專利名稱：空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以空氣為氧源，在轉(zhuǎn)爐內(nèi)以部分鐵水分離氮、攝取氧，氧化成氧化亞鐵后，與另一部分鐵水混合，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的二步煉鋼法。屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
在近代煉鋼中，有貝塞麥法，托瑪斯法，因其只能利用低磷鐵水和高磷鐵水煉得低碳軟鋼而氮含量又偏高的缺點而被其后的平爐法，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐法，電爐法所取代。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐法要有龐大的制氧設(shè)備，耗氧增加了煉鋼的成本；電爐法要有大功率的配電設(shè)備，耗電高，成本高，產(chǎn)量低，且建廠受地域供電情況的制約。使生產(chǎn)普通鋼種受到制約。
本發(fā)明的目的是要提供一種以空氣為氧化劑，鐵水含磷量適應(yīng)性強，效率高，成本低，不消耗能源，能生產(chǎn)所有普通鋼種的煉鋼法及用于這種煉鋼法的空氣頂吹氣槍、轉(zhuǎn)爐等設(shè)備。
本發(fā)明是基于鐵元素可氧化為氧化亞鐵、氧化亞鐵有氧化硅、錳、磷、碳自身被還原成鐵元素的特性。鐵元素在氧化亞鐵生成的反應(yīng)中是放熱反應(yīng)，使鐵水升溫達1700℃以上?；谠诟邏A性熔融碴液存在下，磷優(yōu)先氧化進入碴中，優(yōu)于碳氧化至標準之下而造出堿性碴液。空氣底吹轉(zhuǎn)爐，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐法的鐵水中的碳大部分氧化為一氧化碳后被排出爐外，熱能未能全部釋放出來，而此法可使后期產(chǎn)生的一氧化碳再氧化為二氧化碳放出更多的熱量，幅射于爐內(nèi)鋼水，使煉鋼過程能象平爐，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐那樣對出鋼鋼水的溫度和碳含量按要求控制，并能生產(chǎn)出高、中、低碳所有的普通鋼種。
本發(fā)明二步煉鋼法，爐口上部配置的是可自由升降的氣槍，氣槍由水冷金屬管槍身和堿性耐火材料槍頭組成，氣槍下端的噴頭有多個噴咀，吹風(fēng)時使鐵水旋轉(zhuǎn)流動。降槍可使噴頭插入鐵水中進行吹風(fēng)，提槍可在鐵水液面上進行吹風(fēng)并產(chǎn)生旋流，使升于鐵水液面上的一氧化碳氧化為二氧化碳放出大量熱量，幅射于鐵水。


圖1是本發(fā)明實施煉爐系統(tǒng)主視剖面圖。
圖2是氣槍剖面圖。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作祥細說明圖中的1是轉(zhuǎn)爐，2是轉(zhuǎn)爐鋼殼，3是由堿性耐火材料構(gòu)筑的轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯，4是爐口，5是氣槍，氣槍5由上節(jié)槍身5a和下節(jié)氣槍噴頭5b組成，上下節(jié)由螺絲5c聯(lián)結(jié)，噴頭5b上分布噴口5d多個，6是測溫測碳傳感探頭。
煉鋼開始從爐口4加入約為一爐鋼實用鐵水總量的70％～80％和所需足量的石灰等，將氣槍5下降入鐵水中，同時開始吹風(fēng)，氣槍5的噴頭5b插入鐵水中至中下部，當(dāng)有黑色煙氣從爐口排出即為煉鋼開始。噴頭5b的風(fēng)壓風(fēng)量由氣槍5上端的調(diào)節(jié)閘閥控制，以使鐵水的噴濺適度，在煉鋼過程中，系統(tǒng)可由計算機中心控制或用傳統(tǒng)的液壓機械來操縱。
煉鋼分兩步進行第一步為鐵水?dāng)z氧造碴期，吹煉開始后，轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入的第一批鐵水中的硅、錳、磷、碳先后被氧化直至氧化完畢，氣槍5繼續(xù)過度吹風(fēng)，鐵元素被大量氧化成氧化亞鐵。放出大量的熱，使鐵水溫度達到1700℃以上，從而使磷優(yōu)于碳氧化，實現(xiàn)了先造出強堿性碴，化合硅、錳、磷、硫，鐵水分離氮攝取氧的目的，使轉(zhuǎn)爐成了一臺制氧(化合氧)爐。第一步約用時間20分鐘左右。
第二步為氧化還原精煉期。第二期開始，把氣槍5的槍頭5b提升至液面之上一定高度，這時以流注方法向爐內(nèi)加入第二批鐵水。兩批鐵水互相混合。新加入鐵水中的硅、錳、磷、碳均成為原鐵水中氧化亞鐵的還原劑，硅、錳、磷的氧化物均與爐中的強堿性碴化合成液碴，硫也進入液碴中。被還原的鐵元素進入鋼水中，隨著碳的氧化，一氧化碳的生成，鐵水沸騰起來，開始了第二步的氧化還原精煉。此期間硅、錳、磷、與氧化亞鐵的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，生熱與吸熱同時進行，反應(yīng)雖是放熱反應(yīng)，但熱值很低，又因碳在還原氧化亞鐵生成一氧化碳為吸熱反應(yīng)，鐵水的溫度是兩批鐵水的“近似平均溫度”，這時，碳還有很高的含量。為除去過量的碳和獲得高的鋼水溫度，只須使噴頭5b在鐵水液面之上適量吹風(fēng)，旋流的熱風(fēng)能與升到鐵水面之上一氧化碳很好地混合，于是，一氧化碳燃燒成為二氧化碳放出大量的熱，控制吹風(fēng)即可控制鐵水的碳含量和溫度，使之達到要求標準，停止鐵水的加入和氣槍5的吹風(fēng)，第二期的氧化還原精煉即告結(jié)束。在第二期的氧化還原精煉過程中，鐵水中沒有吹入氮氣，只有一氧化碳的生成排出鐵水。造成了鐵水沸騰度并夾帶出第一期殘留于鐵水中的氮，隨著鐵水的沸騰殘留氮會越來越少，使出鋼鋼水的氮含量達到平爐法鋼水的水平，若再加入微量的鈣合金類脫氮劑，鋼水可達到氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐法鋼水的水平，適用于一切普通鋼種。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、早期可造出強堿性碴液，利于鐵水中雜質(zhì)造碴，利用了一氧化碳的二次燃燒放熱，后期的鐵液沸騰使脫氮更加徹底，碳含量可任意控制，可適應(yīng)任何品種的鐵水，可冶煉高、中、低碳的所有普通鋼水。
2、去掉了龐大的制氧設(shè)備，用空氣作氧化劑，降低了煉鋼成本。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法。屬于鋼鐵治金領(lǐng)域，其特征在于轉(zhuǎn)爐是堿性轉(zhuǎn)爐頂吹氣槍槍體用金屬制成，槍頭用堿性耐火材料制成，有數(shù)個噴氣口，槍頭可在爐內(nèi)鐵水之內(nèi)吹風(fēng)。第一步，向爐內(nèi)加入適量鐵水、石灰后吹煉，實現(xiàn)鐵水分離氮、攝取氧獲得氧化亞鐵、強堿性碴液和高溫鐵水的目的。第二步、向爐內(nèi)流注第二批鐵水，兩批鐵水混合，提槍在鐵水液面之上進行吹風(fēng)。實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，鐵水沸騰，一氧化碳燃燒放熱，鐵水升溫，雜質(zhì)造碴，先脫磷后脫碳的目的，最后進行脫氧脫氮，得到任意含碳量的鋼水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法，其特征的氣槍5由槍體5a和槍頭5b組成，通過螺絲5c聯(lián)接并可分別更換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的氣槍5，其特征的槍頭5b有數(shù)個噴氣口，噴氣口在氣道垂直方向和水平方向均互成一角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法，其特征的鐵水分兩批加入爐內(nèi)，第二次加入的鐵水用流注方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法，其特征是對第一批鐵水吹風(fēng)為過量吹風(fēng)，利于形成某百分比的氧化亞鐵，達到分離氮攝取氧(化合氧)的目的。
全文摘要
本發(fā)明是空氣頂吹堿性轉(zhuǎn)爐鐵水?dāng)z氧二步煉鋼法,堿性材料槍頭的頂吹氣槍可在爐內(nèi)鐵水之內(nèi)、之上吹風(fēng),第一步對先期加入的適量鐵水,石灰吹煉,實現(xiàn)鐵水分離氮、攝取氧獲得氧化亞鐵和強堿性碴液高溫鐵水的目的;第二步向爐內(nèi)流注第二批鐵水,前后鐵水混合,氣槍在鐵水液面之上進行吹風(fēng),實現(xiàn)氧化還原反應(yīng),一氧化碳燃燒放熱、鐵水沸騰升溫,雜質(zhì)造碴先脫磷后脫碳的目的,最后進行脫氧、脫氮、扒碴,得到任意含碳量的鋼水。本發(fā)明無須制氧系統(tǒng),廣泛適用于各種成分的鐵水煉鋼。
文檔編號C21C5/32GK1187541SQ9711811
公開日1998年7月15日 申請日期1997年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月11日
發(fā)明者袁炳夫, 陳永光, 楊如省 申請人:袁炳夫, 陳永光, 楊如省