[发明专利]采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法及超音速氧枪

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种采用超音速氧枪喷粉提高脱磷率的转炉炼钢方法以及所使用的超音速氧枪。

背景技术

脱磷是炼钢过程最重要的任务之一，脱磷的关键是控制转炉前期温度和造渣速度，同时提供良好的动力学条件。随着转炉供氧强度的提高和底吹技术的应用，转炉炼钢的吹炼节奏不断加快，如何快速成渣完成炼钢脱磷任务已成为目前转炉高效冶炼的关键问题。

脱磷主要采用CaO系造渣剂，石灰在熔渣中的渣化过程是由外表面到内部逐步进行的。冶炼初期，由各元素的氧化产物FeO、SiO₂、MnO、Fe₂O₃与加入的石灰等造渣材料形成了初期熔渣。氧化物从石灰表面向其内部渗透，并在高温下与CaO作用，生成一些低熔点的化合物。

目前，为提高造渣材料的熔化速度，通常采用化渣剂及强化搅拌(顶吹或底吹)的方法。强化搅拌主要依靠顶吹氧气射流，底吹作为辅助手段，但还是难以满足快速成渣的脱磷要求。

本发明提出一种采用超音速氧枪喷粉的转炉炼钢方法，以达到提高脱磷率，降低造渣料消耗和金属铁损，满足炼钢过程脱磷要求。

发明内容

本发明的目的是通过顶吹超音速氧枪装置输送脱磷用造渣材料，造渣材料以超音速粉气流状态喷入转炉熔池，超音速喷粉对炼钢熔池产生强烈的冲击搅拌作用，使粉状造渣材料与熔池充分接触，实现炼钢过程快速化渣，为熔池钢渣界面的脱磷反应创造良好的热力学和动力学条件，有利于提高转炉炼钢脱磷率，降低造渣材料消耗和铁损。

为了实现本发明的目的，提出一种采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法，所使用的设备包括供粉系统和供氧系统，所述方法使用供粉系统和供氧系统，通过顶吹超音速氧枪输送脱磷用粉状造渣材料，造渣材料以超音速粉气流状态喷入转炉熔池，使粉状造渣材料与熔池充分接触并增强熔池搅拌能力，改善转炉炼钢脱磷效果。

所述造渣材料为石灰粉、石灰石粉、萤石粉、铁矿粉及锰矿粉或上述多种粉状材料混合。

所述粉状造渣材料的喷粉流量控制在30-500kg/min，输送粉剂的载气流量为50-3000Nm³/h，压力0.4-1.4MPa，喷头马赫数为1.5-2.1。

所述供氧系统的喷吹氧气和供粉系统的粉状造渣材料采用分段控制：冶炼炉加完铁水和废钢摇正炉体后，开始喷吹氧气和粉状造渣材料，输送粉剂的载气为氧气、二氧化碳、氮气或氩气，采用高枪位操作；当转炉内化渣良好时，调节喷吹造渣材料流量，降低喷枪枪位，利于脱磷脱碳反应进行；当脱磷期结束且炉渣状况良好时，停止喷吹造渣材料，出钢过程载气和氧气均停吹。

本发明还提出实施例1，用于120吨转炉，冶炼分段控制过程为：

冶炼前期：喷吹石灰石粉流量为200～220kg/min，输送载气流量为1500Nm³/h，同时加入部分石灰，加完镁球、化渣剂、萤石造渣材料，采用高枪位1.8-2.0m操作；

冶炼中期：喷吹石灰石粉流量为100～150kg/min，载气流量为1200Nm³/h，采用低枪位1.6-1.8m操作，当脱磷期结束且炉渣状况良好时停止喷吹石灰石粉；

冶炼后期：载气流量为1200Nm³/h，强化搅拌，均匀熔池温度及成分，降低枪位至1.4-1.6m，降低炉渣铁损，提高金属收得率；

出钢过程载气和氧气均停吹。

其中，所述供粉管8采用φ60×5mm的耐磨不锈钢管，通过弧形弯道引入吹氧中心管6；所述供粉管8出口位于氧枪喷头14处；氧枪喷头14马赫数为1.9；氧气流量为25000-28000Nm³/h，压力为0.65-0.85MPa；所述粉状造渣材料为石灰石粉，粒径小于2mm。

实施例2用于300吨转炉，冶炼分段控制过程为：

冶炼前期：喷吹石灰粉流量为450～500kg/min，输送石灰粉的载气流量为3000Nm³/h，同时加入部分石灰，加完镁球、化渣剂造渣材料，采用高枪位2.4-2.6m操作；

冶炼中期：喷吹石灰粉流量为400kg/min，输送石灰粉的载气流量为2800Nm³/h，当炉渣化好且脱碳反应剧烈进行时，停止喷吹石灰粉，操作枪位为2.0-2.4m；

冶炼后期：气体流量为1500Nm³/h，降低枪位至1.8-2.0m，加强熔池搅拌，均匀钢液温度及成分，降低炉渣铁损，提高金属收得率；