一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及炼钢领域，具体涉及一种炼钢炉的溅渣护炉方法。
【背景技术】
[0002] 转炉溅渣护炉工艺1995年传入我国至今已有近二十年了。该工艺是在转炉出钢 后将炉渣留在炉内，通过氧枪喷射高压氮气流将炉渣喷溅到炉壁上起到保护炉衬的作用。 二十年来该工艺技术得到不断发展，相继出现许多与溅渣护炉相关的专利技术。如专利《转 炉溅渣过程中气化脱除熔渣中磷的方法》（专利号：200610012514. 4)，是在溅渣护炉前向炉 内加入碳质还原剂或硅质还原剂，在溅渣护炉作业过程中气化脱除渣中部分磷。但实际试 验中发现，溅渣前向炉内加入的碳质还原剂先与炉渣中的FeO发生部分还原反应消耗部分 碳质还原剂，碳还原剂加少了（约150公斤），气化脱磷率低，只有10. 33 %，加多了（大于 650公斤），气化脱磷率也低，只有当加入量650公斤（约相当4公斤/吨钢）时，气化脱磷 率最高，不过也只有31. 36%。原因是还原剂量加少了不够，加多了不仅会导致炉渣冷却降 温，且大量增加炉渣中固体颗粒导致炉渣变粘，加入的碳质还原剂在溅渣之前通过摇炉还 原渣中FeO约1. 26-3. 61 %，而在随后的持续溅渣2-4分钟期间渣中FeO几乎再没有被还原 降低，FeO降低可使渣熔点略有升高，这三者都导致炉渣粘度增大，从而严重破坏气化脱磷 反应的动力学条件。此外，加入的大量碳质还原剂与炉渣混合不均增大炉渣局部粘度或结 块不利于溅渣护炉作业。故该工艺因加入大量碳质还原剂不但成本高且气化脱磷效果差， 偶尔最高的气化脱磷率也只有30%左右，远达不到专利中的最佳的近60%的脱磷效果，该 专利技术因性价比低而无实际应用价值，见《唐钢150吨转炉溅渣护炉工艺系统化研究的 实验研究》作者张响，2007年4月15日；上述专利技术和目前流行的工艺一样，都使用氮气 作喷吹气源，该气体是惰性气体没有还原剂作用且不可回收，成本较高。专利《C02用于转 炉炼钢溅渣护炉的方法〔200610165219. 2〕用工业废气分离出的高纯0)2气体作为喷溅气 体，并在溅渣之前向炉内加入碳质还原剂，溅渣过程中产C02+C=C0丨加以回收，但或因效 果差或成本高无实际应用。
【发明内容】
[0003] 针对目前转炉溅渣护炉作业使用氮气加碳质还原剂气化脱磷效果差、成本高无法 实现实际应用的现状，本发明的目的旨在开发一种利用钢厂自身发生的转炉煤气取代氮气 作溅渣气源，提升炉渣气化脱磷效果同时实现余煤气回收利用。
[0004] 转炉煤气回收利用工艺已是一项十分的成熟工艺，该工艺在转炉吹炼时降下活动 烟罩，通过炉口微压系统指令液控文氏管调节喉口开度控制炉口吸入的空气量，既减少C0 的燃烧量，也有效控制含C0的炉气外泄，所产生的含C0烟气经冷却到达除尘系统进行除 尘，通过动力风机后的C0、02分析仪分析炉气中C0、0 2含量，C0、0 2达标的气体通过三通阀 的调节进入煤气柜，未达标的气体也通过三通阀送人放散塔燃烧后排放。转炉吹炼时所回 收的煤气温度可高达1500°C，脱碳期转炉煤气中C0可高达80%或以上。转炉回收的煤气 中一般含C060-80%、C02 15-20%，以及氮、氢和微量的氧，其比重彡氮气。转炉现有的安 全成熟完善的高温煤气回收系统为本发明技术的开发提供了前提条件。本发明技术的原理 是这样的，研究结果表明，转炉溅渣护炉作业条件下向钢渣中加碳气化脱磷时P2〇5先于FeO 还原且气化脱磷的还原反应符合二步理论，即，第一步，加入的固体碳先与炉气中C02反应 生成间接还原剂CO:C02+C=⑶丨（1);第二步，P205被生成的C0还原并气化：P205+5C0个 =P2(g)丨+5C02t(2);图1为气化脱磷二步反应示意图。其中，反应C02+C=C0丨（1) 和P205在渣中扩散为气化脱磷的限制性环节，详见《流动氮气条件下熔渣脱磷的热力学和 动力学基础研究》河北理工大学，作者项利，2005年5月。转炉开始溅渣护炉作业下枪时， 烟罩及煤气回收系统处于煤气回收状态，经过净化回收合格达标的转炉煤气经加压后高压 煤气通过氧枪喷射，使炉内渣溅起，在整个溅渣期间持续约2-4分钟内炉膛笼罩在充满C0 还原气氛中，高温液态渣中的P2〇5在高温〔多1500°C〕和高速煤气射流冲击下与C0-接触 即发生：P205+5C0丨=P2(g)丨+5C02丨反应。与氮气心作气源并向炉渣中添加碳还原剂 的溅渣工艺相比，使用转炉煤气作溅渣气源气化脱磷不存在C02丨+C= 2C0丨需要生成C0 这一反应过程，高压煤气射流直接将尚未经喷溅气体冷却的高温液态钢渣击碎雾化，并在 击碎雾化的同时煤气中C0与大量溅起的液态渣滴中P205大面积充分接触，此时炉渣尚未经 高压气体冷却同时也没有大量碳质还原剂加入导致炉渣粘度剧增，整个炉膛充彻细小的液 态渣滴，C0与P205接触面积大，P205在渣中传质速度快。因此用煤气作溅渣气源，消除了用 氮气加碳溅渣过程气化脱磷的两个气化脱磷的限制性环节，即不存在C02丨+C= 2C0丨反 应过程和P2〇5渣中扩散速度慢的限制环节，气化脱磷速率将急剧增大，可在更短的溅渣时 间内就会达到更好的气化脱磷效果；氧枪喷射出的煤气溅渣后通过转炉煤气回收系统合格 的余煤气可重新回收，往返循环；若使回收的煤气C0含量少降低或不降低，可考虑在溅渣 前向炉内适量加入碳质还原剂，溅渣过程中发生的C02丨+C= 2C0丨反应，可使炉气中C0 少降低或不降低；为进一步提高转炉煤气C0含量，提升气化脱磷效果可考虑将转炉脱碳期 煤气单独回收储存使用。
[0005]本发明的技术方案是这样的，出钢毕，将上一炉终点渣全部或部分留在炉内。转炉 回零位，在转炉下枪即将开始溅渣护炉作业前，使转炉煤气回收系统处于煤气回收状态，烟 罩处于微负压差状态，使用经检测安全净化合格达标的的转炉煤气，严格控制煤气中氧含 量，C0含量一般在60-80%，且C0含量越高越好。可利用现有的氮气加压储气输气系统。 经加压的煤气总压力为1. 2-1. 7MPa，溅渣工作压力为0· 6-1. 4MPa，流量为5000-80000m3/h， 具体使用煤气压力和流量依据各钢厂的条件和转炉吨位确定。高压煤气经下探至溅渣抢位 的氧枪喷射出高压煤气射流将炉渣溅起，实施溅渣护炉作业；本发明溅渣护炉作业的方法 所使用的工艺方法与用氮气溅渣护炉作业方法一样，唯一不同的特征在于用转炉煤气取代 了氮气。该工艺方法同样适用于电弧炉溅渣护炉作业，即用电弧炉煤气取代氮气进行溅渣 护炉作业。转炉煤气也可由其它C0为主要成分的气体所取代。
[0006]本发明取得的有益效果是，利用转炉自身发生的煤气作溅渣护炉作业的气源，可 实现溅渣护炉作业的同时快速高效气化脱磷，大幅度提高下一炉初期渣脱磷能力，为少渣 炼钢工艺提供条件；同时实现煤气循环利用；可缩短溅渣护炉作业时间，提高溅渣层抗渣 侵蚀能力；置换出来的氮气可生产液化氮等产品提高附加值。
【具体实施方式】
[0007] 出钢毕，将上一炉终点渣全部或部分留在炉内，转炉回零位。使转炉煤气回收系统 处于煤气回收状态，烟罩处于微负压差状态，使用的经检测合格干净达标的转炉煤气，C0含 量一般在60-80 %，煤气C0含量越高越好，高压煤气总压力为1. 2-1. 7MPa，溅渣作业的工作 压力为〇· 6-1. 4MPa，流量为5000-80000m3/h，转炉煤气压力和流量的确定与各钢厂条件和 转炉容量有关，氧枪下降至溅渣枪位，经氧枪喷出的高压煤气流将炉渣溅起，整个溅渣作业 时间持续约2-4分钟。溅渣后所产生的烟气经冷却到达除尘系统进行除尘，通过动力风机 后的C0、02分析仪分析炉气中C0、0 2含量，C0、0 2合格达标的气体通过三通阀的调节进入煤 气柜，未达标的气体也通过三通阀送人放散塔燃烧后排放。
[0008] 实施例
[0009] 某厂转炉冶炼基本情况
[0010] 转炉公称容量：50吨
[0011] 出钢量：64-70吨
[0012] 主要品种：碳结、压力容器、低合金钢等
[0013] 氧枪参：三孔拉瓦尔型喷头
[0014] 氧气流量〔标态〕：10500-13000m3/h;使用压力 0· 9-1.OMPa
[0015] 平均冶炼周期33min25s
[0016] 出钢温度：1640-1700°C
[0017] 煤气主要成分：C0含量55-76%，C02 13-16%，N2 15-20% ;高压煤气总压力为 1. 6MPa，溅渣工作压力为0. 8-0. 9MPa，流量为180-250m3/min。出钢毕，将上一炉终点渣全 部或部分留在炉内，倒炉取渣样。回零位，使转炉煤气回收系统处于煤气回收状态，烟罩处 于微负压差状态。氧枪下探至溅渣枪位开始溅渣作业，溅渣作业持续2-4分钟，溅渣所产生 的烟气经水冷烟罩冷却到达除尘系统进行除尘，经检测余煤气〇)、0 2合格达标，余煤气通过 三通阀的调节进入煤气柜。溅渣毕，取渣样；溅渣前后渣中P2〇5平均由3. 58%降至1. 60%， 磷的气化率最低为32%，最高达78%，具体典型几炉气化脱磷率实施例见表1。
[0018] 表1几炉典型的气化脱磷率实施例
[0019]
[0020] 以上通过实施例对本发明的技术方案和本发明的气化脱磷效果作了进一步说明， 但本发明的保护范围不仅限于此，基于本发明原理的所作的任何改进均应属本发明权利要 求的保护范围。
【主权项】
1. 一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，其特征在于：用转炉煤气取代氮气作为溅渣 气源进行转炉溅渣护炉作业。2. 如权利要求1所述的一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，其特征在于：用转炉煤 气进行转炉溅渣护炉作业的具体过程为：出钢毕，将上一炉终点钢渣全部或部分留在炉内， 转炉回零位，转炉煤气回收系统处于煤气回收状态，氧枪下探至溅渣作业枪位，溅渣的煤气 工作压力为〇. 6-1. 4MPa，高压煤气经下探的氧枪喷出流量为5000-80000Nm3/h的高压煤气 将炉渣溅起进行溅渣护炉作业，溅渣护炉作业持续2-4分钟。3. 如权利要求2所述的一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，其特征在于：转炉煤气 可由含CO为主要成分的气体所取代。4. 如权利要求3所述的一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，其特征在于：转炉煤气 可由电弧炉煤气所取代。5. 如权利要求4所述的一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，其特征在于：该溅渣护 炉作业方法同样适用于电弧炉溅渣护炉作业。
【专利摘要】本发明公开了一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法，该工艺方法用转炉煤气取代氮气进行转炉溅渣护炉作业，可实现溅渣护炉作业的同时快速高效气化脱磷，大幅度提高下一炉初期渣脱磷能力，为少渣炼钢工艺提供条件，降低炼钢成本；同时实现煤气循环利用；可缩短溅渣护炉作业时间，提高溅渣层抗渣侵蚀能力；置换出来的氮气可生产液化氮等产品提高附加值。
【IPC分类】C21C5/36, C21C5/28
【公开号】CN105238903
【申请号】CN201510561089
【发明人】王虎
【申请人】王虎
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月28日