CN108300831A - 一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法 - Google Patents

一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，属于转炉炼钢技术领域。所述方法包括：脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14‑16°，马赫数2.0‑2.2，设计氧流量22000‑28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25‑40°，马赫数1.0，设计氧流量2500‑4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85‑1.0MPa。该方法能够保证一氧化碳在炉内的充分燃烧，为转炉冶炼过程补充热量，从而减少脱磷转炉一氧化碳排放量，并降低补热剂消耗或增加冷却剂消耗。

Description

一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域，特别涉及一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法。
背景技术
在脱磷炉半钢冶炼过程中，因脱磷转炉采用脱磷保碳吹炼工艺，炉内抑制碳氧反应，整个半钢冶炼过程碳氧反应较慢，产生的一氧化碳气体较少，烟道内测量其含量不超过15％，不具备煤气回收价值，通常是将该部分具有一定燃烧价值的烟气直接排放，导致炼钢能源的浪费，且对大气污染造成一定影响。
兑入脱磷转炉内进行半钢冶炼的铁水可以分为两种：热量不富裕铁水和热量富裕铁水。热量不富裕铁水，在半钢冶炼过程中需要额外添加补热材料以达到转炉炼钢终点温度，确保废钢熔化及后续冶炼工艺正常运行，补热材料的增加会带来成本的升高。热量富裕铁水，为确保达到炼钢终点，往往添加额外的含铁冷却剂来降温，例如矿石、球团矿等，因含铁冷却剂相对铁水成本较低，多消耗含铁冷却剂有利于成本的降低，因此希望多加入冷却材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，该方法能够减少脱磷转炉一氧化碳排放量，降低补热剂消耗或增加冷却剂消耗。
为实现上述目的，本发明提供了一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，所述方法包括：
脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；
采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；
其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。
进一步地，所述多孔氧枪喷头的数量为8-14个，其中所述内孔为4-6个，外孔为4-8个。
进一步地，所述内孔布置在喷头端面，所述外孔布置在喷头端面与侧面的倒角处。
进一步地，所述多孔氧枪氧气流量控制为25000-28000Nm3/h，所述底吹流量为1500-5400Nm3/h。
进一步地，在所述吹炼过程中，根据烟道内一氧化碳含量控制氧枪枪位在1.3-2.8m范围内。
进一步地，所述吹炼的时间为8-10min。
进一步地，所述铁水的温度为1280-1450℃，硅含量范围为0.02％-0.50％。
进一步地，所述废钢的加入量为所述铁水质量的9％-11％。
进一步地，所述废钢的堆比重为0.8-1.2t/m3。
进一步地，所述石灰按照脱磷终渣碱度为2.0加入。
本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，通过在脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；然后采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。通过采用拉瓦尔型内孔冲击熔池，提供氧化性；采用直筒型外孔燃烧冶炼过程产生的CO气体，增加炉内CO的二次燃烧率，减少脱磷转炉CO排放量。结合内孔和外孔的参数设计，保证了CO气体在炉内的充分燃烧，取得减少补热剂的消耗量或增加含铁冷料的消耗量的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例提供的多孔氧枪喷头的主视图；
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，该方法能够保证一氧化碳在炉内的充分燃烧，减少脱磷转炉一氧化碳排放量，降低补热剂消耗或增加冷却剂消耗。
为实现上述目的，本申请实施例总体思路如下：
本申请提供了一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，所述方法包括：
脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；
采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；
其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。
上述技术方案，通过采用拉瓦尔型内孔冲击熔池，提供氧化性；采用直筒型外孔燃烧冶炼过程产生的CO气体，增加炉内CO的二次燃烧率，减少脱磷转炉CO排放量。结合内孔和外孔的上述参数设计，保证了CO气体在炉内的充分燃烧，CO燃烧为转炉冶炼过程补充了热量，进而取得减少补热剂的消耗量或增加含铁冷料的消耗量的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本申请实施例提供一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，适用于炼钢厂转炉全三脱工艺中，所述方法具体包括：
脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；
采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；
其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。
优选的，所述内孔参数为：中心倾角16°，马赫数2.2，设计氧流量25000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角30°，马赫数1.0，设计氧流量3000Nm3/h，喷头工作氧压为0.90MPa。
本实施例中，所述多孔氧枪喷头的数量为8-14个，其中所述内孔为4-6个，外孔为4-8个。优选的，内孔为4个，外孔为4个。
所述内孔布置在喷头端面，所述外孔布置在喷头端面与侧面的倒角处。例如，如图1和图2所示，喷头端面3设置六个内孔(主孔)1、喷头端面3与侧面的倒角处设置六个外孔(副孔)2，倒角为30°。
本实施例中，所述多孔氧枪氧气流量控制为25000-28000Nm3/h，所述底吹流量为1500-5400Nm3/h。氧枪流量和底吹流量控制在上述范围是基于实现顶吹弱供氧、底吹强搅拌的脱磷复吹工艺，配合所述多孔氧枪喷头以保证一氧化碳的充分燃烧。
本实施例中，在所述吹炼过程中，根据烟道内一氧化碳含量控制氧枪枪位在1.3-2.8m范围内。具体而言，当一氧化碳含量大于1.0％则向上提枪，适当提高氧枪枪位，一氧化碳含量降至1.0％以下则向下降枪，适当降低氧枪枪位。氧枪枪位在1.3-2.8m范围内，可确保产生的一氧化碳气体在转炉内燃烧，取得转炉烟道内一氧化碳含量≤1.5％的技术效果。
本实施例中，基于脱磷炉高效化冶炼节奏，同时为保证脱磷效果，将所述吹炼的时间控制为8-10min。
本实施例中，所述铁水的温度为1280-1450℃，硅含量范围为0.02％-0.50％。
本实施例中，所述废钢的加入量为所述铁水质量的9％-11％。
本实施例中，所述废钢的堆比重为0.8-1.2t/m3。
本实施例中，所述石灰按照脱磷终渣碱度为2.0加入。
通过上述内容可以看出，本申请通过采用多孔氧枪喷头，并优化喷头类型及喷孔参数，确保CO气体在炉内的充分燃烧，取得了冶炼过程转炉烟道内一氧化碳含量≤1.5％的效果，CO燃烧产生的热量可使吹炼过程熔池温度提高15-25℃，为热量不富裕的铁水半钢冶炼过程补充热量，避免额外配加补热材料造成成本升高，或增加热量富裕铁水的含铁冷却剂消耗量，从而降低成本。
为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本申请实施例的方案，下面将基于本申请实施例所介绍的方案对其进行详细介绍。
采用300t脱磷转炉冶炼半钢，生产钢水路线为：铁水包→脱磷转炉→半钢包→脱碳转炉→钢包。
脱磷炉加入一定量轻型废钢，将铁水包中铁水倒入脱磷炉，实施例铁水条件见表1，然后利用八孔氧枪吹入氧气，根据冶炼过程烟道内一氧化碳含量动态调整氧枪枪位，一氧化碳含量大于1.0％则提高氧枪枪位，一氧化碳含量降至1.0％以下则降低氧枪枪位，保持枪位在1.3-2.8m之间变化，吹炼过程参数控制见表2，半钢条件见表3，辅料加入量见表4。
表1成分铁水进行冶炼(质量百分含量％，余量为Fe)
表2吹炼过程参数控制
表3脱磷结束后半钢成分、温度(质量百分含量％，余量为Fe)
表4冶炼过程辅料加入量(质量，kg)
石灰 轻烧白云石 矿石 球团矿
实施例1 1998 1095 0 1105
实施例2 4251 1038 2856 5714
实施例3 2326 983 2319 5937
实施例4 2526 963 0 0
实施例5 4895 1022 780 14632
实施例6 7167 1055 6478 15903
本实施例通过优化喷头类型及喷孔参数，确保CO气体在炉内的充分燃烧，冶炼过程转炉烟道内一氧化碳含量≤1.5％，CO燃烧产生的热量可使吹炼过程熔池温度提高15-25℃，半钢冶炼过程冷料加入量较常规工艺增加2-3吨。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，通过在脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；然后采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。通过采用拉瓦尔型内孔冲击熔池，提供氧化性；采用直筒型外孔燃烧冶炼过程产生的CO气体，增加炉内CO的二次燃烧率，减少脱磷转炉CO排放量。结合内孔和外孔的参数设计，保证了CO气体在炉内的充分燃烧，取得减少补热剂的消耗量或增加含铁冷料的消耗量的技术效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述方法包括：
脱磷转炉中加入铁水、并加入废钢和石灰；
采用二次燃烧氧枪结合恒流量底吹模式进行吹炼；
其中，所述二次燃烧氧枪采用多孔氧枪喷头，内孔采用拉瓦尔型喷孔，外孔采用直筒形喷孔；所述内孔参数为：中心倾角14-16°，马赫数2.0-2.2，设计氧流量22000-28000Nm3/h；所述外孔参数为：中心倾角25-40°，马赫数1.0，设计氧流量2500-4000Nm3/h，喷头工作氧压为0.85-1.0MPa。
2.如权利要求1所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述多孔氧枪喷头的数量为8-14个，其中所述内孔为4-6个，外孔为4-8个。
3.如权利要求2所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述内孔布置在喷头端面，所述外孔布置在喷头端面与侧面的倒角处。
4.如权利要求1所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述多孔氧枪氧气流量控制为25000-28000Nm3/h，所述底吹流量为1500-5400Nm3/h。
5.如权利要求1所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，在所述吹炼过程中，根据烟道内一氧化碳含量控制氧枪枪位在1.3-2.8m范围内。
6.如权利要求1所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述吹炼的时间为8-10min。
7.如权利要求1-6之一所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述铁水的温度为1280-1450℃，硅含量范围为0.02％-0.50％。
8.如权利要求1-6之一所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述废钢的加入量为所述铁水质量的9％-11％。
9.如权利要求1-6之一所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述废钢的堆比重为0.8-1.2t/m3。
10.如权利要求1-6之一所述的提高脱磷转炉冶炼过程热量来源的方法，其特征在于，所述石灰按照脱磷终渣碱度为2.0加入。
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