；在转炉正常冶炼阶段控制步骤中，控制供氧强度变化以及枪位变化，控制终渣二元碱度，并进行正常吹炼作业直至终点。本发明采取了一系列控制措施，可保持吹炼的平稳性，有效防止高硅铁水的喷溅。

Description

针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法

技术领域

本发明涉及一种针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，属于冶金技术领域。

背景技术

据申请人了解，目前对环境保护的要求越来越高，炼钢厂转炉冶炼高硅铁水容易产生金属喷溅，而前期的金属喷溅夹带着铁水、炉渣、一氧化碳气体以及氧化铁粉尘，形成浓厚的黄烟并对环境造成较大的污染，严重时喷溅物会烧坏设备使得生产难以进行。

现有技术中已经出现了一些克服转炉冶炼铁水时金属喷溅的方法，例如，申请号201310310632.3申请公布号CN103388042A的中国发明专利申请(名称：转炉吹炼一氧化碳枪位操作方法)中记载，在吹炼过程中，全程根据一氧化碳浓度的波动，结合火焰变化有节奏的调整枪位，可做到炉渣不返干、不喷溅。

然而，申请人在实践研究中发现，转炉冶炼高硅铁水的过程中，仅仅采用以上方法，并不能很好地控制铁水喷溅，需要研发出专门针对转炉冶炼高硅铁水的冶炼控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，能有效防止高硅铁水的喷溅。

本发明的主要技术构思如下：

申请人在实践研究中发现，转炉冶炼高硅铁水的过程中，在冶炼前期硅元素氧化后形成的低碱度炉渣粘度很高，这样，当转炉熔池温度达到碳氧反应所需温度时，碳氧反应生成的大量一氧化碳气体在排出时会受到高粘度炉渣的阻碍，进而导致发生喷溅。有基于此，若能将冶炼前期产生的低碱度高粘度炉渣及时排出，降低炉渣渣层厚度，即可降低一氧化碳气体排出的阻力，有效防止铁水喷溅，实现对再次吹炼平稳性的有效控制。申请人在进一步地实践研究中发现，转炉冶炼前期的排渣时机应根据转炉烟气中一氧化碳体积浓度变化进行判断，但是仅仅单靠此技术手段仍然难以获得令人满意的防喷溅效果。于是，申请人进行了深入地反复实践研究，终于得出了能彻底避免高硅铁水喷溅的技术方案。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，由依次进行的转炉放渣阶段控制步骤、转炉正常冶炼阶段控制步骤构成；

转炉放渣阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S1、转炉装入以铁水为主的物料；

S2、转炉前期吹炼作业中，

一方面，将炉渣中氧化铁含量控制在18－35％：在开始吹炼前或开始吹炼时，向转炉投加作为冷却料的含氧化铁的冷压球，将冷压球投加量换算为矿石投加量，所得矿石投加量占冷却料总量的40－60％；将供氧强度控制在2.2－3.0m³/min·t；将氧枪枪位控制在氧枪总冲击深度的40－60％；

另一方面，在开始通氧时，向转炉投加石灰，使炉渣二元碱度控制在1.0－2.0；

S3、当转炉烟气中一氧化碳体积浓度处于25－30％时，停止向炉内供氧并将氧枪提出；

S4、转炉放渣作业中，控制放渣最大角度为88－90度，直至炉口不再流出炉渣，将转炉回零位；

转炉正常冶炼阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S5、开始转炉正常吹炼作业，

一方面，在30－40秒时间内，将供氧强度由2.2－2.4m³/min·t逐渐提升至3.0－3.3m³/min·t；与此同时，氧枪枪位先控制在氧枪总冲击深度的40－60％，再逐渐降低枪位并控制在氧枪总冲击深度的50－70％；

另一方面，向转炉投加石灰使转炉终渣二元碱度控制在2.5－4.0；向转炉投加作为冷却料的矿石；冷却料总量为S2的换算所得矿石投加量和S5的矿石投加量之和；

S6、转炉正常吹炼作业至终点，将氧枪提出并控制转炉终点温度为1650℃－1700℃；冶炼结束。

该控制方法采用了一系列控制措施，在这些措施的综合作用下，可有效避免转炉冶炼高硅铁水的喷溅。

具体而言，该控制方法的S2中，一方面，(1)以含氧化铁的冷压球替代矿石，可提高炉渣中氧化铁含量，不仅能促进石灰渣化形成炉渣，使炉渣粘度降低，实现炉渣中铁珠与炉渣相分离，还能通过炉渣中氧化铁平衡减少铁元素的氧化；同时，冷压球的冷却系数为矿石的一半，这使得冷压球对转炉熔池的温度影响较小，在转炉前期吹炼作业中投加大量的冷压球有利于后续正常吹炼作业中炉温保持稳定，避免在后续正常吹炼作业中因投加大量矿石导致炉温频繁变化、影响碳氧反应不能稳定进行而产生喷溅。

(2)采用低供氧强度，通过保持较低的供氧流量以减缓金属喷溅，同时低供氧强度有利于氧化亚铁的生成，促进石灰渣化并提高炉渣氧化性，进而提高炉渣的流动性，有利于炉渣排出。

(3)氧枪枪位以高枪位为主，有利于石灰渣化，促进SiO₂和石灰成渣。

通过以上(1)至(3)项将炉渣中氧化铁含量控制在18－35％，可有效降低炉渣粘度，提高炉渣流动性。

另一方面，将炉渣二元碱度控制在1.0－2.0，能有效控制炉渣粘度及其流动性，并提高放渣量，而且碱性炉渣有利于保护炉衬。

该控制方法的S3中，申请人经大量实践验证，转炉烟气中一氧化碳体积浓度小于25％时会导致倒炉放渣的成功率降低，而在转炉烟气中一氧化碳体积浓度大于35％时，会有非常高的喷溅几率，只有在转炉烟气中一氧化碳体积浓度处于25－30％时，可促进炉渣发泡，并使炉渣发泡状态达到利于排出炉渣的程度。

该控制方法的S5中，在开始作业时先采用低供氧强度并保持高枪位，可减缓氧枪射流对炉渣、液态金属的冲击，并减缓碳氧反应从而控制喷溅，然后逐渐加大供氧强度、并降低枪位即可。

申请人在实践研究中发现，S4的转炉放渣作业还可作进一步完善，以确保正常吹炼作业的平稳性：

优选地，S4中，在炉下渣罐到位后，将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，若摇炉角度在75－80度时炉渣已放出，则炉渣发泡程度足够且放渣量足够，继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位；若摇炉角度大于80度时炉渣才放出，则炉渣发泡程度不足且放渣量不足，先继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时再将转炉回零位进行预定处理并再次放渣；预定处理为：向转炉投加石灰石发泡剂和冷压球，并前后摇炉；再次放渣为：将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位。

更优选地，预定处理中，按总装入量计，石灰石发泡剂的投加量为2－5kg/t，冷压球的投加量为3－7kg/t，且石灰石发泡剂的重量占石灰石发泡剂与冷压球总重量的30－40％。

本发明其它的进一步完善如下：

优选地，S1中，铁水占总装入量的85－100％。

优选地，S2中，冷压球主要成分的重量百分数如下：TFe≥50％，SiO₂≤8％，CaO≥8％，MgO≤4％，S≤0.08，水分≤10％。

本发明采取了一系列控制措施，可保持吹炼的平稳性，有效防止高硅铁水的喷溅。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

本实施例针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，由依次进行的转炉放渣阶段控制步骤、转炉正常冶炼阶段控制步骤构成；

转炉放渣阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S1、转炉装入以铁水为主的物料；铁水占总装入量的85－100％；

S2、转炉前期吹炼作业中，

一方面，将炉渣中氧化铁含量控制在18－35％：

在开始吹炼前或开始吹炼时，向转炉投加作为冷却料的含氧化铁的冷压球，将冷压球投加量换算为矿石投加量，所得矿石投加量占冷却料总量的40－60％。如本领域已知，换算的依据为：在相同环境中，达到预定温降所需的冷压球投加量相当于达到该温降所需的矿石投加量。该换算依据与冷压球、矿石的冷却系数紧密相关。

将供氧强度控制在2.2－3.0m³/min·t；

将氧枪枪位控制在氧枪总冲击深度的40－60％；

冷压球主要成分的重量百分数如下：TFe≥50％，SiO₂≤8％，CaO≥8％，MgO≤4％，S≤0.08，水分≤10％；

另一方面，在开始通氧时，向转炉投加石灰，使炉渣二元碱度控制在1.0－2.0；

S3、当转炉烟气中一氧化碳体积浓度处于25－30％时，停止向炉内供氧并将氧枪提出；

S4、转炉放渣作业中，控制放渣最大角度为88－90度，直至炉口不再流出炉渣，将转炉回零位；

S4中，在炉下渣罐到位后，将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，若摇炉角度在75－80度时炉渣已放出，则炉渣发泡程度足够且放渣量足够，继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位；若摇炉角度大于80度时炉渣才放出，则炉渣发泡程度不足且放渣量不足，先继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时再将转炉回零位进行预定处理并再次放渣；预定处理为：向转炉投加石灰石发泡剂和冷压球，并前后摇炉；再次放渣为：将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位。

预定处理中，按总装入量计，石灰石发泡剂的投加量为2－5kg/t，冷压球的投加量为3－7kg/t，且石灰石发泡剂的重量占石灰石发泡剂与冷压球总重量的30－40％。

转炉正常冶炼阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S5、开始转炉正常吹炼作业，

一方面，在30－40秒时间内，将供氧强度由2.2－2.4m³/min·t逐渐提升至3.0－3.3m³/min·t；与此同时，氧枪枪位先控制在氧枪总冲击深度的40－60％，再逐渐降低枪位并控制在氧枪总冲击深度的50－70％；

另一方面，向转炉投加石灰使转炉终渣二元碱度控制在2.5－4.0；向转炉投加作为冷却料的矿石；冷却料总量为S2的换算所得矿石投加量和S5的矿石投加量之和；

S6、转炉正常吹炼作业至终点，将氧枪提出并控制转炉终点温度为1650℃－1700℃；冶炼结束。

应用案例：

以150吨级转炉为例，梅钢1042378炉次，总装入量169吨，铁水147吨、废钢22吨。铁水温度1320℃，铁水磷含量0.124％，铁水Si含量0.65％。

按本实施例控制方法，具体步骤如下：

(1)将铁水、废钢装入转炉。

(2)在开始吹炼时投加4吨冷压球，本应用案例中，在相同环境中达到预定温降所需的冷压球投加量4吨相当于达到该温降所需的矿石投加量2吨，也即4吨冷压球相当于2吨矿石。

将氧气流量控制为28000m³/h(按总装入量进行计算，与此对应的供氧强度处于2.2－3.0m³/min·t内)；将氧枪枪位控制在180－190cm(此范围位于氧枪总冲击深度的40－60％之内)；在开始通氧时，向转炉投加石灰3.1吨，使炉渣二元碱度为1.5。

(3)当转炉烟气中一氧化碳体积浓度处于27％时，停止向炉内供氧并将氧枪提出。

(4)确认炉下渣罐已经到位，将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，在此过程中确认炉内渣面位置，当炉渣从炉口流出时确认渣流正常、且无涌向平台的危险，继续缓缓加大摇炉角度直至放渣最大角度，以不放出铁水为前提，放到不再流出炉渣为止。

在放渣过程中，如果摇炉角度大于80度时炉渣才放出，则本次放渣后需要进行预定处理后再次放渣；预定处理为：需加入石灰石发泡剂400kg和700kg冷压球，然后前后摇炉在±30度2次。

放渣结束后，转炉回零位。

(5)开始转炉正常吹炼作业，一方面，在30秒时间内，将氧气流量从23000m³/h(按总装入量进行计算，与此对应的供氧强度处于2.2－2.4m³/min·t内)逐渐提升到31000m³/h(按总装入量进行计算，与此对应的供氧强度处于3.0－3.3m³/min·t内)；与此同时，枪位首先下降到190cm(此范围位于氧枪总冲击深度的40－60％之内)，然后逐渐降低至所需枪位(位于氧枪总冲击深度的50－70％之内)。另一方面，分2－3批次加入石灰和矿石冷却料，石灰投加量为4.4吨使转炉终渣二元碱度控制为3.5，矿石冷却料投加量为1.3－2吨。

(6)转炉正常吹炼作业至终点，将氧枪提出并控制转炉终点温度为1665℃；冶炼结束。

本应用案例在整个冶炼过程中，冶炼平稳性高，完全不会出现铁水喷溅现象。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，其特征是，由依次进行的转炉放渣阶段控制步骤、转炉正常冶炼阶段控制步骤构成；

所述转炉放渣阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S1、转炉装入以铁水为主的物料；

S2、转炉前期吹炼作业中，

一方面，将炉渣中氧化铁含量控制在18－35％：在开始吹炼前或开始吹炼时，向转炉投加作为冷却料的含氧化铁的冷压球，将冷压球投加量换算为矿石投加量，所得矿石投加量占冷却料总量的40－60％；将供氧强度控制在2.2－3.0m³/min·t；将氧枪枪位控制在氧枪总冲击深度的40－60％；

另一方面，在开始通氧时，向转炉投加石灰，使炉渣二元碱度控制在1.0－2.0；

S3、当转炉烟气中一氧化碳体积浓度处于25－30％时，停止向炉内供氧并将氧枪提出；

S4、转炉放渣作业中，控制放渣最大角度为88－90度，直至炉口不再流出炉渣，将转炉回零位；

所述转炉正常冶炼阶段控制步骤包括以下顺序进行的步骤：

S5、开始转炉正常吹炼作业，

一方面，在30－40秒时间内，将供氧强度由2.2－2.4m³/min·t逐渐提升至3.0－3.3m³/min·t；与此同时，氧枪枪位先控制在氧枪总冲击深度的40－60％，再逐渐降低枪位并控制在氧枪总冲击深度的50－70％；

另一方面，向转炉投加石灰使转炉终渣二元碱度控制在2.5－4.0；向转炉投加作为冷却料的矿石；冷却料总量为S2的换算所得矿石投加量和S5的矿石投加量之和；

S6、转炉正常吹炼作业至终点，将氧枪提出并控制转炉终点温度为1650℃－1700℃；冶炼结束；

S2中，冷压球主要成分的重量百分数如下：TFe≥50％，SiO₂≤8％，CaO≥8％，MgO≤4％，S≤0.08，水分≤10％。

2.根据权利要求1所述针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，其特征是，S4中，在炉下渣罐到位后，将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，若摇炉角度在75－80度时炉渣已放出，则炉渣发泡程度足够且放渣量足够，继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位；若摇炉角度大于80度时炉渣才放出，则炉渣发泡程度不足且放渣量不足，先继续加大摇炉角度直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时再将转炉回零位进行预定处理并再次放渣；所述预定处理为：向转炉投加石灰石发泡剂和冷压球，并前后摇炉；所述再次放渣为：将转炉缓缓倾斜以加大摇炉角度，直至放渣最大角度，当炉口不再流出炉渣时将转炉回零位。

3.根据权利要求2所述针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，其特征是，所述预定处理中，按总装入量计，石灰石发泡剂的投加量为2－5kg/t，冷压球的投加量为3－7kg/t，且石灰石发泡剂的重量占石灰石发泡剂与冷压球总重量的30－40％。

4.根据权利要求1所述针对转炉冶炼高硅铁水的防喷溅冶炼控制方法，其特征是，S1中，铁水占总装入量的85－100％。