专利名称：一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法。
背景技术：
高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，这种方法是由古代竖炉发展、改进而形成的， 尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单， 生产量大，劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。传统的高炉炼铁生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石等)，从位 于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气，在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、 天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过 程中除去铁铁矿石中的氧，从而还原得到铁；炼出的铁水从铁口放出，作为炼钢等原料；铁 矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出；产生的煤气从炉顶导出， 经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料；而氧气转炉炼钢的目的是将来自高炉 的铁水转变成钢水，随后经二次精炼进一步提纯；现代转炉炼钢主要是去除铁水中的碳和 磷，因此转炉冶炼钢水的作用已经明显降低，其功能已大大降低；如何将高炉、转炉两者更 好地结合起来，降低能耗，节省工序是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有工艺的问题，提供一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方 法，将高炉炼铁和转炉炼钢两者结合起来，在现有炼铁工艺基础上，通过集束射流氧枪直接 向高炉内铁水喷吹氧气，以达到铁水脱碳、脱磷，实现铁水半成品钢化。本发明的方法按以下步骤进行将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线与炉壁的夹角为30° 60°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，在高温下焦 炭中的碳同鼓入空气中的氧反应生成一氧化碳，一氧化碳将烧结矿中铁还原出来，生成的 铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射流氧枪的出口与 高炉内的炉渣顶部之间的距离差在500 IOOOmm时，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧 气，集束射流氧枪管道内氧气的压力为1. 1 1. 5MPa，氧气的吹入量为30 60m3/t铁水， 将铁水冶炼成半成品钢。上述方法中焦炭的加入量按150 180kg/t烧结矿。上述方法冶炼半成品钢的焦比为250 300kg/t。上述方法中，集束射流氧枪的数量为1 10个，当集束射流氧枪数量为2个以上 时，集束射流氧枪在高炉炉壁上均勻分布。上述方法中，集束射流氧枪向铁水中吹入氧气时，每个集束射流氧枪中，中心氧射 流的流速为1. 6 2. 6马赫，环形氧射流的流速为50 300m/s ；中心氧射流的氧气流量为 1000 8000Nm7h，环形氧射流的氧气流量为50 1000Nm7h。
上述方法获得的半成品钢中碳的重量百分比为0.3 0.4%，硅的重量百分比为 0. 2 0. 4%，磷的重量百分比为0. 05 0. 06%。本发明采用集束射流氧枪能够解决传统超音速氧枪喷射距离短、冲击力小、氧气 利用率低的缺点，利用环形氧射流燃烧形成的封套保护主氧气流，集束射流氧枪的射流距 离能够达到2m，甚至更高，高压氧气穿过渣层进入铁水层，与铁水中的碳、硅、磷等元素发生 氧化反应，放出大量的热量并产生大量的煤气，其中产生的热量成为高炉冶炼的热源之，产 生的煤气作为还原剂，将烧结矿中的铁还原出来，生成铁水和炉渣。氧气流进入铁水中，形 成较大的穿透深度，改善对铁水的搅拌效果，同时进入铁水的气流分散为气泡，增加了铁水 与氧气的接触面积，改善了冶金反应的动力学条件，提高了氧气的利用效率，铁水经吹氧成 为低磷低硅的半成品钢。上述方法中当渣量大时，可先经渣口将大部分渣除去，使渣层厚度在500mm以内， 能够使氧气和热量得到更充分的利用。本发明的方法可以在高炉内直接炼出半成品钢，省去后续的转炉的装备，经精炼 炉直接精炼成合格钢水，炉况顺行，提高高炉内温度，出钢温度高，外供煤气质量好，热值 高，焦比低等优点，同时可较容易对现有高炉实施技术改造。
具体实施例方式本发明实施例中采用料车间隔进料的冶炼方式，烧结矿、焦炭经料车放入高炉中， 持续通过预热空气，高炉中形成的钢水每1. 5 2. 5h排出一次。本发明实施例中采用的集束射流氧枪的型号为ACI Pyrejet。本发明实施例中的每次吹氧时连续吹氧时间为30 60min。本发明实施例中采用的高炉为50 1080m3高炉。本发明实施例中吹入高炉的空气的温度为1100°C ；吹入高炉的空气风量为140 2900m7min，冶炼完成后的出钢温度为1580 1620°C。本发明实施例中采用的烧结矿为普通工业炼铁用烧结矿，含TFe 56.56wt%，含 FeO 彡 9. Owt % ο实施例1采用1080m3高炉，将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线与炉壁 的夹角为60°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，在 高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧反应生成一氧化碳，一氧化碳将烧结矿中铁还原出 来，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射流氧枪 的出口与高炉内的炉渣顶部之间的距离差在700mm时，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧 气，集束射流氧枪管道内氧气的压力为1. 5MPa，氧气的吹入量为50m3/t铁水；将铁水冶炼 成半成品钢。其中焦炭的加入量为170kg/t烧结矿。上述集束射流氧枪的数量为8个，在高炉炉壁上均勻分布。每个集束射流氧枪中的中心氧射流的流速为2. 6马赫，环形氧射流的流速为 300m/s ；中心氧射流的氧气流量为2000Nm3/h，环形氧射流的氧气流量为400Nm3/h。获得的半成品钢中碳的重量百分比为0. 3%，硅的重量百分比为0. 3%，磷的重量
4百分比为0. 06%，冶炼半成品钢的焦比为280kg/t，冶炼完成后出钢温度1590°C。按上述投料比采用传统冶炼铁水技术，获得的铁水中碳含量为4%，硅的重量百分 比为1. 3%，磷含量为0. 1%，焦比360kg/t，冶炼完成后出铁温度HOO0C0实施例2采用450m3高炉，将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线与炉壁 的夹角为45°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，在 高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧反应生成一氧化碳，一氧化碳将烧结矿中铁还原出 来，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射流氧枪 的出口与高炉内的炉渣顶部之间的距离差在900mm时，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧 气，集束射流氧枪管道内氧气的压力为1. 3MPa，氧气的吹入量为52m3/t铁水；将铁水冶炼 成半成品钢。其中焦炭的加入量为180kg/t烧结矿。上述集束射流氧枪的数量为4个，在高炉炉壁上均勻分布。每个集束射流氧枪中的中心氧射流的流速为2. 4马赫，环形氧射流的流速为 260m/s ；中心氧射流的氧气流量为1800Nm3/h，环形氧射流的氧气流量为350Nm3/h。获得的半成品钢水中碳的重量百分比为0. 4%，硅的重量百分比为0. 3%，磷的重 量百分比为0. 05%，焦比300kg/t，冶炼完成后出钢温度1600°C。按上述投料比采用传统冶炼铁水技术，获得的铁水中碳含量为4. 1%，硅的重量百 分比为1. 1%，磷含量为0. 07%，焦比410kg/t，冶炼完成后出铁温度1450°C。实施例3采用800m3高炉，将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线与炉壁 的夹角为50°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，在 高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧反应生成一氧化碳，一氧化碳将烧结矿中铁还原出 来，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射流氧枪 的出口与高炉内的炉渣顶部之间的距离差在600mm时，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧 气，集束射流氧枪管道内氧气的压力为1. 4MPa，氧气的吹入量为48m3/t铁水；将铁水冶炼 成半成品钢。其中焦炭的加入量为180kg/t烧结矿。上述集束射流氧枪的数量为6个，在高炉炉壁上均勻分布。每个集束射流氧枪中的中心氧射流的流速为2. 5马赫，环形氧射流的流速为 280m/s ；中心氧射流的氧气流量为1600Nm3/h，环形氧射流的氧气流量为300Nm3/h。获得的半成品钢水中碳的重量百分比为0. 3%，硅的重量百分比为0. 4%，磷的重 量百分比为0. 06%，焦比290kg/t，冶炼完成后出钢温度1580°C。按上述投料比采用传统冶炼铁水技术，获得的铁水中碳含量为3. 8%，硅的重量百 分比为1. 2 %，磷含量为0. 08 %，焦比370kg/t，冶炼完成后出铁温度1430 V。实施例4采用50m3高炉(实验炉)，将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线 与炉壁的夹角为45°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的 空气，在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧反应生成一氧化碳，一氧化碳将烧结矿中铁还原出来，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射 流氧枪的出口与高炉内的炉渣顶部之间的距离差在800mm时，通过集束射流氧枪向铁水中 吹入氧气，集束射流氧枪管道氧气的压力为1. 2MPa，氧气的吹入量为30m3/t铁水；将铁水 冶炼成半成品钢。其中焦炭的加入量为150kg/t烧结矿。上述集束射流氧枪的数量为8个，集束射流氧枪在高炉炉壁上均勻分布。每个集束射流氧枪中的中心氧射流的流速为2.0马赫，环形氧射流的流速为 200m/s ；中心氧射流的氧气流量为200Nm3/h，环形氧射流的氧气流量为50Nm3/h。集束射流枪的数量为1个。上述方法获得的半成品钢水中碳的重量百分比为0.3%，硅的重量百分比为 0.2%,磷的重量百分比为0. 06 %，焦比250kg/t，冶炼完成后出钢温度1620°C。按上述投料比采用传统冶炼铁水技术，获得的铁水中碳含量为3. 8%，硅的重量百 分比为1. 2 %，磷含量为0. 08 %，焦比450kg/t，冶炼完成后出铁温度1420 V。
权利要求
一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，其特征在于该方法的步骤为将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上，集束射流氧枪轴线与炉壁的夹角为30°～60°，出口向下；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，此时集束射流氧枪位于炉渣上方，当集束射流氧枪的出口与高炉内的炉渣顶部之间的距离差在500～1000mm时，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧气，集束射流氧枪管道内氧气的压力为1.1～1.5MPa，氧气的吹入量为30～60m3/t铁水，将铁水冶炼成半成品钢。
2.根据权利要求1所述的一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，其特征在于所述的 焦炭的加入量按150 180kg/t烧结矿。
3.根据权利要求1所述的一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，其特征在于所述的 集束射流氧枪的数量为1 10个，当集束射流氧枪数量为2个以上时，集束射流氧枪在高 炉炉壁上均勻分布。
4.根据权利要求1所述的一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，其特征在于所述的 半成品钢中碳的重量百分比为0. 3 0. 4%，硅的重量百分比为0. 2 0. 4%，磷的重量百 分比为0. 05 0. 06%。
5.根据权利要求1所述的一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，其特征在于冶炼成 半成品钢的焦比为250 300kg/t。
全文摘要
一种铁水吹氧高炉冶炼半成品钢的方法，属于冶金技术领域，该方法步骤为将集束射流氧枪安装在高炉炉壁上；在高炉炉顶装入烧结矿和焦炭，从风口吹入经过预热的空气，生成的铁水通过铁口从高炉中放出，通过集束射流氧枪向铁水中吹入氧气，将铁水冶炼成半成品钢。本发明的方法可以在高炉内直接炼出半成品钢，省去后续的转炉的装备，经精炼炉直接精炼成合格钢水，炉况顺行，提高高炉内温度，出钢温度高，外供煤气质量好，热值高，焦比低等优点，同时可较容易对现有高炉实施技术改造。
文档编号C21C5/56GK101942539SQ20101026332
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者周建安, 周鹏, 李旭, 钟永强 申请人:周建安