專利名稱：轉(zhuǎn)爐煉鋼高效吹氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼領(lǐng)域。主要適用于轉(zhuǎn)爐煉鋼吹氧。
在頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，氧槍是關(guān)鍵設(shè)備之一。氧槍的作用是將氧氣的壓力能轉(zhuǎn)化為動能，在氧槍噴頭出口外形成馬赫為1.7～2.2的高速度氧氣射流。這種高速的氧氣射流對金屬熔池產(chǎn)生一定的穿透深度。其主要作用是攪拌池，供給煉鋼所需的氧氣，氧氣與熔池中的碳和雜質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，達到脫碳和去除磷、硫雜質(zhì)，凈化鋼液的目的；同時，氧氣射流對金屬熔池和爐渣還有沖擊能力，使熔池產(chǎn)生對流，達到傳熱和加速雜質(zhì)上浮的作用。所以，氧槍噴頭的結(jié)構(gòu)性能直接影響鋼的產(chǎn)品質(zhì)量、原料消耗和成本。
氧槍噴頭的幾何尺寸參數(shù)是影響氧槍射流特性的主要因素，只有氧槍噴頭的噴孔幾何尺寸保持原設(shè)計參數(shù)，才能有良好的氧氣射流品質(zhì)。但是，隨著冶煉爐數(shù)的增加，氧槍噴頭都要產(chǎn)生不同程度的侵蝕，使噴孔的幾何尺寸偏離設(shè)計值，從而導(dǎo)致氧槍射流特性變壞。噴頭被侵蝕越嚴重，其射流特性偏離新噴頭越遠，對冶煉產(chǎn)生的不良后果也越嚴重。其主要表現(xiàn)在氧氣射流的出口速度下降，沖擊面積和反應(yīng)區(qū)域減小等，引起化渣困難，噴濺加劇，終渣氧化鐵升高，脫磷脫硫效果下降，鐵損過大及吹煉終點命中率低等。因此，當(dāng)氧氣射流特性，即吹煉特性達不到冶煉要求時，就應(yīng)該更換氧槍噴頭。此時的噴頭壽命是合理的。
在實踐中，一些鋼廠的科技人員由于對氧氣射流性質(zhì)變差，影響吹煉過程冶金反應(yīng)及其所產(chǎn)生的嚴重后果認真不足，片面地認為噴頭壽命越長越好，使氧槍噴頭在更換之前已有較長的一段時間處于極不合理的狀態(tài)，使吹氧效果惡化，技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)下降。
在這種情況下，研究使用過程中氧槍噴頭噴孔幾何尺寸和氧氣射流的變化及其對冶煉效果的影響具有重要意義。
現(xiàn)有技術(shù)中對新的氧槍噴頭的射流特性有過許多研究，但對于使用過程中噴頭的侵蝕及其對射流的影響還未曾見報道。
本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐煉鋼高效吹氧方法，以便在頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中適時地更換氧槍噴頭，或者調(diào)整氧槍噴吹參數(shù)，使氧槍保護良好的射流特性和良好的冶金效果。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案(一)、在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一者，需及時更換氧槍噴頭(1)、當(dāng)終渣氧化鐵(TFe)含量比新噴頭高3.0％時。
(2)、當(dāng)氧槍噴射的氧氣射流中心速度比新噴頭下降30％時。
(3)、在氧槍噴頭位置處于鋼液液面上0.75～1.3m范圍內(nèi)，當(dāng)氧氣射流對熔池的有效沖擊面積和有效作用半徑比新噴頭各減少20％時。
(4)、當(dāng)氧槍噴吹的氧氣流量系數(shù)α低于0.95時。 (5)、當(dāng)氧槍噴頭沿噴孔軸線方向被侵蝕深度超過8mm時。
(6)、當(dāng)終渣中游離氧化鈣含量超過25％時。
(7)、在氧槍噴頭位置處于1.0～1.5m鋼液液面上，當(dāng)噴頭處的氧氣射流中心線偏離噴孔幾何軸線的距離大于20～25cm時。
(二)、當(dāng)氧槍噴頭使用一定爐次后，射流特性開始惡化，冶金效果開始下降，可通過調(diào)整下列噴吹參數(shù)使射流特性和冶金效果保持在較好的狀態(tài)。
(1)、當(dāng)氧槍噴頭使用100爐以后，每增加50爐，提高工作氧氣壓力0.07～0.10MPa(氧氣壓力為噴頭入口處的氧氣壓力)。
(2)、適當(dāng)降低氧槍噴頭位置，使氧氣射流對熔池的穿透深度與熔池深度之比為0.25～0.35％。
(3)、適當(dāng)增加造渣材料中的熔劑(如氧化鐵皮、螢石等)的比例。
現(xiàn)就上述技術(shù)方案作進一步闡述。
在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉中，當(dāng)終渣氧化鐵(TFe)含量比新噴頭高3.0％時需要換噴頭。渣終氧化鐵高表明噴頭的射流特性惡化，致使吹煉過程中化渣不好，只有適當(dāng)提高渣中氧化鐵比例才能化好渣；渣中氧化鐵高還表明氧氣射流對熔池的攪拌能力下降，使碳氧反應(yīng)不能有效地進行，偏高平衡值較大。為此，一方面增加鐵損，另一方面使熔池中碳含量偏高于預(yù)定值，使吹煉終點的命中率下降；此外，氧化鐵升高還延長冶煉時間，降低爐襯壽命。
當(dāng)氧槍噴射的氧氣射流中心速度比新噴頭下降30％時，需要換噴頭。由于氧氣射流中心速度的下降，將導(dǎo)致對熔池穿透深度的下降。如射流中心速度下降30％時，對熔池的穿透深度減小40～45％。這將出現(xiàn)過分軟吹，造成渣鋼之間反應(yīng)動力學(xué)條件變壞，氧化鐵升高，而且有可能發(fā)生爆炸性噴濺的危險。
當(dāng)氧氣射流對熔池的有效沖擊面積和有效作用半徑各減少到一定程度時，表明射流與熔池的作用范圍減小，不利于化渣，也減慢了鋼-渣之間反應(yīng)的動力學(xué)條件，特別是當(dāng)有效沖擊面積和有效作用半徑各減小20％時，氧槍噴頭的射流特性顯著惡化，已不適應(yīng)煉鋼的需要。
當(dāng)氧氣槍噴頭的流量系數(shù)α降低時，使氧流量減少，這樣就降低了冶煉速度，延長吹氧時間，使鋼產(chǎn)量下降，特別是α＜0.95時，更為顯著。
當(dāng)氧槍噴頭沿噴孔軸線方向被侵蝕深度超過8mm時，氧氣射流特性明顯惡化。
在氧槍噴頭使用一定爐次之后，氧氣射流特性開始惡化，致使冶金產(chǎn)品質(zhì)量開始下降，生產(chǎn)成本增加，本發(fā)明可以通過調(diào)整供氧參數(shù)來保持良好的氧氣射流與熔池的作用和冶金效果。如增加氧槍的氧氣壓力和適當(dāng)降低氧槍噴頭位置，就能保持所需的氧氣射流中心速度和對熔池的必要的穿透深度、有效沖擊面積和有效作用半徑。這樣，就能保持對熔池的良好攪拌和良好的鋼—渣間反應(yīng)動力學(xué)條件，以及良好的碳氧反應(yīng)，使之達到預(yù)期的冶金效果。
以上所述的氧氣射流參數(shù)，本發(fā)明采用由微機控制的多點快速壓力掃描閥系統(tǒng)和裝置測出不同位置、不同距離、不同角度的射流的壓力和速度分布，采用聲納測出煉鋼過程中氧槍噴頭位置和監(jiān)控化渣情況。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)、能夠針對具體的轉(zhuǎn)爐煉鋼條件和氧槍新噴頭的噴射參數(shù)，合理地制定出更換噴頭的標(biāo)準，及時更換噴頭，達到既有較高的噴頭壽命，又能保持良好的冶金效果。
(2)、在保證良好冶金效果的前提下，通過調(diào)整供氧參數(shù)，使氧氣射流特性及射流與熔池作用都保持在較好范圍。盡可能地發(fā)揮噴頭的潛力，提高噴頭使用壽命，達到更佳的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。
(3)、由于實際可測量新舊氧槍噴頭射流特性的差別和對比新、舊氧槍噴頭的不同冶金效果，使煉鋼的工作者充分了解到使用過份蝕損的噴頭煉鋼是很不經(jīng)濟的，噴頭壽命不足越長越好，而是有一個合理的使用壽命，從而合理地使用氧槍噴頭，降低成本和提高技術(shù)和經(jīng)濟效益。
實施例。
采用本發(fā)明所述的方法，在30噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐上進行了兩組新噴頭和使用一定爐次后舊噴頭吹煉普通碳鋼試驗。一組為氧槍噴頭需更換的噴吹參數(shù)條件試驗，其結(jié)果如表1所示；一組是舊噴頭使用一定爐次后，通過調(diào)整氧槍噴射參數(shù)，仍保護良好射流與熔池的作用和冶金效果的試驗，其結(jié)果如表2、表3所示。
由表1看出，氧槍噴頭(即氧槍槍齡)使用200次以上后，與新噴頭相比(1)氧耗量大大增加。這樣，成本上升，吹氧時間長，生產(chǎn)效率低；(2)石灰耗量大，渣量大，消耗的熱量上升，鐵損增加，成本也上升；(3)終渣氧化鐵含量高，鐵損增加，爐襯侵蝕嚴重或侵蝕加快，使?fàn)t襯壽命下降。所以，以此情況下，仍繼續(xù)使用舊噴頭是不合理的，需及時更換噴頭。
由表2和表3對比看出，氧槍噴頭使用100次以上后，與新噴頭相比，氧耗量、終渣氧化鐵含量都有所提高，但還未達到不合理程度。在此基礎(chǔ)上，及時調(diào)整供氧參數(shù)，如表3所示，降低氧槍槍位高度(噴頭與靜止鋼液面之間的距離)和提高氧氣壓力，就可以大大改善射流特性和冶金效果，如氧氣流量增加，氧耗量和石灰用量減少，特別是終渣氧化鐵含量下降。也就是就，通過調(diào)整供氧參數(shù)，可以達到預(yù)期效果。
表1氧槍噴頭需更換的噴吹參數(shù)條件試驗數(shù)據(jù)<
<p>表2氧槍噴吹參數(shù)調(diào)整前的噴吹參數(shù)數(shù)據(jù)
表3調(diào)整供氧參數(shù)后的氧槍噴吹參數(shù)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐煉鋼高效吹氧方法，其特征在于(一)在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一者，需及時更換氧槍噴頭(1)、當(dāng)終渣氧化鐵(TFe)含量比新噴頭高3.0％時；(2)、當(dāng)氧槍噴射的氧氣射流中心速度比新噴頭下降30％時；(3)、在氧槍噴頭位置處于鋼液液面上0.75～1.3m范圍內(nèi)，當(dāng)氧氣射流對熔池的有效沖擊面積和有效作用半徑比新噴頭各減少20％時；(4)、當(dāng)氧槍噴頭的氧氣流量系數(shù)α低于0.95時；(5)、當(dāng)氧槍噴頭沿噴孔軸線方向被侵蝕深度超過8mm時；(6)、當(dāng)終渣中游離氧化鈣含量超過25％時；(7)、在氧槍噴頭位置處于鋼液液面上1.0～1.5m，當(dāng)噴頭處的氧氣射流中心線偏離噴孔幾何軸線的距離大于20～25cm時；(二)、當(dāng)氧槍噴頭使用一定爐次后，射流特性開始惡化，冶金效果開始下降，可通過調(diào)整下列參數(shù)，使其射流特性和冶金效果保持良好狀態(tài)(1)、當(dāng)氧槍噴頭使用100爐次后，每增加50爐，提高工作氧氣壓力0.07～0.10MPa；(2)、降低氧槍槍位高度，使氧氣射流對熔池的穿透深度與熔池深度之比為0.25～0.35％；(3)、增加造渣材料中熔劑(氧化鐵皮、螢石)的比例。
全文摘要
本發(fā)明屬于煉鋼領(lǐng)域。主要涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼吹氧方法。其主要特征是提出了在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，需及時更換氧槍噴頭的噴吹參數(shù)，如終渣氧化鐵含量、氧氣射流中心速度、有效作用面積、氧氣流量系數(shù)、噴頭侵蝕深度等。當(dāng)氧槍噴頭使用一定爐次后，射流特性和冶金效果開始下降時，可通過調(diào)整氧槍槍位、氧氣壓力、氧氣流量和增加熔劑等，使射流特性和冶金效果仍保持良好的狀態(tài)。通過本發(fā)明可以更合理使用氧槍噴頭，降低成果和提高技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。
文檔編號C21C5/30GK1131196SQ9511705
公開日1996年9月18日 申請日期1995年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月20日
發(fā)明者楊文遠, 張德仁, 陳大慈, 劉昌兵, 李貴昌, 湯克慶, 張勝生, 張兆麟, 高建軍, 溫昌才 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 上海第三鋼鐵廠, 萊蕪鋼鐵總廠