CN115287389B - 一种转炉少渣的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转炉少渣的冶炼方法，包括：转炉出钢步骤、溅渣护炉步骤、留渣步骤、填料步骤、吹炼步骤、倒炉拉碳步骤。当转炉出钢完成后，通过对冶炼钢渣吹氮气至转炉炉衬，使转炉形成致密的溅渣层；继而通过转炉留渣角度来控制转炉的留渣量，再向转炉内加入一定比例的废钢和铁水；完成填料操作后，根据铁水装入量来控制氧枪位置和供氧量，进行吹氧冶炼操作；最后当吹炼步骤完成后，提升氧枪并检验钢水成分和温度合格，即可进行转炉出钢。通过将转炉上一炉的冶炼钢渣留给下一炉冶炼使用，实现炉渣低渣循环使用，减少渣料加入量，降低渣料的消耗的同时也减少渣料中含铁量，降低铁水消耗，最终实现节能低碳环保的理念落地实现。

Description

一种转炉少渣的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种转炉冶炼方法，特别是涉及一种转炉少渣冶炼的方法。
背景技术
转炉留渣工艺是将转炉冶炼上一炉的钢渣中的一部分留给下一炉冶炼时使用，并且因为转炉钢渣具有热量大、含全铁量高、能够使转炉冶炼初期快速成渣的特点，从而达到节约炉渣料和铁水使用的优点。
但转炉留渣冶炼过程中，转炉内铁水与氧气会发生剧烈的化学反应并产生大量高温的一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气、铝和其他粉尘，以上粉尘都需要利用干法除尘系统进行收集。当CO≥9％，O2≥6％时或当H2≥3％，O2≥2％时，会与干法除尘系统内的静电除尘器产生静电接触，发生泄爆现象。因此在转炉留渣工艺中，如何减少造渣料消耗，降低炼钢成本基础上，防止泄爆发生，成为一个需要解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本使用新型的目的在于提供一种转炉少渣冶炼的方法，用于解决现有技术中转炉留渣工艺中，降低炼钢成本与防止泄爆发生之间的矛盾。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种转炉少渣冶炼的方法，包括：
转炉出钢步骤，当转炉冶炼完毕，控制转炉的倾斜角度，将所述转炉内钢水全部倒入钢包内，并留下冶炼钢渣；
溅渣护炉步骤，使用氮气将所述冶炼钢渣吹溅至所述转炉的炉衬，使所述炉衬产生一层致密的溅渣层；
留渣步骤，根据冶炼铁水的成分，通过控制所述转炉的倾动角度在135-150°之间，来控制所述转炉内的所述冶炼钢渣的留渣量，使得所述转炉内的所述留渣量控制在所述冶炼钢渣总量的二分之一以上；
填料步骤，所述留渣步骤完成后，向所述转炉内加入一定比例的废钢，继而加入所述铁水至所述转炉；
吹炼步骤，先向所述转炉内加入造渣料，接着根据所述填料步骤中所述铁水的装入量来确定喷枪的位置和供氧量、并进行相应的吹氧操作；以及
倒炉拉碳步骤，所述吹炼步骤完成后，提升所述氧气喷枪，对所述转炉测温取样，所述钢水成分温度合格后便可进行所述转炉出钢步骤。
于本发明一实施例中，所述留渣步骤中的所述留渣量决定所述填料步骤中所述废钢的装入量，所述留渣量与所述废钢装入之比为1:6，与所述转炉物料上限之间空间全部装入所述铁水。
于本发明一实施例中，所述转炉的所述造渣料在所述吹炼步骤开始前装入完毕，所述造渣料装填顺序应为先加白云石，再加镁球，最后加入石灰。
于本发明一实施例中，所述吹炼步骤分为吹炼前期、吹炼中期和吹炼后期；所述吹炼前期期间所述转炉内的一氧化碳浓度处于上升阶段，所述吹炼中期期间所述转炉内所述转炉内的一氧化碳浓度保持相对稳定状态，而所述吹炼后期期间所述转炉内一氧化碳浓度处于下降状态。
于本发明一实施例中，所述转炉倾斜角度在125°时，所述留渣量约为所述冶炼钢渣总量的三分之二；所述转炉倾斜角度在130°时，所述留渣量约为所述冶炼钢渣总量的二分之一。
于本发明一实施例中，所述吹炼前期、所述吹炼中期、所述吹炼后期均应将所述喷枪距离所述转炉内的物料液面高度在1.4到2.2米之间，并保持所述喷枪的氧气压力控制在0.75到0.95MPa；所述吹炼中期期间所述喷枪距离所述物料液面的高度高于所述吹炼前期和所述吹炼后期期间所述喷枪距离所述物料液面的高度。
于本发明一实施例中，所述铁水装入量决定所述吹炼前期的所述供氧量，所述铁水装入量与所述供氧量成反比。
于本发明一实施例中，所述吹炼前期监测所述转炉的氧气和一氧化碳浓度，当氧气浓度达到10％、且一氧化碳浓度达到5％时，须提高所述喷枪的高度来抑制所述转炉内的碳氧反应。
于本发明一实施例中，所述吹炼步骤供氧前应先向所述转炉内吹送氮气，将所述氮气吹至离所述物料液面两米时，再向所述转炉内吹送氧气。
于本发明一实施例中，所述转炉为顶底复吹的碱性转炉，所述转炉顶部吹氮气和氧气，底部吹氩气和氮气。
基于如上所述的技术方案，本发明的转炉少渣的冶炼方法，具有以下有益效果：
通过对供氧量和造渣流程的针对性、系统性、突破性优化，以确保冶炼各个时间段“温度-碳氧反应—氧化铁”三者协调均衡控制，达到既少渣料冶炼降本又避免干法除尘时泄爆的发生。
本转炉少渣冶炼方法在现有技术的基础上在吹炼前，先对转炉吹氮气，隔绝转炉内空气对后续吹氧操作影响，同时对喷枪枪位和时间优化，保证转炉富氧燃烧，避免冶炼过程中发生泄爆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。
图1所示为本发明转炉少渣冶炼方法的流程图。
图2所示为转炉留渣操作示意图。
元件标号说明：
转炉零位A位置，转炉135°B位置，转炉倾转角度α。
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，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。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。
本发明所用转炉为顶底复吹的碱性转炉，所谓顶底复合吹炼工艺，就是在原有的顶部氧气喷枪保持一定距离向转炉内吹氧气以外，为了加强对转炉的搅拌，通过炉底向转炉内喷吹一定量惰性气体或者氮气，以加快冶金反应，使冶炼尽快趋近平衡状态。在冶炼初期和后期由于脱碳反应缓慢，生成的一氧化碳较少，因此转炉内搅拌很弱，冶金反应随之减弱，很难趋近于平衡状态。采用顶底复吹工艺后，由于底部吹气强化了转炉内搅拌，使冶炼能趋近于平衡，继而降低钢铁消耗，并节约铁合金用量，有利于低碳钢冶炼和减少造渣料的用量。
请参阅图1，本发明提供一种转炉少渣冶炼的方法，包括转炉出钢步骤、溅渣护炉步骤、留渣步骤、填料步骤(加废钢和兑铁水)、吹炼步骤(吹炼前期、吹炼中期、吹炼后期)和倒炉拉碳步骤。
本发明转炉少渣冶炼的方法过程具体如下：
首先进行转炉出钢步骤，当转炉上一炉冶炼完成后，需要将炉内钢水全部倒入钢包中。具体操作是依据转炉内钢水量，通过控制转炉倾斜角度在-70°到-150°倾角内，将炉内所有钢水移至钢包内。
继而需要进行溅渣护炉步骤，当前述钢水移入钢包后，转炉内剩余为冶炼钢渣。如图2所示，将转炉摇至零位(图中A位置)，将喷枪下降至炉内标尺2.5±0.5米范围内，对转炉内吹氮气操作。通过喷枪在转炉内采用“高-低”枪位吹溅前述冶炼钢渣；在溅渣过程中，喷枪与炉口成一定角度，使渣粒均匀飞溅到前述转炉的炉衬上，在转炉内形成一侧致密的溅渣层，以延长转炉使用寿命。
完成溅渣护炉操作后，须根据后续铁水的金属成分控制前述冶炼钢渣的留渣量。当铁水装入量＜120t(吨)及铁水中Si(硅)含量≥0.80％需采取不留渣操作；当铁水装入量在120-130t之间留渣量为总渣量二分之一；当铁水装入量≥130t可以将前述冶炼钢渣全部留在转炉内。
为节约能源和减少造渣料的使用，一般留渣量都在总渣量的二分之一以上。因为转炉内每一炉总冶炼量相对固定，所以冶炼钢渣总量也是相对固定的，如图二所示，具体通过控制转炉倾转角度α(转炉A转到B位置)来控制留渣量，当转炉倾转角度α≈125°时，留渣量通常为总渣量的三分之二；当转炉倾转角度α≈130°时，留渣量通常为总渣量的二分之一。
在留渣操作完成后，需根据剩余炉渣量按照炉渣与废钢1:6的比例，通过自动加料系统加入废钢，继而进行兑铁水操作，铁水装入至转炉物料液位上限时，自动装料系统停止装填，并进入吹炼操作准备。
在吹炼开氧前，须先开氮气操作，通过氮气将转炉内粉尘和空气等容易产生泄爆的因素降至最小。在喷枪下降至炉内物料液面4米到2米范围内，先吹氮气15到30秒，而后关氮气并打开氧气；当喷枪降至1.5到1.3米时，进行点火操作，并将氧气压力调整至0.8-1.0MPa。
如吹氧30s(秒)后依旧没有点火成功，需要立即提起喷枪，继而对转炉在不少于±30°范围内进行大角度摇炉两次以上，直到转炉内铁水呈现氧化亮面时，即可再次将喷枪降至距转炉物料液面2米内，先吹氮气≥30S，而后开始吹氧点火操作。
吹炼过程中，通常依据转炉内一氧化碳变化趋势，分为吹炼前期、吹炼中期和吹炼后期。由于CO浓度变化与造渣过程中脱碳速度成正比：吹炼初期，脱碳反应刚刚开始，CO呈上升趋势，并在4-6分钟内达到最大值；吹炼中期，脱碳反应趋于正常，CO浓度较为稳定，在±5％波动；吹炼后期。转炉内碳不断减少，CO浓度迅速下降，时间通常在3分钟左右。
在吹炼前期的前2.5分钟，需将三分之二的造渣料均匀加入完成，首先加入白云石(石灰石)，继而加入轻烧镁球，最后加入石灰，以防止二氧化碳聚集；同时喷枪高度控制在距转炉内液面1.4-1.8米之间，氧气压力控制在0.75-0.95MPa之间，以加快碳氧反应速率。
结合下表可以看出，吹炼前期分为两个阶段，为保证碳氧充分反应，前30s须加大供氧量，为第一阶段；吹氧30s后为第二阶段，采用半氧吹炼操作(即根据转炉内情况适当地控制降低氧气量)。当铁水装入量为110-120吨时，第一阶段氧气流量为32000m3/h，第二阶段为30000m3/h。当铁水装入量为121-130吨时，第一阶段氧气流量为30000m3/h，第二阶段为29000m3/h；当铁水装入量为131-142吨时，第一阶段氧气流量为28000m3/h，第二阶段为27000m3/h；当铁水装入量大于142吨时，第一阶段氧气流量为28000m3/h，第二阶段为26000m3/h。当进行不留渣操作，即转炉内为全铁，第一阶段氧气流量为25000m3/h，第二阶段为24000m3/h。
当吹炼初期，因渣料供氧不足时，会产生碳氧反应不足情况，此时需要立即提起喷枪，继而对转炉在不少于±30°范围内进行大角度摇炉两次以上，直到转炉内铁水呈现氧化亮面时，即可再次将喷枪降至距转炉物料液面2米内，先吹氮气≥30s，而后开始吹氧点火操作。
此时如上表所示，前30s第一阶段的供氧量为24000m3/h，第二阶段的供氧量为23000m3/h。
当CO浓度趋于平稳，此时进入冶炼中期，将前述剩余三分之一渣料强化转炉熔池搅拌，同时将喷枪位控制在1.3-1.7米，氧气压力控制在0.75-0.95MPa，以确保废钢熔化效果，以稳定升温速率。
当CO浓度出现迅速下降，此时进入吹炼后期，为均匀冶炼钢水的成分和温度，需要压强操作大于20秒，同时将喷枪位控制在0.9-1米，氧气压力控制在0.85-0.95MPa。
在吹炼步骤中，如果氧气浓度达到10％，同时一氧化碳上升到5％时，须迅速将氧枪提到2.5m以上，此时抑制C-O反应的进行减缓CO的上升速度，防止泄爆产生；待氧气浓度降到8％以下，一氧化碳浓度在5％并有下降趋势时，可以再次降枪至正常吹炼枪位。
当CO浓度曲线再次趋于平滑，此时进入转炉冶炼最后一个阶段—倒炉拉碳步骤，将喷枪提升至原点，将转炉向前倾斜，对炉内钢水取样，如果钢水成分和温度符合出钢标准，即进入转炉出钢操作。
由此，本发明中一种转炉少渣冶炼的方法完成一次转炉冶炼过程，通过在吹炼过程中，利用CO监控设备，控制当转炉内CO≥9％、O2≥6％时，或者当H2≥3％、O2≥2％这两个泄爆触发点，防止泄爆发生。
本发明相较于普通转炉留渣量不足情况，另一个好处就是吹炼初期能快速成渣，提高脱磷率。
转炉留渣脱磷的条件是低温，高碱度，高氧化铁，大渣量。其具体的预防措施是：一、保证终点的炉渣碱度够高。二、做好挡渣，尽量减少钢包下渣。三、控制好炉温，防止终点温度过高。
综上，本发明作为转炉留渣工艺的改进，改变现有技术的转炉多渣模式，使得本发明的转炉在防止泄爆发生的基础上，将上炉终渣一部分留给下炉使用，既可实现炉渣低渣循环使用、降低渣料的消耗，又通过溅渣护炉能减少炉衬侵蚀，提高转炉的炉龄。同时，在吹炼步骤根据铁水装入量来控制喷枪位置和供氧量，进行半氧吹炼操作来避开转炉内当CO≥9％、O2≥6％时，或者当H2≥3％、O2≥2％这两个泄爆触发点，防止泄爆发生。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种转炉少渣的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括：
转炉出钢步骤，当转炉冶炼完毕，控制转炉的倾斜角度，将所述转炉内钢水全部倒入钢包内，并留下冶炼钢渣；
溅渣护炉步骤，使用氮气将所述冶炼钢渣吹溅至所述转炉的炉衬，使所述炉衬产生一层致密的溅渣层；
留渣步骤，根据冶炼铁水的成分，通过控制所述转炉的倾动角度在135-150°之间，来控制所述转炉内的所述冶炼钢渣的留渣量，使得所述转炉内的所述留渣量控制在所述冶炼钢渣总量的二分之一以上；
填料步骤，所述留渣步骤完成后，向所述转炉内加入废钢，继而加入所述铁水至所述转炉，所述留渣步骤中的所述留渣量决定所述填料步骤中所述废钢的装入量，所述留渣量与所述废钢装入之比为1:6，与所述转炉物料上限之间空间全部装入所述铁水；
吹炼步骤，先向所述转炉内加入造渣料，接着根据所述填料步骤中所述铁水的装入量来确定喷枪的位置和供氧量、并进行相应的吹氧操作；以及
倒炉拉碳步骤，所述吹炼步骤完成后，提升所述喷枪，对所述转炉测温取样，所述钢水成分温度合格后便可进行所述转炉出钢步骤；
其中，所述吹炼步骤分为吹炼前期、吹炼中期和吹炼后期；所述吹炼前期期间所述转炉内的一氧化碳浓度处于上升阶段，所述吹炼中期期间所述转炉内的一氧化碳浓度保持相对稳定状态，而所述吹炼后期期间所述转炉内一氧化碳浓度处于下降状态；
所述吹炼前期、所述吹炼中期、所述吹炼后期均应将所述喷枪距离所述转炉内的物料液面高度在1.4到2.2米之间，并保持所述喷枪的氧气压力控制在0.75 到0.95MPa；所述吹炼中期期间所述喷枪距离所述物料液面的高度高于所述吹炼前期和所述吹炼后期期间所述喷枪距离所述物料液面的高度。
2.根据权利要求1所述的转炉少渣的冶炼方法，其特征在于：所述转炉的所述造渣料在所述吹炼步骤开始前装入完毕，所述造渣料装填顺序应为先加白云石，再加镁球，最后加入石灰。
3.根据权利要求1所述的转炉少渣的冶炼方法，其特征在于：所述铁水装入量决定所述吹炼前期的所述供氧量，所述铁水装入量与所述供氧量成反比。
4.根据权利要求1或3所述的转炉少渣的冶炼方法，其特征在于：所述吹炼步骤供氧前应先向所述转炉内吹送氮气，将所述氮气吹至离所述物料液面两米时，再向所述转炉内吹送氧气。
5.根据权利要求3所述的转炉少渣的冶炼方法，其特征在于：所述吹炼前期监测所述转炉的氧气和一氧化碳浓度，当氧气浓度达到10%、且一氧化碳浓度达到5%时，须提高所述喷枪的高度来抑制所述转炉内的碳氧反应。
6.根据权利要求1所述的转炉少渣的冶炼方法，其特征在于：所述转炉为顶底复吹的碱性转炉，所述转炉顶部吹氮气和氧气，底部吹氩气和氮气。
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