CN112921144A - 一种炉渣化渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炉渣化渣的方法，转炉的内部设置有一氧枪，氧枪用于将氧气吹入转炉内，方法包括；将氧枪置于一初始位置，控制氧枪的氧气吹入量，使得转炉内的氧压达到一预设的氧压阈值，进行前期化渣；中期化渣过程中，根据转炉的内部的一氧化碳浓度控制氧枪的高度以及氧气吹入量；在后期化渣过程中，当转炉的内部的炉渣返干时控制氧枪高频次高低枪位交替。如上所述，本发明提出了一种炉渣化渣的方法，通过在吹炼过程中控制氧枪的高度以及通过控制氧枪的氧气吹入量来控制转炉内部的氧压的方式，来协助化渣，从而在正常生产中逐步降低转炉炉底，给了操作人员一定的调整时间，有利于转炉炉衬的维护，在降低转炉熔池侵蚀程度的同时也增加了炉容比。

Description

一种炉渣化渣的方法

技术领域

本发明涉及冶金转炉技术领域，尤其涉及一种炉渣化渣的方法。

背景技术

在转炉冶炼过程中，金属料中的杂质被氧化剂氧化，生成的氧化物将再与造渣剂和炉衬发生物理化学反应形成炉渣，炉渣逐渐积累将使得转炉的炉底持续上升，从而引起转炉有效反应空间减小，即转炉比下降，炉渣喷溅的几率增加，转炉冶炼结束后的金属收得率下降，钢铁料消耗增多。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种炉渣化渣的方法，旨在在吹炼过程中通过控制氧枪的枪位和输氧量来化渣，以降低转炉的炉底。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种炉渣化渣的方法，其特征在于，所述转炉的内部设置有一氧枪，用于将氧气吹入所述转炉内，则所述方法包括步骤；

将所述氧枪置于一初始位置，控制所述氧枪的氧气吹入量，使得所述转炉内的氧压达到一预设的氧压阈值，进行前期化渣；

中期化渣过程中，根据所述转炉的内部的一氧化碳浓度控制所述氧枪的高度以及氧气吹入量；

后期化渣过程中，当所述转炉的内部的炉渣返干时控制所述氧枪高频次高低枪位交替。

于本发明的一实施例中，所述初始位置为距离所述转炉的底部1.1m-1.2m处。

于本发明的一实施例中，所述氧压阈值为1.0Mpa。

于本发明的一实施例中，所述根据所述转炉的内部的一氧化碳浓度控制所述氧枪的高度以及所述转炉的内部的氧压的步骤包括：

中期化渣过程中，实时检测所述一氧化碳浓度；

当所述一氧化碳浓度到达初始浓度时，依据一氧化碳浓度的升高值提升氧枪高度，并降低氧枪的氧气吹入流量，直至炉渣返干。

于本发明的一实施例中，所述初始浓度处于25％～35％之间。

于本发明的一实施例中，所述方法还包括：

当所述炉渣返干结束时，控制所述氧枪至一预设高度，并控制所述氧气吹入量使得所述氧压符合一预设的氧压范围；

根据所述炉渣的状态控制所述氧枪停止吹入氧气。

于本发明的一实施例中，所述根据所述炉渣的状态控制所述氧枪停止吹入氧气的步骤包括：

实时监测炉渣的流动性和黏度；

根据所述炉渣的流动性和黏度判断炉渣状态；

当所述炉渣的状态合格时，控制所述氧枪停止吹入氧气。

于本发明的一实施例中，所述根据所述炉渣的流动性和黏度判断炉渣状态的步骤包括：

判断炉渣的流动性和炉渣的黏度：

当所述炉渣的流动性和/或所述炉渣的黏度不合格时，所述炉渣的状态不合格；

当所述炉渣的流动性和黏度均合格时，所述炉渣的状态合格。

于本发明的一实施例中，所述预设高度为距离所述转炉的底部900mm处。

于本发明的一实施例中，所述氧压范围处于1.0Mpa～1.1Mpa之间。

如上所述，本发明提出了一种炉渣化渣的方法，通过在吹炼过程中控制氧枪的高度以及通过控制氧枪的氧气吹入量来控制转炉内部的氧压的方式，来协助化渣，从而在正常生产中逐步降低转炉炉底，给了操作人员一定的调整时间，有利于转炉炉衬的维护，在降低转炉熔池侵蚀程度的同时也增加了炉容比。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1显示为本发明的炉渣化渣的方法的系统流程图。

图2显示为本发明的一个实施例中的转炉结构组成示意图。

附图标记

氧枪1；

出钢口2；

熔池3；

炉底4。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

转炉炼钢是指以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢的过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位可分为顶吹、底吹和侧吹；按吹入转炉炉内的气体种类可分为分空气转炉和氧气转炉。

氧枪是将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备，它作为转炉炼钢的重要设备，通过向转炉内部输入高浓度氧气，使得转炉内反应生成的杂质氧化成气体逸出，或成为氧化物与加入转炉内的溶剂反应造渣，从而生成较纯的金属和高锍，这个过程被称为吹炼。

在转炉中，反应料中的杂质被氧化剂氧化而生成的氧化物将再与造渣剂和炉衬发生物理化学反应形成炉渣，在整个炼钢过程中，将对炉渣进行前期化渣、中期化渣和后期化渣，前期和中期的炉渣中氧化铁、二氧化硅、氧化锰的含量较多；后期氧化铁含量减少，氧化钙含量增多；而在炼钢过程的末期，炉渣的氧化铁含量又会增多。

转炉内的炉渣的数量决定了炉底的高低，也决定了转炉内部的炉容比的大小，炉容比是指转炉的工作容积，也称有效容积，若炉容比过大，将会增加设备重量、厂房高度和耐火材料消耗量，使得整个车间的费用增加，成本提高，对钢的质量也有不良影响；而若炉容比过小，炉内没有足够的反应空间，将引起炉渣的喷溅，使得转炉内的物质对炉衬的冲刷加剧，而导致金属消耗增高，炉衬寿命降低，不利于提高生产率。

对于顶吹氧气转炉的炼钢过程，氧枪起着主导全局的作用，它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素，因而氧枪的高度和氧气吹入量对化渣起着重要作用。

本实施例中针对采用顶吹的氧气转炉提出了一种炉渣化渣的方法，用于在吹炼过程中通过控制氧枪的高度以及控制氧枪的氧气吹入量的方式进行化渣，从而在正常生产中逐步降低转炉炉底，而氧枪的氧气吹入量直接决定了转炉内部的氧压，因此，改变氧枪的氧气吹入量即改变转炉内部的氧压。

请参阅图1，本实施例中的针对炉渣化渣的方法包括：

步骤S1：将所述氧枪置于一初始位置，控制所述氧枪的氧气吹入量，使得所述转炉内的氧压达到一预设的氧压阈值，进行前期化渣；

在正常的炼钢过程中，操作人员往转炉中兑入铁水、废钢金属料后，将氧枪从转炉的顶部伸入转炉内部进行吹炼，氧枪将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池的上方，并通过控制吹入转炉的氧气吹入量控制转炉内部的氧压，请参阅图2，例如为本实施例中的转炉的整体结构，其中，氧枪1从转炉的顶部深入转炉内部，出钢口2开设在转炉的一侧，熔池3用于容纳反应物和炉渣，炉底4随着转炉内部反应的发生而逐步升高。

在本实施例中，初始位置例如距离炉底1.1m～1.2m处，通过将氧枪置于初始位置，控制氧枪输入转炉的氧气吹入量，使得在吹炼进行的2.5min内转炉内部的氧压大于氧压阈值1.0Mpa，从而进行前期化渣。

步骤S2：中期化渣过程中，根据所述转炉的内部的一氧化碳浓度控制所述氧枪的高度以及氧气吹入量；

在正常生产过程中，转炉内部需要加入焦炭，在高温的条件，碳会发生化学反应生成一氧化碳，且随着转炉内生产的进行，一氧化碳的浓度会逐渐升高。

步骤S2中根据转炉的内部的一氧化碳浓度控制氧枪的高度以及氧气吹入量的过程包括两步：

首先，在中期化渣过程中，实时检测一氧化碳浓度；

当一氧化碳浓度到达初始浓度时，依据一氧化碳浓度的升高值提升氧枪高度，并降低氧枪的氧气吹入流量，直至炉渣返干。

一般情况下，转炉内部的一氧化碳浓度采用一氧化碳报警仪来检测，一氧化碳浓度的变化是数字变化，根据该变化适当的调整枪位，可以控制炉内温度均匀上升，并且可以对炉内反应提前采取措施，有利于自动化控制，使吹炼过程更加平稳。

在本实施例中，步骤S2在吹炼3min～4min后进行，此时正处于转炉中期化渣的过程中，加入转炉的反应料中的金属破碎料熔化升温，随着转炉内部的反应进行，一氧化碳浓度逐步上升，根据一氧化碳浓度的升高值，控制氧枪提高，控制氧枪的氧气吹入量使得氧压下降，例如初始浓度处于25％～35％之间，当转炉内的一氧化碳浓度符合初始浓度时，控制氧枪的高度升高200mm-300mm，并控制氧气吹入量将氧压降低0.02Mpa-0.03Mpa，当一氧化碳浓度升高直至例如处于35％～45％之间时，再次控制氧枪的高度升高200mm-300mm，控制氧气吹入量将氧压降低0.02Mpa-0.03Mpa，依次规律逐步提升氧枪的高度位置，降低氧压，直至炉渣出现返干现象。

步骤S3：后期化渣过程中，当所述转炉的内部的炉渣出现返干时控制所述氧枪高频次高低枪位交替。

返干是转炉炼钢工艺中的一种现象，是吹炼的中期炉渣变黏稠而形成的，有极大降低去硫、去磷的效果，炉渣变黏稠是指已经熔化或部分熔化的炉渣出现变粘甚至结成大的现象，吹炼中期，碳剧烈氧化，炉渣中的氧化铁减少，生成高熔点的2CaO·SiO2，氧化铁及氧化锰还原，析出部分固态物质，使炉渣变粘，严重时，还会出现炉渣结成的大块。

在本实施例中，在吹炼进行到7min～8min时，此时处于转炉内部后期化渣过程中，加入转炉的反应料中的铁块熔化，此时若检测到转炉内部的炉渣出现返干，则将氧枪所处的高度作为高枪位，将低于高枪位例如200mm～300mm的位置作为低枪位，控制氧枪在高枪位和低枪位之间快速转换，以达到高频词高低枪位交替的效果，例如，控制氧枪在30秒内在高枪位和低枪位之间交替变化4-5次。在此过程中，还可以根据返干过程中的实际情况加入冷料，例如向转炉中加入冷固球团，冷固球团的主要原料是炼钢生产中的副产品——转炉除尘污泥和氧化铁皮搭配一定比例的粘合剂，由于冷固球团中含有大量的氧化铁，在炼钢过程中，当炉渣返干时将冷固球团加入炉内能快速提高渣中氧化铁含量，能使炉渣快速熔化，有效降低冶炼过程钢铁料消耗及渣料的消耗。

在另一种较优的实施例中，中期化渣效果不好或者炉渣返干较严重的炉次，可以提前进行步骤S3。

在本实施例中，还包括：

步骤S4：当所述炉渣返干结束时控制所述氧枪至一预设高度并控制所述氧压使得所述氧压符合一预设的氧压范围。

经过步骤S3，转炉中的炉渣的黏度下降，待炉渣稀释到一定程度，即可认为炉渣的返干反应结束，此时改变氧枪所处的高度至一预设高度，并控制氧枪的氧气吹入量以使氧压处于一预设的氧压范围内，例如，将氧枪置于预设高度距离转炉炉底900mm处，改变氧气吹入量使得氧压处于氧压范围1.0Mpa～1.1Mpa之间。

步骤S5：根据所述炉渣的状态控制所述氧枪停止吹入氧气。

步骤S5中判断炉渣状态的过程包括两步：

实时监测炉渣的流动性和黏度。

根据所述炉渣的流动性和黏度判断炉渣状态。当所述炉渣的流动性和/或所述炉渣的黏度不合格时，所述炉渣的状态不合格；当所述炉渣的流动性和黏度均合格时，所述炉渣的状态合格。

当所述炉渣的状态合格时，控制所述氧枪停止吹入氧气。

炉渣的黏度指速度不同的两层液体之间的内摩擦系数，炉渣的黏度直接关系到炉渣流动性的好坏，而炉渣的流动性又直接影响高炉顺行和生铁质量，因此它是操作人员最关心的一个炉渣性质指标，炉渣黏度是流动性的倒数，黏度低流动性好的炉渣有利于脱硫，而黏度大流动性差的炉渣不利于脱硫。

在本实施例，根据炉渣的黏度和流动性判断炉渣是否合格，当炉渣较稀，黏度不够或炉渣流动性太差时，炉渣不合格；只有在炉渣的黏度和流动性都合格时，炉渣才合格，此时控制氧枪停止往转炉内吹入氧气。

在停止吹入氧气后，转炉将进行溅渣操作，溅渣操作是指利用MgO含量达到饱和或过饱和的炉渣，通过高压的吹溅，冷却、凝固在炉衬表面上形成一层高熔点的熔渣层，熔渣层粘结附着在炉衬上，耐蚀性好，同时可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。

在本实施例中，控制氧枪按照高枪位-中枪位-低枪位的位置切换模式进行溅渣操作，溅渣操作中的低枪位例如距离炉底的位置大于1.5m，溅渣操作中的中枪位比低枪位高出例如200mm～300mm的距离，溅渣操作中的高枪位比中枪位高出例如200mm-300mm的距离，其中，高枪位距离炉底的位置不大于1500mm，在进行溅渣操作的过程中，控制溅渣时间在1.5min～2.5min内。

若是炉渣的流动性较差，则必须进行补吹放钢操作，以防止炉渣粘在炉底，补吹指在停止供氧后，再一次进行短时间的吹炼，放钢则指再在转炉内放入少部分的原始反应物，以降低炉渣的稠度。

若是炉渣较稀，黏度较差，则在进行溅渣操作前往转炉内加入例如30kg～50kg的焦粉以稠化炉渣。

如上所述，本发明提出了一种炉渣化渣的方法，通过在吹炼过程中控制氧枪的高度以及通过控制氧枪的输氧量来控制转炉内部的氧压的方式，来进行化渣，从而在正常生产中逐步降低转炉炉底，给了操作人员一定的调整时间，有利于转炉炉衬的维护，在降低转炉熔池侵蚀程度的同时也增加了炉容比。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种炉渣化渣的方法，其特征在于，所述转炉的内部设置有一氧枪，用于将氧气吹入所述转炉内，则所述方法包括步骤；

将所述氧枪置于一初始位置，控制所述氧枪的氧气吹入量，使得所述转炉内的氧压达到一预设的氧压阈值，进行前期化渣；

中期化渣过程中，根据所述转炉的内部的一氧化碳浓度控制所述氧枪的高度以及氧气吹入量；

后期化渣过程中，当所述转炉的内部的炉渣返干时控制所述氧枪高频次高低枪位交替。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始位置为距离所述转炉的底部1.1m-1.2m处。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧压阈值为1.0Mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述转炉的内部的一氧化碳浓度控制所述氧枪的高度以及所述转炉的内部的氧压的步骤包括：

中期化渣过程中，实时检测所述一氧化碳浓度；

当所述一氧化碳浓度到达初始浓度时，依据一氧化碳浓度的升高值提升氧枪高度，并降低氧枪的氧气吹入量，直至炉渣返干。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始浓度处于25％～35％之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述炉渣返干结束时，控制所述氧枪至一预设高度，并控制所述氧气吹入量使得所述氧压符合一预设的氧压范围；

根据所述炉渣的状态控制所述氧枪停止吹入氧气。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述炉渣的状态控制所述氧枪停止吹入氧气的步骤包括：

实时监测炉渣的流动性和黏度；

根据所述炉渣的流动性和黏度判断炉渣状态；

当所述炉渣的状态合格时，控制所述氧枪停止吹入氧气。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述炉渣的流动性和黏度判断炉渣状态的步骤包括：

判断炉渣的流动性和炉渣的黏度：

当所述炉渣的流动性和/或所述炉渣的黏度不合格时，所述炉渣的状态不合格；

当所述炉渣的流动性和黏度均合格时，所述炉渣的状态合格。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设高度为距离所述转炉的底部900mm处。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧压范围处于1.0Mpa～1.1Mpa之间。

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