CN115386675A - 一种转炉出钢的喷吹装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉出钢的喷吹装置及方法，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头与喷吹管管体，所述喷吹管管体的侧壁连通有粉体输送管，所述喷吹管管体的末端连接有气体输送管；所述粉体输送管与喷吹管管体连接处，与喷吹管管体末端的距离为喷吹管管体长度的1/2‑3/4。本发明提供的喷吹装置，将气体输送与粉体输送相结合，搭配合理的喷吹工艺参数，在保证脱磷效果的基础上，可降低炉渣中FeO的含量，从而减少铁损，也减少了溅渣护炉时镁质改质剂的用量，最终降低炼钢成本。

Description

一种转炉出钢的喷吹装置及方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体涉及一种转炉出钢的喷吹装置及方法。
背景技术
转炉出钢是以铁水以及废钢为主要原料，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的炼钢过程。转炉炼钢过程中会进行脱磷的操作，以控制钢水中磷的含量。为保证磷含量达到目标要求，通常采用高氧化性炉渣进行脱磷，但存在铁损较大且溅渣护炉时镁质改质剂消耗较高的问题。
CN 107299181A公开了一种转炉气化脱磷渣循环脱磷炼钢的方法，该方法的第一阶段溅渣护炉气化脱磷：第二阶段兑铁加料：倾斜转炉兑入废钢和铁水，之后转炉降枪吹氧，加入头批造渣料；第三阶段吹氧造渣冶炼：转炉冶炼前期低温高效脱除钢水中磷，冶炼中后期继续吹氧造渣深脱磷；第四阶段拉碳倒渣：终点拉碳时倒出部分高磷渣；第五阶段终点控制并出钢：终点钢水成分和钢水温度合适后出钢；如此循环多炉次。采用该方法脱磷效果较好，但是铁损仍然较大。
CN 106987677A公开了一种脱磷炉渣泡沫化降低冶炼铁损的方法，先向转炉中加入铁水，而后在转炉脱磷期向转炉中加入发泡剂，脱磷期结束后将转炉底吹强度调整至0.2-0.4Nm/min/t钢，通过底吹使得炉泡沫化，转炉倒渣之前镇静保持10-30s再倒出脱磷渣。该发明改善了脱磷后的炉渣状态与组成，并控制转炉底吹强度使炉渣泡沫化，降低了脱磷过程中的铁损，但发泡剂的加入会导致转炉过程中留存杂质气体，从而降低铁水的洁净度。
CN 102643946A公开了一种采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法及超音速氧枪，通过超音速氧枪装置输送脱磷用造渣材料，造渣材料以超音速粉气射流状态喷入熔池并充分接触，实现炼钢过程快速成渣，提高脱磷反应的热力学和动力学条件，提高炼钢脱磷率。该超音速氧枪可以解决炼钢过程成渣慢及脱磷期搅拌强度小导致脱磷率低的问题，但铁损仍然较大，炼钢成本增加。
针对现有技术的不足，亟需提供一种保证脱磷效果且降低铁损的喷吹装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉出钢的喷吹装置及方法，通过在转炉出钢过程增加喷吹装置，保证脱磷效果的基础上，降低炉渣中FeO的含量，从而减少铁损，降低镁质改质剂的用量，降低炼钢成本。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种转炉出钢的喷吹装置，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头与喷吹管管体，所述喷吹管管体的侧壁连通有粉体输送管，所述喷吹管管体的末端连接有气体输送管；
所述粉体输送管与喷吹管管体连接处，与喷吹管管体末端的距离为喷吹管管体长度的1/2-3/4。
本发明提供的喷吹装置，将粉体输送与气体输送相结合，利用气体作为载气将粉体喷吹至炉内，可以提高粉体的喷吹效果；同时对粉体输送管在喷吹管管体上的位置进行合理选择，有利于粉体完全喷出至转炉渣面，避免粉体粘附在喷吹管管体的内壁上。
所述距离为喷吹管管体长度的1/2-3/4，例如可以是1/2、9/16、5/8、11/16或3/4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述距离过大，粉体由粉体输送管进入喷吹管中时没有充分的时间与气体相融合，导致喷吹至渣面的粉体分散不均匀，降低与FeO的反应效果；距离过小，粉体会存在部分粘附在喷吹管管体的内壁，从而增加粉体的消耗。因此本发明将粉体输送管与喷吹管管体的末端的距离控制在合理范围内。
优选地，所述喷吹管喷头的出口直径为10-15cm，例如可以是10cm、11cm、12cm、13cm、14cm或15cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述喷吹管喷头的出口直径不宜过大，会导致粉体喷溅至渣面外部；出口直径也不宜过小，粉体喷吹的面积减小，无法充分与FeO发生反应。
优选地，沿中心轴线方向，所述喷吹管喷头的长度为23-27cm，例如可以是23cm、24cm、25cm、26cm或27cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷吹管管体的直径为30-40cm，例如可以是30cm、32cm、35cm、38cm或40cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷吹管管体的长度为170-190cm，例如可以是170cm、175cm、180cm、185cm或190cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述粉体输送管与喷吹管管体连接处，与喷吹管管体末端的距离为100-120cm，例如可以是100cm、105cm、110cm、115cm或120cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述粉体输送管的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角为30-45°，例如可以是30°、33°、35°、38°、40°或45°，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述粉体输送管的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角过大或过小，粉体均易粘附于喷吹管管体的内壁，增加粉体的损耗。
优选地，所述粉体输送管包括碳粉输送管。
优选地，所述气体输送管包括空气输送管。
优选地，所述喷吹管的中心轴线与所述转炉的炉口所在平面的夹角为20-40°，例如可以是20°、25°、30°、34°或40°，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述喷吹管的中心轴线与所述转炉的炉口所在平面的夹角过大，转炉出钢时喷吹管对渣面喷吹，会导致粉体飞溅，不利于粉体与炉渣混合；夹角过小，粉体与炉渣接触不完全，也不利于粉体与炉渣混合。
优选地，所述喷吹管喷头的出口形心与所述转炉出钢时炉口形心的距离为50-60cm，例如可以是50cm、52cm、55cm、58cm或60cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述喷吹管喷头的出口形心与所述转炉出钢时炉口形心的距离需控制在合理范围内，距离过大，粉体无法喷吹至转炉渣面；距离过小，也会导致粉体飞溅，降低与炉渣的融合效果。
第二方面，本发明提供了一种应用第一方面所述喷吹装置的方法，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，借助喷出载气向转炉渣面喷吹还原剂，出钢结束后关闭喷吹装置。
本发明提供的应用喷吹装置的方法，通过喷吹载气将还原剂喷吹至转炉渣面，可以有效提高还原剂的喷吹效果，搭配合理的喷吹工艺参数，使得还原剂与炉渣中的FeO反应，生成金属Fe和气体，减少了铁损；同时，由于炉渣FeO含量有所降低，镁质改质剂可以减少用量，降低了炼钢成本。
优选地，所述喷出载气的流量为195-205Nm3/h，例如可以是195Nm3/h、198Nm3/h、200Nm3/h、202Nm3/h或205Nm3/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述喷出载气的流量需在本发明选择的范围内，可使得还原剂粉体有效喷吹至转炉渣面。
优选地，所述喷出载气包括空气。
优选地，所述还原剂的粒度为3-5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述还原剂包括碳粉和/或焦丁。
优选地，所述喷吹的压力为0.5-0.7MPa，例如可以是0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa或0.7MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述喷吹的压力过小，无法将还原剂完全喷出喷吹管；喷吹的压力过大，还原剂喷吹至转炉渣面时会造成飞溅，难以与炉渣均匀混合。
作为本发明第二方面所述的方法的优选技术方案，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，在0.5-0.7MPa下借助喷出载气向转炉渣面喷吹还原剂，出钢结束后关闭喷吹装置；
所述喷出载气的流量为195-205Nm3/h；所述还原剂的粒度为3-5mm。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的转炉出钢的喷吹装置，将气体输送与粉体输送相结合，借助气体作为喷出载气，搭配合理的喷吹工艺参数，可以将粉体高效喷吹至转炉渣面，在保证脱磷效果的基础上，可降低炉渣中FeO的含量，从而减少铁损，也减少了溅渣护炉时镁质改质剂的用量，最终降低炼钢成本。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置的结构示意图；
其中：1，转炉；2，喷吹管喷头；3，喷吹管管体；4，空气输送管；5，碳粉输送管。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的转炉出钢的喷吹装置，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头2与喷吹管管体3，所述喷吹管管体3的侧壁连通有碳粉输送管5，所述喷吹管管体的末端连接有空气输送管4；
所述喷吹管喷头2的出口直径为12cm；沿中心轴线方向，所述喷吹管喷头2的长度为25cm；所述喷吹管管体3的直径为35cm；所述喷吹管管体3的长度为180cm；
所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离为110cm；所述碳粉输送管5的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角为38°；
所述喷吹管的中心轴线与所述转炉1的炉口所在平面的夹角为30°；所述喷吹管喷头2的出口形心与所述转炉1出钢时炉口形心的距离为55cm。
实施例2
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头2与喷吹管管体3，所述喷吹管管体3的侧壁连通有碳粉输送管5，所述喷吹管管体的末端连接有空气输送管4；
所述喷吹管喷头2的出口直径为10cm；沿中心轴线方向，所述喷吹管喷头2的长度为23cm；所述喷吹管管体3的直径为30cm；所述喷吹管管体3的长度为170cm；
所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离为100cm；所述碳粉输送管5的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角为30°；
所述喷吹管的中心轴线与所述转炉1的炉口所在平面的夹角为20°；所述喷吹管喷头2的出口形心与所述转炉1出钢时炉口形心的距离为50cm。
实施例3
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头2与喷吹管管体3，所述喷吹管管体3的侧壁连通有碳粉输送管5，所述喷吹管管体的末端连接有空气输送管4；
所述喷吹管喷头2的出口直径为15cm；沿中心轴线方向，所述喷吹管喷头2的长度为27cm；所述喷吹管管体3的直径为40cm；所述喷吹管管体3的长度为190cm；
所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离为120cm；所述碳粉输送管5的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角为45°；
所述喷吹管的中心轴线与所述转炉1的炉口所在平面的夹角为40°；所述喷吹管喷头2的出口形心与所述转炉1出钢时炉口形心的距离为60cm。
实施例4
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离调整为90cm外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离调整为135cm外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述喷吹管喷头2的出口直径调整为8cm外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述喷吹管喷头2的出口直径调整为18cm外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述喷吹管的中心轴线与所述转炉1的炉口所在平面的夹角调整为15°外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述喷吹管的中心轴线与所述转炉1的炉口所在平面的夹角调整为45°外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离调整为80cm外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种转炉出钢的喷吹装置，与实施例1的区别在于，除将所述碳粉输送管5与喷吹管管体3连接处，与喷吹管管体3末端的距离调整为145cm外，其余均与实施例1相同。
应用例1
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，在0.6MPa下借助空气向转炉渣面喷吹碳粉，出钢结束后关闭喷吹装置；
所述空气的流量为200Nm3/h；所述碳粉的粒度为4mm。
应用例2
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，在0.5MPa下借助空气向转炉渣面喷吹碳粉，出钢结束后关闭喷吹装置；
所述空气的流量为205Nm3/h；所述碳粉的粒度为3mm。
应用例3
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，在0.7MPa下借助空气向转炉渣面喷吹碳粉，出钢结束后关闭喷吹装置；
所述空气的流量为195Nm3/h；所述碳粉的粒度为5mm。
应用例4
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，与应用例1的区别在于，除将所述喷吹的压力调整为0.4MPa外，其余均与应用例1相同。
应用例5
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，与应用例1的区别在于，除将所述喷吹的压力调整为0.8MPa外，其余均与应用例1相同。
应用例6
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，与应用例1的区别在于，除将所述空气的流量调整为190Nm3/h外，其余均与应用例1相同。
应用例7
本应用例提供了一种应用实施例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，与应用例1的区别在于，除将所述空气的流量调整为210Nm3/h外，其余均与应用例1相同。
应用例8
本应用例提供了一种应用实施例2提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例9
本应用例提供了一种应用实施例3提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例10
本应用例提供了一种应用实施例4提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例11
本应用例提供了一种应用实施例5提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例12
本应用例提供了一种应用实施例6提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例13
本应用例提供了一种应用实施例7提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例14
本应用例提供了一种应用实施例8提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用例15
本应用例提供了一种应用实施例9提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
对比应用例1
本对比应用例提供了一种应用对比例1提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
对比应用例2
本对比应用例提供了一种应用对比例2提供的转炉出钢的喷吹装置进行喷吹的方法，所述方法的步骤与应用例1相同。
应用本发明应用例1-15以及对比应用例1、2提供的方法，对转炉渣面进行喷吹，冶炼钢种分别为轴承钢GCr15、45#棒材、易切削钢1215以及焊条钢H08，分别检验转炉终点炉渣的FeO含量以及出钢结束后炉渣的FeO含量，所得结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003818860270000121
Figure BDA0003818860270000131
通过表1可以看出，由应用例1-3、8、9可知，应用本发明提供的喷吹装置对转炉渣面进行喷吹，出钢结束后炉渣中的FeO含量显著降低；
由应用例1与应用例4、5对比可知，喷吹压力过小，无法将碳粉完全喷出喷吹管，压力过大，碳粉喷吹至转炉渣面时会造成飞溅，难以与炉渣均匀混合；由应用例1与应用例6、7对比可知，空气的流量过小或过大，均无法使得碳粉有效喷吹至转炉渣面；由应用例1与应用例10、11以及对比应用例1、2对比可知，碳粉输送管与喷吹管管体的末端的距离需在合理范围内，距离过大会降低与FeO的反应效果，距离过小，粉体会粘附在喷吹管管体的内壁，从而增加粉体的消耗；由应用例1与应用例12-15对比可知，喷吹管喷头的出口直径、喷吹管的中心轴线与转炉炉口所在平面的夹角均需要严格控制，超过合理范围会导致碳粉难以与炉渣充分混合，FeO含量降低幅度较小。
综上所述，本发明提供的转炉出钢的喷吹装置，将气体输送与粉体输送相结合，借助气体作为喷出载气，搭配合理的喷吹工艺参数，可以将粉体高效喷吹至转炉渣面，在保证脱磷效果的基础上，可降低炉渣中FeO的含量，从而减少铁损，也减少了溅渣护炉时镁质改质剂的用量，最终降低炼钢成本。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种转炉出钢的喷吹装置，其特征在于，所述喷吹装置包括喷吹管，所述喷吹管包括依次连接的喷吹管喷头与喷吹管管体，所述喷吹管管体的侧壁连通有粉体输送管，所述喷吹管管体的末端连接有气体输送管；
所述粉体输送管与喷吹管管体连接处，与喷吹管管体末端的距离为喷吹管管体长度的1/2-3/4。
2.根据权利要求1所述的喷吹装置，其特征在于，所述喷吹管喷头的出口直径为10-15cm；
优选地，沿中心轴线方向，所述喷吹管喷头的长度为23-27cm。
3.根据权利要求1或2所述的喷吹装置，其特征在于，所述喷吹管管体的直径为30-40cm；
优选地，所述喷吹管管体的长度为170-190cm。
4.根据权利要求3所述的喷吹装置，其特征在于，所述粉体输送管与喷吹管管体连接处，与喷吹管管体末端的距离为100-120cm；
优选地，所述粉体输送管的中心轴线与喷吹管的中心轴线的夹角为30-45°。
5.根据权利要求1-4任一项所述的喷吹装置，其特征在于，所述喷吹管的中心轴线与所述转炉的炉口所在平面的夹角为20-40°；
优选地，所述喷吹管喷头的出口形心与所述转炉出钢时炉口形心的距离为50-60cm。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述喷吹装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，借助喷出载气向转炉渣面喷吹还原剂，出钢结束后关闭喷吹装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述喷出载气的流量为195-205Nm3/h；
优选地，所述喷出载气包括空气。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述还原剂的粒度为3-5mm；
优选地，所述还原剂包括碳粉和/或焦丁。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述喷吹的压力为0.5-0.7MPa。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
将转炉摇至出钢位开始出钢，然后打开喷吹装置，在0.5-0.7MPa下借助喷出载气向转炉渣面喷吹还原剂，出钢结束后关闭喷吹装置；
所述喷出载气的流量为195-205Nm3/h；所述还原剂的粒度为3-5mm。
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