CN111733309B - 一种转炉炉衬的冷却方法及冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉炉衬的冷却方法，包括：在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；执行第一冷炉操作，第一冷炉操作包括：根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；执行第二冷炉操作，第二冷炉操作包括：根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，第一供气时间长于第二供气时间；重复执行第二冷炉操作N次，直至转炉炉衬冷却至预设温度。上述方法可以加快转炉炉衬的冷却速率，缩短转炉炉役周期，保证转炉及后续冶炼工序的高效化生产。

Description

一种转炉炉衬的冷却方法及冷却系统

技术领域

本申请涉及转炉炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉炉衬的冷却方法及冷却系统。

背景技术

当转炉耐火材料服役至一定寿命时，不再满足生产及安全要求，此时，需要进行炉役操作。所谓炉役操作，是指将旧的耐火材料拆除，并重新砌筑新的耐火材料。在转炉炉役过程中，需要将转炉炉衬的温度从高温时的1600℃左右冷却至200℃或室温左右，以便进行下一步的人工拆除等操作。

传统的转炉炉衬冷却模式为自然冷却方式，这就意味着自转炉停炉至转炉炉衬温度冷却至150~250℃需要24小时左右甚至更长，导致整个转炉炉役周期较长，影响转炉乃至后续冶炼过程中的炉外精炼、连铸等排产计划，不利于高效化生产。

发明内容

本发明提供了一种转炉炉衬的冷却方法及冷却系统，以解决或者部分解决现有的转炉炉衬冷却速率缓慢，导致转炉炉役周期长，不利于高效化生产的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉炉衬的冷却方法，包括：

在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

执行第一冷炉操作，第一冷炉操作包括：

根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；

执行第二冷炉操作，第二冷炉操作包括：

根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，第一供气时间长于第二供气时间；

重复执行第二冷炉操作N次，直至转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

可选的，M个氧枪枪位包括：1.0~2.0m，2.0~3.0m，3.0~4.0m，4.5~5.5m，6.0~7.0m；其中，氧枪枪位为转炉炉底的耐火材料顶部至氧枪端部之间的距离。

可选的，第一供气强度为3.4-3.8Nm³/(t·min)，第一供气时间为4~6分钟。

可选的，第二供气强度为3.2-3.8Nm³/(t·min)，第二供气时间为2~4分钟。

可选的，在第一冷炉操作或第二冷炉操作中，相邻两个氧枪枪位之间存在第一间隔时间，第一间隔时间为2~4分钟；在第一间隔时间里氧枪停止喷吹冷却气体。

可选的，在第一冷炉操作与第二冷炉操作之间或在两次第二冷炉操作之间存在第二间隔时间，第二间隔时间为15~25分钟。

可选的，在除尘风机开启过程中，控制除尘风机的抽气流量为10~12 Nm³/(t·min)。

如上述的技术方案，在转炉停炉以后，在控制除尘风机保持开启之前，冷却方法还包括：

进行洗炉，控制转炉的炉衬上的溅渣层厚度≤10mm。

如上述的技术方案，冷却方法还包括：

在转炉停炉以后，控制转炉开启底吹氮气，底吹氮气的供气强度在0.1~0.3Nm³/(t·min)。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种转炉炉衬的冷却系统，包括：

除尘风机控制模块，用于在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

确定模块，用于确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

第一冷炉操作控制模块，用于执行第一冷炉操作，第一冷炉操作包括：

根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；

第二冷炉操作控制模块，用于执行第二冷炉操作，第二冷炉操作包括：

根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，第一供气时间长于第二供气时间；

第二冷炉操作控制模块还用于重复执行第二冷炉操作N次，直至转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种转炉炉衬的冷却方法，首先在停炉后开启除尘风机，然后确定一组氧枪枪位，先执行较强冷却的第一冷炉操作，然后重复执行第二冷炉操作，通过在由下至上在各个氧枪枪位处的喷气冷却，加快转炉内部炉衬的热量从炉底向炉顶传输，然后通过与除尘风机相连的烟气管道排出，从而加快转炉炉衬的冷却速率，缩短转炉炉役周期，保证转炉及后续冶炼工序的高效化生产。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的转炉炉衬的冷却方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的转炉炉衬的冷却系统的示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决转炉炉衬的自然冷却速率较慢的问题，在一个可选的实施例中，公开了一种转炉炉衬的冷却方法，其整体思路如下：

S1：在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

在转炉上方配备有烟气管道和除尘风机，以在转炉生产时抽走产生的冶炼烟气，在本实施例中，转炉停炉后保持除尘风机开启，是为了保证转炉内的热量及时的通过烟气管道被除尘风机抽走。为了保证冷却效果，可选的，在除尘风机开启过程中，控制除尘风机的抽气流量为10~12 Nm³/(t·min)。在本实施例中，单位Nm³/(t·min)表示：标准立方米/（每吨*每分钟），此处的t是指转炉的容量单位：公称吨。

S2：确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

准确的，氧枪枪位是一个控制相对量，用于表征氧枪端部在转炉中的相对高度。在冶炼时，氧枪高度是喷头到钢液液面的距离；而本实施例是停炉后冷却炉衬，因此氧枪枪位可以是转炉炉底的耐火材料顶部至氧枪端部之间的距离；氧枪枪位设置M个，表示在冷却过程中氧枪需要在不同的位置停留喷气。经过生产实验，可选的，M的可选值为3~6，一种控制氧枪枪位的方案包括：1.0~2.0m，2.0~3.0m，3.0~4.0m，4.5~5.5m，6.0~7.0m；实际控制时，根据需要将氧枪停留在上述范围内的高度即可。

S3：执行第一冷炉操作，第一冷炉操作包括：根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；

具体的，第一冷炉操作是从第一个氧枪枪位（如1.0~2.0m）开始，分别在每个氧枪枪位处，根据预先确定的第一供气强度和第一供气时间进行冷却气体的喷吹；在第一个氧枪枪位喷吹完毕后提升氧枪至第二个氧枪枪位（如2.0~3.0m）继续喷吹，直至到最后一个（第M个）氧枪枪位喷吹完毕，完成第一冷炉操作。

之所以采用由下至上的氧枪枪位分段式控制吹气，是因为转炉越靠近底部炉衬积累的热量越多且越不容易排出，通过由下至上的分段冷却，可以加快炉底聚集的热量向上流动；在每个氧枪枪位喷吹冷却气体，可以带走炉壁表面的热量，加快炉壁由内至外的传导传热；结合除尘风机的作用，使热量逐渐从炉底向上传导，然后从转炉上方的烟气管道溢出。

可选的，冷却气体可以使用惰性气体，如氮气、氩气或其它气体，优选使用氮气，冷却效果良好且具备成本优势。一种可选的喷气流量控制方案为：第一供气强度为3.4-3.8Nm³/(t·min)，第一供气时间为4~6分钟。通常来说，在停炉初期，转炉内部炉衬中积蓄的热量较多，需要采用较强的冷却方式进行冷却，保证足量的冷却气体吹向炉壁，带走炉壁表面的热量，实现良好的传导传热效果。

S4：执行第二冷炉操作，第二冷炉操作包括：根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，第一供气时间长于第二供气时间；

第二冷炉操作与第一冷炉操作除了冷却强度稍弱，其余与第一冷炉操作相同，也是按照由下至上，根据第二供气强度和第二供气时间，分别在M个氧枪枪位进行喷吹。

可选的，第二供气强度为3.2-3.8Nm³/(t·min)，第二供气时间为2~4分钟。

S5：重复执行第二冷炉操作N次，直至转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

将转炉炉衬从高温冷却到所需温度至少需要数小时以上的时间，因此需要重复实施第二冷炉操作。生产跟踪和统计数据表明，N可选为2~4，即在第一冷炉操作完成后，再执行第二冷炉操作共计3~5次，可在转炉停炉后五小时左右将炉衬温度冷却至150~250℃。

在具体实施时，可选的，在第一冷炉操作或第二冷炉操作中，相邻两个氧枪枪位之间存在第一间隔时间，第一间隔时间为2~4分钟；在第一间隔时间里氧枪停止喷吹冷却气体。之所以在两个氧枪枪位的喷吹步骤之间设置第一间隔时间，其目的是确保炉衬中的余热有足够的传导时间以传导至炉衬表面，以利于接下来的喷气冷却中，使更多的热量向上传导；在避免了氮气浪费的同时，保证了冷却效率。

与上述原理相同，可选的，在第一冷炉操作与第二冷炉操作之间或在两次第二冷炉操作之间存在第二间隔时间，第二间隔时间为15~25分钟。

可选的，在整个转炉停炉冷却过程，控制转炉角度为0°，即转炉炉口处于转炉正上方位置，如此可以保证在除尘风机的作用下在转炉内部形成并保持负压，提高冷却效果。

总的来说，本实施例提供了一种转炉炉衬的冷却方法，首先在停炉后开启除尘风机，然后确定一组氧枪枪位，先执行较强冷却的第一冷炉操作，然后重复执行第二冷炉操作，通过在由下至上在各个氧枪枪位处的喷气冷却，加快转炉内部炉衬的热量从炉底向炉顶传输，然后通过与除尘风机相连的烟气管道排出，从而加快转炉炉衬的冷却速率，缩短转炉炉役周期，保证转炉及后续冶炼工序的高效化生产。本实施例提供的冷却方法，可以实现自转炉停炉至炉衬温度冷却至150~250℃的时间从原先自然冷却的24小时缩短至5小时左右。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，在转炉停炉以后，在控制除尘风机保持开启之前，冷却方法还包括：

进行洗炉，控制转炉的炉衬上的溅渣层厚度≤10mm。

在实施冷却之前先进行洗炉并控制溅渣层厚度，目的是去除耐火材料上粘度较大的炉渣，有利于下一步操作。

为了进一步加速冷却，可选的，冷却方法还包括：在转炉停炉以后，控制转炉开启底吹氮气，底吹氮气的供气强度在0.1~0.3Nm³/(t·min)。

通过开启底吹氮气，带走转炉底部炉衬上的部分热量，实现热量自炉底一直向上传输，避免热量蓄积在炉底，影响冷却效果。

接下来结合具体实施数据，对上述的冷却方案进行详细说明：

实施例1：

对于210t转炉，在转炉冷却的过程中，控制转炉角度为0°；冷炉操作控制参数如表1所示，其中，氧枪枪位为空的单元格所在行代表相邻两个氧枪枪位之间的间隔时间。

表1：实施例1的转炉冷却控制参数

实施例2：

对于100t转炉，在转炉冷却的过程中，控制转炉角度为0°；冷炉操作控制参数如表1所示：

表2：实施例2的转炉冷却控制参数

实施例3：

对于300t转炉，在转炉冷却的过程中，控制转炉角度为0°；冷炉操作控制参数如表1所示：

表3：实施例3的转炉冷却控制参数

对比例1~3：

对比例1~3实施的转炉规格与实施例1~3一一对应，区别在于，对比例1~3采用的是自然冷却的方式。

实施结果：

将上述实施例对应的转炉规格，与原先采用自然冷却的方案相比，冷却结果对比如表4所示：

表4：冷却效率对比

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图2所示，还提供了一种转炉炉衬的冷却系统，冷却系统包括：

除尘风机控制模块10，用于在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

确定模块20，用于确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

第一冷炉操作控制模块30，用于执行第一冷炉操作，第一冷炉操作包括：

根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；

第二冷炉操作控制模块40，用于执行第二冷炉操作，第二冷炉操作包括：

根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，第一供气时间长于第二供气时间；

第二冷炉操作控制模块40还用于重复执行第二冷炉操作N次，直至转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种转炉炉衬的冷却方法，首先在停炉后开启除尘风机，然后确定一组氧枪枪位，先执行较强冷却的第一冷炉操作，然后重复执行第二冷炉操作，通过在由下至上在各个氧枪枪位处的喷气冷却，加快转炉内部炉衬的热量从炉底向炉顶传输，然后通过与除尘风机相连的烟气管道排出，从而加快转炉炉衬的冷却速率，缩短转炉炉役周期，保证转炉及后续冶炼工序的高效化生产。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种转炉炉衬的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法包括：

在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

执行第一冷炉操作，所述第一冷炉操作包括：

根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个所述氧枪枪位上喷吹冷却气体；

执行第二冷炉操作，所述第二冷炉操作包括：

根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个所述氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，所述第一供气时间长于所述第二供气时间；

重复执行所述第二冷炉操作N次，直至所述转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

2.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，所述M个氧枪枪位包括：1.0~2.0m，2.0~3.0m，3.0~4.0m，4.5~5.5m，6.0~7.0m；其中，所述氧枪枪位为转炉炉底的耐火材料顶部至氧枪端部之间的距离。

3.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，所述第一供气强度为3.4-3.8Nm³/(t·min)，第一供气时间为4~6分钟。

4.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，所述第二供气强度为3.2-3.8Nm³/(t·min)，第二供气时间为2~4分钟。

5.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，在所述第一冷炉操作或所述第二冷炉操作中，相邻两个氧枪枪位之间存在第一间隔时间，所述第一间隔时间为2~4分钟；在所述第一间隔时间里所述氧枪停止喷吹冷却气体。

6.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，在所述第一冷炉操作与所述第二冷炉操作之间或在两次第二冷炉操作之间存在第二间隔时间，所述第二间隔时间为15~25分钟。

7.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，在所述除尘风机开启过程中，控制所述除尘风机的抽气流量为10~12 Nm³/(t·min)。

8.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，在所述转炉停炉以后，在所述控制除尘风机保持开启之前，所述冷却方法还包括：

进行洗炉，控制所述转炉的炉衬上的溅渣层厚度≤10mm。

9.如权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法还包括：

在所述转炉停炉以后，控制所述转炉开启底吹氮气，所述底吹氮气的供气强度在0.1~0.3Nm³/(t·min)。

10.一种转炉炉衬的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：

除尘风机控制模块，用于在转炉停炉后，控制除尘风机保持开启；

确定模块，用于确定M个氧枪枪位，M≥3且为正整数；

第一冷炉操作控制模块，用于执行第一冷炉操作，所述第一冷炉操作包括：

根据第一供气强度和第一供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个所述氧枪枪位上喷吹冷却气体；

第二冷炉操作控制模块，用于执行第二冷炉操作，所述第二冷炉操作包括：

根据第二供气强度和第二供气时间，控制氧枪从下至上，依次在每个所述氧枪枪位上喷吹冷却气体；其中，所述第一供气时间长于所述第二供气时间；

第二冷炉操作控制模块还用于重复执行所述第二冷炉操作N次，直至所述转炉炉衬冷却至预设温度；其中，N≥2且为正整数。

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