一种复合型顶底复吹转炉底喷石灰石冶炼方法与流程

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种复合型顶底复吹转炉底喷石灰石冶炼方法。

背景技术：

目前，转炉炼钢多采用顶底复吹转炉来进行，顶底复吹转炉炼钢常用的方法是利用转炉上部顶吹氧枪向熔池吹氧、转炉底部向熔池吹入氮气或氩气，实现炉渣有效乳化，钢渣反应界面得到充分释放，提高冶炼效率，造渣料通过料仓从炉口加入；然而，常用顶底复吹转炉利用上部料仓添加石灰块，石灰熔化不良，石灰利用率不高，且所消耗石灰需二次烧结加工，既不节能也不环保，同时增加成本。

中国发明专利【cn102796841a】在转炉耳轴处侧面向转炉熔池喷吹石灰石粉，一定程度上促进了熔池搅拌效果和石灰石利用效率，从侧面喷吹入石灰粉，载体气体及石灰粉在熔池内滞留深度和时间有限，喷吹范围仅限于局部，无法充分利用转炉冶炼的富裕热量以及对熔池进行充分搅拌。

中国发明专利【201210240821.3】公开了一种在复吹转炉中用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法,发明人改造了氧枪的结构,利用氧枪同时喷吹石灰石粉和氧气,但是这样存在的问题是石灰石很容易被气流带走,造成石灰石的利用率不高和粉尘污染,同时对氧枪结构进行改造也需要耗费时间和精力，氧枪的维护要求大幅提高。

中国发明专利【cn103773919】公开了一种转炉冶炼中、高磷铁水的方法，采用向熔池喷入石灰粉,使石灰与钢水充分接触,促进渣钢间的脱磷反应；用不同比例的氧气/氮气混合气体,对熔池进行混合喷吹,避免用纯氧顶吹可能造成的熔池温度提升过快；采用大气量转炉熔池搅拌工艺,进一步提高转炉吹炼前期熔池的搅拌效果；选择合适倒渣时机中间倒渣。吹炼结束后适时采用留渣操作,通过上述的措施,可保证冶炼中高磷铁水的总脱磷率在90％以上。该方法仅局限于脱磷强化熔池搅拌，但对其如何实现向熔池喷吹石灰粉等没有具体方案。

技术实现要素：

本发明针对上述的技术问题采用的技术方案为：一种复合型顶底复吹转炉底喷石灰石冶炼方法，按以下步骤实施：

(1)沿转炉中心线为轴线，在炉底环状布局专用透气喷吹元件，根据转炉大小可按照4块、6、块、8块在炉底同心圆上均匀分部或非对称布局；专用透气喷吹元件具有较好的抗侵蚀性能、抗热震性能、耐磨性能；底部连接管路采用耐磨输送管道；输送管道与气体切换阀连接；切换阀用于切换底吹气体和经流化后的高压载体气体携带的石灰石；流化管路与流化仓连接，石灰石经密闭管路气体输送至流化仓。

(2)转炉兑入铁水，摇正炉体，下降顶吹组织吹氧操作，添加第一批造渣料，同时开启转炉气体底吹；在顶吹1～5min后利用切换阀切换为携带石灰石的高压流化气体，此时，熔池具有一定温度条件，逐步进入脱碳期，石灰石充分分解为cao和co2，co2与钢水中[c]有效反应，生成co气体，并进一步搅拌熔池；在钢水内部实现石灰直接脱磷、脱硫，避免了渣金传输；切换后喷吹时间控制在2-10min，再切换为后期吹氩模式；转炉达到终点要求，组织出钢；携带石灰石载体气体供气压力为0.3～2.0mpa，吹炼过程供气强度为0.010～0.100m³/t.min，携带石灰石量0～10kg/t.min。

具体的，所述载体气体为ar、n2、o2、天然气、co2、脱水后空气中的一种。

具体的，所述石灰石粒度≤2.0mm，其喷入量按照其中的有效cao计算，为转炉炼钢所需要的石灰总量的10～80％。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)现有通过转炉耳轴处侧面向转炉熔池喷吹石灰石粉，一定程度上促进了熔池搅拌效果和石灰石利用效率，但从侧面喷吹入石灰粉，载体气体及石灰粉在熔池内滞留深度和时间有限，喷吹范围仅限于局部，无法充分利用转炉冶炼的富裕热量以及对熔池进行充分搅拌；用氧枪喷吹粉粒状石灰石造渣炼钢的方法,发明人改造了氧枪的结构,利用氧枪同时喷吹石灰石粉和氧气,但是这样存在的问题是石灰石很容易被气流带走,造成石灰石的利用率不高和粉尘污染,同时对氧枪结构进行改造也需要耗费时间和精力，氧枪的维护要求大幅提高，吹炼过程一旦出现氧枪大量漏水等故障后果无法想象。

(2)本发明喷吹的石灰石为粉粒状，由于石灰石颗粒细小，可以在转炉内迅速热分解，生成大量的弥散的cao和co2，石灰比表面积增加，同时由于石灰石分解吸热，局部造成相对低温，且有co2的分布，为转炉创造了低温、高碱度、氧化性的脱磷环境，一定程度上提高转炉脱磷效率；同时，cao的弥散分布促进了转炉脱硫能力。

(3)吹入石灰石载体气体和石灰石分解产生的co2增加熔池搅拌强度，使熔池内温度、成分混匀时间更短；

(4)石灰石分解生产的co2进一步与钢水中[c]反应生成co，不仅强化了脱碳反应，对钢液产生二次搅拌；co具有良好的还原性更有利于脱磷；同时，co可以组织回收，实现能源的二次利用；

(5)该方法使得石灰、co2等有效成分在钢水中弥散分布，避免了cao在钢水和渣子间的传输，直接在钢水内部实现脱碳、脱硅、脱硫、脱磷，提高了造渣冶炼效率，进一步提高了石灰的利用率；

(6)本方法减少了石灰用量，节省投资成本，提高钢铁料收得率，节约能源，有很好的环保意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明炉底喷吹安装示意图；

图2为本发明炉底透气元件布局示意图；

如图所示，1、炉体，2、透气喷吹元件，3、耳轴。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

转炉包括炉体1和耳轴3。

一种复合型顶底复吹转炉底喷石灰石冶炼方法，按以下步骤实施：

(1)沿转炉中心线为轴线，在炉底环状布局专用透气喷吹元件2，根据转炉大小可按照4块、6、块、8块在炉底同心圆上均匀分部或非对称布局；专用透气喷吹元件2具有较好的抗侵蚀性能、抗热震性能、耐磨性能；底部连接管路采用耐磨输送管道；输送管道与气体切换阀连接；切换阀用于切换底吹气体和经流化后的高压载体气体携带的石灰石；流化管路与流化仓连接，石灰石经密闭管路气体输送至流化仓。

(2)转炉兑入铁水，摇正炉体，下降顶吹组织吹氧操作，添加第一批造渣料，同时开启转炉气体底吹；在顶吹1～5min后利用切换阀切换为携带石灰石的高压流化气体，此时，熔池具有一定温度条件，逐步进入脱碳期，石灰石充分分解为cao和co2，co2与钢水中[c]有效反应，生成co气体，并进一步搅拌熔池；在钢水内部实现石灰直接脱磷、脱硫，避免了渣金传输。切换后喷吹时间控制在2-10min，再切换为后期吹氩模式。转炉达到终点要求，组织出钢。携带石灰石载体气体供气压力为0.3～2.0mpa，吹炼过程供气强度为0.010～0.100m3/t.min，携带石灰石量0～10kg/t.min。

所述载体气体为ar、n2、o2、天然气、co2、脱水后空气中的一种。

所述石灰石粒度≤2.0mm，其喷入量按照其中的有效cao计算，为转炉炼钢所需要的石灰总量的10～80％。

实施例1

不同顶底复吹转炉炉型(100t、150t、210t、300t)，采用沿转炉中心线为轴线，在炉底环状布局专用透气喷吹元件2，根据转炉大小可按照4块、6、块、8块(可根据炉子熔池大小灵活调整)在炉底同心圆上均匀布置。转炉兑入铁水，摇正炉体，下降顶吹组织吹氧操作，添加第一批造渣料，同时开启转炉气体底吹；择优确定在顶吹2min后利用切换阀切换时机、喷吹时间、载体气体供气压力、供气强度以及携带石灰石量，停止吹氧，组织出钢。

实施例2

本实施例所涉及的顶底复吹转炉炉型(100t、150t、210t、300t)，采用沿转炉中心线为轴线，专用透气喷吹元件2在炉底布局及数量同实施例1，区别在于专用透气喷吹元件2在炉底同心圆上的分布为非对称布置。转炉兑入铁水，摇正炉体1，下降顶吹组织吹氧操作，添加第一批造渣料，同时开启转炉气体底吹；择优确定在顶吹2min后利用切换阀切换时机、喷吹时间、载体气体供气压力、供气强度以及携带石灰石量，停止吹氧，组织出钢。

通过实施例1和实施例2可以看出，本发明至少存在以下优点：转炉底喷石灰石使石灰石在熔池内有效分解，并被充分利用，对熔池进行充分搅拌，钢液内部传质交换反应与传统转炉钢渣乳化界面反应同步进行，促进顶底复吹转炉冶炼效率；直接降低转炉部分石灰消耗，实现节能降耗，同时转炉有效废气(co)回收率得到增加。利用底吹喷吹石灰石有效提高石灰是资源利用率，现转炉用石灰经烧结石灰石生产，烧成比率约为1:2；且在烧结过程中产生环境污染、资源损耗以及额外能源增加。按此换算在顶吹转炉石灰石有效利用比例小于40％，因顶吹转炉在石灰添加时，皮带至料仓转运、往炉内添加时产生严重损耗，即粉化、炉口除尘带走；同时，在炉内反应过程中为确保一定碱度和钢渣界面反应浓度梯度石灰无法有效参与转炉内部脱磷、脱硅等冶炼功能；通过底吹喷吹石灰石粉可实现石灰石粉自转炉熔池底部开始与钢水充分接触，在上浮过程中不仅利用转炉内铁水余热实现石灰石的分解，分解后与钢液内部【si】【c】【s】【p】等有效融合反应，中间避免了渣金传质过程，进而充分利用石灰石，同时，石灰石运输、喷吹全程实现密闭传输，对环境污染很小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。