专利名称：钢包浇余热态钢渣的回收利用方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明具体涉及钢铁冶炼技术领域的一种炼钢厂对连铸浇注后钢包中热态钢渣 直接进行回收利用的方法及系统。
背景技术：
在钢铁冶炼技术领域，经过精炼炉精炼的热态钢包残钢残渣(主要为液态)一般 含有较高的CaO，其在低氧化性环境下具有较强的脱硫能力，而在强氧化性环境下则具有较 强的脱磷能力。同时，该类热态钢包残钢残渣中还含有大量的显热。因此，各钢铁企业长期 以来一直关注着如何充分有效的回收利用钢包残钢残渣，并为之不断努力，且随着全球环 保形势的日益严峻，这种努力尤其显现出其必要性和重要性。目前，钢包热态钢渣的回收方法主要有两类，其一是冷态回收法，其二是热态回收 法。冷态回收法的不足之处在于，除了浪费了所有的物理显热之外，还需要不少后步的机械 加工处理，其技术方案可参考公开号CN101054607的发明专利申请。相比之下热态回收法 则具有很多优点，它既保证了物料和显热的双重回收，同时还节省了冷态下的机械加工处 理时间，缩短了冶炼周期，从而提高了生产率和总体经济效益，该技术具体可参考公开号为 CN2758270A.CN101413037A 和 CN101476000A 的发明专利申请。公开号 CN1804047A 的发明 专利在传统热态回收方法的基础上，发展出一种炼钢浇余热态钢渣回收循环利用的方法， 其技术方案是将残钢残渣倒入等待出钢的空钢包中，让转炉出来的钢水与其混冲合并从而 达到残钢回收和液渣精炼再利用的目的。但这种方法有存在如下不足其一是对残钢残渣 兑入空包后至出钢的时间间隔限制严格，一旦时间间隔过长，已经过一次倒包的残钢残渣 很容易在包底冻结，影响后续生产操作；其二是易使出钢量和总渣量出现波动，给后续精炼 操作带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提出一种钢包浇余热态钢渣的回收利用方法及系统，其可实现 对浇注后钢包中液态残钢残渣的直接回收利用，达到节约资源，节能环保和提高生产效率 的目的，从而克服现有技术中的不足。为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案一种钢包浇余热态钢渣的回收利用方法，其特征在于，该方法为将浇注后钢包中 的热态钢渣兑入盛有铁水的铁水包中，再向铁水包中吹氧，其后对铁水包中的铁水进行后 续处理。进一步讲，该方法具体为将浇注后钢包中的热态钢渣兑入盛有铁水的铁水包中， 再向铁水包中吹氧，调节铁水包中铁水的温度和渣层的流动性，其后对铁水包中的铁水进 行后续处理。该方法包括如下步骤对铁水包中的铁水进行预处理；
将钢包中的热态残钢液渣兑入铁水包；向铁水包中的铁水吹氧，调节铁水的温度和渣层的流动性；将铁水包中的铁水兑入电弧炉或氧气转炉进行后续冶炼操作。该方法包括的具体步骤为对铁水包中铁水进行扒渣处理；将铁水包运至热态钢渣兑入工位，并将钢包中的热态残钢液渣兑入铁水包；将铁水包运至热态钢渣回收预处理工位，以一烟罩盖住铁水包开口部，并以氧枪 向铁水包中的铁水吹氧，调节铁水的温度和渣层的流动性；将烟罩和氧枪从铁水包上移除，并测量铁水包中的铁水的温度，取样检测；将铁水包中的铁水兑入电弧炉或氧气转炉进行后续冶炼操作。一种应用于如上所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的系统，其特征在于，该 系统包括铁水包，该铁水包用于盛装铁水，并可供兑入浇注后钢包中的热态钢渣；烟罩，该烟罩与一抽风除尘系统连通，并可遮覆铁水包的开口部；以及氧枪，该氧枪可向铁水包内吹氧。具体而言，所述氧枪与一供氧系统连通，并由一可使氧枪作升降及旋转动作的氧 枪夹持系统夹持。所述烟罩与一至少可使烟罩作升降动作的驱动系统连接，且该烟罩上开设一可供 氧枪穿过的通孔。所述系统还包括扒渣机，该扒渣机可对铁水包中的铁水进行扒渣处理。所述铁水包底部安装透气砖。所述系统还包括三个分别用于贮装石灰、氧化铁皮和萤石的辅料仓，该三个辅料 仓并排装设在热态钢渣回收预处理工位处的一操作平台上，且各辅料仓底部出料口连接可 旋转溜槽，向铁水包中加辅料时，可旋转溜槽出口旋转至铁水包的上方。上述辅料的功用 为石灰系脱磷剂，氧化铁皮既是脱磷剂又是化渣剂，萤石则起助熔石灰的作用。如前文所述，经过精炼炉精炼的热态钢包残钢残渣(主要为液态)一般含有较高 的CaO，其在不同的条件下课分别具有较强的脱硫能力和脱磷能力。同时，该类热态钢包残 钢残渣中还含有大量的显热。本发明的主要目的就是将这种精炼渣在满足工艺顺行的前提 下，兑入到电弧炉或氧气转炉中，达到残钢残渣回收和促进炉内早期成渣，强化低温脱磷效 率。但由于电弧炉的独特设备结构限制，难以将热态钢渣从钢包中直接倒入炉内，本发明创 造性的采用将热态钢渣先并兑入铁水包中，同时，为避免或消除由于低温所造成的铁水表 面结盖，还采用氧枪对铁水包内吹氧，以升温调节铁水包中金属液及渣液的流动性，以便顺 利向电弧炉或转炉中兑入。吹氧产生的热量主要来自于Fe，Si，P等元素的氧化放热，而作 为Fe元素的氧化产物，FeO是良好的化渣剂，将促进电弧炉中的化渣；Si元素的氧化将直接 降低铁水中的Si含量，为后期的少渣精炼操作提供了条件，且事实上，脱硅是现代化钢厂 生产纯净钢工序中铁水预处理的三大目标之一；在吹氧调温过程中的部分P元素的氧化则 与本发明的根本目的是完全一致的(其反应原理为2 [P] +5 (FeO) +4 (CaO) = (4CaO. P205) +5 [Fe]或2 [P] +5 (FeO) +3 (CaO) = (3Ca0. P205)+5 [Fe])。
所以，以调节温度为主要目的吹氧操作，同时也提前部分完成了铁水预处理的两 大任务脱磷和脱硅。在铁水包吹氧结束后，可将铁水包运至电弧炉兑铁口或氧气转炉兑 铁。本发明中所采用的设备主要是一个集热态钢、渣回收和初期脱硅脱磷精炼一起的 反应器，而这个反应器的主体是铁水包，包顶安置有氧枪、烟罩以及与烟罩连通的烟气除尘 系统，其结构非常简单，只需在现有设备的基础上进行小幅度改造即可构建形成。当然，需 要指出的是，上述铁水包应具有足够的容积，以承受兑入的液态残钢和残渣，并能挡住后步 吹氧过程中可能出现的液体金属或熔渣的喷溅。另外，上述铁水包底还可安装透气砖，强化 处理时对包中铁水以及从辅料仓(如前文所述)加入的脱磷脱硅剂的搅拌，以对铁水进行 更深程度的脱磷脱硅，以实现高品质钢种的生产。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(1)直接回收了连铸浇注后钢包中的残钢，提高了金属的收得率；(2)直接回收利用了连铸浇注后钢包中的液态残渣，这种高碱度渣能加速和促进 电弧炉或氧气转炉前期脱磷，提高了生产效率，且可降低石灰的消耗，并提前部分完成了铁 水的脱硅和脱磷任务；(3)全部回收了连铸浇注后钢包中残钢残渣中的物理显热；(4)降低了炼钢过程的排废(渣)量及相应的处理成本。
图1是本发明具体实施方式
中钢包浇余热态钢渣的回收利用系统的结构示意图；图2是本发明具体实施方式
中钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的工艺流程图。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步说明。如图1所示，该钢包浇余热态钢渣的回收利用系统既适用于电弧炉炼钢厂也适用 于氧气转炉炼钢厂，其核心设备是一个集热态钢、渣回收和初期脱硅脱磷精炼一起的反应 器。该反应器主体是铁水包1，其可用于盛装铁水，并可供兑入浇注后钢包中的热态钢渣，同 时，该系统还包括氧枪和烟罩，该烟罩2可遮覆铁水包的开口部，其与一抽风除尘系统4连通，同时，该烟罩与一 至少可使烟罩作升降动作的驱动系统连接，且该烟罩上开设一可供氧枪穿过的通孔，该氧 枪3与一供氧系统连通，并由一可使氧枪作升降及旋转动作的氧枪夹持系统夹持，当铁水 包运行至热态钢渣回收预处理工位时，该烟罩可下行至适当位置，从而遮覆在铁水包顶上， 同时该氧枪亦下行穿过烟罩上的通孔，并向铁水包内吹氧。又及，该系统中还可设置其它配套设备如扒渣机等，当然，如果炼钢车间内已有铁 水预处理设备，其配备的扒渣机则可共用，否则须添加相应的扒渣设备。另外，上述铁水包底还可安装透气砖，以强化对包中铁水的搅拌；同时，所述系统 还包括三个分别用于贮装石灰、氧化铁皮和萤石的辅料仓，该三个辅料仓并排装设在热态 钢渣回收预处理工位处的一操作平台上，且各辅料仓底部出料口连接可旋转溜槽，向铁水 包中加辅料时，可旋转溜槽出口旋转至铁水包的上方。在热态钢渣回收预处理时，因向铁水包中加入上述辅料，可进行更深程度的脱磷脱硅，实现高品质钢种的生产。利用上述系统进行的热态钢渣回收利用工艺流程如图2所示，其具体工序为以铁水包盛放经KR脱硫(机械搅拌法脱硫)预处理后的铁水，或直接从高炉运来 的铁水，并在扒渣位扒掉顶渣，而后将铁水包通过铁水运输轨道运送至热态钢渣兑入工位， 作为一实例，上述铁水所含化学成分(重量百分比)如表1所示；由天车向铁水包中兑入连铸浇注后钢包中的液态残钢残渣(热态钢渣)，其中残 渣(也即是精炼炉渣)的化学成分及其重量百分比含量如表2所示，由该表可知，残渣中 CaO的含量高达62 %，而P205的含量只有0.013%，该残渣在氧化性条件下应具备很强的脱 磷能力；将冲兑完热态钢渣的铁水包继续运至热态钢渣回收预处理工位，测温，降罩，降枪 吹氧，吹氧时间由铁水温度、残钢残渣的重量及温度来确定，吹氧结束后，第二次测温，至 此，热态钢渣回收预处理工序完成；将铁水包吊至电弧炉或氧气转炉兑铁，至生产出成品钢(其成分如表3所示)。表1铁水成分及其重量百分比含量
元素CSiMnPSTiWt %4. 100. 650. 20. 10. 0620. 047表2精炼炉渣成分及其重量百分比含量
组分SiO2Al2O3CaOMgOTFeMnORSP2O5TiO2Wt %26. 451.4362. 155.420. 80. 332. 351. 50. 0130. 086表3成品钢水成分成分及其重量百分比含量
元素CSiMnPSWt %0. 720. 20. 490. 0140. 005目前，江苏沙钢集团有限公司已将本发明应用于实际生产，经实践表明，采用本发 明后，可产生如下效果(1)直接回收了钢包浇后的全部残钢。残钢回收量的大小取决于钢包的容量大小 和浇注时对下渣量的控制严格程度，钢包容量越大则回收的残钢量越大，对下渣量的控制 越严(即滑动水口关闭得越早)则回收的残钢量越大。以一生产实例估算，如果一天生产 33炉，每炉残钢量为500公斤(100吨钢包)，则一年的残钢回收量约为5800吨。
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(2)缩短了电弧炉的冶炼周期，提高了生产率。由于热态熔渣直接兑入电弧炉内， 缩短了初期成渣所需时间，将脱磷反应提前，最终实现缩短冶炼周期，提高生产率的目的。 如果100吨容量电弧炉一天生产33炉，采用本发明使得电弧炉的冶炼周期缩短10分钟，则 一年可节约冶炼时间约1900小时。(3)节约了大量能耗。液态残钢和残渣的物理热全部得到了回收。如果按每天生 产33炉计算，每炉的残钢量500公斤，残渣量500公斤，则每年可回收热值约2. 36 X IO7MJ, 或 6. 56X 106kWh。(4)降低了石灰的消耗量。回收的热态残渣直接降低了电弧炉前期造渣脱磷的 石灰加入量。同样以100吨电弧炉日产33炉的例子计算，每炉500公斤残渣中约含310 公斤纯CaO。考虑到新铁水中硅元素氧化导致渣中碱度的降低的影响，粗略设定残渣中已 有的310公斤纯CaO能使下一炉前期造渣石灰加入量减少其一半，则每炉少加的石灰量为 310/2/90%= 172公斤。一年节约的石灰量接近2000吨。(5)显著降低废弃残渣的排放量。当然，各钢铁冶炼企业还可根据自己工厂所具有的工艺布置特点，并参考本发明 的工艺，从而设计出符合自身情况的相近或等同工艺。因此，上述实施例仅为说明本发明的 技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种钢包浇余热态钢渣的回收利用方法，其特征在于，该方法为将浇注后钢包中的热态钢渣兑入盛有铁水的铁水包中，再向铁水包中吹氧，其后对铁水包中的铁水进行后续处理。
2.根据权利要求1所述的钢包浇余热态钢渣的回收利用方法，其特征在于，该方法具 体为将浇注后钢包中的热态钢渣兑入盛有铁水的铁水包中，再向铁水包中吹氧，调节铁水 包中铁水的温度和渣层的流动性，其后对铁水包中的铁水进行后续处理。
3.根据权利要求1或2所述的钢包浇余热态钢渣的回收利用方法，其特征在于，该方法 包括如下步骤对铁水包中的铁水进行预处理； 将钢包中的热态残钢液渣兑入铁水包； 向铁水包中的铁水吹氧，调节铁水的温度和渣层的流动性； 将铁水包中的铁水兑入电弧炉或氧气转炉进行后续冶炼操作。
4.根据权利要求1或2所述的钢包浇余热态钢渣的回收利用方法，其特征在于，该方法 包括的具体步骤为对铁水包中铁水进行扒渣处理；将铁水包运至热态钢渣兑入工位，并将钢包中的热态残钢液渣兑入铁水包； 将铁水包运至热态钢渣回收预处理工位，以一烟罩盖住铁水包开口部，并以氧枪向铁 水包中的铁水吹氧，调节铁水的温度和渣层的流动性；将烟罩和氧枪从铁水包上移除，并测量铁水包中的铁水的温度，取样检测； 将铁水包中的铁水兑入电弧炉或氧气转炉进行后续冶炼操作。
5.应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的系统，其特征在于， 该系统包括铁水包，该铁水包用于盛装铁水，并可供兑入浇注后钢包中的热态钢渣； 烟罩，该烟罩与一抽风除尘系统连通，并可遮覆铁水包的开口部； 以及氧枪，该氧枪可向铁水包内吹氧。
6.如权利要求5所述的应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的 系统，其特征在于，所述氧枪与一供氧系统连通，并由一可使氧枪作升降及旋转动作的氧枪 夹持系统夹持。
7.如权利要求5所述的应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的 系统，其特征在于，所述烟罩与一至少可使烟罩作升降动作的驱动系统连接，且该烟罩上开 设一可供氧枪穿过的通孔。
8.如权利要求5所述的应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的 系统，其特征在于，所述系统还包括扒渣机，该扒渣机可对铁水包中的铁水进行扒渣处理。
9.如权利要求5所述的应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法的 系统，其特征在于，所述铁水包底部可选择安装或不安装透气砖。
10.如权利要求5所述的应用于如权利要求1所述钢包浇余热态钢渣的回收利用方法 的系统，其特征在于，所述系统还包括三个分别用于贮装石灰、氧化铁皮和萤石的辅料仓， 该三个辅料仓并排装设在一热态钢渣回收预处理工位处的一操作平台上，且各辅料仓底部 出料口连接可旋转溜槽，向铁水包中加辅料时，可旋转溜槽出口旋转至铁水包的上方。
全文摘要
本发明涉及一种钢包浇余热态钢渣的回收利用方法及系统。该方法为将浇注后钢包中的热态钢渣兑入盛有铁水的铁水包中，再向铁水包中吹氧，其后对铁水包中的铁水进行后续处理。该系统包括铁水包，用于盛装铁水，并可供兑入浇注后钢包中的热态钢渣；烟罩，其与一抽风除尘系统连通，并可遮覆铁水包的开口部；以及氧枪，其可向铁水包内吹氧。本发明有益效果在于直接回收了浇注后钢包中的残钢，提高了金属收得率；直接回收利用了浇注后钢包中的液态残渣，加速和促进电弧炉或氧气转炉前期脱磷，提高生产效率，降低石灰的消耗，并提前部分完成了铁水的脱硅和脱磷任务；全部回收了浇注后钢包中残钢残渣中的物理显热；降低炼钢过程的排废量及相应处理成本。
文档编号C21C7/076GK101886150SQ20101021877
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者刘俭, 夏奇, 曹斌, 陈少慧 申请人:江苏沙钢集团有限公司