一種噴吹水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度及煙塵生成量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種利用水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度以及煙塵生成量的方法。本發(fā)明提出轉(zhuǎn)爐氧槍噴吹氧氣和水蒸氣進(jìn)行混合吹煉替代現(xiàn)有的純氧吹煉，降低了噸鋼耗氧量；通過調(diào)節(jié)水蒸氣的混入比例來控制轉(zhuǎn)爐熔池升溫速率，改善吹煉前期脫磷的熱力學(xué)條件，提高脫磷率。水蒸氣參與的熔池反應(yīng)吸熱，緩解射流沖擊區(qū)的局部過熱，可有效抑制鐵的蒸發(fā)損失，同時(shí)也降低了吹煉過程的煙塵生成量，本發(fā)明引入水蒸氣作為一種控溫氣體進(jìn)行吹煉并參與熔池反應(yīng)，從轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的源頭實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
【專利說明】一種噴吹水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度及煙塵生成量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種利用水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度以及煙塵 生成量的方法。 技術(shù)背景
[0002] 目前，在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，通常用氧槍噴吹純氧進(jìn)行吹煉。氧氣射流與熔池相互作 用，在熔池表面形成沖擊凹坑，在沖擊凹坑區(qū)，C和Fe等元素與O 2發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，放 出大量的熱，該區(qū)域的溫度最高可達(dá)3000°C。已知在常壓下鐵的蒸發(fā)溫度為2750°C，當(dāng)凹 坑區(qū)的溫度高于2750°C時(shí)，鐵蒸發(fā)進(jìn)入爐氣，造成鐵損。此外，熔池內(nèi)劇烈的放熱反應(yīng)，使鋼 液升溫過快，不利于脫磷等放熱反應(yīng)的進(jìn)行。
[0003] 中國(guó)發(fā)明專利200910088822. 9提出一種噴吹CO2控制轉(zhuǎn)爐煉鋼熔池溫度的方法， 該方法通過噴吹〇)2或0 2中混入不同比例的CO 2控制吹煉過程中熔池升溫速率，促進(jìn)了吹 煉前期脫硅和脫磷反應(yīng)。然而相對(duì)于水蒸氣，〇)2獲取成本偏高。
[0004] 轉(zhuǎn)爐吹煉過程中伴隨著強(qiáng)烈的熔池?cái)嚢?，有很好的脫磷?dòng)力學(xué)條件；由脫磷的熱 力學(xué)條件可知：脫磷反應(yīng)放熱，低溫有利于脫磷，脫磷過程主要發(fā)生在熔池溫度較低的吹煉 前期。熔池升溫過快會(huì)抑制脫磷的順利進(jìn)行，最終影響脫磷效果。提高轉(zhuǎn)爐吹煉前期的脫 磷率，冶煉出滿足要求的低磷或超低磷鋼，一直轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。與此同 時(shí)，吹煉過程中一直存在熔池局部溫度過高導(dǎo)致一部分鐵蒸發(fā)進(jìn)入爐氣以煙塵的形式損失 掉的問題，在鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)嚴(yán)峻的背景下，如何降低轉(zhuǎn)爐吹煉過程的鐵損，提高最終產(chǎn) 品的成材率，也是鋼鐵企業(yè)普遍需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了控制轉(zhuǎn)爐熔池升溫速率，改善脫磷效果，降低吹煉過程的蒸發(fā)鐵損，本發(fā)明提 出一種通過氧槍噴吹水蒸氣控制熔池溫度的方法，鋼鐵生產(chǎn)過程中（包括轉(zhuǎn)爐工序）會(huì)產(chǎn) 生大量蒸汽，將一部分水蒸汽混入氧氣中實(shí)現(xiàn)正常吹煉。由于蒸汽是鋼鐵工序的副產(chǎn)品，獲 取便利且成本低廉。
[0006] 一種利用水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度以及煙塵生成量的方法，其特征在于轉(zhuǎn)爐氧槍 吹煉過程中，氧氣與水蒸氣混合吹煉，水蒸氣混入比例為5?15% ;水蒸氣作為控溫氣體， 在吹煉過程中，尤其是吹煉開始后的3?5min，通過調(diào)節(jié)水蒸氣的混入比例，控制轉(zhuǎn)爐熔池 溫度在1300?1400°C內(nèi)，改善脫磷效果；；水蒸氣參與射流沖擊區(qū)的反應(yīng)，吸收一部分熱 量，緩解射流沖擊區(qū)的過熱度，使射流沖擊區(qū)的溫度降低至鐵的蒸發(fā)溫度以下。
[0007] 與傳統(tǒng)的噴吹純氧相比，水蒸氣混入比例為5?15%時(shí)，吹煉終點(diǎn)熔池溫度下降 20?IKTC，煙塵產(chǎn)生量減少10 %?30%。
[0008] 在射流沖擊區(qū)，02與H2O共同參與熔池的化學(xué)反應(yīng)，O 2參與的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)， 而H2O與C反應(yīng)吸熱，并且在1500 °0時(shí)H2O與C反應(yīng)的吸熱量為134627. 32KJ/mol。氧氣中 混入合適比例的水蒸氣進(jìn)行混合吹煉，在吹煉前期，得到較低的熔池升溫速率，改善脫磷熱 力學(xué)條件，提高脫磷率；整個(gè)吹煉過程中射流沖擊區(qū)的溫度控制在鐵的蒸發(fā)溫度（2750°C ) 以下，避免因鐵蒸發(fā)而造成的鐵損。
[0009] 有益效果：
[0010] 1、本發(fā)明在煉鋼轉(zhuǎn)爐上采用水蒸氣和氧氣混合吹煉取代純氧吹煉，水蒸氣代替一 部分氧氣參與熔池反應(yīng)，降低了轉(zhuǎn)爐噸鋼耗氧量和吹煉成本；
[0011] 2、混合吹煉過程中通過控制水蒸氣比例，控制吹煉前期的升溫速率，可以改善脫 憐效果；
[0012] 3、水蒸氣參與熔池脫碳反應(yīng)吸熱，降低射流沖擊區(qū)溫度，避免了該區(qū)域因溫度過 高而導(dǎo)致鐵的蒸發(fā)損失，同時(shí)也降低了煙塵生成量。
[0013] 綜上，本發(fā)明可以從源頭實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐工序的節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1實(shí)驗(yàn)室熱態(tài)試驗(yàn)裝置圖。
[0015] 圖2水蒸氣混入比例與吹煉終點(diǎn)鋼水降低值。
[0016] 圖3水蒸氣混入比例與所收集煙塵量。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)室熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0018] 本實(shí)驗(yàn)原料為生鐵，用石灰造渣，通過感應(yīng)爐加熱。以不同的氧氣、水蒸氣混合比 例進(jìn)行吹煉，總流量保持在不變；使用快速測(cè)溫?zé)犭娕歼M(jìn)行測(cè)溫，用石英管取樣，布袋收集 爐塵，具體實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。
[0019] 實(shí)例1氧氣中混入不同比例水蒸氣進(jìn)行吹煉時(shí)，吹煉終點(diǎn)鋼液溫度的變化。
[0020] 從圖2可以看出隨著水蒸氣混入比例的增加，吹煉終點(diǎn)鋼液的溫度也隨之下降； 當(dāng)混入比例小于10%時(shí)鋼液的溫降在合理范圍內(nèi)，可以滿足出鋼溫度的要求。實(shí)例2水蒸 氣混入比例為5%時(shí)，終點(diǎn)鋼液中的磷含量變化。
[0021] 表1混入5 %水蒸氣后終點(diǎn)磷含量變化
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用水蒸氣控制轉(zhuǎn)爐熔池溫度以及煙塵生成量的方法，其特征在于轉(zhuǎn)爐氧槍吹 煉過程中，氧氣與水蒸氣混合吹煉，水蒸氣混入比例為5?15% ;水蒸氣作為控溫氣體，在 吹煉過程中，尤其是吹煉開始后的3?5min，通過調(diào)節(jié)水蒸氣的混入比例，控制轉(zhuǎn)爐熔池溫 度在1300?1400°C內(nèi)；水蒸氣參與射流沖擊區(qū)的反應(yīng)，吸收一部分熱量，緩解射流沖擊區(qū) 的過熱度，使射流沖擊區(qū)的溫度降低至鐵的蒸發(fā)溫度以下。
【文檔編號(hào)】C21C5/32GK104498664SQ201410383809
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】蒼大強(qiáng), 李子亮, 倪松明 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)