專利名稱：一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高廢鋼比的冶煉工藝，具體來說是采用燃氣多功能噴嘴，應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐冶煉高比例廢鋼，屬于冶金技術(shù)及節(jié)能減排領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼的廢鋼比小于15%，隨著社會廢鋼量的不斷積累和低碳排放的冶煉要求，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程要求加入高比例廢鋼，造成冶煉過程中熱量不足，在解決轉(zhuǎn)爐冶煉過程中熱量不足問題時，傳統(tǒng)方法是加入增熱劑，分為金屬系和碳系，使用金屬增熱劑，如硅鐵合金和鋁等，會使渣量增加，鐵和錳的收得率降低，使用碳質(zhì)升溫劑，如重油、柴油、焦炭、無煙煤等，會使硫和灰分增加。同時這兩種方法影響冶煉節(jié)奏、熱量利用率低、加入的廢鋼比例有限。
若轉(zhuǎn)爐引入燃氣多功能噴嘴后，這些問題就能得到很好的解決。同時現(xiàn)在人們對于環(huán)境保護很重視，轉(zhuǎn)爐都有煤氣回收系統(tǒng)?；厥盏拿簹庵饕娲範t煤氣或者天然氣用于煉鋼烘烤，或者用于活性石灰生產(chǎn)等，這樣的煤氣利用會造成能源的大量浪費，若能把回收的煤氣進行分離利用，會使其經(jīng)濟價值大大提高。從煤氣回收系統(tǒng)中分離的CO作為多功能噴嘴燃氣，CO2用于轉(zhuǎn)爐底吹，這樣可使煤氣得到充分利用，燃氣多功能噴嘴應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)意義更加重大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入高比例的廢鋼，降低碳排放，利用燃氣多功能噴嘴噴吹可燃氣體和氧氣的燃燒補償煉鋼熱量。解決轉(zhuǎn)爐高廢鋼比冶煉時爐溫低、冶煉周期長、造渣困難等技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，該方法在煉鋼過程采用30-350噸的轉(zhuǎn)爐，加入廢鋼比例為30% 60%，冶煉過程中頂吹多功能噴嘴從轉(zhuǎn)爐頂部插入爐內(nèi)噴吹，或采用1-3支爐壁多功能噴嘴通過耳軸從轉(zhuǎn)爐爐壁噴吹，或兩種方式組合進行噴吹可燃氣體和氧氣燃燒的熱量來補償，冶煉過程需提高底吹供氣強度至O.1-ο. 3Nm3/min/t,冶煉過程通過調(diào)節(jié)可燃氣體和氧氣的噴吹流量實現(xiàn)熔化廢鋼、脫碳、攪拌等任務(wù)，既可利用產(chǎn)生的熱量起到助熔作用，使得轉(zhuǎn)爐加入的大量廢鋼在冶煉前期能夠快速熔化，也可增強熔池攪拌，提高脫碳強度和冶煉效率，降低碳排放30%以上；其中，噴吹氧氣和燃氣采取分段控制方式，每階段頂吹氧氣流量控制在6000 80000Nm3/h，頂吹燃氣流量控制在300 5000Nm3/h，冶煉前期增加燃氣配比，快速熔化廢鋼，冶煉后期提高氧氣配比，快速脫碳并攪拌熔池，提高脫碳強度；爐壁噴嘴的每階段氧氣流量為200 2000Nm3/h， 燃氣流量控制在50 300Nm3/h。
進一步，廢鋼加入方式根據(jù)廢鋼加入比例的不同進行調(diào)節(jié)。當廢鋼比為30% 40% 時，可利用天車一次性加入；當廢鋼比大于40%時，應(yīng)分批次加入轉(zhuǎn)爐。由于廢鋼加入量比較大，若一次全部加入到轉(zhuǎn)爐底部，會影響冶煉節(jié)奏。分批次加入方式具體實施方法為在冶煉開始前加入總廢鋼量的30% 80%，剩余廢鋼尺寸小于200mm，分I 2次從轉(zhuǎn)爐頂部的高位料倉加入，要求在冶煉前中期加入完畢。
進一步，所述頂吹燃氣多功能噴嘴包括3 6個主氧孔，每個所述主氧孔的周圍環(huán)繞5-12個副孔,冷卻水進水管道和出冷卻水出水通道管道,氧氣通過主氧管道進入主氧孔，可燃氣體通過管道進入副孔，氧氣和燃氣燃燒產(chǎn)生的火焰射流，既有利于冶煉過程脫碳脫磷等氧化反應(yīng)的進行，也可補充轉(zhuǎn)爐所需熱量。
進一步，所述爐壁多功能噴嘴，噴嘴主孔數(shù)為1，副孔數(shù)為6 18，可燃氣體從副孔吹出，和主氧孔的氧氣在出口的混合室內(nèi)燃燒。
進一步，所述可燃氣體為天然氣、丙烷、乙炔或煉鋼廠煤氣回收系統(tǒng)中回收分離的 CO。
進一步，冶煉后期不需要噴吹燃氣時，所述頂吹多功能噴嘴和爐壁多功能噴槍的副孔采用噴吹氧氣或二氧化碳進行保護。
本發(fā)明的技術(shù)原理是利用現(xiàn)有冶煉高鐵水比的煉鋼轉(zhuǎn)爐，加入廢鋼比例為 30% 60%，采用多功能噴嘴噴吹可燃氣體和氧氣，并在噴嘴的混合室內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量，完成冶煉不同時期的熔化廢鋼、脫碳、攪拌等任務(wù)。實現(xiàn)提高轉(zhuǎn)爐煉鋼過程大量循環(huán)利用廢鋼資源，降低碳排放的目的。
采用本發(fā)明，可在冶煉過程中加入的造渣材料包括石灰或石灰石、白云石、鎂球、 化渣劑、螢石、硅石、鐵礦石，也可以是其中的一種或多種進行搭配。冶煉前期，采用低槍位操作，增加燃氣比例有利于熔化廢鋼，加入少量造渣材料，目的是為了快速熔化廢鋼和升溫；冶煉中期，提高氧氣比例，加入剩余的造渣材料，提高槍位利于化渣脫磷，當碳氧反應(yīng)激烈進行時，降低槍位，進一步提高氧氣比例，促進脫碳反應(yīng)進行；冶煉后期，不需要噴吹燃氣時，多功能噴嘴的副孔可采用二氧化碳進行保護，強化熔池攪拌，利用氧氣攪拌降低爐渣鐵損，均勻熔池成分和溫度，需要采取更低槍位操作。
本發(fā)明的有益效果是，采用上述技術(shù)方案與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，可改善鋼液質(zhì)量， 促進廢鋼資源循環(huán)利用，降低碳排放30%以上；與傳統(tǒng)電爐煉鋼相比，可提高攪拌強度，利于冶煉過程造渣脫磷，縮短冶煉周期。減少爐渣量和爐渣鐵損，提高金屬收得率。


圖1為頂吹多功能噴嘴示意圖，圖2為圖1的A-A示意圖。
圖中1.氧氣管道，2.可燃氣體管道，3.主氧孔，4.副孔，5.冷卻水進水管道，6.冷卻水出水管道。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和 具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明明。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明方法中采用的頂吹燃氣多功能噴嘴包括3 6個主氧孔 3，每個所述主氧孔3的周圍環(huán)繞5-12個副孔4，冷卻水進水管道5和出冷卻水出水通道管道6，氧氣通過主氧管道I進入主氧孔3，可燃氣體通過管道2進入副孔4，氧氣和燃氣燃燒產(chǎn)生的火焰射流，既有利于冶煉過程脫碳脫磷等氧化反應(yīng)的進行，也可補充轉(zhuǎn)爐所需熱量。
(I)實施例1本發(fā)明應(yīng)用于100噸轉(zhuǎn)爐，采用頂吹燃氣多功能噴嘴主氧孔為4孔，每個主孔周圍環(huán)繞 8個副孔。加入廢鋼比例為30%，鐵水比例為70%。
具體冶煉操作過程冶煉前期，氧氣流量為18000Nm3/h，燃氣流量為1600 Nm3A,利于快速熔化廢鋼，加入石灰總量的1/3,同時加入白云石和鎂球總量的一半；冶煉中期，待廢鋼完全熔化后，采用全部氧氣進行冶煉氧氣流量為20000 Nm3/h，分兩次加入剩余的造渣材料，提高槍位利于化渣脫磷，當碳氧反應(yīng)激烈進行時，降低槍位促進脫碳;冶煉后期，采用氧氣流量為21000Nm3/h，強化熔池攪拌，利用氧氣攪拌降低爐渣鐵損， 均勻熔池成分和溫度。
(2)實施例 2本實施例用于300噸轉(zhuǎn)爐，采用頂吹燃氣多功能噴嘴主氧孔為6孔，每個主孔周圍的副孔孔數(shù)為10個。采用兩支爐壁多功能噴嘴，加入廢鋼比例為60%，鐵水比例為40%。
具體冶煉操作過程冶煉前期，加入廢鋼總量的60%，頂吹氧氣流量為61000Nm3/h，燃氣流量為5000 Nm3/h， 爐壁多功能噴嘴的氧氣流量為2000 Nm3/h，燃氣流量為200 Nm3/h，有利于快速熔化廢鋼，加入石灰總量的1/4，同時加入石灰石和白z 石、鎂球總量的1/3 ；冶煉中期，待頭批廢鋼熔化后，加入剩余廢鋼，采用頂吹氧氣流量為62000 NmVh,燃氣流量為2500 Nm3/h，爐壁噴吹氧氣流量為1500 Nm3/h，燃氣流量為150 Nm3/h，加入剩余造渣材料的一半；當廢鋼完全熔化后，加入剩余造渣材料，調(diào)整槍位，促進脫磷和脫碳；冶煉后期，采用頂吹氧氣流量為62000Nm3/h，爐壁氧氣流量為1000 Nm3/h，強化熔池攪拌，利用氧氣攪拌降低爐渣鐵損，均勻熔池成分和溫度。
(3)實施例 3本發(fā)明應(yīng)用于30噸轉(zhuǎn)爐，采用頂吹燃氣多功能噴嘴主氧孔為3孔，每個主孔周圍環(huán)繞 5個副孔。加入廢鋼比例為45%，鐵水比例為55%。
具體冶煉操作過程冶煉前期，加入廢鋼總量的80%，氧 氣流量為7800Nm3/h，燃氣流量為500Nm3/h，利于快速熔化廢鋼，加入石灰總量的2/5，同時加入白云石、鎂球總量的1/2 ；冶煉中期，待頭批廢鋼熔化后，加入剩余廢鋼，采用頂吹氧氣流量為7600 Nm3/h，燃氣流量為300Nm3/h，熔化廢鋼并化渣；當廢鋼完全熔化后，加入剩余造渣材料，調(diào)整槍位促進脫碳；冶煉后期，采用頂吹氧氣流量為8000Nm3/h，強化熔池攪拌，利用氧氣攪拌降低爐渣鐵損，均勻熔池成分和溫度。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征在于，煉鋼過程采用30-350噸的轉(zhuǎn)爐，加入廢鋼比例為30% 60%，冶煉過程中頂吹多功能噴嘴從轉(zhuǎn)爐頂部插入爐內(nèi)噴吹，或采用1-3支爐壁多功能噴嘴通過耳軸從轉(zhuǎn)爐爐壁噴吹，或兩種方式組合進行噴吹可燃氣體和氧氣燃燒的熱量來補償轉(zhuǎn)爐熱量，冶煉過程需提高底吹供氣強度至O. 1-0. 3Nm3/ min/t，通過調(diào)節(jié)可燃氣體和氧氣的噴吹流量實現(xiàn)熔化廢鋼、脫碳、攪拌等任務(wù)，既可利用產(chǎn)生的熱量起到助熔作用，使得轉(zhuǎn)爐加入的大量廢鋼在冶煉前期能夠快速熔化，也可增強熔池攪拌，提高脫碳強度和冶煉效率，降低碳排放30%以上；其中，噴吹氧氣和燃氣采取分段控制方式，每階段頂吹氧氣流量控制在6000 80000Nm3/h，頂吹燃氣流量控制在300 5000Nm3/h,冶煉前期增加燃氣配比，快速熔化廢鋼，冶煉后期提高氧氣配比，快速脫碳并攪拌熔池，提高脫碳強度；爐壁噴嘴的每階段氧氣流量為200 2000Nm3/h，燃氣流量控制在 50 300Nm3/h。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征是廢鋼加入方式根據(jù)廢鋼加入比例的不同進行調(diào)節(jié)，當廢鋼比為30% 40%時，可利用天車一次性加入；當廢鋼比大于40%時，分批次加入方式具體實施方法為在冶煉開始前加入總廢鋼量的30% 80%,剩余廢鋼尺寸小于200mm, 分I 2次從轉(zhuǎn)爐頂部的高位料倉加入，要求在冶煉前中期加入完畢。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征在于，所述頂吹燃氣多功能噴嘴包括3 6個主氧孔(3)，每個所述主氧孔(3)的周圍環(huán)繞5-12個副孔(4)，冷卻水進水管道(5)和出冷卻水出水通道管道(6)，氧氣通過主氧管道(I)進入主氧孔(3)，可燃氣體通過管道(2)進入副孔(4)，氧氣和燃氣燃燒產(chǎn)生的火焰射流，既有利于冶煉過程脫碳脫磷等氧化反應(yīng)的進行，也可補充轉(zhuǎn)爐所需熱量。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征是所述爐壁多功能噴嘴，噴嘴主孔數(shù)為I，副孔數(shù)為6 18，可燃氣體從副孔吹出，和主氧孔的氧氣在出口的混合室內(nèi)燃燒。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征在于，所述可燃氣體為天然氣、丙烷、乙炔或煉鋼廠煤氣回收系統(tǒng)中回收分離的CO。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，其特征在于，當冶煉后期不需要噴吹燃氣時，所述頂吹多功能噴嘴和爐壁多功能噴槍的副孔采用噴吹氧氣或二氧化碳進行保護。
全文摘要
一種采用燃氣加熱的高廢鋼比的冶煉方法，屬于冶金技術(shù)及節(jié)能減排領(lǐng)域，目的是解決轉(zhuǎn)爐煉鋼過程加入30%～60%廢鋼時爐溫低、冶煉周期長、造渣困難等技術(shù)問題。本發(fā)明是在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程采用燃氣多功能噴嘴噴吹氧氣和可燃性氣體，燃燒產(chǎn)生的熱量補充轉(zhuǎn)爐煉鋼過程能量，減少石灰等造渣劑消耗，降低爐渣鐵損和碳的排放量，提高金屬收得率。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，可改善鋼液質(zhì)量，促進廢鋼資源循環(huán)利用，降低碳排放30%以上；與傳統(tǒng)電爐煉鋼相比，可提高攪拌強度，縮短冶煉周期。本發(fā)明適用于30～350噸轉(zhuǎn)爐，可燃性氣體可采用天然氣、乙炔、丙烷，也可采用轉(zhuǎn)爐煤氣回收分離的CO，同時煤氣中的CO2可用于底吹過程，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
文檔編號C21C5/30GK103060510SQ20131000106
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者朱榮, 呂明, 劉潤藻, 董凱, 李士娜, 林騰昌, 楊凌志, 肖繹, 馬國宏 申請人:北京科技大學(xué)