專利名稱：轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐冶金技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及鐵水預(yù)處理。
背景技術(shù)：
近年來，對高級鋼，特別是低磷鋼的需求大大增加，有力地促進(jìn)了鐵水“三脫”預(yù)處理工藝的采用和迅速發(fā)展。當(dāng)前世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展趨勢是在高連鑄比的基礎(chǔ)上，煉鋼工藝技術(shù)著重發(fā)展分段煉鋼，即形成高爐出鐵場預(yù)脫硅-鐵水預(yù)處理脫P、S-轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹-爐外精煉-連鑄的最佳工藝流程。
根據(jù)所用容器的不同，鐵水脫磷可分為兩類一種是在盛鐵水的鐵水包或魚雷車中進(jìn)行脫磷；另一種是在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷。與混鐵車內(nèi)或鐵水包中進(jìn)行的鐵水預(yù)處理相比，脫磷預(yù)處理在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行的優(yōu)點是轉(zhuǎn)爐的容積大、反應(yīng)速度快、效率高、可節(jié)省造渣劑的用量，吹氧量較大時也不易發(fā)生嚴(yán)重的噴濺現(xiàn)象，也不存在魚雷車和鐵水包中脫磷時溫降大、處理時間長等問題，有利于生產(chǎn)超低磷鋼，尤其是中高碳的超低磷鋼。
轉(zhuǎn)爐脫磷采用頂槍吹氧氮底吹氮氣或二氧化碳?xì)怏w，造渣劑主要是石灰、螢石等；如圖1所示，頂吹氧槍A、B均與氧氣管路、氮氣管路接通，其中頂吹氧槍A可進(jìn)行吹氧氮作業(yè)，實現(xiàn)脫磷和抑制噴濺；氧槍B可作常規(guī)冶煉吹氧槍或濺渣槍。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，轉(zhuǎn)爐脫磷頂槍采用小流量、高槍位操作模式，底吹采用高供氣強(qiáng)度的強(qiáng)攪拌模式，以起到高脫磷率而鐵水中碳燒損少的目的。
如中國專利申請?zhí)?7116821.0公開了“氮-氧混吹鐵水預(yù)處理方法”，其是以普通煉鋼用的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐為鐵水預(yù)處理的容器，采用頂吹氧氣，底吹氮氣，在保持底風(fēng)口吹氮氣的同時，頂槍噴吹氧氣，進(jìn)行氧氣和氮氣混合噴吹，直至預(yù)處理結(jié)束；期間通過調(diào)節(jié)頂、底吹的供氣強(qiáng)度，使吹入熔池的氮氣比例20～40％的混吹。
但是，目前轉(zhuǎn)爐脫磷也存在一些問題(1)在底吹風(fēng)口不良的情況下，脫磷效果明顯降低(脫磷率小于65％)。
(2)脫磷過程中脫碳量過大，脫磷后鐵水碳含量偏低，不利于脫碳爐中的熱平衡。
(3)脫磷過程中的過氧化，鐵水中[Mn]回收降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，在不增加脫磷處理時間，通過向吹氧頂槍中加氮氣進(jìn)行“氧/氮”混吹，提高熔池攪拌能；即使在底吹風(fēng)口不良(如底吹強(qiáng)度≤0.05Nm3/min.t)的情況下，仍可以通過氧氣、氮氣的間歇吹和氧氣、氮氣按任意比例混合吹增強(qiáng)攪拌能及抑制噴渣的脫磷新方法，減少脫碳量，提高鐵水中[Mn]的回收率，又能顯著提高底吹風(fēng)口不良時的脫磷效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，采用頂吹氧氮、底吹氮氣進(jìn)行脫磷處理，其特征在于頂槍具有二種氣源控制模式，在脫磷吹氧過程中進(jìn)行氮氧混吹或氧/氮間歇吹。
進(jìn)一步，在脫磷吹氧周期中，吹氧至吹氧周期的1/3以后，頂吹氧槍通氮氣，進(jìn)行氮氧混吹，直至吹煉結(jié)束。
其中，氮氧混吹中的氮/氧比例＝4∶1～1∶1。
另，在脫磷吹氧周期中，當(dāng)渣過氧化將引起大噴濺時，采用氧/氮間歇吹方式，頂吹氧槍由全吹氧切換至全吹氮，抑制噴濺，然后再切換成正常吹氧模式直至脫磷處理結(jié)束。
其中，供氣強(qiáng)度為0.5～3.0NM3/min.t。
更進(jìn)一步，在正常吹氧模式脫磷處理吹氧結(jié)束后，還采用氧/氮間歇吹方式，切換成吹氮，增強(qiáng)熔池攪拌，改善(P)/[P]平衡的動力學(xué)條件，以縮短脫磷處理時間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)在底吹強(qiáng)度較弱時，脫磷效果好，平均脫磷效率大于80％。
(2)能有效地抑制了脫碳的反應(yīng)，使鐵水脫磷處理后的碳含量可提高到3.7％以上，鐵水[Mn]回收70％以上，為后續(xù)脫磷鐵水的脫碳吹煉創(chuàng)造了有利條件。
(3)由于轉(zhuǎn)爐頂槍間歇吹氧氣和氮氣，或混合噴吹氧氣、氮氣，提高了頂部供氣強(qiáng)度，加強(qiáng)了攪拌，因而可縮短整個預(yù)處理時間，提高了脫磷效率。
(4)由于在轉(zhuǎn)爐頂槍間歇吹或混合噴吹氧氣、氮氣時，可以有效控制過程化渣，防止吹煉中爐口溢渣(噴濺)，提高了脫磷的穩(wěn)定性及安全性。


圖1為現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐噴吹示意圖。
圖2為本發(fā)明的噴吹示意圖。
圖3為本發(fā)明一實施例的噴吹控制流程圖。
圖4為本發(fā)明另一實施例的噴吹控制流程圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，采用頂吹氧氮、底吹氮氣進(jìn)行脫磷處理；其中，頂吹氧槍A與氧氣管路1及氧氣支管路11接通；在頂吹氧槍A入口主管道處增設(shè)氮氣支管路22，而與氮氣管路2相連通，并且配置了適合脫磷吹煉氣體控制閥FCV、3NV(A)、逆止閥等，通過控制回路12對氮氣支管路22與氧氣支管路11關(guān)聯(lián)控制，從而使頂吹氧槍A具有二種氣源控制模式，在脫磷吹氧過程中，通過對氧氣管路1、氮氣管路2的控制、切換進(jìn)行氮氧混吹或氧/氮間歇吹。
參閱圖2、圖3，其示出了采用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行氮氧混吹的流程控制示意圖。如圖所示，鐵水入爐后，開始頂吹氧氣，同時底吹氮氣，與頂吹氧槍A相連通的氧氣管路1及支管路11上的氧氣切斷閥AV1、AV3打開；再打開氧氣調(diào)節(jié)閥CV1、CV3，頂吹氧氣一段時間，即吹氧周期的1/3以后或總供氧量的1/3后，再打開與頂吹氧槍A相連通的氮氣支管路22上的氮氣切斷閥3NV(A)及氮氣調(diào)節(jié)閥PCV-012、FCV-013、FCV-N2，其中FCV-N2有一段TLR延時打開；按氧流量的1～4倍再加入氮氣進(jìn)行氧、氮混合氣體噴吹，直至預(yù)處理完畢，在開吹的同時分批投入石灰、礦石、螢石等渣料，直至吹煉結(jié)束。如圖2所示，期間，通過控制回路12上的聯(lián)動控制模塊RB，實現(xiàn)氧氣調(diào)節(jié)閥CV3、氮氣調(diào)節(jié)閥FCV-N2的聯(lián)動，控制氧、氮氣的流量及混合比。
在300噸轉(zhuǎn)爐，底吹強(qiáng)度為0.08～0.14Nm3/min.t，進(jìn)行3爐鐵水脫磷試驗，鐵水比為90％，操作槍位2.8m～3.0m，頂槍供氧強(qiáng)度0.7～1.7Nm3/min.t，N2/O2∶2∶1～1∶1混合吹，結(jié)果參見表1。
參閱圖2、圖4，其示出了采用本發(fā)明所述的方法進(jìn)行氮/氧間歇吹的流程示意。如圖所示，鐵水入爐后，開始吹煉，頂吹氧氣，同時底吹氮氣。與頂吹氧槍A相連通的氧氣管路1及支管路11上的氧氣切斷閥AV1、AV3打開，氧氣調(diào)節(jié)閥CV1、CV3打開，頂吹氧氣。
當(dāng)渣過氧化將引起大噴濺時，采用氧/氮間歇吹方式。氮氣切斷閥3NV(A)打開，氮氣調(diào)節(jié)閥PCV-012、FCV-013、FCV-N2打開；至氮氣調(diào)節(jié)閥PCV-012、FCV-013、FCV-N2完全打開，延時TLR待氮氣流量穩(wěn)定后，氧氣調(diào)節(jié)閥CV1、CV3關(guān)閉，持續(xù)時間T1后關(guān)閉氧氣切斷閥AV3，實現(xiàn)頂槍由全吹氧到全吹氮；再經(jīng)過一段時間T2，如需要再由全吹氮切換到全吹氧，打開氧氣切斷閥AV3；打開氧氣調(diào)節(jié)閥CV1、CV3，至氧氣調(diào)節(jié)閥CV1、CV3完全打開，延時TLR待氧氣流量穩(wěn)定后，關(guān)閉氮氣調(diào)節(jié)閥PCV-012、FCV-013、FCV-N2，持續(xù)時間T2后關(guān)閉氮氣切斷閥3NV(A)，實現(xiàn)頂槍由全吹氮到全吹氧。如此實現(xiàn)氧/氮間歇吹煉，氧槍A由全吹氧切換至全吹氮抑制噴濺，然后再切換成正常吹氧模式。
通過中央操作站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，選擇脫磷方式或脫碳方式。選擇脫碳方式時對主管路供氧進(jìn)行控制，流量設(shè)定可采用計算機(jī)操作DCS自動控制，選擇脫磷方式時氣體支管路控制氧流量和氧加氮氣體流量控制。
脫磷方式供氣分單吹氧流量控制、氧/氮比例控制、氧/氮間歇流量控制，可根據(jù)工藝要求選擇不同模式對脫磷流量進(jìn)行控制，設(shè)備及控制可以實現(xiàn)氧/氮任意比例，并且可根據(jù)脫磷狀態(tài)實時進(jìn)行切換。
為了對比，在實施本發(fā)明的同時，在同等轉(zhuǎn)爐底吹強(qiáng)度及頂吹供氧強(qiáng)度的條件下，頂槍僅吹氧(無混吹)對鐵水進(jìn)行了脫磷處理，其結(jié)果見表2。
表1

表2

本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，使得在轉(zhuǎn)爐底吹強(qiáng)度較弱的情況下，增加了頂部供氣強(qiáng)度，強(qiáng)化了熔池的攪拌，仍能取得良好的脫磷效果，脫磷后渣中T.Fe降低；且，有效地解決了抑制轉(zhuǎn)爐脫磷噴濺，增強(qiáng)了對熔池的攪拌，加快了(P)/[P]平衡，有利于降低轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷過程中的[C]的吹損，提高了鐵水中[Mn]的回收。隨著低磷鋼種需求的不斷增加，轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)必將得到逐步推廣。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，采用頂吹氧氣，底吹氮氣進(jìn)行脫磷處理，其特征在于頂吹氧槍還與氮氣管路接通，在脫磷吹氧過程中進(jìn)行氮氧混吹或氧/氮間歇吹。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，其特征在于，在脫磷吹氧周期中，吹氧至吹氧周期的1/3以后，氧槍通氮氣，進(jìn)行氮氧混吹，直至吹煉結(jié)束。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，其特征在于，在脫磷吹氧周期脫磷過程中，當(dāng)渣過氧化將引起大噴濺時，采用氧/氮間歇吹方式，氧槍由全吹氧切換至全吹氮抑制噴濺，然后再切換成正常吹氧模式直至脫磷處理結(jié)束。
4.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，其特征在于，氮氧混吹中的氮/氧比例＝4∶1～1∶1。
5.如權(quán)利要求1或3所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，其特征在于，吹氮供氣強(qiáng)度為0.5～3.0NM3/min.t。
6.如權(quán)利要求1或3所述的轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，其特征在于，在正常吹氧模式脫磷處理吹氧結(jié)束后，采用氧/氮間歇吹方式，切換成吹氮。
全文摘要
轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷方法，在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中采用頂吹氧氮、底吹氮氣或其它惰性氣體進(jìn)行脫磷處理，頂槍具有二種氣源控制模式，在脫磷吹氧過程中進(jìn)行氮氧混吹或氧氮間歇吹。當(dāng)渣過氧化將引起大噴濺時，采用氧氮頂吹方式，頂吹氧槍由全吹氧切換至全吹氮，或?qū)⒀?氮按比例混合吹煉，抑制噴濺及增強(qiáng)熔池攪拌，改善(P)/[P]平衡的動力學(xué)條件。本發(fā)明在底吹強(qiáng)度較弱時，脫磷效果仍然較好；能有效地抑制脫碳的反應(yīng)，使鐵水脫磷處理后的碳含量提高，鐵水[Mn]回收70％以上，為后續(xù)脫碳吹煉創(chuàng)造有利條件；同時提高頂部供氣強(qiáng)度，加強(qiáng)攪拌，縮短預(yù)處理時間，提高脫磷效率；有效控制過程化渣，防止吹煉中噴濺，提高脫磷的穩(wěn)定性及安全性。
文檔編號C21C5/28GK1552919SQ0312898
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者康復(fù), 鐘志敏, 沈志浩, 孫興洪, 許春雷, 白松濤, 李存林, 吳亞明, 陳兆平, 康 復(fù) 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司