專利名稱：：采用金屬爐渣復合蘑菇頭提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利屬于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是提供了一種釆用金屬爐渣復合蘑菇頭提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡的方法，在爐役初期生成一種金屬爐渣復合蘑菇頭保護底吹供氣元件，使底吹供氣元件壽命與濺渣后轉(zhuǎn)爐爐襯壽命同步。
背景技術(shù)：
：轉(zhuǎn)爐復合吹煉是一種先進的煉鋼工藝，其技術(shù)原理是在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐底部安裝數(shù)個底吹供氣元件，向爐內(nèi)吹入惰性氣體攪拌熔池，促進渣-鋼反應平衡。釆用復吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝可以改變吹煉后期熔池反應偏離平衡的技術(shù)問題，避免鋼渣過氧化，有利于提高鋼水潔凈度。但復吹轉(zhuǎn)爐的爐齡決定于底吹供氣元件的壽命。采用濺渣護爐后轉(zhuǎn)爐爐齡從1000爐提高到10000爐以上，但由于目前世界上底吹供氣元件的壽命僅為2000~2500爐，不能與轉(zhuǎn)爐爐齡同步，從而造成了復吹轉(zhuǎn)爐爐齡偏低，復吹比大幅度下降。為了提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡，國際上采用兩種方法提高底吹供氣元件的壽命其一是采用更換底吹供氣元件技術(shù)，在爐役期內(nèi)更換己經(jīng)熔損或堵塞的供氣元件；其二是采用蘑菇頭技術(shù)保護底吹供氣元件，提高其壽命。更換底吹供氣元件需要一定的周期，影響轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量并具有一定的漏鋼危險；同時在爐役期間更換底吹元件對爐底耐火材料有較大損害，不可能多次更換。一般一個爐役內(nèi)僅可更換12次，復吹爐齡仍不能大幅度提高。奧鋼聯(lián)在世界上首先采用了金屬蘑燕頭保護底吹供氣元件工藝，其特點是在冶煉中通過強化底吹氣體的冷卻能(如采用天然氣代替氮氣)冷卻底吹供氣元件，并在冶煉初期在供氣元件端部形成金屬蘑菇頭，保護底吹供氣元件。金屬蘑菇頭的特點是體積小，以鐵為主(》91%)，含碳量高(1.48%)。金屬蘑菇頭在隨著熔煉的進行不斷地消熔，在煉鋼后期往往被熔化，因而不能起到良好保護底吹供氣元件的效果。為了加強底吹供氣元件的保護，中國鋼鐵研究總院曾發(fā)明了爐渣蘑菇頭，其特點是在濺渣過程中形成透氣性良好的主體成份由爐渣組成的爐渣蘑菇頭，覆蓋在底吹供氣元件的端部。爐渣蘑菇頭可以很好的保護底吹供氣元件，但由于底吹供氣元件與爐渣蘑菇頭不易焊合，結(jié)合不好，容易脫落和產(chǎn)生氣孔造成漏氣，致使爐役前期形成爐底"竄氣"，使底吹氣體沿著蘑菇頭和濺渣層與爐襯間的間隙或氣孔形成的氣流通道直接噴出爐外，無法進入熔池，最終使底吹供氣元件失效，從而失去復吹煉鋼工藝的冶金效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的的目的在于提供一種采用金屬爐渣復合蘑菇頭提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡的方法，在冶煉初期生成一種金屬爐渣復合蘑菇頭保護底吹供氣元件，解決了底吹供氣元件與爐渣蘑菇頭結(jié)合不好，易脫落和容易產(chǎn)生氣孔造成漏氣問題。大幅度提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡，使底吹供氣元件壽命與濺渣后的轉(zhuǎn)爐爐襯壽命同步。本發(fā)明采用金屬爐渣復合蘑菇頭在起到良好地保護底吹元件的同時，也可以避免在供氣元件與蘑菇頭連接處形成間隙產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。本發(fā)明的技術(shù)原理是在復吹轉(zhuǎn)爐開爐時采用較大的底吹流量，適當?shù)靥岣邚牡状淡h(huán)縫式供氣元件噴出的氣體冷卻能。由于高速氣流從供氣元件噴射向鐵水，迅速地冷卻了底吹供氣元件的端部。在溫度較低的底吹供氣元件的出口端部，鐵水迅速冷卻并凝結(jié)成為具有很多毛細孔金屬固體。這種具有毛細孔的金屬固體就成為了金屬蘑菇頭，也就是成為了金屬爐渣復合蘑菇頭的基體。在底吹供氣元件端部形成發(fā)育良好的金屬蘑菇頭后，出鋼后立刻實行濺渣操作，也就是說在金屬蘑菇頭的基體上覆蓋上一層具有一定厚度、耐火度的爐渣。由于濺渣過程中通過底吹氣體的冷卻作用，在金屬蘑菇頭表面沉積覆蓋的一層爐渣蘑菇頭也具有了良好的透氣性的。經(jīng)過多爐反復的濺渣、掛渣等維護操作，最終形成了由金屬蘑菇頭為基體，上面有覆蓋渣蘑菇頭，而這種金屬爐渣復合蘑菇頭也將具有良好透氣性能。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用環(huán)縫式底吹供氣元件取代毛細管透氣磚使氣流集中，在復吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件端部形成金屬爐渣復合蘑菇頭，提高了噴嘴端部的冷卻能，有利于在冶煉和濺渣過程中形成發(fā)育良好的金屬蘑菇頭和爐渣蘑菇頭。形成金屬爐渣復合蘑菇頭的步驟如下-a.采用環(huán)縫式底吹供氣元件取代毛細管透氣磚，使氣流集中、提高氣體冷卻能，利于金屬蘑菇頭的形成。在開爐第一爐就加大底吹元件氣量(每支元件流量大于40Nm3/h)，促使在環(huán)縫式底吹供氣元件的端頭生成金屬蘑菇頭；本發(fā)明所述的環(huán)縫式供氣元件由噴氣管、安裝法蘭、分氣室、進氣室四部份組成。由于高速氣流不斷噴射的作用，金屬爐渣復合蘑菇頭內(nèi)部具有大量的氣體毛細管式通道，保證了其具有良好的透氣性。同時也由于作為基體的金屬蘑菇頭體積較大并與噴管壁完全焊合可保證不漏氣。而在金屬蘑菇頭表面形成的爐渣蘑菇頭也由于其導熱能力差，溫度梯度大，避免了金屬蘑菇頭在下一爐冶煉中被完全熔損，達到保護底吹供氣元件的目的。這個金屬爐渣復合蘑菇頭在一個爐役期內(nèi)，將長久地存在，有效地保護了底吹供氣元件不受熔損，從而保證復吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果在全爐役的發(fā)揮。b.開新爐第一爐出凈鋼水后開始濺渣，在已經(jīng)形成的金屬蘑菇頭基體表面上，3-10min內(nèi)形成透氣性良好的爐渣蘑菇頭；爐渣蘑菇頭的高度要求控制在50200mm;為提高爐渣蘑菇頭的熔點和高溫抗氧化性，要求濺渣所用爐渣成分滿足以下關(guān)系渣中MgO含量(MgO%)》2.15x(FeO%)/R，R為爐渣堿度；c.在供氣壓力0.3-1.2MPa范圍內(nèi)測量熱態(tài)氣體流量、壓力關(guān)系P-Q曲線與冷態(tài)測試值的0.7倍進行對比，決定是否調(diào)整工藝；在與P-Q曲線與冷態(tài)測試值的0.7倍差異不明顯時，說明金屬爐渣復合蘑菇頭透氣性良好；在相同壓力下，當兩者流量偏差大4于20%時，則需要調(diào)整工藝。熱態(tài)氣體流量高時加強掛渣或墊補爐底操作、低時進行洗爐底操作；d.重復以上工藝操作至開爐后3050爐，使金屬蘑菇頭與管壁完全焊合不漏氣，并調(diào)整蘑菇頭金屬成分，使碳含量降低至0.5%以下。e.金屬蘑菇頭生成后，在隨后的爐役期內(nèi)要特別注重對蘑菇頭的保護，經(jīng)常檢測蘑燕頭和爐底高度，檢測對比冷熱態(tài)P-Q曲線間的偏差，以保證在全爐役內(nèi)蘑菇頭能有效地保護底吹供氣元件，并具有良好的透氣性。開新爐時利用爐底溫度低及高速氣流對底吹元件冷卻作用的特點，使鐵水在底吹供氣元件端部冷凝形成發(fā)育良好、體積較大的金屬蘑菇頭，保證金屬蘑菇頭的尺寸達到金屬蘑燕頭外徑和噴槍外徑之比(()W(k)為1.8~2.5，金屬蘑菇頭高度與蘑菇頭外徑之比(H/())蘑)為0.8~1.5。本發(fā)明所述的金屬爐渣復合蘑菇頭由金屬蘑菇頭和爐渣蘑菇頭兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述的金屬蘑菇頭成分為Fe>95%，[C]《0.5%，均為重量百分比。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果采用本發(fā)明提出的生成金屬爐渣復合蘑菇頭和保護底吹供氣元件方法，可以有效地保護底吹供氣元件延長其壽命，使復吹轉(zhuǎn)爐爐齡超過10000爐，最高至30000爐。圖1給出典型金屬爐渣復合蘑菇頭的外貌圖，從圖1中可以看出在蘑菇頭表面覆蓋著一層具有透氣性的爐渣層，爐渣層表面有許多微小的氣孔，可保證底吹氣體流出攪拌熔池。圖2給出金屬爐渣復合蘑燕頭的剖面金相結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出在噴管端部形成了較發(fā)達的金屬蘑菇頭，金屬蘑菇頭的碳含量波動在0.15~0.42%之間，含鐵量^95%。從環(huán)縫處流出的氣體在金屬蘑恭頭內(nèi)形成氣體通道。同時可看出金屬蘑菇頭一層層沉淀冷凝的痕跡，說明金屬蘑菇頭是在不斷反復地熔化和生長過程中逐漸形成的。對比爐渣-金屬蘑菇頭巖相結(jié)構(gòu)如圖3所示，在其噴嘴端部僅形成較小的金屬顆粒，無法和噴管壁熔合。在噴口端部與蘑燕頭接縫處存在大量氣孔，成為最終成為產(chǎn)生噴管漏氣和爐底"竄氣"的原因。表1給出目前國際上存在的三種蘑菇頭保護底吹供氣元件的工藝原理和技術(shù)指標的比較。從表l中可以看出，金屬爐渣復合蘑菇頭具有以下技術(shù)優(yōu)點(1)金屬蘑菇頭可以和噴嘴管壁完全焊合避免產(chǎn)生漏氣。(2)金屬蘑燕頭表面形成透氣性爐渣蘑菇頭可以保護金屬蘑菇頭不易熔損。(3)金屬蘑菇頭的碳含量較低，熔點高，冶煉后期金屬蘑菇頭不會被熔化，造成蘑菇頭脫落。(4)蘑菇頭具有較好透氣性，可以較好的攪拌熔池。表1三種蘑燕頭保護底吹供氣元件的工藝技術(shù)比較<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖1為本發(fā)明典型金屬爐渣復合蘑菇頭外形圖。圖2為本發(fā)明金屬爐渣復合蘑菇頭剖面結(jié)構(gòu)(渣層拆爐時已脫落)。圖3為本發(fā)明爐渣蘑菇頭巖相結(jié)構(gòu)。其中，轉(zhuǎn)爐殘磚l，冷凝金屬鐵2、氣孔3、放射性氣泡帶4、迷宮式氣泡帶。圖4為奧鋼聯(lián)金屬蘑菇頭。圖5為鋼鐵研究總院爐渣蘑菇頭。圖6為鋼鐵研究總院金屬爐渣復合蘑菇頭。具體實施例方式某鋼廠210噸轉(zhuǎn)爐應用實例210噸復吹轉(zhuǎn)爐安裝4支環(huán)縫式底吹供氣元件，單支設(shè)計冷態(tài)供氣流量600Nm7h，開爐第一爐出鋼后濺渣3min，爐渣成份(MgO)10.76%，(FeO)為9.7%，R為3.23。熱態(tài)單支流量為417NmVh;第30爐出鋼后濺渣3.2min，爐渣成份(Mg0)9.4%，(FeO)為12.75%，R為4.43。熱態(tài)單支流量為394NmVh;爐底厚度為130mm;爐役期時測量金屬蘑菇頭外徑和噴槍外徑之比2.4，金屬蘑菇頭高度與蘑菇頭外徑之比(HA))蘑)為0.58。金屬蘑菇頭最高碳含量為0.42%。本項發(fā)明已在100多座復吹轉(zhuǎn)爐上得到了應用，使用效果良好，使復吹轉(zhuǎn)爐的爐齡提高到10000爐以上，最高達30000爐，復吹比100%，全爐役期內(nèi)未更換底吹供氣元件。表2給出該項工藝在國內(nèi)大、中、小三個典型轉(zhuǎn)爐鋼廠采用所達到的技術(shù)指標。表中[C][O]積是用于表示轉(zhuǎn)爐復吹效果的綜合指標，1600'C時[C]積的平衡值為0.0023。實際轉(zhuǎn)爐終點[C][O]積接近或小于O.0023說明復吹轉(zhuǎn)爐具有良好的冶金效果。表2金屬-爐渣蘑菇頭應用實例<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種采用金屬爐渣復合蘑菇頭提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡的方法，在爐役初期生成一種采用金屬爐渣復合蘑菇頭保護底吹供氣元件；其特征在于，采用環(huán)縫式底吹供氣元件取代毛細管透氣磚使氣流集中，在復吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件端部形成金屬爐渣復合蘑菇頭，形成金屬爐渣復合蘑菇頭的步驟如下a.采用環(huán)縫式底吹供氣元件取代毛細管透氣磚，使氣流集中、提高氣體冷卻能，利于金屬蘑菇頭的形成；在開爐第一爐就加大底吹元件氣量，每支元件流量大于40Nm3/h，促使在環(huán)縫式底吹供氣元件的端頭生成金屬蘑菇頭；b.開新爐第一爐出鋼后開始濺渣，在已經(jīng)形成的金屬蘑菇頭基體表面上，3-10min內(nèi)形成透氣性良好的爐渣蘑菇頭；爐渣蘑菇頭的高度要求在50～200mm；為提高爐渣蘑菇頭的熔點和高溫抗氧化性，要求濺渣所用爐渣成分滿足以下關(guān)系渣中MgO含量(MgO％)≥2.15×(FeO％)/R，R為爐渣堿度；c.在供氣壓力0.3-1.2MPa范圍內(nèi)測量熱態(tài)氣體流量、壓力關(guān)系P-Q曲線與冷態(tài)測試值的0.7倍進行對比，決定是否調(diào)整工藝；P-Q曲線與冷態(tài)測試值的0.7倍流量差異不明顯，說明金屬爐渣復合蘑菇頭透氣性良好；在相同壓力下，當熱態(tài)氣體流量、壓力關(guān)系P-Q曲線與冷態(tài)測試值的0.7倍流量偏差大于20％時，則需要調(diào)整工藝，熱態(tài)氣體流量高時加強掛渣或墊補爐底操作，熱態(tài)氣體流量低時進行洗爐底操作；d.重復以上工藝操作至開爐后30～50爐，使金屬蘑菇頭與管壁完全焊合不漏氣，并調(diào)整蘑菇頭金屬成分，使碳含量降低至0.5％以下；e.金屬蘑菇頭生成后，在隨后的爐役期內(nèi)要特別注重對蘑菇頭的保護，經(jīng)常檢測蘑菇頭和爐底高度，檢測對比冷熱態(tài)P-Q曲線間的偏差，以保證在全爐役內(nèi)蘑菇頭能有效地保護底吹供氣元件，并具有良好的透氣性。2、按照權(quán)利要求1所述的方法，特征在于，金屬爐渣復合蘑菇頭的尺寸達到金屬蘑菇頭外徑和噴槍外徑之比(小整A()槍)為1.8-2.5，金屬蘑菇頭高度與蘑菇頭外徑之比(,蘑)為0.5~1.5。3、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬爐渣復合蘑菇頭由金屬蘑燕頭和爐渣蘑菇頭兩層結(jié)構(gòu)復合構(gòu)成。4、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金屬蘑菇頭成分為Fe》95%，[C]《0.5%，均為重量百分比。全文摘要一種采用金屬爐渣復合蘑菇頭提高復吹轉(zhuǎn)爐爐齡的方法，屬于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
。采用環(huán)縫式底吹供氣元件取代毛細管透氣磚，使氣流集中、提高了噴嘴端部的冷卻能。爐役初期在冶煉過程中形成發(fā)育良好的金屬蘑菇頭后，立即實施濺渣工藝在金屬蘑菇頭表面上形成爐渣蘑菇頭。金屬爐渣復合蘑菇頭初步形成后，應注意檢查氣體的壓力、流量關(guān)系P-Q曲線與冷態(tài)測試值有無明顯差異，若差異較大則需要適當調(diào)整工藝保證其透氣性。在隨后的爐役期內(nèi)要對蘑菇頭注意加以保護，經(jīng)常檢測蘑菇頭和爐底高度，檢測對比冷熱態(tài)P-Q曲線間的偏差，以保證在全爐役內(nèi)蘑菇頭能有效地保護底吹供氣元件，并具有良好的透氣性。優(yōu)點在于，使復吹轉(zhuǎn)爐爐齡超過10000爐，最高至30000爐。文檔編號C21C5/30GK101487070SQ20091007843公開日2009年7月22日申請日期2009年2月23日優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日發(fā)明者佟溥翹,瀏劉,偉吳,李春龍,楊利彬,毅王,趙進宣,鄭叢杰,峰陳申請人:鋼鐵研究總院