[发明专利]一种利用CO2控制转炉氧枪射流冲击区高温火点的方法

说明书

本发明涉及炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种利用CO₂控制转炉氧枪射流冲击区高温火点的方法，适用于30～400t转炉炼钢过程。根据转炉吹炼进程，基于熔池冶金反应特征，通过分时段动态调控喷吹气体中CO₂比例，利用CO₂高温反应特性，吹炼前期减小火点热辐射，吹炼中期强化熔池搅拌，加速火点与熔池间物质和能量传递，吹炼末期，防止钢液过氧化、提高金属收得率，实现控制转炉吹炼过程中氧枪射流冲击区温度分布及火点体积，进而改善冶炼效果。

技术领域

本发明涉及炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种利用CO₂控制转炉氧枪射流冲击区高温火点的方法。

背景技术

由于转炉内部极其复杂的物理化学变化、恶劣的冶炼环境以及目前研究手段的限制等原因，对于转炉氧枪射流冲击区高温火点方面的研究鲜有报道，从业人员只能将转炉作为“黑箱”系统，分析转炉物料、能量及动量输入与输出间的关系，进行模糊性控制。

另一方面，随着高效冶炼技术的发展，转炉炼钢过程的供氧强度不断增加，高强度的氧气射流直接接触转炉熔池，在射流冲击区，强烈的冶金放热反应导致热量急剧增加，受转炉炼钢熔池瞬态吸热能力的限制，射流冲击区热量难以有效释放，产生2700℃以上的高温火点区，导致大量铁蒸发的同时，火点高温热辐射严重，大量的富余热量来不及传递进入熔池内部，而随着烟气排出，造成转炉输入能量的巨大浪费。

长期以来，转炉高温火点区的控制都是钢铁企业面临的世界性难题，因此，如何通过合理的工艺操作手段研究及控制转炉氧枪射流高温火点区，实现高温火点区热量产生—传递—熔池吸热的能量动态平衡，提高火点区与熔池内部能量利用效率成为了钢铁行业亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种利用CO₂控制转炉氧枪射流冲击区高温火点的方法，基于熔池冶金反应特征，通过分时段动态调控喷吹气体中CO₂比例，吹炼前期利用CO₂高温反应特性抑制Si、Mn反应放热，减小火点热辐射，吹炼中后期加速火点与熔池间物质和能量传递，减少烟气带走热量造成的热损失，从而控制转炉吹炼过程中氧枪射流冲击区温度分布及火点体积，达到减少热量损失，提高能量利用率的目的。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用CO₂控制转炉氧枪射流冲击区高温火点的方法，该方法基于转炉熔池冶金反应特征，通过分时段动态调控喷吹气体中CO₂比例，利用CO₂物理及高温反应特性，在各阶段完成吹炼任务，以达到控制转炉吹炼过程中氧枪射流冲击区温度分布及火点体积的目的。在吹炼前期，控制喷吹气体中CO₂比例10～20％，将高温火点体积所占氧枪射流冲击区比例控制在20～30％，在满足熔池快速升温、化渣的同时，有效抑制Si、Mn反应放热，减小火点热辐射，若高温火点体积占比超过或小于该范围，则会造成转炉内能量过剩或能量不足等问题；在吹炼中期，控制喷吹气体中CO₂比例3～10％，将高温火点体积所占氧枪射流冲击区比例控制在20～40％，强化熔池搅拌，加速火点与熔池间物质和能量传递，减少烟气带走热量造成的热损失，若高温火点体积占比超过40％，则烟气将带走大量富余热量，造成热损失，若高温火点体积占比小于20％，则熔池搅拌过于强烈，钢液升温能量供应不足，影响冶炼节奏；3)吹炼末期，控制喷吹气体中CO₂比例10～30％，将高温火点体积所占氧枪射流冲击区比例控制在5～10％，在满足终点钢液温度、磷含量工艺要求的同时，进一步提高金属收得率，提升钢液质量，若高温火点体积占比超过射流冲击区10％，则会造成钢液过氧化，若其占比小于5％，则转炉终点温度难以达到正常水平。

本发明包括以下步骤：