CN108148945B - 一种可提高rh精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺 - Google Patents

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Abstract

一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺，属于炼钢技术领域。通过在RH精炼炉内采用一种顶吹二次燃烧氧枪喷吹工艺，使碳氧反应产生的CO气体与氧气产生更多的接触，扩大二次燃烧区，从而可进一步提高二次燃烧率。主要工艺特点是对于需要RH深脱碳处理的钢种，当转炉吹炼终点的出钢[C]≥0.05％时，执行顶吹氧气强制脱碳操作，顶吹强度为0.13～0.17Nm3/min·t，吹氧脱碳时间为4～6min，真空室压力由101KPa逐渐降低至0.067KPa，处理18min后可使[C]含量控制在0.0012％以下。该工艺可使二次燃烧率提高20～30％，相比传统的顶枪吹氧脱碳工艺，钢水温度进一步补偿了约4～6℃。

Description

一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别是涉及一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺，用来促进RH精炼炉的CO二次燃烧和真空脱碳过程。
背景技术
二次燃烧技术在炼钢中的应用体现在转炉氧枪(转炉二次燃烧氧枪)和RH顶吹喷枪(以RH-KTB为代表)的使用上，同时也体现在电弧炉炼钢(二次燃烧PC枪)上，说明二次燃烧技术在钢水吹炼和精炼阶段已经得到了一定应用，但在精炼阶段还未形成像转炉或电炉的专用二次燃烧氧枪喷吹工艺技术，目前精炼阶段的顶吹氧枪主要用来进行强制脱碳。
二次燃烧技术是将从顶枪喷出的射流以超音速吹入熔池，一部分氧气与钢液中的[C]反应生成CO，一部分氧气溶解到钢液中成溶解氧与钢液中的[C]反应。上升的CO与熔池上部的部分氧气发生反应，二次燃烧生成CO2，并放出大量的热，由此生成的热量传递至炉料或熔池，提高了冶炼的热效率。转炉和电炉冶炼方面已形成了专门的二次燃烧设备和技术，来促进CO的氧化反应。
在RH精炼炉中，日本开发的RH-KTB方法在顶吹喷氧的同时，也利用了一部分上升的CO与炉内的O2进行反应，国内钢厂目前也有部分在应用。但该技术还未充分地将真空室内的CO大量燃烧利用起来，为此，本发明开发了供RH精炼炉专用的二次燃烧设备和工艺技术，可以使RH精炼炉内的二次燃烧率由目前的40～60％进一步提高，充分利用炉内的剩余热量加热钢水，为RH精炼炉钢水的冶炼带来了新的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺，提高了RH精炼炉内的热量利用效率，通过在RH精炼炉内采用一种带有副氧孔的顶吹二次燃烧氧枪喷吹工艺，使碳氧反应产生的CO气体与真空室内的氧气产生更充分的接触，来进一步提高二次燃烧率。当转炉吹炼终点出钢[C]≥0.05％时，通过采用本RH顶吹喷氧真空操作工艺，可使二次燃烧率提高20～30％，相比传统的顶枪吹氧脱碳工艺，钢水温度补偿约4～6℃。
本发明的技术解决方案如下，特别是步骤6-8中的工艺参数控制和措施，对本发明的实际效果起到了至关重要的作用：
1、钢水即将到RH精炼站达前，先将连接弯管接通准备接受钢水的1#工位(图3)，关闭主真空阀，为真空泵的提前启动作好准备。
2、盛有钢水的钢包坐落于1#工位(图3)钢包台车上，并启动前级真空泵进行预抽真空。
3、钢包台车运行到1#工位(图3)正下方，将环流气体由氮气切换到氩气。
4、启动液压顶升机构，将钢包顶升到预定高度位置，打开主真空阀，钢水进入真空槽形成环流。
5、测温取样及定氧，若钢水温度过低则先进行化学升温，钢水含氧过高则加Al处理，处理结束后须再次测温、取样确认。根据测定结果观察是否满足钢水[C]≥0.05％的条件，若符合条件则按上述参数控制执行喷吹工艺操作，若钢水[C]＜0.05％，则不进行此工艺操作。
6、对钢水进行真空顶吹氧强制脱碳处理，初始吹氧时机控制在5min内，吹氧时间4～6min，吹氧枪位在3.0～5.0m之间，顶吹强度0.13～0.17Nm3/min·t，其中80～85％的氧气通过主氧孔进入熔池，吹氧过程执行一次吹氧操作完成。
7、脱碳处理开始后，即通过真空泵对真空室内压力进行抽气调节，使真空室压力由101KPa逐渐降低至极限真空度0.067KPa，抽气时长控制在6min内，同时，环流气体流量控制在1.5～3.5Nm3/min之间。
8、顶吹氧阶段结束之后，保持真空室的真空度稳定不变，持续约7～9min，进一步促进钢水深脱碳过程和温度的调整，使整个处理周期在18～20min内完成。
9、处理结束前再次测温取样，确认处理目的是否已达到。
10、合金成分微调及最终脱氧。
11、测温取样后关闭主真空阀，此时连接弯管移动至另一座2#工位处并接通。
12、钢包下降并坐落到钢包台车上，同时将环流气体切换成氮气。
13、2#工位(图3)钢包车开到处理位处，重复开始上述(4)步骤及以后工作。
14、钢包台车运行到喂丝和加保温剂位，按钢种要求喂丝，加保温剂。
15、钢包台车开出，用吊车将钢包吊至连铸工序，整个过程结束。
采用本发明的工艺方法，优点有：
(1)通过采用所述的二次燃烧喷吹新工艺，明显地改善了传统RH精炼炉内的热量利用空间，充分促进了CO的进一步燃烧，补偿了炉内钢水温度的损失。
(2)CO二次燃烧反应过程的发生促进了碳-氧反应平衡的加快，不仅可以处理初始碳含量更高的钢水，还缩短了RH精炼炉的处理时间，所述的工艺相比传统的顶吹方法脱碳冶炼处理时间减少了2～3min。
(3)充分的二次燃烧使真空室下部被均匀加热，抑制了飞溅的钢水在槽壁上的黏附和增碳，且本工艺可应用于顶吹枪位比传统枪位稍高的条件下，从而使RH精炼炉内真空室和下部槽的使用寿命平均提高了50次以上。
(4)改善了转炉出钢条件，包括提高了转炉目标碳含量的冶炼阈值，缩短了氧气吹炼时间，降低耗氧量和转炉处理成本，同时使转炉耐材的侵蚀降低。
(5)增加的二次燃烧热量可允许降低转炉的出钢温度，此部分的热量通过换算，可以用来提高转炉的废钢比利用率。此热量也补充了铝氧化反应的产热，降低了钢水中三氧化二铝夹杂物的含量，优化了钢水的洁净度，提高了铸坯表面质量。
附图说明
图1为可提高RH精炼炉二次燃烧效率喷吹工艺的冶炼方法示意图。
图2为喷吹工艺的处理模式示意图。
图3钢水经过RH精炼炉前后工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺，通过在RH精炼炉内采用一种带有副氧孔的顶吹二次燃烧专用氧枪喷吹工艺，使碳氧反应产生的CO气体与真空室内的氧气产生更良好、更充分的接触，来进一步提高二次燃烧率。
本实施例以冶炼处理某300t钢水的钢包为例，当处理转炉吹炼终点出钢[C]为0.05～0.06％，且RH精炼炉处理的是低碳钢种(本实施例RH精炼炉终点碳为0.0012％)时，此时执行顶吹氧强制脱碳工艺。顶吹氧枪设置主氧孔和副氧孔两条氧流道，80～85％的氧气通过主氧孔进入熔池，其余的氧气从副氧孔进入真空室促进CO的燃烧。吹氧操作还要求：执行顶吹氧气强制脱碳操作时，顶吹强度为0.13～0.17Nm3/min·t，初始吹氧时机控制在5min内，吹氧时间4～6min，吹氧枪位在3.0～5.0m之间，吹氧过程执行一次吹氧操作完成。真空室压力由101KPa逐渐降低至极限真空度0.067KPa，真空泵抽气时长控制在6min内。顶吹氧阶段结束之后，保持真空室的真空度稳定不变，持续约7～9min，进一步促进钢水深脱碳过程和温度的调整。上述整个处理周期完成需要18～20min。
具体工艺操作步骤过程如下：
1、钢水即将到RH精炼站达前，先将连接弯管接通准备接受钢水的工位(1#工位)，关闭主真空阀，为真空泵的提前启动作好准备。
2、盛有钢水的钢包坐落于1#工位钢包台车上，并启动前级真空泵进行预抽真空。
3、钢包台车运行到1#工位正下方，将环流气体由氮气切换到氩气。
4、启动液压顶升机构，将钢包顶升到预定高度位置，打开主真空阀，钢水进入真空槽形成环流。
5、测温取样及定氧，若钢水温度过低则先进行化学升温，钢水含氧过高则加Al处理，处理结束后须再次测温、取样确认。根据测定结果观察是否满足钢水[C]≥0.05％的条件，若符合条件则进行此喷吹工艺操作，具体过程可参照上述工艺控制路线和附图2的解释。若钢水[C]＜0.05％，则不进行此工艺操作。
6、对钢水进行真空顶吹氧强制脱碳处理，处理过程中注意RH精炼炉内真空度大小(101～0.067KPa)和环流气体流量(1.5～3.5Nm3/min)的变化，整个处理过程中的其它参数设置按上述实施例的工艺要求控制。
7、处理结束前再次测温取样，确认处理目的是否已达到。
8、合金成分微调及最终脱氧。
9、测温取样后关闭主真空阀，此时连接弯管移动至另一座2#工位处并接通。
10、钢包下降并坐落到钢包台车上，同时将环流气体切换成氮气。
11、2#工位钢包车开到处理位处，重复开始上述序号4及以后工作。
12、钢包台车运行到喂丝和加保温剂位，按钢种要求喂丝，加保温剂。
13、钢包台车开出，用吊车将钢包吊至连铸工序，整个过程结束。
通过RH精炼炉对上述300t钢水的处理，由于本发明工艺进一步使炉内的二次燃烧率提高了20～30％，钢包内钢水温度补偿相比传统的顶枪吹氧脱碳工艺，钢水温度补偿了约4～6℃，相比无喷吹工艺在17～20℃之间。通过实际应用，此部分节约的热量可用来增加废钢的使用量，使300t转炉的废钢比增加1.72～2.01％，达到降低成本的效果。若不增加转炉废钢的使用量，则可以使转炉的出钢温度降低30～35℃，同样能达到RH精炼炉的处理要求，还可以使转炉耐材的寿命得到延长。本发明工艺方法提升的二次燃烧热量还补充了铝氧化反应的产热，降低了30％钢水中三氧化二铝夹杂物的含量，为钢水成分的优化和钢材质量的提高带来了新的技术措施。

Claims (1)

1.一种可提高RH精炼炉二次燃烧效率的喷吹工艺，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下
(1)钢水即将到达RH精炼站前，先将连接弯管接通准备接受钢水的1#工位，关闭主真空阀；
(2)盛有钢水的钢包坐落于1#工位钢包台车上，并启动前级真空泵进行预抽真空；
(3)钢包台车运行到1#工位正下方，将环流气体由氮气切换到氩气；
(4)启动液压顶升机构，将钢包顶升到预定高度位置，打开主真空阀，钢水进入真空槽形成环流；
(5)测温取样及定氧，当钢水温度过低则先进行化学升温，钢水含氧过高则加Al处理，处理结束后须再次测温、取样确认；根据测定结果观察是否满足钢水[C]≥0.05％的条件，当符合条件则按设定喷吹参数控制执行喷吹工艺操作，所述的设定喷吹参数是指吹氧时间4～6min，吹氧枪位在3.0～5.0m之间，顶吹强度0.13～0.17Nm3/min·t；当钢水[C]＜0.05％，则不进行此工艺操作；
(6)对钢水进行真空顶吹氧强制脱碳处理，初始吹氧时机控制在5min内，其中80～85％的氧气通过主氧孔进入熔池，吹氧过程执行一次吹氧操作完成；
(7)脱碳处理开始后，即通过真空泵对真空室内压力进行抽气调节，使真空室压力由101kPa逐渐降低至极限真空度0.067kPa，抽气时长控制在6min内，同时，环流气体流量控制在1.5～3.5Nm3/min之间；
(8)顶吹氧阶段结束之后，保持真空室的真空度稳定不变，持续7～9min，进一步促进钢水深脱碳过程和温度的调整，使整个处理周期在18～20min内完成；
(9)处理结束前再次测温取样，确认处理目的是否已达到；
(10)合金成分微调及最终脱氧；
(11)测温取样后关闭主真空阀，此时连接弯管移动至另一座2#工位处并接通；
(12)钢包下降并坐落到钢包台车上，同时将环流气体切换成氮气；
(13)2#工位钢包车开到处理位处，重复开始上述(4)步骤及以后工作；
(14)钢包台车运行到喂丝和加保温剂位，按钢种要求喂丝，加保温剂；
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