CN114045375B - 底吹风口的布置方法及底吹转炉 - Google Patents

底吹风口的布置方法及底吹转炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种底吹风口的布置方法及底吹转炉，其中所述方法包括：在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集；根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定包括第一方向轴和第二方向轴的风口参考坐标系；将每组所述底吹风口集中的Mi个所述底吹风口分为a个所述底吹分口和b个所述底吹风口；将所述a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第一预设夹角；将所述b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第二预设夹角。采用本发明，能解决现有技术中转炉终点碳氧积与T‑Fe含量较高的技术问题。

Description

底吹风口的布置方法及底吹转炉
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种底吹风口的布置方法及底吹转炉。
背景技术
纵观氧气转炉的发展历史可以发现，冶金工作者一直在围绕改善氧气转炉的动力学条件开展工作。然而，即使炼钢技术发展到今天，由于追求高炉龄、高产量，大量氧气转炉的底吹效果仍然不佳，这就造成转炉出钢钢水氧含量较高、炉渣含铁量(T-Fe)高。这样不仅造成脱氧合金的浪费，还造成转炉渣量的增加和炼钢成本的升高，不利于炼钢生产。
发明内容
本申请实施例通过提供一种底吹风口的布置方法及底吹转炉，解决了现有技术中转炉终点碳氧积与T-Fe含量较高的技术问题。
一方面，本申请通过本申请的一实施例提供一种底吹风口的布置方法，应用于底吹转炉中，所述方法包括：
在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，每组所述底吹风口集中包括Mi个所述底吹风口，其中i为不超过N的正整数，N和Mi均为正整数；
根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定风口参考坐标系，所述风口参考坐标系包括相互垂直的第一方向轴和第二方向轴；
将每组所述底吹风口集中的Mi个所述底吹风口分为第一风口子集和第二风口子集，所述第一风口子集包括a个所述底吹分口，所述第二风口子集包括b个所述底吹风口，a和b均为正整数；
将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第一预设夹角；
将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第二预设夹角。
可选地，所述方法还包括：
在转炉吹炼中，按照预设频率对a个所述底吹风口和b个所述底吹风口进行开闭操作。
可选地，所述预设频率与所述底吹转炉顶部的供氧比例有关；其中，当所述供氧比例处于0～30％时，所述预设频率为20～60s；当所述供氧比例处于30％～70％时，所述预设频率为60s～120s；当所述供氧比例处于70％～100％时，所述预设频率为10s～20s。
可选地，所述第一预设夹角为2°～15°，所述第二预设夹角为-15°～-2°。
可选地，N组所述底吹风口集按照环形方式布置在所述底吹转炉的炉底上，所述底吹风口的圆周直径为d，其中0.3D≤d≤0.6D，D为所述底吹转炉的直径。
可选地，Mi≥2、N≥3。
可选地，a≥1、b≥1。
可选地，所述底吹风口的底吹强度为0.01Nm3/t/min～0.03Nm3/t/min。
可选地，所述底吹风口的底吹长度为800mm～1200mm。
另一方面，本申请通过本申请的一实施例提供一种底吹转炉，包括：炉体、炉底及布置在所述炉底上的N组底吹风口集；其中，N组所述底吹风口集中的每个底吹风口采用如上提供的所述底吹风口的布置方法布置。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，将每组所述底吹风口集分为第一风口子集和第二风口子集，并根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定包括三个方向轴的风口参考坐标系；最后将将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第一预设夹角；将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第二预设夹角。这样可通过优化底吹风口的布置方式，进而改善转炉熔池搅拌的混匀效果，以有效降低转炉终点碳氧积与T-Fe含量，同时也解决了现有技术中转炉终点碳氧积与T-Fe含量较高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本申请实施例提供的一种底吹转炉的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种底吹风口的布置方法的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的一种风口参考坐标系的示意图。
具体实施方式
申请人在提出本申请的过程中还发现：为了改善转炉的动力学条件，冶金工作者开展了一系列的努力，包括增加炉底砖厚度、增加底吹枪数量、优化底吹布置等方式，但都会造成成本的增加或者是冶炼难度的增加。
本申请实施例通过提供一种底吹风口的布置方法及底吹转炉，解决了现有技术中转炉终点碳氧积与T-Fe含量较高、脱氧合金的浪费、转炉炉渣量的增加和炼钢成本的升高等技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，每组所述底吹风口集中包括Mi个所述底吹风口，其中i为不超过N的正整数，N和Mi均为正整数；根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定风口参考坐标系，所述风口参考坐标系包括相互垂直的第一方向轴和第二方向轴；将每组所述底吹风口集中的Mi个所述底吹风口分为第一风口子集和第二风口子集，所述第一风口子集包括a个所述底吹分口，所述第二风口子集包括b个所述底吹风口，a和b均为正整数；将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第一预设夹角；将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第二预设夹角。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
请参见图1，是本申请实施例提供的一种底吹转炉的结构示意图。如图1所示的底吹转炉10中包括炉体101、炉底102及布置在所述炉底102上的N组底吹风口集，每组所述底吹风口集中包括有Mi个所述底吹风口103。其中，i为不超过N的正整数，N和Mi均为正整数，本申请不做限定。
在实际应用中，每组所述底吹风口集中的所述底吹风口的具体布置方式不做限定，例如可以环形方式均匀布置在所述炉底102上。请参见如下方法实施例具体阐述每个所述底吹风口的布置方式。
请参见图2，是本申请实施例提供的一种底吹风口的布置方法的流程示意图。如图2所示的方法应用于图1所示的底吹转炉中，所述方法包括如下实施步骤：
S201、在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，每组所述底吹风口集中包括Mi个所述底吹风口，其中i为不超过N的正整数，N和Mi均为正整数。
本申请为了改善转炉混匀效果，首先可将底吹风口数量设置为N组，每组中包括有Mi个所述底吹风口，这样可以实现每组底吹风口的有机结合。在转炉底吹过程中，N组底吹风口共同开始底吹，每组底吹风口数量均为大于或等于1的正整数，且单个底吹风口的底吹强度(也可称为底吹流量)可在0.01Nm3/t/min～0.03Nm3/t/min之间，单个底吹风口的底吹长度可在800mm～1200mm之间，这样可以有效的保证底吹效果。
可选地，每组底吹风口集中包括的底吹风口数量Mi可以相同，也可不相同，本申请不做限定，例如均为可为m个，m为正整数等。优选地，Mi≥2，N≥3。
可选地，N组底吹风口集具体在转炉炉底的布置方式本申请不做限定，例如采用环形方式布置在底吹转炉的炉底上。每个底吹风口的圆周直径为d，其中0.3D≤d≤0.6D，D为所述底吹转炉的直径。
S202、根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定风口参考坐标系，所述风口参考坐标系包括相互垂直的第一方向轴和第二方向轴。
本申请仅保持底吹效果是远远不够的，本申请进一步还可设定底吹分口布置的风口参考坐标系。具体地，设定底吹风口在转炉钢壳上的位置为原点O，原点O与炉底钢壳的球心位置的连线方向为Z轴(即第二方向轴)。垂直于Z轴的法平面中，连接原点O与炉底钢壳的中心点在该法平面的投影的线设定为X轴(即第一方向轴)。且设定垂直于XOZ平面的方向轴为Y轴(即第三方向轴)。
请参见图3，示出一种风口参考坐标系的示意图。如图3分别示出第一方向轴X轴、第二方向轴为Z轴，第三方向轴为Y轴，且任意两个方向轴之间相互垂直。
S203、将每组所述底吹风口集中的Mi个所述底吹风口分为第一风口子集和第二风口子集，所述第一风口子集包括a个所述底吹分口，所述第二风口子集包括b个所述底吹风口，a和b均为正整数。
本申请将每组的Mi个底吹风口分为a个(组)底吹分口和b个(组)底吹风口，其中a个底吹风口可统一称为第一风口子集，b个底吹风口可统一称为第二风口子集。其中，a和b之和等于Mi。优选地，a≥1，b≥1。
S204、将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第一预设夹角。
S205、将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第二预设夹角。
本申请可控制a个底吹风口的安装方向/布置方向为与所述第一方向轴(X轴)垂直，且与所述第二方向轴(Z轴)的夹角为第一预设夹角。控制b个底吹风口的安装/布置方向为与所述第一方向轴(X轴)垂直，且与所述第二方向轴(Z轴)的夹角为第二预设夹角。
其中，所述第一预设夹角和所述第二预设夹角为系统自定义设置的，例如根据实际需求设置。优选地，所述第一预设夹角为2°～15°，所述第二预设夹角为-15°～-2°。这样可在转炉中创造一个水平方向的流动，利用水平方向的流动，实现钢水带动炉渣流动，促进炉渣快速熔化，实现快速化渣的效果。另一方面，在垂直流动的基础上加上水平方向的流动，可以更好地促进钢水的混匀效果，最终实现降低转炉终点碳氧积和含铁量(T-Fe)效果。
S206、在转炉吹炼中，按照预设频率对a个所述底吹风口和b个所述底吹风口进行开闭操作。
为了进一步改善复吹效果，本申请提出在转炉吹炼过程中，控制a个底吹风口和b个底吹风口以预设频率f进行开闭操作。且结合转炉内的反应规律，采取f随供氧比例变化而变化。具体地，当所述供氧比例处于0～30％时，所述预设频率为20～60s，这样快速变化的目的在于实现熔池快速的混匀。当所述供氧比例处于30％～70％时，所述预设频率为60s～120s，吹炼中期由于钢渣反应速度极快，此时产生足够的CO对熔池产生良好的搅拌，无需加强搅拌，此时控制搅拌频率较慢，可以实现延长底吹寿命的效果。当所述供氧比例处于70％～100％时，所述预设频率为10s～20s，目的在于进一步加强底吹搅拌，以实现改善转炉混匀效果，降低转炉终点碳氧积和含铁量(T-Fe)效果。
为更好地帮忙用户理解，下面请参见表1示出5个不同试验例子对比转炉内的碳氧积和含铁量(T-Fe)。
表1
Figure BDA0003305395320000071
Figure BDA0003305395320000081
由上表1可知，采用本申请实施例进行转炉生产时，能有效降低转炉终点碳氧积和含铁量(T-Fe)。
通过实施本申请，本申请在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，将每组所述底吹风口集分为第一风口子集和第二风口子集，并根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定包括三个方向轴的风口参考坐标系；最后将将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第一预设夹角；将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴成第二预设夹角。这样可通过优化底吹风口的布置方式，进而改善转炉熔池搅拌的混匀效果，以有效降低转炉终点碳氧积与T-Fe含量，同时也解决了现有技术中转炉终点碳氧积与T-Fe含量较高的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的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发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种底吹风口的布置方法，其特征在于，应用于底吹转炉中，所述方法包括：
在所述底吹转炉的炉底上设置N组底吹风口集，每组所述底吹风口集中包括Mi个所述底吹风口，其中i为不超过N的正整数，N和Mi均为正整数；
根据每个所述底吹风口在炉底钢壳上的位置、所述炉底钢壳的球心位置和所述炉底钢壳的中心点，确定风口参考坐标系，包括：设定底吹风口在转炉钢壳上的位置为原点，原点与炉底钢壳的球心位置的连线方向为第二方向轴；垂直于第二方向轴的法平面中，连接原点与炉底钢壳的中心点在该法平面的投影的线设定为第一方向轴，且设定垂直于第一方向轴与第二方向轴形成平面的方向轴为第三方向轴；
将每组所述底吹风口集中的Mi个所述底吹风口分为第一风口子集和第二风口子集，所述第一风口子集包括a个所述底吹分口，所述第二风口子集包括b个所述底吹风口，a和b均为正整数；
将所述第一风口子集中的a个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第一预设夹角，包括：控制a个底吹风口的安装方向或布置方向为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第一预设夹角；
将所述第二风口子集中的b个所述底吹风口布置为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第二预设夹角，包括：控制b个底吹风口的安装方向或布置方向为与所述第一方向轴垂直，且与所述第二方向轴的夹角为第二预设夹角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在转炉吹炼中，按照预设频率对a个所述底吹风口和b个所述底吹风口进行开闭操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设频率与所述底吹转炉顶部的供氧比例有关；其中，当所述供氧比例处于0～30％时，所述预设频率为20～60s；当所述供氧比例处于30％～70％时，所述预设频率为60s～120s；当所述供氧比例处于70％～100％时，所述预设频率为10s～20s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设夹角为2°～15°，所述第二预设夹角为-15°～-2°。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，N组所述底吹风口集按照环形方式布置在所述底吹转炉的炉底上，所述底吹风口的圆周直径为d，其中0.3D≤d≤0.6D，D为所述底吹转炉的直径。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Mi≥2，N≥3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，a和b之和等于Mi，其中a≥1，b≥1。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述底吹风口的底吹强度为0.01Nm3/t/min～0.03Nm3/t/min。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述底吹风口的底吹长度为800mm～1200mm。
10.一种底吹转炉，其特征在于，包括：炉体、炉底及布置在所述炉底上的N组底吹风口集；其中，N组所述底吹风口集中的每个底吹风口采用如上权利要求1-9中任一项所述的底吹风口的布置方法布置。
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