CN114875200B

CN114875200B - 一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法

Info

Publication number: CN114875200B
Application number: CN202210497897.8A
Authority: CN
Inventors: 李生根; 孙倩; 武胜可
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Yongfeng Lingang Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Yongfeng Lingang Co Ltd
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2042-05-09
Also published as: CN114875200A

Abstract

本申请提供了一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，控制轻薄料的加入量≤废钢总量的30%，控制转渣钢的加入量≤4t/炉；控制铁水渣厚≤400mm；当加入废钢35吨～45吨时，控制留渣量为三分之一；当加入废钢＜35吨时，控制留渣量为二分之一或全留渣；氧枪枪龄提高至200炉以上，保证氧枪按照计划下线，且氧枪喷头端面的形貌保持良好，确保了最佳氧气冲击深度与冲击面积的最优匹配，吨钢综合成本降低不低于3.68元/t；实现了在干法除尘工艺条件下，使用低成本轻薄料与转钢渣及留渣操作对低流量点火影响与有效改善；高效的变压变枪操作可确保前期渣早化、过程渣化好、后期渣化透、终点粘稠适度。

Description

一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，尤其是涉及一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法。

背景技术

氧枪系统是转炉炼钢的关键设备，氧枪喷头是氧枪系统的核心部件，而氧枪喷头端面吃漏、回水流量低、提枪被迫非计划下线更换，是氧枪下线最为频繁与常见的原因，且氧枪喷头端面吃漏导致氧枪水进入炉内和钢水液体接触搅拌，就有可能造成危害性极大的爆炸事故。因此，严控氧枪喷头端面吃漏、保证氧枪长寿命使用，不仅代表一个企业操作水平的高低，也直接关系到一个企业生产事故、安全事故、生产成本和管理水平的高低。

氧枪喷头端面吃漏的原因分析：多孔喷头的射流中间部位形成负压区，因各种异常原因导致金属液滴、炉渣不断被吸入负压区，当高温并具有氧化性的金属液滴击中和粘附在喷头断面的一瞬间，铜呈熔融状态，Fe 与 Cu 形成 Fe-Cu 固溶体牢牢粘在一起，影响铜的导热性，如再次发生炽热金属液滴粘结，发生 Fe-O 反应，放出热量，粘钢加剧影响后续使用，恶性循环，直至喷头侵蚀吃漏；具体到各个吹炼时期的原因分析：1.1) 半氧期：半氧期由于使用氧压低于喷头的设计氧压 30%～40%，氧枪冲击力有限，当出现铁水带渣量大、废钢中轻薄料多堆堆比重小、留渣操作不当、废钢中配加渣钢过多等，导致渣层偏厚，废钢在铁水或渣层中飘浮，极大影响氧气射流冲击效果，造成点火困难或不畅，氧气在喷头周围的大量聚集，反射的流股带动金属液滴将氧枪枪头逐渐吃漏；1.2) 全氧前期：常见是氧枪升压过慢、枪位不合适、物料加入集中，导致化渣不良，在射流巨大冲击力下，无有效渣层保护，金属液滴进入射流负压区，击中氧枪喷头端面，枪头有明显粘钢现象，恶性循环加剧喷头粘钢，直至吃漏； 1.3) 中后期：主要是因操作原因出现明显长时间的返干、溢渣、喷溅未得到有效抑制，造成金属飞溅或氧枪喷头浸泡在泡沫渣中，高温金属液滴被不断的吸入射流负压区，击中氧枪喷头端面，恶性循环加剧喷头粘钢，直至吃漏。

现有专利《一种提高转炉氧枪寿命的办法》：在氧枪喷头端面上涂覆一层耐高温防氧化的涂料，来提高氧枪使用寿命。上述专利采用繁琐工艺处理氧枪，未体现通过优化吹炼工艺、操作改进、管理提升等措施以防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水，且投资大、过程繁琐、不适合低成本应用与普及。

发明内容

本发明的目的是提供一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，控制轻薄料的加入量≤废钢总量的30%，控制转渣钢的加入量≤4t/炉；

控制铁水渣厚≤400mm；

当加入废钢 35吨～45吨时，控制留渣量为三分之一；

当加入废钢＜35吨时，控制留渣量为二分之一或全留渣。

优选的，当轻薄料、转渣钢及铁水带渣量异常时，半氧选用低铁水比模式，以增加氧枪冲击力；

加完废钢后严禁向后摇炉；

当加入废钢≤30吨，加完废钢后向下摇炉。

优选的，吹炼全流程控制：

2.1) 干法除尘低流量操作时，选用1.5m～1.6m开始点火，点火后提至1.8m～2.0m，火焰稳定后降至1.4m～1.5m；

当半氧点火不良30s未得到有效改善时，立即提枪摇炉，然后再次下枪点火；

2.2) 全氧开始采用低枪高压操作，枪位控制在1.30m～1.40m且氧压0.90MPa～0.95MPa，强化熔池搅拌，加速成渣；

先升压再加入造渣料，加料顺序为：先加入粒钢的60%～70%，然后加入全部生白云石，最后加入石灰总量的70%～80%+石灰石总量的60%～70%，一批造渣料2.5min内加入完毕，最长不超3min；

2.3) 吹炼至CO浓度达10%时，采用调枪低压操作，碳焰初现时进行先降压至0.82MPa～0.85MPa，并提枪0.1m～0.2m进行错峰操作；

当出现低温溢渣前兆时，进行快速高低枪位操作，控制枪位1.4m～1.6m且氧压0.75MPa～0.80MPa，达到扩大气体排出通道，均衡熔池反应，减缓 C—O 反应速度；

当低温溢渣不易控制时，小批量加入100～200kg/次的石灰石或石灰进行压渣操作，缩短过渡期；

2.4) 错峰期过后，采用变枪中压操作，采用1.4m～1.8m枪位且氧压0.85±0.02MPa吹炼；

当出现返干征兆与现象时，每次0.1m～0.2m进行提前干预；

当吹炼9min～10min返干趋于严重时，增大提枪幅度，高枪位控制在1.8m～2.0m且氧压0.86MPa～0.88MPa，并采用快提慢降操作，每次降枪幅度控制在0.2m～0.4m，且避免长时间≥20s的高枪位操作，保持脱碳速率均衡，消除炉渣死区与碳成分分层，提高炉渣熔均效果；

中期造渣料，采用多批次小批量加入，石灰单批量加入≤500kg，石灰石或粒钢加入≤300kg，所有造渣料吹炼终点前3.5min内加入完毕；

2.5) 吹炼终点前1min～1.5min，采用高枪高压操作，采用上限枪位2.3m～2.5m，工作氧压控制在0.88MPa～0.93MPa，控制高枪位保持时间≤30s，每次降枪幅度控制在0.2m～0.4m，每次保持时间控制在5s～10s；

2.6) 终点前保证＞15s的压枪时间，采用压枪高压操作，枪位1.0m且氧压0.90MPa～0.95MPa，降低渣中FeO与筛上物，并确保终点温度成分均衡，强化倒炉平稳性。

本申请取得了如下的有益的技术效果：

1）本申请中，氧枪喷头端面的烧损得到有效防控，氧枪枪龄提高至200炉以上，保证氧枪按照计划下线，且氧枪喷头端面的形貌保持良好，确保了最佳氧气冲击深度与冲击面积的最优匹配，吨钢综合成本降低不低于3.68元/t。

2）本申请提供了一个有效的解决方法，有效地实现了在干法除尘工艺条件下，使用低成本轻薄料废钢与转钢渣及留渣操作对低流量点火影响与有效改善。

3）本申请中，高效的变压变枪操作可确保“前期渣早化、过程渣化好、后期渣化透、终点粘稠适度”的高效造渣需求，减少了吹炼全流程化渣异常造成的氧枪喷头端面吃漏的隐患。

4）本申请填补了国内干法除尘工艺条件下防止氧枪端面吃漏的空白。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，具体包括以下步骤：

1) 控制轻薄料的加入量≤废钢总量的30%，控制转渣钢的加入量≤4炉/炉，按照配比严格执行，异常时提前告知转炉；

铁水区域关注及测量，控制铁水带渣量≤400mm，异常情况及时告知转炉；

当废钢轻薄料、转渣钢及铁水带渣量异常时，半氧选用低铁水比模式，以增加氧枪冲击力；

当加入废钢 35～45 吨时，控制留渣量为三分之一；

当加入废钢＜35 吨时，控制留渣量为二分之一或全留渣，加完废钢后严禁向后摇炉；

当加入废钢≤30 吨，加完废钢后向下摇炉；

2) 吹炼全流程控制：

2.2) 全氧开始采用“低枪高压”操作：枪位控制在1.30m～1.40m且氧压0.90MPa～0.95MPa，利用干法除尘低流量操作的空吹高FeO的优势，强化熔池搅拌，加速成渣效果（尤其生料），降低后续操控难度；

先升压再加入造渣料（粒钢的60%～70%）→全部生白云石→石灰总量的70%～80%+石灰石总量的60%～70%，一批造渣料2.5min内加入完毕，最长不超3min，保证合理的碱度区间、控温及保证有效的造渣料熔化时长；

2.3) 吹炼至CO浓度达10%时，采用“调枪低压”操作，碳焰初现时进行先降压至0.82MPa～0.85MPa（避免降压过早、过低影响前期升温速率），并提枪0.1m～0.2m进行错峰操作；

当出现低温溢渣前兆时，适当快速高低枪位操作，控制枪位1.4m～1.6m且氧压0.75MPa～0.80MPa，达到扩大气体排出通道，均衡熔池反应，减缓 C—O 反应速度；

当低温溢渣不易控制时，可适当小批量加入100～200kg/次的石灰石或石灰进行压渣操作，缩短过渡期；

2.4) 错峰期过后（5～6min以后），采用“变枪中压”操作，采用1.4m～1.8m枪位且氧压0.85±0.02MPa吹炼；

当出现返干征兆与现象时，每次0.1m～0.2m进行提前干预；

当9min～10min返干趋于严重时，增大提枪幅度，高枪位控制在1.8m～2.0m枪位且氧压0.86～0.88MPa，并采用快提慢降（每次降枪幅度控制在0.2m～0.4m）操作，保持脱碳速率均衡，消除炉渣死区与碳成分分层，提高炉渣熔均效果，且避免长时间≥20s高枪位操作；

中期造渣料，采用多批次小批量加入，石灰单批量加入≤500kg，石灰石或粒钢加入≤300kg，所有物料吹炼终点前3.5min内加入完毕；

2.5) 吹炼终点前1min～1.5min，采用“高枪高压”操作，采用上限枪位2.3m～2.5m，工作氧压控制在0.88MPa～0.93MPa，控制高枪位保持时间≤30s，每次降枪幅度控制在0.2m～0.4m，每次保持时间控制在5s～10s；

2.6) 终点前保证＞15s的压枪时间，采用“压枪高压”操作，枪位1.0m且氧压0.90MPa～0.95MPa，降低渣中FeO与筛上物，并确保终点温度成分均衡，强化倒炉平稳性。

本申请提供的干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法对所有成分、温度等条件的铁水都适用。

本申请中，上述干法除尘是指转炉一次烟气的干法除尘；转炉一次烟气是指转炉吹氧吹炼过程里直接从烟道出来的烟气，污染比较严重，转炉一次烟气中含有大量煤气，具有高温、有毒、易燃易爆、含尘量高等特点；转炉二次烟气是转炉吹氧期从烟罩口溢出的烟气以及在兑钢、出钢等活动中所产生的烟气；目前，转炉一次烟气的除尘方法主要有干法除尘(LT)、OG湿法除尘以及半干法除尘。

本申请中，因为干法除尘的原因，给转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水带来了以下的限制或者影响：

在干法除尘工艺条件下，煤气分析仪检测到CO浓度≥9%且O₂浓度≥6%联锁控制强制关氧提枪操作（简称“69”飞枪），因此吹炼开始后70～90s采用低于常规 30%～40%供氧流量操作（简称半氧操作），但由于氧枪喷头的最佳操作氧压不宜低于设计氧压（现用氧枪Ma=2.03，设计氧压0.85Mpa），而实际半氧操作使用的操作氧压偏低为设计氧压55%左右，导致氧气射流在未达到出口之前就完成膨胀，且气流离开喷孔管壁，这时出口氧压小于环境压力，射流能量在喷孔内部由于激波的产生而损失比较大，氧流出喷孔后形成收缩波系使射流轴心速度衰减加快，导致金属液滴、炉渣更易被吸入负压区，同时由于初始氧压低，根据弗林公式计算，半氧时段氧枪冲击深度大大降低，为“吊吹”状态，极大影响氧气射流冲击效果，造成点火困难或不畅，氧气在喷头周围的大量聚集，反射的流股带动金属液滴将氧枪枪头逐渐吃漏。

本申请中，废钢中的轻薄料是指：厚度在2mm以下的薄板边角料、硅钢片、铁桶、包装铁皮、汽车驾驶室，以及直径在4mm以下的废钢丝、铁丝、钢丝绳等；重型废钢是指：厚度10mm以上，长度1000mm以下，宽400mm以下（外廓尺寸≦1000mm×500mm×400mm），形体为块状，如钢轨、火车轮轴、大型齿轮、钢坯、切头、切尾、铸钢件大型槽钢、工字钢等，都按实际判定为重型废钢，型体外廓尺寸超长判定为超长重型废钢。

本申请中，转炉产的钢渣中含有12%左右的钢，从转炉钢渣中经处理、回收得到的钢称作转渣钢。

本申请的在干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法的工作原理：

(1) 确定最优组合：控制轻薄料的加入量≤废钢总量的30%，控制转渣钢的加入量≤4t/炉，控制铁水带渣量≤400mm，当加入废钢 35吨～45吨时，控制留渣量为三分之一，当加入废钢＜35吨时，控制留渣量为二分之一或全留渣，从而保证了干法除尘工艺条件下低流量点火的顺行以及异常情况下低流量点火参数的快速高效改变；

但由于留渣操作易导致炉渣漂浮在铁水表面，半氧点火过程限制氧气射流的有效冲击深度及面积，导致点火困难，氧枪射流中氧气大量跑逸到除尘管道烟道中，导致O₂所占比例迅速升高，或点火不顺畅时间偏长点着火后很快生成大量 FeO，以上两种情况使得 C-O 反应速度加快到达“69报警”点，安全联锁控制会强制要求其停止吹氧提枪操作，因此根据废钢量针对调整留渣量，轻薄料与留渣量协调控制，避免废钢与炉渣混合大大限制氧气冲击效果；

(2) 本申请通过全流程供氧及造渣制度的针对性调整，在满足低成本废钢使用的前提下，达到“前期渣早化、过程渣化好、后期渣化透、终点粘稠适度”的目标，避免了吹炼全流程化渣异常进而造成氧枪喷头端面吃漏的隐患；

重新设计完善了供氧及造渣制度，充分利用留渣及半氧后高FeO、高碱度、高温的化渣热力学优势，供氧制度采用“恒枪变压+低枪位”操作模式，保证化渣搅拌条件及“温度—碳氧反应—FeO”三者协调控制，造渣制度中优化造渣料配比、料型与加料时机，充分利用前期“高FeO成渣”路线，并保证前期低温区合理可控时长，在满足低成本废钢使用的前提下，达到“前期渣早化、过程渣化好、后期渣化透、终点粘稠适度”的目标，避免了吹炼全流程化渣异常进而造成氧枪喷头端面吃漏的隐患。

本申请中的含量(%)均为质量百分数。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

实施例1提供了一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，包括以下步骤：

实施例1中的入炉铁水与装入量如下表1.1所示：

表1.1 实施例1中的入炉铁水与装入量

干法除尘低流量操作时，选用1.5m开始点火，点火后提至2.0m，略有点火不畅，有少量钢渣飞出炉口，先降枪1.8m停留5s未见好转，然后提枪2.3m停留8s，然后再降枪1.8m停留5s点火正常，然后提枪至2.0m停留35s，然后降至1.4m～1.5m；

全氧开始采用“低枪高压”操作：氧枪降至1.33m且氧压0.932MPa；

吹炼至4.1min左右，CO浓度达10%时，采碳焰初现时进行，先降压至0.85MPa未见异常，吹炼4.7min炉口有少量炉渣飞出1.5m进行错峰操作；

吹炼5.4min，CO浓度达到第一峰值并有下降趋势，过渡期完毕采用“变枪中压”操作，采用1.47m枪位且氧压0.86MPa吹炼；同时开始补加剩余造渣料，每批量350kg左右，过程总体吹炼平稳，吹炼9.8min左右出现返干趋势采用高低枪位交替调渣操作，高枪位1.95m至低枪位1.45m氧压0.88MPa；

吹炼终点前1.2min采用“高枪高压”操作，上限枪位2.5m，氧压0.91MPa，高枪位保持时间12s，然后每次降枪幅度控制在0.2m，保持时间控制在5s～10s，且在1.66m保持20s左右（略有溢渣征兆延缓降枪时长）；

终点前保证18s的压枪时间，采用“压枪高压”操作，枪位1.0m且氧压0.95MPa；

一次拉碳放钢，终点温度1645℃，终点C:0.11%，Mn：0.21%，P:0.031%，终渣渣况良好，样杆渣样厚薄均匀，厚度在4mm左右，冷却过程自然破裂。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，其特征在于，控制轻薄料的加入量≤废钢总量的30%，控制转渣钢的加入量≤4t/炉；

控制铁水渣厚≤400mm；

当加入废钢 35吨～45吨时，控制留渣量为三分之一；

当加入废钢＜35吨时，控制留渣量为二分之一或全留渣；

吹炼全流程控制：

当出现返干征兆与现象时，每次0.1m～0.2m进行提前干预；

2.根据权利要求1所述的一种干法除尘条件下防止转炉氧枪喷头端面侵蚀漏水的方法，其特征在于，当轻薄料、转渣钢及铁水带渣量异常时，半氧选用低铁水比模式，以增加氧枪冲击力；

加完废钢后严禁向后摇炉；

当加入废钢≤30吨，加完废钢后向下摇炉。