一種單轉(zhuǎn)爐雙氧槍生產(chǎn)低磷鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金行業(yè)中煉鋼領(lǐng)域，特別涉及一種單轉(zhuǎn)爐雙氧槍生產(chǎn)低磷鋼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵水預(yù)處理噴吹及攪拌法的出現(xiàn)，高效低成本脫硫工藝逐漸成熟。但對(duì)于如何經(jīng)濟(jì)有效地將高磷(初始磷含量2 0.15% )鐵水中的磷脫到極低(終點(diǎn)磷含量< 0.01%，甚至更低)，生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品，是目前鋼鐵冶煉流程的難題。目前，轉(zhuǎn)爐工序生產(chǎn)低磷鋼(終點(diǎn)磷含量< 0.01 %)常常采用的脫磷技術(shù)有轉(zhuǎn)爐雙渣法和轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法。
[0003]轉(zhuǎn)爐雙渣法是指轉(zhuǎn)爐吹煉中途倒出或扒除約1/2?2/3爐渣，然后加入渣料重新造渣。其基本工藝思想是依據(jù)脫磷的有利熱力學(xué)條件，在爐渣堿度一定的情況下(R^ 2.0)，在吹煉前期提高渣中(FeO)的含量，在前期化好渣(約6?9min)，鋼水溫度較低的時(shí)候搖爐倒渣，然后繼續(xù)造渣吹煉?，F(xiàn)有雙渣法通常采用在單一普通轉(zhuǎn)爐中加入塊狀石灰等脫磷劑，用普通氧槍吹煉，由于需要減小供氧量導(dǎo)致氧槍噴頭不能實(shí)現(xiàn)超音速吹氧，弱化了氧流對(duì)熔池的攪拌作用，而且由于熔池溫度上升很快，致使塊狀脫磷劑尚未完全熔化時(shí)已發(fā)生劇烈的碳氧反應(yīng)，因此現(xiàn)有雙渣法難于推廣應(yīng)用，并且，對(duì)停吹碳有下限限制的鋼種來(lái)說(shuō)，雙渣法的脫磷顯然能力不足。
[0004]轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法是20世紀(jì)90年代在日本出現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)，它是將脫磷和脫碳工序分開(kāi)在兩座轉(zhuǎn)爐中獨(dú)立進(jìn)行，可充分利用脫磷爐內(nèi)低溫、高氧勢(shì)的熱力學(xué)和強(qiáng)攪拌的動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行脫磷，脫碳爐還可以實(shí)現(xiàn)少渣冶煉。特別是將氧槍噴粉技術(shù)引入轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)脫磷工藝后，在脫磷轉(zhuǎn)爐中使用低氧流量的噴粉氧槍進(jìn)行吹煉，在脫碳轉(zhuǎn)爐中采用普通氧槍吹煉，對(duì)于鐵水初始磷含量<0.12%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)磷含量可穩(wěn)定控制在0.01%以下;但由于脫磷爐和脫碳爐配合使用，影響鋼廠產(chǎn)能，且該工藝轉(zhuǎn)兌熱損失大、煤氣回收量降低，國(guó)內(nèi)鋼企尚不愿米用。
[0005]中國(guó)發(fā)明《采用超音速氧槍噴粉脫磷的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法及超音速氧槍》(公開(kāi)號(hào):CN102643946)和《處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法》(公開(kāi)號(hào):CN104263877)等旨在解決轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程成渣慢和脫磷效率低的問(wèn)題，但是均為單槍噴粉吹煉，從其所述的氧槍結(jié)構(gòu)來(lái)看很難獲得穩(wěn)定的超音速射流，冶金效果無(wú)法保證。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?00510011201.2的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)爐煉鋼雙流道集束射流氧槍冶煉工藝及噴頭，其氧氣導(dǎo)流管將氧氣分為中心氧射流及外層環(huán)形氧射流，中心氧通過(guò)I?8個(gè)拉瓦爾噴頭射出超音速氧流，每個(gè)拉瓦爾噴頭均環(huán)繞外層環(huán)形射流且與轉(zhuǎn)爐CO燃燒產(chǎn)生高溫稀薄氣體，包裹中心射流形成集束氧流。本技術(shù)氧氣流量及壓力可根據(jù)冶煉過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，化渣階段中心主氧為設(shè)計(jì)供氧量的70%，環(huán)形氧為設(shè)計(jì)氧量的100% ;脫碳階段中心主氧為設(shè)計(jì)氧量的100%，環(huán)形氧為設(shè)計(jì)氧量的50% ;爐渣及溫度調(diào)整階段中心主氧為設(shè)計(jì)氧量的50%，環(huán)形氧為設(shè)計(jì)氧量的50%。實(shí)際上，仿真和實(shí)踐均說(shuō)明:當(dāng)中心主氧供氧流量開(kāi)始小于超音速設(shè)計(jì)流量時(shí)，射流的馬赫數(shù)迅速降低，其射流沖擊和攪拌能力迅速下降，以致不降低槍位就無(wú)法使氧流穿透泡沫渣到達(dá)熔池表面。
[0007]對(duì)于轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉來(lái)說(shuō)，目前轉(zhuǎn)爐吹煉更適合于冶煉磷含量0.15%以下的鐵水，對(duì)于冶煉磷含量大于0.15%甚至高達(dá)0.2%的鐵水，意味著要進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的脫磷率，以滿(mǎn)足成品鋼水磷含量的要求。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中增加噴粉功能可實(shí)現(xiàn)中高磷鐵水的冶煉。此外，向轉(zhuǎn)爐噴吹煤粉可以獲得熱補(bǔ)償，Ikg煤粉可多熔化7kg廢鋼。但目前鋼廠轉(zhuǎn)爐的大多數(shù)噴粉裝置，如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01210123055.2、201220155429.4、201410542384.X等所公布的技術(shù)方案，直接在現(xiàn)有的氧槍系統(tǒng)引入頂吹噴粉功能，沒(méi)有對(duì)噴頭和供氧系統(tǒng)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。一類(lèi)方案是將粉劑混入主氧流從拉瓦爾孔噴出，隨機(jī)波動(dòng)的流體密度破壞了超音速氣流的生成條件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的超音速射流;另一類(lèi)方案設(shè)計(jì)有粉劑的專(zhuān)有通道，但噴出的粉劑會(huì)被四周超音速氧流產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)氣流卷走，嚴(yán)重影響了粉劑的利用率，而降低槍位以便更多粉劑進(jìn)入熔池又會(huì)增加冶煉過(guò)程產(chǎn)生的噴濺，造成粘槍甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，因此現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐噴粉技術(shù)難于達(dá)成高效脫磷的預(yù)期效果，成為轉(zhuǎn)爐處理中高磷鐵水工藝面臨的難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種單轉(zhuǎn)爐雙氧槍生產(chǎn)低磷鋼的方法，解決轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程脫磷效果不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0010]一種單轉(zhuǎn)爐雙氧槍生產(chǎn)低磷鋼的方法，至少包括一個(gè)處理容器和兩支頂吹氧槍?zhuān)鎏幚砣萜鳛轫數(shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，兩支所述頂吹氧槍分別為脫磷氧槍和脫碳氧槍?zhuān)雒摿籽鯓尣捎眯×髁抗┭?，所述脫碳氧槍采用大流量供氧，所述脫碳氧槍的最大供氧流量是脫磷氧槍最大供氧流量??5倍。
[0011]根據(jù)脫磷和脫碳的熱力學(xué)條件要求脫磷需要小流量供氧，可以保證渣中高的FeO含量，有利于脫磷;脫碳采用大流量供氧，有利于提高脫碳速度，縮短冶煉周期。
[0012]進(jìn)一步地，所述脫磷氧槍具有噴粉功能的雙流通道，所述脫碳氧槍具有可調(diào)節(jié)供氧流量的雙流通道。
[0013]進(jìn)一步地，上述方法采用脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍進(jìn)行噴吹，中途倒渣，所述脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍均具有位于中心的副氧流通道和位于副氧流通道外圍的主氧流通道，包括如下步驟:
[0014](I)處理開(kāi)始前一爐次采用留渣操作，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入稠渣劑進(jìn)行液態(tài)稀渣的稠化；待爐內(nèi)無(wú)稀渣后，將廢鋼加入轉(zhuǎn)爐，廢鋼比控制在15%以?xún)?nèi)，之后緩慢兌入鐵水；
[0015](2)裝料結(jié)束后開(kāi)始脫磷期吹煉，脫磷噴粉氧槍通過(guò)其主氧流通道供氧的同時(shí)還通過(guò)副氧流通道輸送粉劑，進(jìn)行快速化渣;其主氧流通道保持超音速射流；
[0016](3)脫磷期吹煉結(jié)束后倒出前期脫磷渣；
[0017](4)倒渣結(jié)束后更換為脫碳雙流氧槍進(jìn)行脫碳期吹煉，其主氧流通道保持超音速射流，根據(jù)脫碳前期、中期、末期需氧量不同，通過(guò)副氧流通道調(diào)節(jié)脫碳雙流氧槍的氧氣流量。
[0018](5)脫碳結(jié)束后進(jìn)行取樣測(cè)溫，待溫度及成分合格后進(jìn)行出鋼操作。
[0019]所述鐵水中磷含量(重量百分比)小于等于0.25%，鐵水中硅含量(重量百分比)小于等于0.8%，鐵水溫度大于等于1280°C。傳統(tǒng)的工藝只能適應(yīng)磷含量0.15%以下的鐵水，本工藝能夠適應(yīng)磷含量0.25%以下的鐵水，使用范圍更廣。
[0020]進(jìn)一步地，所述脫磷噴粉氧槍的供氧強(qiáng)度為0.8?2.5Nm3/(min.t)，以超音速?lài)娙肴鄢兀┭鯐r(shí)間為8?12min;粉劑以亞音速?lài)娙肴鄢?，其流量為O?1500kg/min;控制熔池溫度在1330 °C?1380 °C，避免碳劇烈反應(yīng)。
[0021]進(jìn)一步地，所述脫碳雙流氧槍的總供氧強(qiáng)度為2.0?4.5Nm3/(min.t)，主氧流供氧強(qiáng)度恒定，以超音速吹入熔池，副氧流根據(jù)各個(gè)階段不同流量逐步連續(xù)調(diào)節(jié)供氧強(qiáng)度，控制化渣、噴濺、返干程度，每個(gè)階段的供氧強(qiáng)度都可以單獨(dú)連續(xù)調(diào)節(jié)，適應(yīng)工藝需求，供氧時(shí)間為8?15min。
[0022]進(jìn)一步地，在脫磷期，保持脫磷噴粉氧槍槍位不變，副氧流通道的氧流或粉劑被主氧流通道射出的超音速氣流環(huán)繞包裹進(jìn)入煉鋼熔池。
[0023]進(jìn)一步地，在脫碳期，保持脫碳雙流氧槍槍位不變，主氧流通道保持超音速射流，通過(guò)調(diào)節(jié)副氧流通道的氧流量，改變脫碳雙流氧槍的供氧量。
[0024]進(jìn)一步地，所述脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍結(jié)構(gòu)一致，均包括噴頭和中心管，所述噴頭具有中心孔，所述中心管伸入噴頭中心孔內(nèi)，中心管外壁與噴頭內(nèi)壁之間沿噴射方向形成先收縮后擴(kuò)張的噴射通道，且所述中心管外壁與噴頭喉口處內(nèi)壁之間形成環(huán)槽縫噴口，所述中心孔四周的噴頭上傾斜設(shè)置有多個(gè)拉瓦爾型噴口。
[0025]采用上述結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，主氧流通過(guò)噴頭上的拉瓦爾型噴口和環(huán)槽縫噴口以超音速射入轉(zhuǎn)爐，副氧流及粉劑通過(guò)中心管直接射入轉(zhuǎn)爐。主氧流維持在超音速射流，保持對(duì)熔池的攪拌和沖擊力恒定，可在槍位恒定并維持超音速射流的情況下，通過(guò)中心管內(nèi)副氧流流量的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)供氧量的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工藝需求。
[0026]進(jìn)一步地，還包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的主氧管、隔水管和水冷管，所述主氧管和水冷管分別與噴頭焊接，所述主氧管與隔水管之間構(gòu)成冷卻水進(jìn)水通道，所述隔水管與水冷管之間構(gòu)成冷卻水回水通道，所述中心管內(nèi)構(gòu)成副氧流通道，所述主氧管與中心管之間形成主氧流通道。主氧流經(jīng)環(huán)槽縫噴口和拉瓦爾型噴口噴入轉(zhuǎn)爐。
[0027]進(jìn)一步地，所述中