CN110863076A - 一种转炉底吹风口维护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉底吹风口维护的方法，所述方法在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，利用两种气体冷却能的不同，达到特定冷却能和供气强度，实现相同的底吹流量条件下不同的冷却能，并依据转炉风口维护工艺要求进行调节，实现对炉底金渣蘑菇头有效控制进而实现对转炉风口的有效控制。本发明对溅渣护炉阶段冷却介质进行革新，依据转炉炉况底吹不同比例CH4和N2混合气体，与仅吹入氮气相比，冷却强度达到140‑400%，有针对性的对底吹元件周围炉渣进行冷却，获得稳定的蘑菇头，达到良好的底吹风口维护效果，有效延长转炉底吹有效寿命，炼钢生产中具有极大的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉底吹风口维护的方法。
背景技术
转炉通过安装在炉底耐材中的底吹元件向炉内钢水中吹入惰性气体，通常称之为转炉底吹。转炉底吹元件周围耐材受到钢水冲刷、急冷急热等复杂恶劣冶炼环境影响，经常发生过快侵蚀，并造成转炉炉底过快侵蚀。
目前采用的延长底吹元件即炉底寿命的主要技术是溅渣护炉。常规的溅渣护炉技术经过国内外十几年的实践，仅能够减缓炉底侵蚀的速度，转炉炉龄仅可达到4000-6000炉。过度采用溅渣护炉如增加溅渣料加入量虽然可以增加炉龄但也将大幅度影响底吹效果。
溅渣护炉技术的主要缺陷为：采用氮气难以满足冷却风口的工艺要求，需要增加冷却强度时只能增加气量，而气量的增加提高了气流速度，造成风口附近难以有炉渣附着。
研究通过气体混合达到不同冷却强度的方法，在适合溅渣护炉的气量条件下实现不同的冷却能，解决底吹气体带入的冷却能和流量随工艺要求调节的问题，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题，具有重要经济效益和社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种转炉底吹风口维护的方法。该发明在转炉出完钢毕、倒渣期间，通过底吹原件吹入CH4和氮气的混合气体，利用CH4裂解吸热的机理，依据不同条件，动态控制炉底风口局部状态，达到良好的底吹风口维护效果。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种转炉底吹风口维护的方法，所述方法在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，利用两种气体冷却能的不同，达到特定冷却能和供气强度，实现相同的底吹流量条件下不同的冷却能，并依据转炉风口维护工艺要求进行调节，实现对炉底金渣蘑菇头有效控制进而实现对转炉风口的有效控制，具体包括以下工艺步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后停止通入混合气体。
本发明所述方法底吹氮气和CH4的混合比例为10-90%。
本发明所述方法出钢结束时炉渣温度为1600-1680℃。
本发明所述方法底吹元件的强度为0.05-0.15m3/min·t。
本发明所述方法实现相同气量流量的不同冷却强度，与仅吹入氮气相比，冷却强度可达到140-400%，获得稳定的蘑菇头，达到良好的底吹风口维护效果，解决了底吹气体带入的冷却能和流量随工艺要求调节的问题，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
本发明设计思路：
为了避免穿钢事故，转炉底吹元件通常设计为宽度为1mm的环缝或直径1-3mm的极束孔。采用单一氮气时，流量过小冷却不足，难以形成足够大的金渣蘑菇头，提高流量造成透气砖附近流速过快，冷却的炉渣难以粘附在透气砖周围。采用CH4等气体时，因其冷却强度过大而产生堵塞。合理的流量配合合理的冷却强度才能获得稳定的蘑菇头。
本发明技术方案为：
转炉出钢结束后，依据炉衬侵蚀情况造不同量的炉渣溅渣护炉，利用底吹元件喷吹不同比例的CH4裂解吸热维护风口和炉底。
理论基础：
1、CH4作为底吹气体带入的冷却能由两方面组成：
1）物理冷却：底吹气体作为冷却介质本身的效用；
2）裂解：高温环境中CH4因裂解需吸收炉渣热量。
天然气主要成分为CH4，温度＞1000℃ 以上时会发生裂解，其裂解机理为：
2、氮气作为底吹气体带入的冷却能仅为高温炉气N2的形式将部分热量带走。
同种底吹气体条件：常温常压下，炉渣熔点约为1350℃，转炉炉口烟气温度850℃，底枪出钢时温度为500℃。底吹强度为0.05m³/min·t时单支底吹元件底吹气量10m³，底吹CH4与N2不同介质时冷却效应对比：
CH4：（1）作为冷却介质吸热，
（2）裂解吸热，该底吹条件下，热力学计算得知CH4裂解的最大吸热量3.059×104kJ，其吸收炉渣的热量远大于作为冷却介质所吸收的热量。
N2：作为冷却介质吸热，
3、相同气量条件下转炉底吹CH4冷却效果为氮气的5.0倍。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明对溅渣护炉阶段冷却介质进行革新，依据转炉炉况底吹不同比例CH4和N2混合气体，与仅吹入氮气相比，冷却强度达到140-400%，有针对性的对底吹元件周围炉渣进行冷却，获得稳定的蘑菇头，达到良好的底吹风口维护效果，可有效延长转炉底吹有效寿命，炼钢生产中具有极大的推广应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1660℃，炉渣FeO为20%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为90%、N2的比例为10%，底吹元件的强度为0.15m3/min·t，吹气2.5min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为90%、N2的比例为10%，底吹元件的强度为0.15m3/min·t，吹气2.2min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为90%、N2的比例为10%，吹气2.4min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到210%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例2
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1620℃，炉渣FeO为23%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为10%、N2的比例为90%，底吹元件的强度为0.05m3/min·t，吹气3.0min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为10%、N2的比例为90%，底吹元件的强度为0.05m3/min·t，吹气4.2min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为10%、N2的比例为90%，吹气3.1min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到320%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例3
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1650℃，炉渣FeO为19%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为60%、N2的比例为40%，底吹元件的强度为0.08m3/min·t，吹气3.5min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为60%、N2的比例为40%，底吹元件的强度为0.08m3/min·t，吹气3.1min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为60%、N2的比例为40%，吹气4.3min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到280%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例4
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1670℃，炉渣FeO为17%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为30%、N2的比例为70%，底吹元件的强度为0.10m3/min·t，吹气4.0min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为30%、N2的比例为70%，底吹元件的强度为0.10m3/min·t，吹气2.5min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为30%、N2的比例为70%，吹气2.3min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到280%；连续10炉后检查炉底风口位置上涨10mm、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例5
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1640℃，炉渣FeO为19%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为20%、N2的比例为80%，底吹元件的强度为0.06m3/min·t，吹气3.4min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为65%、N2的比例为35%，底吹元件的强度为0.12m3/min·t，吹气3.0min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为20%、N2的比例为80%，吹气3.5min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到330%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例6
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1630℃，炉渣FeO为16%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为50%、N2的比例为50%，底吹元件的强度为0.07m3/min·t，吹气2.0min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为45%、N2的比例为55%，底吹元件的强度为0.13m3/min·t，吹气4.2min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为45%、N2的比例为55%，吹气3.3min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到170%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例7
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1600℃，炉渣FeO为18%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为75%、N2的比例为25%，底吹元件的强度为0.09m3/min·t，吹气2.8min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为62%、N2的比例为38%，底吹元件的强度为0.11m3/min·t，吹气5.0min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为37%、N2的比例为63%，吹气2.0min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到140%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
实施例8
本实施例转炉冶炼钢种A，转炉出钢结束后，渣的初始温度为1680℃，炉渣FeO为23%，需要增强底吹冷却强度以避免炉底降低。
本实施例在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，转炉底吹风口维护的方法包括以下步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为31%、N2的比例为69%，底吹元件的强度为0.06m3/min·t，吹气5.0min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为31%、N2的比例为69%，底吹元件的强度为0.14m3/min·t，吹气2.0min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，CH4的比例为31%、N2的比例为69%，吹气5.0min后停止通入混合气体。
本实施例冷却强度，与仅吹入氮气相比，可达到400%；连续10炉后检查炉底风口位置未见侵蚀、底吹效果良好，有效延长转炉底吹有效寿命，进而解决底吹元件附近耐材侵蚀问题。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种转炉底吹风口维护的方法，其特征在于，所述方法在转炉出钢结束、转炉倒渣之前，通过转炉底吹原件吹入CH4和氮气混合气体来冷却风口周围炉渣，利用两种气体冷却能的不同，达到特定冷却能和供气强度，实现相同的底吹流量条件下不同的冷却能，并依据转炉风口维护工艺要求进行调节，实现对炉底金渣蘑菇头有效控制进而实现对转炉风口的有效控制，具体包括以下工艺步骤：
（1）转炉采用溅渣护炉工艺，溅渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后随溅渣结束停止通入混合气体；
（2）转炉采用挂渣护炉工艺，挂渣期间从底吹元件通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后随挂渣结束停止通入混合气体；
（3）转炉溅渣、挂渣结束后，倒渣之前，继续通入CH4和氮气混合气体，吹气2-5min后停止通入混合气体。
2.根据权利要求1所述的一种转炉底吹风口维护的方法，其特征在于，所述方法底吹氮气和CH4的混合比例为10-90%。
3.根据权利要求1所述的一种转炉底吹风口维护的方法，其特征在于，所述方法出钢结束时炉渣温度为1600-1680℃。
4.根据权利要求1所述的一种转炉底吹风口维护的方法，其特征在于，所述方法底吹元件的强度为0.05-0.15m3/min·t。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种转炉底吹风口维护的方法，其特征在于，所述方法实现相同气量流量的不同冷却强度，与仅吹入氮气相比，冷却强度可达到140-400%。
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| CN201911001145.2A CN110863076A (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种转炉底吹风口维护的方法 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200306 |
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