CN112609042B - 一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,浇铸前,通过底吹砖向钢包内吹气,再开始浇铸,在浇铸末期,停止底吹气体,并利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,在浇铸末期,利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;改质剂的喷入方向朝着钢包的出钢口;改质剂为石灰、轻烧白云石、镁球、增碳剂中的一种或几种;改质剂的粒径为3~10mm。本发明针对现有钢包加盖工艺加剧了浇铸末期的漩涡卷渣,造成钢水质量下降、余钢量增加的问题,开发新的钢包加盖工艺条件下的漩涡卷渣的抑制技术,具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于钢水浇铸技术领域,涉及一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法。
背景技术
随着钢铁行业市场竞争日益激烈,钢铁企业对于降低生产成本、提高产品质量的技术需求日益迫切。漩涡卷渣是钢水浇铸过程中普遍存在的一种现象,浇铸末期出钢口上方形成漩涡,炉渣被漩涡卷入钢水,严重破坏钢水洁净度和钢材质量。在生产实践中,一旦出现大面积卷渣就必须停止浇铸,钢包内剩余的钢水只能作为废钢重新回炉冶炼,造成资源浪费。钢包加盖后,钢包的保温效果显著提升,炉渣表面散热大幅减少,但是,钢包加盖工艺虽然能够降低热量损失和能源消耗,但同时也加剧了浇铸末期的漩涡卷渣,造成钢水质量下降、余钢量增加。因此,开发钢包加盖工艺条件下的漩涡卷渣抑制技术是十分迫切,且具有重要意义的。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,从而实现钢包加盖工艺下的漩涡卷渣抑制,当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,在钢水浇铸过程中通过底吹气体抑制钢水的旋转速度,在浇铸末期停止底吹气体,并通过钢包顶部向钢包出钢口上方区域加入炉渣改质剂进行炉渣改质,从而抑制漩涡卷渣,降低开始卷渣高度;当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,在浇铸末期通过钢包顶部向钢包出钢口上方区域加入炉渣改质剂进行炉渣改质,从而抑制漩涡卷渣,降低开始卷渣高度。
本发明采用如下技术方案:
一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,浇铸前,通过底吹砖向钢包内吹气,再开始浇铸,在浇铸末期,停止底吹气体,并利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;
当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,在浇铸末期,利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;
所述改质剂的喷入方向朝着钢包的出钢口;
所述改质剂为石灰、轻烧白云石、镁球、增碳剂中的一种或几种;所述改质剂的粒径为3~10mm,所述改质剂与载气的质量比为5~10。
本发明公开了改质剂在钢包加盖工艺下的漩涡卷渣抑制中的应用。
本发明根据钢包内炉渣性质的不同而优选不同的操作步骤,当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,无需底吹。
本发明利用气力输送管道喷入改质剂,可以在钢包的侧壁上安装气力输送管道,其一端位于钢包包口内侧、钢包最高液面上方,指向钢包出钢口;气力输送管道的另一端与改质剂喷吹装置相连。通过气力输送管道将改质剂喷入钢包内,气力输送管道的改质剂出口朝着钢包的出钢口,从而改质剂的喷入方向朝着钢包的出钢口。
本发明的创造性在于在钢包加盖工艺下浇铸末期向钢包出钢口上方喷吹特定组分和特定粒度的改质剂,改质剂沉降在出钢口上方的炉渣表面进行改质,从而抑制漩涡卷渣,本发明首次针对钢包加盖工艺下的漩涡卷渣提出解决方法,为漩涡卷渣抑制新思路;此外,本发明的创造性还在于根据不同的炉渣性质、不同的钢水余量动态调整底吹供气方法,在提升钢水洁净度的同时进一步抑制漩涡卷渣。
进一步的,在浇铸过程中,底吹气体流量随钢包内剩余钢水重量的降低而降低,比如钢水重量每减少25吨,底吹流量调低0.8~1.2Nm3/h。
本发明中,所述还原性炉渣中,FeO和MnO的质量分数之和不超过2%,否则为氧化性炉渣;所述浇铸末期是钢包内钢水液位高度为200~500mm,测量为常规技术。
本发明中,所述底吹气体为氩气,所述喷吹改质剂的载气为氮气、氩气中的任意一种或其混合气体。
优选的,当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,所述改质剂为石灰、镁球中的一种与轻烧白云石组成的混合物质;当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,所述改质剂为石灰、镁球、轻烧白云石中的一种与增碳剂组成的混合物质,增碳剂的质量分数不低于30%,优选30%~80%;增碳剂可以为碳颗粒。
本发明的技术原理和有益效果是:(1)利用底吹气体带动钢水上下流动,抑制钢水的水平旋转流动,抑制漩涡的形成和发展;(2)在浇铸末期向钢包内喷吹载气和改质剂,抑制漩涡的形成和发展;(3)采用本发明后,钢包加盖工艺下的钢水开始卷渣高度可以降低约50mm,能够提升钢水质量,减少钢包余钢量。
附图说明
图1为用于本发明带盖钢包浇铸末期的炉渣改质的钢包改进示意图;
图2为气力输送管道的出口平吹示意图;
图中:1、钢包;2、钢包盖;3、钢水;4、炉渣;5、底吹透气砖;6、出钢口;7、气力输送管道;12、改质剂喷吹装置。
具体实施方式
现有技术中,钢包,尤其是加盖钢包不存在气力输送管道,更不存在气力输送管道与改质剂喷吹装置(喷粉装置)相连,特别的,现有技术针对钢包加盖工艺下的漩涡卷渣没有抑制方法,导致开始卷渣高度高,造成钢水浪费多;本发明公开的带盖钢包浇铸末期的炉渣改质首次实现钢包加盖工艺下的漩涡卷渣抑制,首次在钢包的侧壁上安装有气力输送管道,气力输送管道的出口位于钢包包口内侧、钢包最高液面上方,指向钢包出钢口,气力输送管道的入口与改质剂喷吹装置相连;指向钢包出钢口是指气力输送管道的改质剂出口朝下,其轴线与水平面的夹角是30°~60°。
最近逐步使用的加盖钢包无法使用现有操作方法,转炉等添加粉料的工艺方法无法用于加盖钢包,因此现有技术没有针对加盖钢包抑制卷渣的方法。本发明的创造性在于提供新的工艺,利用气力输送管道在浇铸末期朝着出钢口喷吹改质剂,改质剂沉降在出钢口上方的炉渣表面,逐渐溶解于炉渣,从而抑制漩涡卷渣,优选钢包内炉渣为还原性炉渣时,底吹气体;其他方法都为常规方法。本发明通过创造性的工作,实现了钢包加盖工艺下的漩涡卷渣抑制,无需其他步骤与装置,本发明加改质剂的方法、时机、以及喷粉跟底吹之间的配合都是未见公开的。
参见附图1,本发明利用气力输送管道喷入改质剂,现有钢包1带有钢包盖2,钢包的底部安装有底吹透气砖5用于底吹气体,钢包的侧壁上安装有气力输送管道7;气力输送管道的一端位于钢包包口内侧、钢包最高液面上方,指向钢包出钢口6,用于喷吹改质剂且更容易、全部落在炉渣4上方,且不影响钢水3的成分和质量;气力输送管道的另一端与改质剂喷吹装置12相连。各部件的具体连接与安装为常规技术,钢包、气力输送管道、改质剂喷吹装置本身为现有设备或者部件,可以实现本发明的目的即可;指向钢包出钢口是指气力输送管道的改质剂出口朝下,其轴线与水平面的夹角是45°,用于以下实施例。
实施例1
本发明应用在某钢厂的250吨钢包上,该钢包采用加盖工艺。浇铸钢种B时的炉渣为还原性炉渣,其中(FeO)和(MnO)的质量分数低于1%,采用本发明的操作步骤为:
(1)将钢包根据现有操作放置在大包回转台上,然后打开底吹供气装置,通过底吹砖向钢包内吹气,底吹气体为氩气,底吹流量为10Nm3/h;
(2)根据现有操作,大包回转台旋转,将钢包置于浇铸位,打开钢包出钢口,钢包开始浇铸;
(3)底吹供气装置动态调节底吹气体流量,气体流量随钢包内剩余钢水重量的降低而降低,钢水重量每减少25吨,底吹流量调低1Nm3/h;
(4)当钢包内的钢水液位高度为250mm时,停止底吹,打开改质剂喷吹装置,利用氩气作为载气,将改质剂喷入钢包内,直至浇铸停止,改质剂由直径5~10mm的石灰颗粒和轻烧白云石颗粒(重量比为1∶1)组成,改质剂喷吹流量为200kg/min,改质剂与载气的质量比为8.0,在重力作用下,改质剂沉降在出钢口上方的炉渣表面,逐渐溶解并改质炉渣,从而抑制漩涡卷渣,该钢包浇铸钢种B的开始卷渣高度下降为85~90mm,较现有工艺的开始卷渣高度为140mm~150mm下降明显。
实施例2
本发明应用在某钢厂的250吨钢包上,该钢包采用加盖工艺。浇铸钢种B时的炉渣为还原性炉渣,其中(FeO)和(MnO)的质量分数低于1%,采用本发明的操作步骤为:
(1)将钢包根据现有操作放置在大包回转台上,然后打开底吹供气装置,通过底吹砖向钢包内吹气,底吹气体为氩气,底吹流量为10Nm3/h,保持恒定;
(2)根据现有操作,大包回转台旋转,将钢包置于浇铸位,打开钢包出钢口,钢包开始浇铸;
(3)当钢包内的钢水液位高度为250mm时,停止底吹,打开改质剂喷吹装置,利用氩气作为载气,将改质剂喷入钢包内,直至浇铸停止,改质剂由直径5~10mm的石灰颗粒和轻烧白云石颗粒(重量比为1∶1)组成,改质剂喷吹流量为200kg/min,改质剂与载气的质量比为8.0,在重力作用下,改质剂沉降在出钢口上方的炉渣表面,逐渐溶解并改质炉渣,从而抑制漩涡卷渣,该钢包浇铸钢种B的开始卷渣高度下降为100~110mm,但是全程恒定流量底吹氩气,导致钢水裸露,发生严重的钢水二次氧化,尤其是由于底吹气体的强搅拌作用,在底吹透气砖上方的渣-钢界面处发生卷渣,严重影响钢水质量,该方法不满足炼钢要求。
对比例1-1
在实施例1的基础上,全程关闭底吹,其余不变,该钢包浇铸钢种B的开始卷渣高度下降为110~120mm。
对比例1-2
在实施例1的基础上,不喷入改质剂,其余不变,该钢包浇铸钢种B的开始卷渣高度下降为130~140mm。
实施例3
本发明应用在某钢厂的250吨钢包上,该钢包采用加盖工艺。浇铸钢种A时的炉渣为氧化性炉渣,其中(FeO)和(MnO)的质量分数之和为21~23%,采用本发明的操作步骤为:
(1)根据现有操作,将钢包放置在大包回转台上,大包回转台旋转,将钢包置于浇铸位,打开钢包出钢口,钢包开始浇铸;
(2)当钢包内的钢水液位高度到300mm时,打开改质剂喷吹装置,利用氮气作为载气,将改质剂喷入钢包内,直至浇铸停止;改质剂由直径5~10mm的碳颗粒和轻烧白云石颗粒(碳颗粒的质量分数为50%)组成,改质剂喷吹流量为200kg/min,改质剂与载气的质量比为8.0,在重力作用下,改质剂从气力输送管道喷出后沉降在出钢口上方的炉渣表面进行改质,从而抑制漩涡卷渣,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为100~105mm。
对比例3-1
某钢厂的250吨钢包采用加盖工艺。浇铸钢种A时的炉渣为氧化性炉渣,其中(FeO)和(MnO)的质量分数之和为21%~23%,采用以下的操作步骤:
(1)将钢包根据现有操作放置在大包回转台上,然后打开底吹供气装置,通过底吹砖向钢包内吹气,底吹气体为氩气,底吹流量为10Nm3/h;
(2)根据现有操作,大包回转台旋转,将钢包置于浇铸位,打开钢包出钢口,钢包开始浇铸;
(3)底吹供气装置动态调节底吹气体流量,气体流量随钢包内剩余钢水重量的降低而降低,钢水重量每减少25吨,底吹流量调低1Nm3/h;
(4)当钢包内的钢水液位高度到300mm时,停止底吹,打开改质剂喷吹装置,利用氮气作为载气,将改质剂喷入钢包内,直至浇铸停止;改质剂由直径5~10mm的碳颗粒和轻烧白云石颗粒(碳颗粒的质量分数为50%)组成,改质剂喷吹流量为200kg/min,改质剂与载气的质量比为8.0,在重力作用下,改质剂从气力输送管道喷出后沉降在出钢口上方的炉渣表面,从而抑制漩涡卷渣,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为110~120mm。虽然也能够降低开始卷渣高度,但是带来了以下严重问题:底吹气体增强了钢水与炉渣之间的反应动力学条件,氧化性炉渣向钢水传氧,钢水中的合金元素被大量氧化烧损,导致浇铸得到的钢坯成分不合格,因此,该方法虽然能够抑制漩涡卷渣,但同时带来了严重的钢水成分和钢水质量问题,是得不偿失的,不满足炼钢要求。
对比例3-2
某钢厂的250吨钢包上,该钢包采用加盖工艺。浇铸钢种A时的炉渣为氧化性炉渣,其中(FeO)和(MnO)的质量分数之和为21~23%,采用现有的操作步骤为:将钢包放置在大包回转台上,大包回转台旋转,将钢包置于浇铸位,打开钢包出钢口,钢包开始浇铸;这都是常规浇铸步骤。
采用本发明前,现有方法下,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度为150~160mm,此时钢包内剩余钢水重量约为11~12吨。
对比例3-3
在实施例3的基础上,将改质剂由直径5~10mm的碳颗粒和轻烧白云石颗粒组成更换为全部为直径5~10mm的碳颗粒,同样的工艺下,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为120~125mm。
对比例3-4
在实施例3的基础上,将改质剂更换为由直径5~10mm的碳颗粒和轻烧白云石颗粒(碳颗粒的质量分数为20%)组成,同样的工艺下,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为115~120mm。
以上两个对比例说明,在粒径选择一样的情况下,改质剂的配比对卷渣抑制有影响。
对比例3-5
在实施例3的基础上,将改质剂的直径由5~10mm更换为0.1~1mm,同样的工艺下,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为135~140mm,而且大量改质剂随炉气溢出,不仅收得率低还造成环境粉尘污染。
对比例3-6
在实施例3的基础上,保持改质剂喷吹流量为200kg/min,将改质剂与载气的质量比由8.0增大至20,同样的工艺下,改质剂无法稳定地喷入钢包内,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为125~130mm。
对比例3-7
气力输送管道的改质剂出口水平,其轴线与水平面的平行,参见图2,这样改质剂的喷入方向不朝着钢包的出钢口,其余不变,用于实施例3的同样的工艺,该钢包浇铸钢种A的开始卷渣高度下降为120~130mm。
Claims (5)
1.一种带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,其特征在于,当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,浇铸前,通过底吹砖向钢包内吹气,再开始浇铸,在浇铸末期,停止底吹气体,并利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;
当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,在浇铸末期,利用载气将改质剂喷入钢包内,直至浇铸完成;
所述改质剂的喷入方向朝着钢包的出钢口;利用气力输送管道喷吹改质剂,在钢包的侧壁上安装气力输送管道;
当钢包内的炉渣为还原性炉渣时,所述改质剂为石灰、镁球中的一种与轻烧白云石组成的混合物质;当钢包内的炉渣为氧化性炉渣时,所述改质剂为石灰、镁球、轻烧白云石中的一种与增碳剂组成的混合物质,增碳剂的质量分数不低于30%;
所述改质剂的粒径为3~10mm;
所述浇铸末期是钢包内钢水液位高度为200~500mm;
所述改质剂与载气的质量比为5~10。
2.根据权利要求1所述带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,其特征在于,在浇铸过程中,底吹气体流量随钢包内剩余钢水重量的降低而降低。
3.根据权利要求1所述带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,其特征在于,所述还原性炉渣中,FeO和MnO的质量分数之和不超过2%。
4.根据权利要求1所述带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,其特征在于,所述底吹气体为氩气。
5.根据权利要求1所述带盖钢包浇铸末期的炉渣改质方法,其特征在于,所述载气为氮气、氩气中的任意一种或其混合气体。
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