專利名稱：以廢鋼在吹氧煉鋼轉爐內批量生產鋼的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是吹氧煉鋼轉爐內批量生產鋼的方法，其中包括把固體廢鋼等料送入轉爐，熔化廢鋼，用吹氧管在轉爐內精煉廢鋼等料，吹氧管通過爐口插入轉爐，然后鋼從轉爐中傾倒出來。
上面一段描述的是全世界大規(guī)模使用的古典吹氧煉鋼法，在此法中，料中廢鋼的百分比限制極嚴，最大范圍為20%到30%。此已公知的方法為本發(fā)明的基礎。
長久以來，在吹氧煉鋼法中在使用廢鋼和生鐵原材料方面，一直存在著自由度更大的要求，特別是著眼于較大的廢鋼比，比如在生鐵短塊或廢鋼價格便宜的場合。
在鋼和鐵(StahlundEisen)101卷(1981)第639頁，登載有KS煉鋼法，該法在一個OBM轉爐中使用了較高百分比的廢鋼料，在這種十分特殊的轉爐中，為了使廢鋼熔化，燃料和氧是通過轉爐底部饋入，然而，大多數吹氧鋼轉爐都沒有通過爐子底部供給熔化廢鋼所需大量燃料和氧的裝備。在通過轉爐管套座供給足量燃料和氧方面，OBM轉爐也可能存在種種問題，然而如果燃料和氧不經電管套座饋送，就妨礙轉爐傾倒。
EP-A-0240485公開了KUA煉鋼法，其中廢鋼在高爐中熔化，而后倒出并最后在轉爐內精煉，此法在高爐上和在供給廢鋼并在高溫操作已熔廢鋼的特種設備上所需投資量大。類似地，DE-B-1800610描述了在另外一個爐子容器里熔化廢鋼并使用的是燃燒器吹管，燃燒器史管的下端放在容器的底部。
DE-A-1433452和DE-A-2759129詳細闡述了種種煉鋼法，其中轉爐里的固體料是從頂部加溫。
本發(fā)明的目的是提供一種生產鋼的方法，此法勿須高的投資成本，能夠在標準吹氧煉鋼轉爐爐料中使用高百分比的廢鋼，這個百分比可以根據需要而調整。
按照本發(fā)明，料中廢鋼的總量至少占重量的30%，廢鋼加熱是在將爐內使用氧吹管燃燒燃料，氧吹管嘴至少在初始是在轉爐內廢鋼最高水平面下，這樣燃料燃燒所產生的燃燒氣體向上穿過廢鋼。
更優(yōu)地是可以使用固體廢鋼的重量超過35%，例如40%以上，本發(fā)明的方法，其優(yōu)點是在一個使用插入轉爐爐口吹氧管的標準吹氧煉鋼轉爐(例如LD/BOF煉鋼法)內，可以使用高百分比的廢鋼，此百分比可以在30%以上，直到0%的生鐵(原則上)范圍內變化。因為吹氧管嘴伸入爐料中，預加熱以及有時熔化所需的熱量是在料的下方供給的。燃燒氣體流過轉爐內的廢鋼，在熔化此段開始前，使廢鋼有效地加熱，在燃料中存在的碳防止鐵燃燒。按照本發(fā)明的方法，一個標準吹氧煉鋼轉爐不經修改即可應用，在下面所描述的本發(fā)明最優(yōu)實例中，使用了一個設備，它使吹氧管順利地伸入到充有廢鋼的轉爐內足夠深的一個點上。
總而言之，本發(fā)明可以超過已有煉鋼法的優(yōu)點，可以表述如下1.本發(fā)明的方法在短時間內可以跟種種標準吹氧煉鋼法交換使用。
2.在廢鋼/鐵比的選擇上具有巨大的伸縮性。
3.本發(fā)明可以應用于具有標準吹氧煉鋼轉爐的任何鋼廠。
4.所需投資甚微。
5.在燃料選擇上具有巨大的伸縮性;不像KS煉鋼法那樣要把煤加以粉碎，用吹氧管燃燒燃料可以使廢鋼充分熔化，然而，人們發(fā)現，在廢鋼充分熔化前，燃料的燃燒可能因廢鋼比例而停止，例如，廢鋼達到950-1050℃時的廢鋼比45%。這個容易辦理，如果燃料，例如一種氣體，是由吹氧管供給，此時吹氧管將成為氧燃料吹管，進一步加熱廢鋼，熔化廢鋼和鋼液精煉可以電燃燒生鐵內的碳而進行。
吹氧管的較低(燃燒器)管嘴端所處的水平在加熱廢鋼的燃料燃燒開始時，在廢鋼的下部應該足夠低以便充分加熱廢鋼，較好的是這個水平處于廢鋼高度的中點以下，更好的是小于廢鋼高度的30%。
在本發(fā)明第一個實施例中，吹氧管的保護管在固體廢鋼裝入轉爐以前，位于轉爐之內，在廢鋼已經裝載好以后，吹氧管就插入保護管的下面所需位置上以加熱廢鋼。
合適的辦法是，吹管可以用一個小的管隙下放到保護管之內。
對于本實施辦法，事情的進程可以舉例如下(a)在使用固體燃料之際，把燃料裝載好，(b)而后把保護管放到轉爐之內，例如轉爐嘴面對著添料處，此時保護管頂部上已由一螺絲栓關閉或加以關閉，保護管可以在添加廢鋼期間固定到位。
(c)而后裝載廢鋼，其時保護管頂部關閉。
(d)一旦螺絲栓沒有了，例如燒壞，吹氧管子落到熔化部位，那以后，就要供給氧，點燃固體燃料，加熱爐料，保護管可在廢鋼中隨廢鋼熔化而熔化到爐料之中。
關于保護管可以述說如下其長度可大致對應于轉爐的高度，其內部直徑比吹氧管的外部直徑稍大，保護管可以通過，例如轉爐爐孔的上緣，支承而固定到正確位置，這個支承可以類似地應用到爐罩的開關機構，保護管可以放到轉爐的一個自由水平位置，通過一個鎖定裝置，轉爐罩可以結由重力效應而打開，保護管可以用廢鋼吊車放到轉爐之內;它可以用中心定位裝置放到轉爐底部。
另一辦法是，一旦廢鋼料在吹氧管已經放低之后裝填進去，這時吹氧管還沒有點燃，保護管可以從轉爐挪開，例如把它抬高以便重新使用。為此，并為了防止保護管道的過早熔化，它可以用耐火材料裹覆。例如采用噴濺的敷層或者采用注塞桿式的原理。
在本發(fā)明第二個實施例中，在固體廢鋼裝載入轉爐之前，吹氧管插入轉爐，之后固體廢鋼再裝入轉爐。我們發(fā)現在廢鋼裝載期間，吹氧管可以抗拒施加于其上的機械震動。在這個場合，廢鋼裝填是經由現行的裝料系統(tǒng)(Bunker)或經由轉爐嘴和排氣管之間的間隙，因為裝填廢鋼之前，吹氧管下放到了轉爐內，不需要保護管，然而，之后的裝料程序可能有異于傳統(tǒng)程序，因而，除非轉爐在其完全豎直(吹氧時)位置適于廢鋼裝填，裝填廢鋼時，可能需要把轉爐從其豎直位置稍稍傾斜。
在本發(fā)明第三個實施例中，在固體廢鋼裝填入轉爐之后，用一個火炬在轉爐內的廢鋼中造成一個通道，而吹氧管插入到通道內所需的位置加熱廢鋼。舉例來說，火炬可以是一個氧/天然氣火炬或一個積熱劑(thermit)吹氧管，但最好是一個等離子火炬。我們發(fā)現使用等離子火炬，一個通道可能迅即熔化為廢鋼，火炬可能單獨用一個吹管引入轉爐，但也可用改型的氧吹管，甚至能夠考慮通過轉爐底部從下面引入等離子火炬，但這對轉爐底部設計帶來某些后果，再者使用標準氧氣吹管造成通道也是可能的，這時，必須使用點火裝置來點燃吹管。
在發(fā)明用來加熱廢鋼的那種燃料可以是固體、液體或氣體，對于成片的固體燃料，是作為裝料的一部分裝填到轉爐里，舉例來說，焦炭可以用作固體燃料，具有如豆形焦炭的片狀尺寸(這不適宜于生鐵生產);舉例來說，焦炭可以采用的數量大約為K＝0.25S-0.04RY其中K、S和RY分別為裝填到轉爐內焦炭、廢鋼和生鐵的數量(單位為噸)，焦炭最好是在廢鋼之前裝填入轉爐，氧吹管最好在轉爐內下放到焦炭水平線之下。
當使用粉狀、液體或氣體形式的燃料時，最好是使用氧吹管在吹送期間引入轉爐，例如，采用人所公知為氧燃料-吹管的型號。
較好的是，首先裝載一定量的液態(tài)生鐵，數量最好至少為10%以促進燃料的點火和促進第一批廢鋼的初始熔化，所用生鐵的數量可以較大，可以實質上為除廢鋼(和所用任何固體燃料)之外的全部裝料。
本發(fā)明的實施例現將以非限定性例子參照附圖加以說明，其中

圖1以圖解表示本發(fā)明第一個實施例內方法的諸階段。
圖2以圖解表示本發(fā)明第二個實施例內方法的某些階段。
圖3以圖解表示本發(fā)明第三個實施例內方法的某些階段。
圖4以圖解表示本發(fā)明第四個實施例內方法的諸階段。
圖1A表示爐料裝填階段，其中一個可傾斜的吹氧煉鋼轉爐1處于裝料位置，其爐口從氣體排氣管3傾斜偏開，轉爐正由廢鋼罐2裝料。排氣管3是排卸氣體裝置的一部份，排卸氣體是在吹氧期間從轉爐爐口逸出的氣體。這個轉爐是-傳統(tǒng)型轉爐，圖1A中所示轉爐業(yè)已幾乎完全裝填生鐵(沒有單獨示明)、焦炭(沒有單獨示明)和廢鐵4。保護管道5放置在轉爐內，該保護管道座落在轉爐底部并延伸到靠近轉爐的上端。
轉爐有一傳統(tǒng)吹氧管6，當轉爐處于豎直(吹氣時)位置時，該管通過轉爐爐口在轉爐的中心可以插入。
在圖1B里，轉爐1處于吹氣位置，氧吹管6插入保護管道5里并放置到轉爐之內，其水平線接近液態(tài)生鐵和焦炭，也就是，接近廢鋼的底部水平。吹管6的燃燒器嘴在其靠下端。
圖1C表示熔化階段，其中使用由吹管6供給的氧由焦炭燃燒產生的種種燃氣對廢鋼中加熱并使之熔化，熔化了的廢鋼7(混合有生鐵)聚集在轉爐的內下側，保護管道業(yè)已被吸收到熔體之內。燃氣向上經過廢鋼從燃燒區(qū)的上并加熱廢鋼。
在圖1D里，爐料以傳統(tǒng)方式用氧吹管6精煉并過熱。
在圖1E里，轉爐正在傾倒，仍是傳終方式，圖2到圖4表示另外的一些實施例，其中這是使用的傳統(tǒng)吹氧煉鋼轉爐1和氧吹管6。
圖2A表示本發(fā)明第二個實施例的第一階段，其中氧吹管6在轉爐1處于其吹氣位置時下放到空轉爐里，如圖2B所示，轉爐而后裝填上廢鋼4，使用的是一個包括一個夾頭8和一塊活動電磁鐵9的廢鋼裝載裝置。
吹管6可以經得住在這樣裝填的產生的震動，此方法最優(yōu)實施例的其余階段見圖1C、圖1D和圖1E。
圖3A表示本發(fā)明第三個實施例的第一階段，其中轉爐1在其裝料位置由一廢鋼罐2裝填廢鋼，在圖3B中，在轉爐內的廢鋼料4中用一個火炬(未示出)造成了一條垂直通道，氧吹管6而后進入其內下放到轉爐內爐料中所需的深度，本實施例其它諸階段見圖1C、圖1D和圖1E。
在圖4的實施例里，首先在圖4A中，轉爐1在其裝料位置從一個鋼水包11用液態(tài)生鐵(55噸)裝載，而后，如圖4B所示，轉爐隨同生鐵槽12旋轉上升到幾乎完全豎直(重吹氣)的位置，事實上上是離豎直12°，其次，在圖4C里，吹氧管6下放到一個位置((靠近生鐵12的表面)并被點燃，其火焰13允許在其初始能量上燃燒(火燒維持水平)，氣相燃料(天然氣)由吹管6隨氧供給，在此它屬于傳統(tǒng)的氧-燃料型，在這階段點火是因為更遲的話吹管難于點火，難于避免爆炸危險。
而后，如圖4D所示，在相同的轉爐位置上，45噸廢鋼經由廢鋼罐又裝入轉爐，吹管火焰而后在功率上增加到標稱能量，廢鋼被這樣產生的燃氣加熱(這些燃氣通過廢鋼，通過爐口由轉爐出來向上穿通，圖4E)。當廢鋼溫度達到1，000℃時，天然氣源被切斷，工藝過程作為一個標準吹氧熔化和精煉鋼的過程而繼續(xù)，這時廢鋼被生鐵中炭的燃燒進一步加熱和熔化，在添加廢鋼之后(圖4D)或在熔化廢鋼之后，轉爐可以完全豎立起來到垂直位置，當鋼已經達到預期質量時，它就被從轉爐中傾倒出來(圖4F)。
權利要求
1.一種批量生產鋼的方法，其中包含有固體廢鋼(4)的爐料裝載入一個吹氧煉鋼轉爐(1)，使用通過爐口插入轉爐的一個氧吹管(6)在轉爐內熔化廢鋼并精煉爐料，其特征在于爐料中固體廢鋼(4)的總量至少占重量的30%，固體廢鋼通過使用氧吹管(6)在轉爐內燃燒燃料而加熱，氧吹管(6)的管嘴至少在初始是在轉爐內廢鋼最高水平線以下，這樣燃料燃燒所形成的燃氣通過廢鋼向上穿通。
2.根據權利要求1的一種方法，其中爐料內廢鋼的總量超過重量的35%。
3.根據權利要求1或2的一種方法，其中氧吹管用的一個保護管(5)在固體廢料裝載入轉爐內之前裝設在轉爐內。在廢鋼已經裝載后，氧吹管插進保護管子部所需位置以加熱廢鋼。
4.根據權利要求1或2的一個方法，其中氧吹管在固體廢鋼裝載入轉爐之前插入轉爐1之后，固體廢料裝載入轉爐。
5.根據權利要求4的一個方法，其中在轉爐處于其吹氧位置時，進行下列兩步驟插入吹氧管和裝載固體廢鋼。
6.根據權利要求1或2的一個方法，其中在固體廢鋼裝載入轉爐之后，使用一個火炬在轉爐內廢鋼中造成一條插入吹氧管的通道(10)，吹氧管插入通道(10)的預期位置以加熱廢鋼。
7.根據任一上述權利要求的一個方法，其中被燃燒加熱廢鋼的所述燃料構成裝載入轉爐爐料的一部分。
8.根據權利要求7的一個方法，其中燃料是焦炭。
9.根據權利要求8的一個方法，其中焦炭在廢鋼之前裝載入轉爐。
10.根據權利要求1至6中任一權利要求的一個方法，其中被燃燒加熱廢鋼的燃料系通過吹氧管(6)供給。
11.根據上述任一權利要求的一個方法，其中由于廢鋼比，燃料在廢鋼熔化之前停止燃燒。
12.根據權利要求11的一個方法，其中在廢鋼比為45%時，如廢鋼溫度在950-1050℃范圍，燃料停止燃燒。
13.根據上述任一權利要求的一個方法，其中液態(tài)生鐵構成裝載入轉爐內爐料的一部分。
14.根據權利要求13的一個方法，其中生鐵在廢鋼之前裝載入轉爐。
15.根據權利要求13或14的一個方法，其中爐料中液態(tài)生鐵的總量至少占重量的10%。
16.根據上述任一權利要求的一個方法，其中廢鋼在裝載入轉爐之前預加熱。
17.一個批量生產鋼鐵的方法，其中一種包含廢鋼(4)的料裝載入吹氧煉鋼轉爐(1);使用通過轉爐爐口插入轉爐的氧吹管(6)，在轉爐內熔化廢鋼，精煉爐料，其特征在于包括下列步驟(ⅰ)把轉爐(1)里吹氧管(6)用的保護管(5)放置在預定位置。(ⅱ)在步驟(ⅰ)后，把固體廢鋼(4)裝載入轉爐內，爐料中廢鋼百分比至少占重量的30%，(ⅲ)在步驟(ⅱ)后，把吹氧管插入保護管(5)內使得吹管管嘴抵達轉爐內廢鋼(4)較上水平線以下的一個位置，(ⅳ)用吹氧管(6)燃燒轉爐內的燃料使得這樣產生的燃氣向上通過廢鋼而使廢鋼加熱。
18.一個批量生產鋼的方法，其中一種包含固體廢鋼(4)的爐料裝載入一個吹氧煉鋼轉爐(1)，使用一個通過轉爐爐嘴插入到轉爐內的氧吹管熔化廢鋼，精煉爐料，其特征在于包括下列步驟(ⅰ)把氧吹管(6)插入轉爐內到一預定位置，(ⅱ)在步驟(ⅰ)之后，把廢鋼(4)裝載入轉爐(1)使得廢鋼的最高水平線處于吹管管嘴以上，爐料中固體廢鋼的百分比至少占重量的30%，(ⅲ)通過吹氧管(6)供給燃料，使用吹管使轉爐內燃料燃燒以使得燃氣向上穿通廢鋼，而加熱廢鋼。
19.根據權利要求18的一個方法，其中在步驟(ⅰ)之前，作為爐料一部份的液態(tài)生鐵裝載入轉爐，在步驟(ⅰ)里，吹氧管較低端放得靠近轉爐內液態(tài)生鐵(12)。
全文摘要
在批量生產鋼時，包含廢鋼(4)的爐料裝載入吹氧煉鋼轉爐(1)內，使用通過轉爐爐口插入轉爐內的一個氧吹管熔化廢鋼、精煉爐料，為了增大數量，即所使用的廢鋼超過30％，使用氧吹管在轉爐內燃燒燃料使廢鋼加熱，此氧吹管管嘴至少在初始是在轉爐內廢鋼最高水平線以下，以便燃料燃燒所產生的燃氣向上穿過廢鋼。
文檔編號C21C5/32GK1039446SQ89104659
公開日1990年2月7日 申請日期1989年7月10日 優(yōu)先權日1988年7月11日
發(fā)明者尼科·普拉茨爾 申請人:霍格溫斯·格魯普公司