CN111154942A - 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置 - Google Patents

用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111154942A
CN111154942A CN202010129445.5A CN202010129445A CN111154942A CN 111154942 A CN111154942 A CN 111154942A CN 202010129445 A CN202010129445 A CN 202010129445A CN 111154942 A CN111154942 A CN 111154942A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
water
evaporation
oxygen
gun body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010129445.5A
Other languages
English (en)
Inventor
乌力平
徐小伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maanshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202010129445.5A priority Critical patent/CN111154942A/zh
Publication of CN111154942A publication Critical patent/CN111154942A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35—Blowing from above and through the bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4606—Lances or injectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺，包括以下步骤：1)在炼钢炉内铁基熔体供氧过程中，依据冶炼进程向氧气中加入可适度水混合喷吹；2)氧气和水混合体冲击反应界面区，通过水物态变化和碳‑水反应吸热降低反应界面温度，抑制铁元素的蒸发，冷凝已蒸发的铁蒸气使其易于被熔渣捕集。装置，包括：枪体，用于输送氧气和水的混合体向炼钢炉内喷射，枪体上设有用于喷射的喷头；输送管路，用于向枪体输送氧气和水的混合体，输送管路的一端与枪体相连通，输送管路的另一端设有用于与气源相连的接头；喷水管，输送管路上设有气室，喷水管与气室相连通。减少冶炼过程铁元素蒸发量，降低生产成本、改善环境、降低能耗。

Description

用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其是涉及一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置。
背景技术
蒸发和沸腾是汽化的两种不同方式。蒸发是在液体表面发生的汽化过程，沸腾是在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。通常，温度越高、液面暴露面积越大，蒸发速率越快。
目前传统炼钢工艺主要存在以下问题：转炉、电炉冶炼过程中采用超音速射流对铁熔体供氧，氧与碳、硅、锰等元素进行激烈反应。冶炼过程中，供氧作业时间长、过程温度高，尤其在氧气冲击区，铁基熔体温度均在2800℃以上(纯铁的熔点为1535℃，沸点2750℃，铁基熔体的沸点一般较纯铁低)，使铁基熔体出现明显的铁元素蒸发现象。与此同时，氧气冲击区还产生大量一氧化碳等气体高速逸出且其上渣层较薄，使得铁蒸气大部分不能被炉渣捕获，导致铁元素损大、能耗高，增加生产成本且污染环境。现行氧气顶底吹炼转炉约有0.5％-1.0％左右铁蒸发逃逸，进入炼钢炉一次除尘系统，铁元素损失大。
发明内容
针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置，以达到减少冶炼过程铁元素蒸发量的目的。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺，包括以下步骤：
1)在炼钢炉内铁基熔体供氧过程中，依据冶炼进程向氧气中加入可适度调整的水混合喷吹；
2)氧气和水混合体冲击反应界面区，通过水物态变化和碳-水反应吸热降低反应界面温度，抑制铁元素的蒸发，冷凝已蒸发的铁蒸气使其易于被熔渣捕集。
所述氧气和水先通过混合结构进行混合，经氧枪喷入炉内。
所述水进入氧枪时为气态或雾化液滴。
一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，包括：
枪体，用于输送氧气和水的混合体向炼钢炉内喷射，枪体上设有用于喷射的喷头；
输送管路，用于向枪体输送氧气和水的混合体，输送管路的一端与枪体相连通，输送管路的另一端与气室相连；
气室，氧气和水的混合结构，气室上设有与气源相连的接头；
喷水管，气室与喷水管相连通。
所述气室上设有三个端口，三个端口分别与接头、喷水管以及输送管路的另一端相连。
所述输送管路为软管。
所述枪体外设有冷却腔体，冷却腔体上设有进出冷却水管。
所述枪体为中空圆柱结构。
所述枪体包括由内向外依次设置的内层管、中层管以及外层管，所述中层管和外层管均为环形管，内层管设在环形管内，所述内层管与输送管路相连通，中层管与枪体冷却水进水管相连通，外层管与枪体冷却水回水管相连通。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
该用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置设计合理，通过对冶炼过程加入不同的雾化水量，降低炼钢过程炉内铁基熔体氧流冲击界面区温度，控制铁基熔体沸腾、抑制铁元素蒸发，从而减少冶炼过程铁元素蒸发量，降低生产成本、改善环境、降低能耗。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明装置结构示意图。
图2为本发明枪体截面示意图。
图中：
1.输送管路套件、1-1.输送管路、1-2.气室、1-3.接头、2.喷水管、3.枪体冷却水进水管、4.枪体冷却水回水管、5.枪体、5-1.内层管、5-2.中层管、5-3.外层管、6.喷头。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺包括以下步骤：
在炼钢炉内铁基熔体供氧过程中，依据冶炼进程向氧气中加入可适度调控的水(汽)混合喷吹，高速H2O-O2混合体冲击反应界面区，通过水物态变化和碳-水反应吸热降低反应界面温度，抑制铁元素的蒸发，冷凝已蒸发的铁蒸气使其易于被熔渣捕集。
此外，用于抑制铁蒸发的水产生的化学反应H2O(g)+C＝H2(g)+CO(g)，Fe+H2O(g)＝H2+FeO(l)可减少氧气消耗，降低成本。
H2O-O2混合输入方式：H2O通过混合装置混合，经供氧氧枪输入炉内。H2O进入氧枪时，可以为气态、雾化液滴也可以为液态。
水是一种来源广泛、成本低廉且冷却效应良好的介质，高温条件下其是一种弱氧化剂，在炼钢过程中存在反应：H2O(g)+C＝H2(g)+CO(g),此过程吸收热量为水汽化热的3.5倍左右，降低炼钢过程炉内铁基熔体氧流冲击界面区温度，控制铁基熔体沸腾、抑制铁元素蒸发。
一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，包括：
枪体5，用于输送氧气和水的混合体向炼钢炉内喷射，枪体上设有用于喷射的喷头6；
输送管路1-1，用于向枪体输送氧气和水的混合体，输送管路的一端与枪体相连通，输送管路的另一端与气室相连；
气室，氧气和水的混合结构，气室上设有与气源相连的接头1-3；
喷水管2，气室与喷水管相连通。
输送管路1-1为软管；气室上设有三个端口，三个端口分别与接头、喷水管以及输送管路的另一端相连。
枪体5为多层同轴的中空圆柱结构，设有冷却腔体，冷却腔体上设有用于进出冷却水的冷却水管。优选的枪体包括由内向外依次设置的内层管5-1、中层管5-2以及外层管5-3，中层管和外层管均为环形管，内层管设在环形管内，所述内层管与输送管路相连通，中层管与枪体冷却水进水管3相连通，外层管与枪体冷却水回水管4相连通。
输送管路套件1通过接头1-3与氧源总管连接；喷水软管2通过气室1-2与输送管路连通；接头1-3与气室1-2均为金属材质。
冶炼作业过程中，O2、H2O分别经接头1-3、喷水管2输入至气室1-2混合，通过输送管路输送至枪体5内层管5-1，最后由喷头6喷出；H2O-O2混合喷入时机：供氧冶炼开始至反应容器内碳含量＞0.10％期间；此后氧气单喷；使用过程中，水压应大于氧气压力。
当输入水为液态时：液态水流量计算：Q＝A*C*3.5/100，式中Q为液态水流量，kg/min；A为系数，取2-30；C为公称容量，t；压力要求：0.60-2.50Mpa且不小于氧气总管压力。
当输入水为汽态时：气态水量流量计算：Q＝A*C*3.5/100，式中Q为气态水流量，kg/min；A为系数，取3-45；C为公称容量，t；压力要求：0.60-2.50Mpa且不小于氧气总管压力。
所述混喷用水质条件：悬浮物＜80mg/L,PH＝7-10,硬度＜200mg/L，油＜10mg/L。
H2O-O2混合喷入时机：供氧冶炼开始至反应容器内碳含量＞0.10％期间
本发明工艺及装置设计合理，通过对冶炼过程加入不同的雾化水量，降低炼钢过程炉内铁基熔体氧流冲击界面区温度，控制铁基熔体沸腾、抑制铁元素蒸发，从而减少冶炼过程铁元素蒸发量，降低生产成本、改善环境、降低能耗。
优选具体实例为：
一种用于控制300吨转炉铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺方法及装置：
在炼钢炉内铁基熔体供氧过程中，依据冶炼进程向氧气中加入可适度调控的水(汽)混合喷吹，高速H2O-O2混合体冲击反应界面区，通过水物态变化和碳-水反应吸热降低反应界面温度，抑制铁元素的蒸发，冷凝已蒸发的铁蒸气使其易于被熔渣捕集。此外，用于抑制铁蒸发的水产生的化学反应H2O(g)+C＝H2(g)+CO(g)，Fe+H2O(g)＝H2+FeO(l)可减少氧气消耗。
H2O通过混合装置混合，经供氧氧枪输入炉内。H2O以液态进入氧枪。
300吨转炉冶炼主要工艺参数：供氧流量1000-1050m3/min，工作氧压0.95-1.05Mpa，总管氧压2.0-2.2Mpa，枪位1.8-3.0m(距液面)。
装置包括输送管路套件、喷水管、枪体冷却水进水管、枪体冷却水回水管、枪体以及喷头；输送管路套件1包括输送管路1-1、气室1-2以及接头1-3，具体详见图1；
枪体5为中空圆柱腔体，包括内层管5-1、中层管5-2、外层管5-3，具体详见图2；喷头6为铜质材料，其它部件为16MnR。
内层管5-1与输送管路套件1连通；中层管5-2与枪体冷却水进水管3连通；外层管5-3与枪体冷却水回水管4连通。
输送管路套件1通过接头1-3与氧源(总管)连接；喷水管2通过气室1-2与输送管路连通；接头1-3与气室1-2材质均为16MnR。
冶炼作业过程中，O2、H2O分别经接头1-3、喷水管2输入至气室1-2混合，通过输送管路输送至枪体5内层管5-1，最后由喷头6喷出；H2O-O2混合喷入时机：供氧冶炼开始至反应容器内碳含量＞0.10％期间；此后氧气单喷；液态水流量200kg/min；压力2.3-2.50Mpa；喷水管2外径32mm，壁厚8mm。
所述混喷用水质条件：悬浮物＜20mg/L,PH＝7-8，硬度＜20mg/L，油＜3mg/L。
供氧冶炼开始至反应容器内碳含量＞0.10％期间H2O-O2混合喷入。
介质开启顺序：开氧-开水；介质停止顺序：关水-关氧。
通过对冶炼过程加入不同的雾化水量，利用、管控H2O(g)+C＝H2(g)+CO(g)反应，抑制氧气冲击区火点温度，减少铁基熔体蒸发。
上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺，其特征在于：所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺包括以下步骤：
1)在炼钢炉内铁基熔体供氧过程中，依据冶炼进程向氧气中加入可适度调整的水混合喷吹；
2)氧气和水混合体冲击反应界面区，通过水物态变化和碳-水反应吸热降低反应界面温度，抑制铁元素的蒸发，冷凝已蒸发的铁蒸气使其易于被熔渣捕集。
2.如权利要求1所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺，其特征在于：所述氧气和水先通过混合结构进行混合，经氧枪喷入炉内。
3.如权利要求1所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺，其特征在于：所述水进入氧枪时为气态或雾化液滴。
4.一种用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：包括：
枪体，用于输送氧气和水的混合体向炼钢炉内喷射，枪体上设有用于喷射的喷头；
输送管路，用于向枪体输送氧气和水的混合体，输送管路的一端与枪体相连通，输送管路的另一端与气室相连；
气室，氧气和水的混合结构，气室上设有与气源相连的接头；
喷水管，气室与喷水管相连通。
5.如权利要求4所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：所述气室上设有三个端口，三个端口分别与接头、喷水管以及输送管路的另一端相连。
6.如权利要求4所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：所述输送管路为软管。
7.如权利要求4所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：所述枪体外设有冷却腔体，冷却腔体上设有进出冷却水管。
8.如权利要求7所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：所述枪体为中空圆柱结构。
9.如权利要求7或8所述用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发炼钢的装置，其特征在于：所述枪体包括由内向外依次设置的内层管、中层管以及外层管，所述中层管和外层管均为环形管，内层管设在环形管内，所述内层管与输送管路相连通，中层管与枪体冷却水进水管相连通，外层管与枪体冷却水回水管相连通。
CN202010129445.5A 2020-02-28 2020-02-28 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置 Pending CN111154942A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010129445.5A CN111154942A (zh) 2020-02-28 2020-02-28 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010129445.5A CN111154942A (zh) 2020-02-28 2020-02-28 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111154942A true CN111154942A (zh) 2020-05-15

Family

ID=70566655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010129445.5A Pending CN111154942A (zh) 2020-02-28 2020-02-28 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111154942A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050041483A (ko) * 2003-10-31 2005-05-04 주식회사 포스코 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법
CN104498664A (zh) * 2014-08-06 2015-04-08 北京科技大学 一种喷吹水蒸气控制转炉熔池温度及烟尘生成量的方法
CN110777227A (zh) * 2019-12-16 2020-02-11 马鞍山钢铁股份有限公司 一种转炉溅渣护炉用混喷装置及其使用方法
CN211689139U (zh) * 2020-02-28 2020-10-16 马鞍山钢铁股份有限公司 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050041483A (ko) * 2003-10-31 2005-05-04 주식회사 포스코 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법
CN104498664A (zh) * 2014-08-06 2015-04-08 北京科技大学 一种喷吹水蒸气控制转炉熔池温度及烟尘生成量的方法
CN110777227A (zh) * 2019-12-16 2020-02-11 马鞍山钢铁股份有限公司 一种转炉溅渣护炉用混喷装置及其使用方法
CN211689139U (zh) * 2020-02-28 2020-10-16 马鞍山钢铁股份有限公司 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019029136A1 (zh) 一种全废钢电弧炉洁净化快速冶炼方法
WO2011049240A1 (ja) 精錬用上吹きランス及びそれを用いた溶銑の精錬方法
CN104357615B (zh) 一种转炉喷吹除尘灰铁水脱磷方法
CN211689139U (zh) 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的装置
CN109628689A (zh) 高铁水比电炉供氧方法
CN107034336B (zh) 一种提高转炉溅渣效果的装置及方法
CN102191352A (zh) 集束射流枪
CN103528074B (zh) 一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪
US7591876B2 (en) Injection of solids into liquids by means of a shrouded supersonic gas jet
CN111154942A (zh) 用于控制铁基熔体沸腾、抑制铁蒸发的炼钢工艺及装置
CN111763794B (zh) 一种tsr转炉混合喷吹铬矿粉+碳粉冶炼不锈钢的方法
CN208829713U (zh) 一种提高转炉废钢比的单流道二次燃烧氧枪
WO2020173088A1 (zh) 同轴双超音速氧流集束氧枪
CN110396572A (zh) 一种冶炼不锈钢的铁水脱磷装置及脱磷方法
CN216786172U (zh) 一种炼铁用复合燃料喷枪
CA2860216C (en) Controllable solids injection
CN102134627B (zh) 一种双流道氧枪
CN211689143U (zh) 一种转炉溅渣护炉用混喷装置
CN110777227B (zh) 一种转炉溅渣护炉用混喷装置及其使用方法
US3937449A (en) Liquid-fuel atomization and injection device
CN210163472U (zh) 一种铁水脱磷装置
CN1264995C (zh) 有气体/液体混合室的喷枪及其膨胀冷却的方法
CN107923614A (zh) 氧烧嘴及氧烧嘴的运转方法
CN203474837U (zh) 新型的多功能顶枪枪头结构
CN201634712U (zh) 集束射流枪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination