一种全铁水冶炼控制喷溅的方法
阅读说明：本技术 一种全铁水冶炼控制喷溅的方法 (Method for controlling splashing in full molten iron smelting ) 是由 邱在军 邓勇 廖彬 韩宝 李海波 黄传根 张小林 蒋林 王雨 杜克斌 李斌斌 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全铁水冶炼控制喷溅的方法,属于冶金转炉炼钢领域。本发明包括以下步骤：S1、上一炉出完钢后,翻渣并保留一定渣量,溅渣护炉,然后兑铁水；根据装入铁水量计算石灰加入量、生白云石加入量、烧结矿加入量；S2、下枪开吹前,先加入部分烧结矿,并进行底吹强搅拌和摇炉处理；S3、下枪开始冶炼,根据累计供氧量分批次加料；并对应调整氧枪枪位和氧枪流量。本发明针对现有技术中全铁水冶炼冶炼容易发生喷溅的情况,拟提供一种全铁水冶炼控制喷溅的方法,可以改善碳氧不均衡反应,有效遏制全铁水冶炼时喷溅的发生,降低铁钢比和钢铁料消耗。(The invention discloses a method for controlling splashing in full molten iron smelting, belonging to the field of metallurgical converter steelmaking. The invention comprises the following steps: s1, after steel is discharged from the previous furnace, turning over slag and keeping a certain amount of slag, splashing slag to protect the furnace, and then adding molten iron; calculating the addition amount of lime, the addition amount of raw dolomite and the addition amount of sinter according to the amount of the charged molten iron; s2, before the gun is put and the furnace is opened, adding part of sinter, and carrying out bottom blowing strong stirring and furnace shaking treatment; s3, putting the lance into the furnace to start smelting, and feeding the materials in batches according to the accumulated oxygen supply amount; and correspondingly adjusting the lance position and the flow of the oxygen lance. Aiming at the condition that the splashing is easy to occur in the full molten iron smelting in the prior art, the invention provides the method for controlling the splashing in the full molten iron smelting, which can improve the carbon-oxygen imbalance reaction, effectively restrain the occurrence of the splashing in the full molten iron smelting and reduce the iron-steel ratio and the iron-steel material consumption.)
技术领域
本发明涉及冶金转炉炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种全铁水冶炼控制喷溅的方法。
背景技术
转炉冶炼喷溅产生的主要原因是碳氧的不均衡反应，瞬间释放出大量的CO气体，将液态金属和熔渣从炉口往外喷出。转炉冶炼一般在3-5min到达临界点，碳氧反应速度达到了最大值，在此情况下产生大量的CO气体，巨大的搅拌能量是氧气流股能量的5-9倍。CO气体搅拌能量是推动转炉内钢水、炉渣喷溅的主要动力。由于碳氧反应的发生对温度十分敏感，在温度低于1470℃时，碳氧反应受到抑制，在温度高于1470℃时，碳氧剧烈反应。如果转炉冶炼过程中降温料加入过于集中、过快，使熔池温度低于1470℃，而随着碳氧反应产生的热量增加，炉内温度升高，导致熔渣聚集大量FeO，氧化性增加使熔渣泡沫化严重，从而阻碍了CO气体的排出，在这种情况下，CO反应速度增加，很容易将炉渣喷出炉口，形成喷溅。
喷溅是转炉冶炼时经常会遇到的一种情况，尤其在冶炼全铁水时，由于没有废钢，升温快，冶炼过程冷料加入时机短，冷料加入量大，对操作工技能水平要求极高，冶炼前期极易造成爆发性喷溅。喷溅的影响：(1)产生大量黄烟冒出厂房造成环境污染；(2)出钢量降低导致钢铁料消耗增加，出钢量严重不够时后工序不能处理连铸非计划断浇；(3)铁水进入炉坑，炉坑作业难以处理，同时铁水带走热量导致炉内终点温度不够，钢水终点过氧化；(4)严重冲刷炉衬，造成粘枪、烧枪、炉口、烟罩挂渣等设备损坏和烫伤操作人员。在环保政策持续收紧的形势下，钢铁企业需做好环保工作，坚定不移走生态优先、绿色发展之路，才能赢得更好的发展。预防和减少全铁水冶炼时产生喷溅就显得尤为重要和迫切。
经检索，申请号为2017107434081的申请案公开了一种全量铁水转炉冶炼控制方法，包括如下控制方法：倒渣作业，计算矿石与铁水总量，兑铁控制，供氧控制，造渣控制，温度控制，终点控制。该申请案有助于避免全铁冶炼过程中的喷溅，但兑水前将矿石铺开，若未能铺开，兑水时火大且兑水时可能存在喷溅的可能，同时限制了兑铁速度不能快。又如申请号为2014105152458的申请案公开了一种转炉少渣冶炼脱碳期喷溅的控制方法，包括以下步骤；加废钢、兑铁水，转炉吹炼脱硅、脱磷，倒前期渣，转炉吹炼脱碳，转炉出钢，留渣。该申请案通过控制转炉吹炼脱碳期石灰石或白云石的加入，下枪吹炼时控制供氧强度逐步增大，吹炼过程中通过枪位高度和供氧强度的调整，很好的控制了脱碳期下枪吹炼时的爆发性喷溅和吹炼过程的返干喷溅问题，但需要倒渣操作。再如申请号为2018103543169的申请案公开了一种抑制转炉炼钢过程中喷溅的方法，首先确定废钢冷料加入量和吹炼第一批料的加入情况，在硅、锰氧化期结束时，使钢渣碱度范围为1.4～1.9、渣中MgO5％～7％、TFe18％～24％、铁水温度1390～1420℃；在第一个碳磷氧化反应选择点时，分批量加入含钙和含镁的造渣料以及含铁的氧化物的冷料，在第二个碳磷氧化反应选择点时，钢渣碱度范围为2.8～3.5、渣中MgO含量7％～10％、TFe含量15％～20％；吹炼后期进行压枪操作。该申请案保证了转炉吹炼时造渣进程与铁水反应进程相适应，有助于缓解转炉炼钢过程中的喷溅问题，但实践中仍有进一步优化的空间。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于针对现有技术中全铁水冶炼容易发生喷溅的情况，拟提供一种全铁水冶炼控制喷溅的方法，可以改善碳氧不均衡反应，有效遏制全铁水冶炼时喷溅的发生，降低铁钢比和钢铁料消耗。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种全铁水冶炼控制喷溅的方法，包括以下步骤：
S1、上一炉出完钢后，翻渣并保留一定渣量，溅渣护炉，然后兑铁水；根据装入铁水量计算石灰加入量、生白云石加入量、烧结矿加入量；
S2、下枪开吹前，先加入部分烧结矿，并进行底吹强搅拌和摇炉处理；
S3、下枪开始冶炼，根据累计供氧量分批次加料；并对应调整氧枪枪位和氧枪流量。
更进一步地，步骤S1中留渣量控制在10±5t。
更进一步地，步骤S1中兑入的铁水包括以下质量百分比的成分：C：4.40％-4.80％、Si：0.20％-0.50％、Mn：0.12％-0.18％、P：0.090％-0.155％、S：0.001％-0.040％、V：0.025％-0.065％、Ti：0.034％-0.118％，余量为铁及不可避免的杂质。
更进一步地，步骤S2中下枪开吹前以振动频率为40Hz-50Hz连投方式先加入90％±5％的烧结矿，进行底吹强搅拌，底吹氮气流量为1980±100m3/h，并按照0°→50°±10°→330°±10°→0°顺序进行摇炉。在开吹前提前加入部分烧结矿，烧结矿融化后铁被还原，过程吸收热量，因而能起到调节熔池温度的作用；且烧结矿由常温进入转炉，相对铁水温度具有一定冷却剂降温作用；同时，烧结矿的加入能够充当氧化剂，通过底吹强搅拌配合，能够与铁水中的硅、碳等提前发生反应。
更进一步地，步骤S3中分批加料的过程为：在供氧200m3-500m3时加入第一批料：80％±5％石灰、80％±5％生白云石，供氧2500m3-2800m3时加入第二批料：20％±5％石灰、20％±5％生白云石；剩余10％±5％烧结矿在供氧达到6000m3时以振动频率为25Hz-30Hz连投方式加入炉内。
更进一步地，步骤S3中氧枪枪位的控制过程为：供氧0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.90±0.05m，供氧6000m3-副枪TSC测量结束时，氧枪枪位为2.10±0.15m，副枪TSC测量结束-冶炼终点的氧枪枪位为1.80±0.05m。
更进一步地，步骤S3中氧枪流量的控制过程为：供氧0m3-3000m3时，氧枪流量58000±1000m3/h，供氧3000m3-6000m3时，氧枪流量56000±1000m3/h，供氧6000m3-副枪TSC测量前500m3时，氧枪流量63000±500m3/h，副枪TSC测量前500m3-副枪TSC测量结束，氧枪供氧流量35000±500m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点氧枪供氧流量63000±500m3/h。
更进一步地，步骤S3中在进行氧枪喷吹的同时，也在进行底部喷吹，底吹流量控制为：供氧0-3000m3时，底吹氮气流量为1188±100m3/h，供氧3000m3-副枪TSC测量结束，底吹氩气流量为594±50m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点的底吹氩气流量为1980±100m3/h。
本发明中在铁水中加入烧结矿后涉及到以下反应过程，
[Si]+(FeO)＝(SiO2)+2[Fe]ΔGΘ＝-386769+202.3T J/mol 反应1
[Mn]+(FeO)＝(MnO)+[Fe]ΔGΘ＝-123307+56.48T J/mol 反应2
[C]+(FeO)＝CO+[Fe]ΔGΘ＝98799-90.76T J/mol 反应3
由上述反应进行热力学分析可知，在全铁水冶炼前，铁水温度一般低于1450℃的条件下，反应1优先于反应2发生，即加入烧结矿氧化铁水中硅优先于氧化铁水中锰，烧结矿与铁水中的碳发生反应产生CO气体，若烧结矿与铁水中碳发生局部不均衡反应，则极易造成喷溅，本发明通过烧结矿的加入控制以及强底吹搅拌可有效化解不均衡反应的发生；且本发明中烧结矿与铁水中的硅发生反应，提前避免低碱度时到达1470℃，提前产生和释放部分CO，进一步避免在冶炼3-5min时集中爆发溢出喷溅的发生。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种全铁水冶炼控制喷溅的方法，可以改善碳氧不均衡反应，有效遏制全铁水冶炼时喷溅情况的发生，避免环保事件的发生，降低铁钢比和钢铁料消耗，提升了生产技术指标，并能够按照统一标准固化操作模式，适宜推广应用。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，对本发明作详细描述。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的全铁水冶炼控制喷溅的方法，采用300t的转炉，步骤如下：
S1、上一炉出完钢，翻渣且留渣量控制在10t，溅渣护炉；兑铁水320.7t，铁水成分：C：4.40％，Si：0.32％，Mn：0.12％，P：0.111％，S：0.022％，V：0.048％，Ti：0.118％，余量为铁及不可避免的杂质，铁水温度，1351℃；根据装入的铁水量计算对应的石灰加入量11612kg、生白云石加入量6699kg、烧结矿加入量15141kg；
S2、下枪开吹前，以振动频率为45Hz连投方式加入90％烧结矿，进行底吹强搅拌，底吹氮气流量为1980m3/h，按照0°→50°→330°→0°摇炉一次；
S3、下枪开始冶炼，在供氧200m3-500m3加入第一批料：80％石灰、80％生白云石，供氧2500m3-2800m3加入第二批料：20％石灰、20％生白云石；剩余10％烧结矿在供氧6000m3时以振动频率为25Hz连投方式加入炉内。
氧枪枪位：供氧0m3-6000m3氧枪枪位为1.90m，供氧6000m3-副枪TSC测量结束，氧枪枪位为2.10m，副枪TSC测量结束-冶炼终点的氧枪枪位为1.80m。
氧枪流量：供氧0m3-3000m3氧枪流量59000m3/h；供氧3000m3-6000m3氧枪流量56000m3/h；供氧6000m3-副枪TSC测量前500m3，氧枪流量63500m3/h；副枪TSC测量前500m3-副枪TSC测量结束，氧枪供氧流量35500m3/h；副枪TSC测量结束-冶炼终点，氧枪供氧流量63500m3/h。
底吹流量：供氧0-3000m3，底吹氮气流量为1188m3/h，供氧3000m3-副枪TSC测量结束，底吹氩气流量为594m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点的底吹氩气流量为1980m3/h，冶炼过程平稳无喷溅，出钢量315t。
实施例2
本实施例的全铁水冶炼控制喷溅的方法，采用300t的转炉，步骤如下：
S1、上一炉出完钢，翻渣留渣量控制在12t，溅渣护炉；兑铁水323.6t，铁水成分：C：4.64％，Si：0.26％，Mn：0.15％，P：0.126％，S：0.002％，V：0.065％，Ti：0.064％，余量为铁及不可避免的杂质，铁水温度，1321℃；计算石灰加入量10648kg、生白云石加入量4696kg、烧结矿加入量9502kg；
S2、下枪开吹前，以振动频率为50Hz连投方式加入95％烧结矿，进行底吹强搅拌，底吹氮气流量为1880m3/h，并按照0°→60°→340°→0°摇炉一次；
S3、下枪开始冶炼，在供氧200m3-500m3加入第一批料：85％石灰、85％生白云石，供氧2500m3-2800m3加入第二批料：15％石灰、15％生白云石；剩余5％烧结矿在供氧6000m3时以振动频率为30Hz连投方式加入炉内。
氧枪枪位：供氧0m3-6000m3氧枪枪位为1.95m，供氧6000m3-副枪TSC测量结束，氧枪枪位为2.25m，副枪TSC测量结束-冶炼终点的氧枪枪位为1.85m。
氧枪流量：供氧0m3-3000m3氧枪流量57000m3/h；供氧3000m3-6000m3氧枪流量56500m3/h；供氧6000m3-副枪TSC测量前500m3，氧枪流量62500m3/h；副枪TSC测量前500m3-副枪TSC测量结束，氧枪供氧流量34500m3/h；副枪TSC测量结束-冶炼终点，氧枪供氧流量62500m3/h。
底吹流量：供氧0-3000m3，底吹氮气流量为1288m3/h，供氧3000m3-副枪TSC测量结束，底吹氩气流量为644m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点的底吹氩气流量为2080m3/h，冶炼过程平稳无喷溅，出钢量312.8t。
实施例3
本实施例的全铁水冶炼控制喷溅的方法，采用300t的转炉，步骤如下：
S1、上一炉出完钢，翻渣留渣量控制在5t，溅渣护炉；兑铁水319.1t，铁水成分：C：4.78％，Si：0.50％，Mn：0.14％，P：0.090％，S：0.001％，V：0.025％，Ti：0.067％，余量为铁及不可避免的杂质，铁水温度，1342℃；计算石灰加入量9728kg、生白云石加入量7816kg、烧结矿加入量13000kg；
S2、下枪开吹前，以振动频率为40Hz连投方式加入85％烧结矿，进行底吹强搅拌，底吹氮气流量为2080m3/h，按照0°→40°→320°→0°摇炉一次；
S3、下枪开始冶炼，在供氧200m3-500m3加入第一批料：75％石灰、75％生白云石，供氧2500m3-2800m3加入第二批料：25％石灰、25％生白云石；剩余15％烧结矿在供氧6000m3时以振动频率为30Hz连投方式加入炉内。
氧枪枪位：供氧0m3-6000m3氧枪枪位为1.85m，供氧6000m3-副枪TSC测量结束，氧枪枪位为1.95m，副枪TSC测量结束-冶炼终点的氧枪枪位为1.80m。
氧枪流量：供氧0m3-3000m3氧枪流量58500m3/h；供氧3000m3-6000m3氧枪流量55000m3/h；供氧6000m3-副枪TSC测量前500m3，氧枪流量63000m3/h；副枪TSC测量前500m3-副枪TSC测量结束，氧枪供氧流量34800m3/h；副枪TSC测量结束-冶炼终点，氧枪供氧流量63400m3/h。
底吹流量：供氧0-3000m3，底吹氮气流量为1088m3/h，供氧3000m3-副枪TSC测量结束，底吹氩气流量为544m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点的底吹氩气流量为1880m3/h，冶炼过程平稳无喷溅，出钢量307.2t。
实施例4
本实施例的全铁水冶炼控制喷溅的方法，采用300t的转炉，步骤如下：
S1、上一炉出完钢，翻渣留渣量控制在15t，溅渣护炉；兑铁水305t，铁水成分：C：4.5％，Si：0.20％，Mn：0.18％，P：0.155％，S：0.04％，V：0.05％，Ti：0.034％，余量为铁及不可避免的杂质，铁水温度，1298℃；计算石灰加入量11227kg、生白云石加入量4615kg、烧结矿加入量1580kg；
S2、下枪开吹前，以振动频率为50Hz连投方式加入95％烧结矿，进行底吹强搅拌，底吹氮气流量为1930m3/h，按照0°→50°→330°→0°摇炉一次；
S3、下枪开始冶炼，在供氧200m3-500m3加入第一批料：80％石灰、80％生白云石，供氧2500m3-2800m3加入第二批料：20％石灰、20％生白云石；剩余5％烧结矿在供氧6000m3时以振动频率为25Hz连投方式加入炉内。
氧枪枪位：供氧0m3-6000m3氧枪枪位为1.95m，供氧6000m3-副枪TSC测量结束，氧枪枪位为2.15m，副枪TSC测量结束-冶炼终点的氧枪枪位为1.75m。
氧枪流量：供氧0m3-3000m3氧枪流量57900m3/h；供氧3000m3-6000m3氧枪流量57000m3/h；供氧6000m3-副枪TSC测量前500m3，氧枪流量63500m3/h；副枪TSC测量前500m3-副枪TSC测量结束，氧枪供氧流量35000m3/h；副枪TSC测量结束-冶炼终点，氧枪供氧流量63000m3/h。
底吹流量：供氧0-33000m3，底吹氮气流量为1138m3/h，供氧3000m3-副枪TSC测量结束，底吹氩气流量为614m3/h，副枪TSC测量结束-冶炼终点的底吹氩气流量为2000m3/h，冶炼过程平稳无喷溅，出钢量287.7t。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种提高转炉双渣一次倒炉脱磷率的方法