CN113755665A - 一种转炉烟罩清渣方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种转炉烟罩清渣方法。该方法通过控制转炉冶炼中的一次除尘风机的转速，使其与吹氧清渣阶段和吹氮清渣阶段配合，吹氧清渣时设置低的一次除尘风机转速，使得粘结钢水的热量不过快流失，能够提高吹氧后粘结钢水的熔化效率；吹氮清渣时，设置高的一次除尘风机转速，利用高速气流对残留粘结钢水形成牵引作用从而快速清理，在满足转炉烟尘处理要求的基础上，使得整个清渣的效率大大提高。此外，还通过在吹氧清渣过程中，在不同阶段连续调整转炉的倾角的方式，避免转炉来回转动，精简了操作流程。
Description
技术领域
本申请属于钢铁冶炼技术领域，具体地，涉及一种转炉烟罩清渣方法。
背景技术
转炉活动烟罩是转炉冶炼生产进行烟尘收集除尘的重要设备。它能保证冶炼过程中烟罩内外气压大致相等，既避免炉气的外逸恶化炉前操作环境，也不会吸入空气而降低回收煤气的质量。转炉吹炼结束出钢、出渣、加废钢、兑铁水时，活动烟罩能升起，不妨碍转炉倾动。当需要更换炉衬时，活动烟罩又能平移开出炉体上方。转炉烟罩是由多个互通的水冷管并排焊接而成的形似“喇叭”状水冷设备。转炉烟罩粘结钢水，是由于转炉吹炼过程中化渣不良造成炉渣“返干”或金属喷溅，导致金属液滴借助除尘风机的吸力粘附在烟罩内侧四周。粘结钢水厚度与金属喷溅程度大小或炉渣“返干”持续时间呈正比，烟罩粘结钢水未能及时处理，粘结钢水严重时，其厚度可达100mm-150mm。烟罩粘结钢水会导致烟罩漏水、除尘效果不良、副原料下料口堵塞等后果，从而造成转炉生产中断。
由于转炉烟罩所在位置处于转炉上方，转炉操作平台距离转炉烟罩约7.5米，烟罩设备处于高处。一旦出现转炉烟罩粘结钢水情况，因受高空及高温限制，人工无法直接处理。目前常用处理方法：一般采用操作拆炉机的机械臂协助处理，即在拆炉机机械臂钎头或钎杆头套加一段延长钢管，再由工人操作拆炉机机械臂钎头或钢管靠近烟罩内壁的粘结钢水进行顶拨、推撞等方式处理粘结钢水，每次处理时间约30分钟-60分钟。此种处理方法操作难度较大，且操作拆炉机稍有不当，钎头或钢管易损坏烟罩水冷管，导致烟罩漏水。
为了提高作业效率，部分现有技术采用转炉烟罩积渣清理枪对转炉烟罩内部吹氧和吹氮，利用氧气射流与烟罩积渣中高温金属颗粒发生氧化反应，使其熔化并在自身重力的作用下滴落，并且超音速氧气射流遇到炉壳后改变氧气射流的方向，对转炉烟罩积渣起到反冲的效果，进一步利用吹氮对烟罩部分残留高温积渣进行剥离。该方法虽然能够在一定程度上提高转炉烟罩的清渣效率，但是该方法仍然需要额外设置转炉烟罩清理枪，而且该技术需要反复转动转炉，利用转炉改变气流方向角度实现其声称的效果，而且该技术并没有对清渣时机以及影响清渣效率的因素进行系统和深入研究。
因此，本领域亟需一种技术方案，在不增加多余设备的情况下能够高效快速地清除转炉烟罩中的粘粘结钢水渣。
发明内容
本申请的目的在于提供一种利用现有转炉炼钢设备即可完成转炉烟罩清渣的方法，该方法能够解决现有技术中清渣设备复杂且清渣效率不高的问题。
本申请提供一种转炉烟罩清渣方法，其包括以下步骤：
清渣准备：转炉冶炼到达终点，调整氧枪枪位到清渣作业高度，转炉摇动并产生一定倾斜；
吹氧清渣：氧枪内通入氧气，对烟罩内粘结的钢水进行清理；
吹氮清渣：氧枪气源由氧气切换为氮气，氧枪内通入氮气，对烟罩内的钢水进行清理；
在整个清渣过程中，一次除尘风机保持开启状态，且吹氧清渣时一次除尘风机的转速n1小于吹氮清渣时一次除尘风机的转速n2。
在一种可选的方案中，n2为n1的1.5-2.5倍。
在一种可选的方案中，n1为500-600r/min，n2为1100-1200r/min。
在一种可选的方案中，吹氧清渣时，烟罩内粘结钢水的温度控制为800-900℃。
在一种可选的方案中，吹氧清渣时，氧枪由烟罩下部移动至烟罩上部进行清理；
优选地，吹氧清渣和吹氮清渣可以反复进行多次。
在一种可选的方案中，清渣准备步骤中，转炉倾斜角度为30°～40°。
在一种可选的方案中，吹氮清渣步骤中，吹氧清渣结束后，转炉继续摇动到倾角为45°～50°时，再对烟罩钢水喷氮清理。
在一种可选的方案中，喷吹氧气的压力控制在0.55MPa～0.65MPa之间，氧气流量控制在18000m3/h～20000m3/h，喷吹氮气的压力控制在0.95MPa～1.1MPa之间，氮气流量控制在35000m3/h～39000m3/h。
在一种可选的方案中，清渣准备步骤中，氧枪枪位的清渣高度设置成枪头端面距离粘结钢水的距离为2m～4.5m。
在一种可选的方案中，清渣准备步骤还包括清渣时机的判断，当出现以下情况之一时，启动清渣作业：(1)转炉烟罩粘结钢水厚度超过20mm以上；(2)连续冶炼3炉以上粘结钢水未自动脱落；(3)粘结钢水覆盖了烟罩内表面面积的30％以上。
本申请的技术方案效果如下：
1、本申请通过控制转炉冶炼中的一次除尘风机的转速，使其与吹氧清渣阶段和吹氮清渣阶段配合，吹氧清渣时设置低的一次除尘风机转速，使得粘结钢水的热量不过快流失，能够提高吹氧后粘结钢水的熔化效率，吹氮清渣时，设置高的一次除尘风机转速，利用高速气流对残留粘结钢水形成牵引作用从而快速清理，在满足转炉烟尘处理要求的基础上，使得整个清渣的效率大大提高。
2、本申请的转炉操作简单，在吹氧清渣过程中，调整转炉的倾角到30°～40°，避免清理的钢渣污染钢水，在吹氮清渣过程中，继续调整转炉的倾角到45°～50°，便于观察吹氮清渣的具体作业。由于本方案直接利用转炉自有氧枪，其清渣时无需利用转炉改变气流方向，因此，转炉也无需反复转动。
3、本申请设备简单，仅采用转炉冶炼中的氧枪即可，无需额外设置专用的积渣清理枪等，转炉氧枪使用多孔氧枪，氧枪喷出的氧气流呈环状向四周冲刷，不存在盲点和死角，因此可以有效消除现有技术的不足。
4、本申请是利用冶炼结束至出钢之间的间隙时间进行处理粘结钢水，不会影响生产组织和节奏，一般每次只需要处理3-4分钟时间，处理时间短、无需停炉处理、效率高。同时采用本申请处理方法可以根据生产节奏富余时择机灵活安排，不会影响生产计划节奏。
5、本申请操作简单、不会损坏烟罩设备。本申请处理方法主要是使用氧气熔化钢水和氮气冲刷结合的方式，两种气流不会对烟罩管壁造成损坏；同时本法操作步骤简单，氧枪位置、压力流量等参数设置简单易操作。处理过程中氧气流在喷射时只会与高温发红的钢水产生化学反应从而使钢水熔化脱落；而烟罩管壁内部有冷水对烟罩本体进行持续降温冷却保护，所以烟罩管壁即使与钢水接触也能保持低温状态，因此氧气流不会与烟罩管壁产生化学反应。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为转炉及氧枪示意图；
图2为转炉一次风机、转炉、烟罩设备的工艺布置图。
附图标记：1-转炉，1-1-喷枪；1-2-炉壳；1-3-耐火砖层；1-4-加料口；1-5-气体/液体介质进出口；2-活动烟罩，3-气化冷却烟道；4-蒸发冷却器；5、7-水封；6-环缝文氏管；8-旋流脱水器；9-一次除尘风机。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
本实施例提针对现有处理方法、手段、技术的不足，提供一种无需停炉检修、操作步骤简单，可以在正常冶炼生产时同步进行处理的清渣工艺。
典型的转炉冶炼设备如图1所示，转炉本体由炉壳1-2、耐火砖层1-3组成，在正常的转炉冶炼过程中，氧枪1-1内通入氧气，氧枪1-1穿透烟道，和气体/液体介质进出口5连通，1-4为加料口，其中，氧枪1-1可以进行高度上的位置调整。
因此，本方案充分利用了转炉自带高度可调整氧枪的特点，并且增加氮气供气，直接利用转炉冶炼现有氧枪，对烟罩粘结钢水进行吹氧熔化、气流冲刷；再借助溅渣氮气高压气流冲刷，对转炉烟罩粘结钢水进行吹扫处理，吹氧和吹氮过程均和一次除尘风系统密切配合，使得清渣过程更彻底、高效，本实施例完全利用现有的转炉冶炼设备就可以完成，在无需其他设备投入前提下，快速、安全、有效地完成转炉烟罩粘结钢水处理，提高转炉生产作业率的方法。
在正式进行转炉烟罩清渣作业前，先进行清渣准备工序。当转炉烟罩内出现粘结钢水时，冶炼前观察烟罩粘结钢水的部位及粘结钢水程度，判断是否进行达到清渣时机。
示例性地，当检查发现转炉烟罩粘结钢水厚度超过20mm以上或连续冶炼3炉以上粘结钢水未自动脱落时，或者粘结钢水面达到烟罩内面的30％时，则启用本申请的清渣处理方法。
烟罩粘结钢水厚度小于20mm或粘结钢水面较小时，转炉烟罩粘结钢水有因生产节奏的不连续性(停等)，烟罩设备表面温度的冷热变化使粘结钢水自然脱落；每次吹炼后清渣会造成氧气、氮气能源浪费且频繁清渣影响生产节奏。该清渣时机判断的优点：可以使清理结渣时机更加精准，不会因频繁启动影响生产节奏及浪费能源成本。
根据粘结钢水的情况，预判、计算处理时氧枪所处的高度位置，一般氧枪在烟罩内的枪位高度设置为氧枪枪头端面距离粘结钢水的距离直线距离为2m～4.5m范围内。
设置上述距离的目的在于既能保证烟罩不会因喷吹而烧损又能清理干净烟罩粘结钢水渣。如果距离太远，则氧气射流不能有效熔解、吹扫、清除粘结钢水。如果距离太近，则氧气射流可能会烧损烟罩钢结构导致漏水。
转炉处理烟罩粘结钢水操作前，除了确定氧枪高度位置外，还需要确认氧枪张力正常，氧枪本体无粘钢、粘渣现象，以确保后续的喷氧和喷氮能够顺畅进行。
然后关闭转炉前后挡火门，确保处理过程脱落钢水不会飞溅对其他进行出钢操作人员造成烫伤等伤害事故。
当转炉冶炼终点提枪后及时将转炉炉子往后(出钢侧)摇开炉口，使转炉保持一定的倾斜角度。转炉倾斜可以使得炉口不面向氧气喷吹区域，避免清渣处理过程中从烟罩上清理出的钢水块掉落进炉口，从而污染钢水，但是由于此时转炉中的钢水未出钢，倾角过大将导致钢水外溢。因此，本实施例控制转炉倾斜角度为30°～40°。
需要注意的是，上述清渣准备步骤中的氧枪高度调整、转炉倾斜等工序并无严格的先后顺序，只需要在正式清渣前完成即可。
当转炉冶炼到终点提枪后，调整好氧枪高度、氧气压力和流量后，正式开始吹氧处理粘结钢水。此时粘结钢水在烟罩内壁处于高温发红状态，通过转炉冶炼氧枪对转炉烟罩内部吹氧，氧气与粘结钢水发生化学反应，粘结钢水溶解后从烟罩流下、脱落。
需要说明的是，粘结钢水的在烟罩中的温度是影响清渣效率的重要因素之一，当温度过低时，粘结钢水因冷却发黑，氧气喷吹时难于熔解粘结钢水。因此，需要控制粘结钢水的温度处于800-900℃。转炉冶炼到达终点后，氧枪提枪到喷吹点，炉体往出钢侧倾斜角度30°～40°后，提枪及摇炉耗时约45秒，转炉进行清渣，此时的粘结钢水容易和氧枪喷吹的氧气发生反应变成钢水。
重要的是，本发明人发现，在利用氧枪进行清渣过程中，一次除尘风机转速对清渣效果影响显著。如图2所示，在转炉炼钢设备中，转炉1上方布置有活动烟罩2，活动烟罩连接气化冷却烟道3，气化冷却烟道3下游布置有蒸发冷却器4、水封5、环缝文氏管6、水封7、旋流脱水器8以及一次除尘风机9等设备。一次除尘风机9工作时，将促使烟气从转炉1炉口中被活动烟罩2收集后经过烟道进入下游的除尘设备中。一次除尘风机9工作时的转速(n1)大小将对烟罩内的烟气流动产生影响，当利用氧枪喷吹氧气或者氮气进行清渣时，也会对氧气和氮气气流产生影响，并进一步影响清渣的效果。
具体地，如果风机转速过高，则产生的高速气流一方面存在降温作用从而延长氧枪熔化粘结钢水的时间，另一方面一次风机气流对氧枪气流造成干扰影响处理粘结钢水的精度、速度和效果。
因此，在吹氧处理烟罩粘结钢水的过程中，转炉一次除尘风机转速n1设置为低速，风机转速设置低速主要是为避免风机气流对氧气熔化粘结钢水造成影响。示例性地，一次除尘风机的转速n1为500-600r/min。
在吹氧处理过程中，氧枪高度根据烟罩内粘结钢水情况动态移动，按照先处理下部粘结钢水再处理上部的步骤进行。枪位轨迹设置为由下至上移动的主要原因在于，可以避免由上至下处理时造成熔化的钢渣流下来遮挡住下面的粘结钢水导致钢水堆积的问题。
在实际操作过程中，可以通过炉门上方观察窗观察吹氧时烟罩内粘结钢水溶解流下的情况动态调整氧枪高度，如果没有看到液态钢水脱落下来，说明该处烟罩粘结钢水已经处理干净；则向控制氧枪上移动一定距离继续吹氧处理其他部位的粘结钢水。如转炉烟罩内已无液态钢流落下，则停止吹氧及时关闭氧气阀。
具体地，每次吹氧的时间为60～100秒，氧气压力为0.55MPa～0.65MPa之间，氧气流量为18000m3/h～20000m3/h。
将氧气压力和氧气流量控制在上述范围内，可以和一次除尘风机作业中的烟尘气流流速匹配，即可以避免粘结钢水温度降低，快速清渣，又可以确保烟尘不会从烟罩两侧外溢污染环境，又能够有效收集进入烟道。合理的一次风机流速和适当的氧气压力、氧气流量也能减少能源浪费。
可以理解的是，上述喷吹氧气的处理可以重复多次。
氧枪停止吹氧后，切换氧枪气体阀门，由氧气切换为氮气，把氮气压力阀门开度设为100％，将转炉氧枪枪位高度设置在9000mm～12500mm范围，在烟罩内上下升降移动，通过转炉氧枪的氮气射流对转炉烟罩内部的残留粘结钢水进行吹氮，利用氮气对粘附的残留钢水强制冷却，高压氮气对残留粘结钢水进行冲刷，使得从钢渣转炉烟罩内剥落；吹氮结束后，完成转炉烟罩粘结钢水处理。
类似地，上述的吹氮清渣过程也需要和转炉冶炼设备中的一次除尘风机配合工作，在使用氮气射流处理残留粘结钢水的过程中，转炉一次除尘风机转速(n2)设置为高速，即n2大于n1。通过风机的高速气流与氮气冲刷力形成协同效应，所述协同作用主要是一次除尘风机的高速气流可以对烟罩残渣形成牵引作用加快脱落，使得粘结在烟罩内面的残渣快速降温从而剥落脱离烟罩，完成粘结钢水的处理。
具体地，每次吹氮的时间为60～80秒，氮气的压力控制在0.95MPa～1.1MPa之间，氮气流量控制在35000m3/h～39000m3/h。n2为n1的1.5-2.5倍，优选地，n2设置为1100-1200r/min。
可以理解的是，上述喷吹氮气的处理可以重复多次。优选地，喷吹氮气时，氧枪枪头的移动方式为在烟罩内部由上到下移动，通过这种方式有利于氧枪枪位控制，不需要找枪位基准点，其次由于这是残留的粘结钢水较少，氮气直接从上到下冲刷不会导致粘结钢水严重堆积的情况，而且可以节省氮气。
进一步地，如果在氧枪喷吹氮气清渣时，转炉已经完成出钢，则可以将炉子摇动至倾斜45°～50°，转炉加大角度，烟罩下方的视野实现更好，更便于观察清理积渣的处理过程，使得清渣过程更高效。
需要说明的是，本方案使用转炉冶炼及溅渣用常规氧枪即可，无需更换其他专用设备，示例地，本清渣方法优选地适用于五孔氧枪，该氧枪铜头喷孔夹角为12.5度，氧枪喷出的氧气流呈环状向四周冲刷，不存在盲点和死角。
应用例
第一步：启动清渣作业区的条件检查确认，当检查烟罩存在以下三种现象之一时便可以启动清渣作业。(1)转炉烟罩粘结钢水厚度超过20mm以上；(2)连续冶炼3炉以上粘结钢水未自动脱落；(3)粘结钢水覆盖了烟罩内表面面积的30％以上。
第二步：转炉冶炼终点，氧枪提升到10500mm～12300mm，转炉氧气快速切断阀由自动控制转手动控制；炉子往出钢侧摇到30度～40度(炉口摇出氧气喷吹区域)；关闭前后挡火门，打开炉前挡火门窥视窗。
第三步：将喷吹氧气流量手动设定为20000m3/h，阀门输出值设70％，氧气压力设定为0.6MPa，阀门输出值设50％。调节氧枪氧气喷吹压力在0.55MPa～0.65MPa，氧气流量在18000m3/h～20000m3/h之间。
第四步：手动操作，依次打开工作氧枪的氧气支管、总管切断阀；喷吹时根据刷下的烟罩钢渣量上下调整枪位，每个喷吹枪位停留时间≤20秒；累计吹氧的时间为60～100秒(根据清渣时钢渣脱落情况调整)。在整个清渣过程中，一次除尘风机保持开启状态，以确保吹氧清渣时产生的烟尘不会溢出活动烟罩；一次除尘风机的转速n1设置为500-600r/min。
第五步：喷吹结束，操作人员观察烟罩设备状况，观察掉落的钢渣会否影响转炉倾动；出钢时在炉前侧观察烟罩粘结钢水处理效果。
第六步：在转炉出钢结束后，将炉子摇动至倾斜45°～50°状态；将氧枪气源由氧气切换为氮气，操作氮气压力阀门开度设为100％，氮气工作压力设置为1.1Mpa。为确保转炉烟罩内的残余钢渣快速剥落，此时将一次除尘风机的转速n2设置为1100-1200r/min。将转炉氧枪枪位高度设置在9000mm～12500mm范围在烟罩内上下升降移动3次，通过转炉氧枪的氮气射流对转炉烟罩内部的残留粘结钢水进行吹氮，利用氮气对粘附的残留钢水强制冷却，高压氮气对残留粘结钢水进行冲刷，使得从钢渣转炉烟罩内剥落；吹氮结束后，完成转炉烟罩粘结钢水处理。
第七步：处理完成。转炉生产进入下一轮钢水冶炼，如果本次处理没有彻底处理干净可在下一轮冶炼环节中再次使用本方法重复处理一次。
本发明对比原处理方法具有操作简单、节省时间、处理效果好的优点，同时可以有效解决原处理方法容易损坏烟罩设备、效率低等缺点。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种转炉烟罩清渣方法，其包括以下步骤：
清渣准备：转炉冶炼到达终点，调整氧枪枪位到清渣作业高度，转炉摇动并产生一定倾斜；
吹氧清渣：氧枪内通入氧气，对烟罩内粘结的钢水进行清理；
吹氮清渣：氧枪气源由氧气切换为氮气，氧枪内通入氮气，对烟罩内的钢水进行清理；
其特征在于，在整个清渣过程中，一次除尘风机保持开启状态，且吹氧清渣时一次除尘风机的转速n1小于吹氮清渣时一次除尘风机的转速n2。
2.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，n2为n1的1.5-2.5倍。
3.根据权利要求2所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述n1为500-600r/min，所述n2为1100-1200r/min。
4.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述吹氧清渣时，烟罩内粘结钢水的温度控制为800-900℃。
5.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述吹氧清渣时，氧枪由烟罩下部移动至烟罩上部进行清理；
优选地，所述吹氧清渣和吹氮清渣可以反复进行多次。
6.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述清渣准备步骤中，转炉倾斜角度为30°～40°。
7.根据权利要求6所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述吹氮清渣步骤中，吹氧清渣结束后，转炉继续摇动到倾角为45°～50°时，再对烟罩钢水喷氮清理。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述喷吹氧气的压力控制在0.55MPa～0.65MPa之间，氧气流量控制在18000m3/h～20000m3/h，所述喷吹氮气的压力控制在0.95MPa～1.1MPa之间，氮气流量控制在35000m3/h～39000m3/h。
9.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述清渣准备步骤中，氧枪枪位的清渣高度设置成枪头端面距离粘结钢水的距离为2m～4.5m。
10.根据权利要求1所述的一种转炉烟罩清渣方法，其特征在于，所述清渣准备步骤还包括清渣时机的判断，当出现以下情况之一时，启动清渣作业：(1)转炉烟罩粘结钢水厚度超过20mm以上；(2)连续冶炼3炉以上粘结钢水未自动脱落；(3)粘结钢水覆盖了烟罩内表面面积的30％以上。
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| CN202111062072.5A CN113755665A (zh) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 一种转炉烟罩清渣方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115572788A (zh) * | 2022-10-08 | 2023-01-06 | 辛集市澳森钢铁集团有限公司 | 炼钢转炉出钢口清渣装置 |
| CN116179792A (zh) * | 2023-01-20 | 2023-05-30 | 新疆伊犁钢铁有限责任公司 | 一种转炉烟道及烟罩结渣时的快速处理方法 |
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| CN106011365A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-10-12 | 上海宝冶集团有限公司 | 一种转炉汽化固定烟罩在线快速修复方法 |
| CN108344307A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-07-31 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种转炉烟罩积渣清理方法及转炉烟罩积渣清理枪 |
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2021
- 2021-09-10 CN CN202111062072.5A patent/CN113755665A/zh active Pending
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