本发明涉及冶金
技术领域：
，尤其涉及一种降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法。
背景技术：
：转炉终点金属熔池游离氧含量与脱氧合金消耗和脱氧产物生成量相关，对转炉钢水洁净度冶炼影响颇大。常规转炉终点熔池脱氧热力学为[c]+[o]→co(g)，pco是影响转炉终点金属熔池[c]、[o]的最重要热力学因素，常规认为，1600℃，pco＝1.0atm的条件下，[c]×[o]＝0.0025。现有的降低转炉终点钢水碳氧积的方法有以下几种：(1)首先通过顶吹吹氧过程对供氧强度的调整达到停吹前降低碳氧积；再在顶吹停吹氧后通过加入碳质还原材料、顶枪吹氮及底吹搅拌进行调渣二次降低碳氧积。(2)降低吹炼过程枪位、控制动态过程矿石的加入量、延长终点降枪时间的控制，保证转炉得到的终渣tfe≤17％，并通过对终渣进行控制倒渣、溅渣时间，降低终点钢水含氧量。(3)向钢液中加入石灰石，石灰石在钢液内部分解，生成的一氧化碳和二氧化碳能够进一步起到搅拌作用，促进化渣以及炉钢渣之间的充分平衡，从而能够进一步降低转炉终点的碳氧积。(4)转炉中兑入半钢钢液后顶吹氧气和底吹气体进行转炉冶炼并出钢的方法降低碳氧积，冶炼前期底吹氮气或氩气的流量为40-60m3/h，冶炼中期底吹氩气的流量为40-60m3/h，冶炼后期底吹氩气的流量为70-90m3/h，出钢过程底吹氩气的流量为40-60m3/h。上述方法都聚焦于降低终渣氧含量或降低炉内co分压，虽能一定程度上降低转炉终点熔池[c]×[o]值，但都不能最优化的降低转炉熔池游离氧。转炉底吹可有效促进金属熔池搅拌，底吹流量的增大有利于提高搅拌于传质效率，促进渣钢平衡，也可以提高顶吹氧气的利用效率，但同时底吹供气元件处于高温环境，面临着高温蚀损，底吹供气流量的增大会导致供气元件与供气元件周围护砖侵蚀加剧，不仅不利于维护，而且不利于转炉复吹长寿命。技术实现要素：鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法。本发明通过顶、底吹配合，增加金属熔池[c]-[o]反应界面的同时降低金属熔池内co分压，解决炉终点金属熔池游离氧含量过高不能达到钢水清洁冶炼的问题。本发明是通过以下技术方案实现的：一种降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法，通过控制底吹供气元件供气、控制转炉终点顶吹供氧量和控制底吹与顶吹供气配合的复吹，实现增加金属熔池碳氧反应界面和降低金属熔池内co分压，降低游离氧含量。进一步，控制底吹供气元件供气包括：(a)控制底吹供气元件数量；(b)控制底吹供气元件单支路供气流量；(c)控制底吹供气元件的出口状态。进一步，控制底吹供气元件数量由式n＝w/20确定；其中w为转炉中钢液的装入量，底吹供气元件数量n的单位为个，转炉中钢液的装入量w以t计。进一步，控制底吹供气元件单支路供气流量q底＝(0.9～1.2)w；其中w为转炉中钢液的装入量，装入量以t计，底吹供气元件单支路供气流量q底的单位为m3/h。进一步，控制底吹供气元件的出口状态为：0＜δp＝p-p0＜0.3mpa；其中，p为底吹供气元件单支路供气流量q底条件下工作压力，p0为流量q底条件下底吹供气元件初始压力。进一步，控制底吹供气元件出口状态的方法包括：控制转炉开炉时单支路炉底吹供气元件供气压力p开炉＝0.2～0.5mpa。进一步，控制底吹供气元件出口状态的方法还包括：设置转炉溅渣单支路炉底吹供气元件供气压力p溅渣＝0.4～0.6mpa。进一步，控制底吹供气元件出口状态的方法还包括控制溅渣后转炉炉底渣层厚度h＝50～100mm。进一步，控制转炉终点顶吹供氧量方法为：控制副枪测定后顶吹供氧量qo2由式qo2＝(0.89～0.99)q确定；其中q为副枪测定后供氧量理论计算值。进一步，控制底吹与顶吹供气配合复吹的方法为：副枪测定前2min切换底吹供气元件单支路供气流量至q底；副枪测定后，恢复底吹供气元件单支路供气流量至q底，调整顶吹供氧量为qo2，其中底吹供气元件单支路供气流量q底＝(0.9～1.2)w；其中w为转炉中钢液的装入量，装入量以t计，底吹供气元件单支路供气流量q底的单位为m3/h。与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：1、本发明中底吹控制环缝式供气元件供气，通过控制底吹供气元件数量；控制底吹供气元件出口的状态(0＜δp＝p-p0＜0.3mpa)：控制转炉开炉时单支路转炉底吹供气元件供气压力为p开炉＝0.2～0.5mpa；设置转炉单支路炉底吹供气元件溅渣供气压力p溅渣＝0.4～0.6mpa；溅渣后转炉炉底渣层厚度h＝50～100mm；(c)控制底吹供气元件单支路最佳供气流量，q底＝(0.9～1.2)w实现。底吹通过控制供气元件数量、供气元件的压力与供气元件支路的流量控制来降低冶炼终点游离氧含量。2、本发明中转炉终点顶吹供氧控制通过控制副枪测定后供氧量实现，副枪测定后供氧量由式qo2＝0.89～0.99q确定。顶吹控制供养量直接控制冶炼终点游离氧含量。3、本发明底吹与顶吹相配合的复吹方法，底吹与顶吹供气配合的复吹控制为：副枪测定前2min切换底吹供气元件单支路供气流量至q底；副枪测定后，恢复底吹供气元件单支路供气流量至q底，调整顶吹供氧量为qo2。冶炼过程中底吹气体流量根据冶炼需要进行阶段性调整，底吹与顶吹配合的复吹控制是顶、底吹气体的配合优化。4、本发明通过控制底吹供气元件供气、控制转炉终点顶吹供氧量和控制底吹与顶吹供气配合的复吹，实现增加金属熔池碳氧反应界面和降低金属熔池内co分压，降低游离氧含量，将游离氧含量控制在[o]≤450ppm。本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书中所特别指出的内容中来实现和获得。具体实施方式下面结合本发明的优选实施例，本发明的实施例用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。本发明的设计原理是依据钢液中游离氧含量受到碳含量的控制，转炉转入冶炼后期，在吹炼过程中碳氧反应式为：[c]+[o]＝{co}钢液中碳氧浓度积，反映转炉吹炼终点钢水氧含量的控制水平。转炉冶炼终点由副枪测定的[c]和[o]活度关系标定，根据转炉冶炼终点火焰颜色与冶炼中供氧量来确定。本发明在底吹惰性气体搅拌金属熔池促进渣-钢平衡的同时，在金属熔池生成均匀、弥散的惰性气泡群。惰性气泡群增加了金属熔池[c]-[o]反应界面，降低金属熔池内co分压，该方法能够有效降低转炉终点金属熔池游离氧含量，促进转炉钢水洁净化冶炼。本发明提供一种降低转炉终点熔池游离氧含量的方法，通过控制底吹供气元件供气、控制转炉终点顶吹供氧量和控制底吹与顶吹供气配合的复吹，实现增加金属熔池碳氧反应界面和降低金属熔池内co分压，降低游离氧含量。一、控制底吹供气元件供气控制底吹供气元件供气工艺，通过控制底吹供气元件数量、控制底吹供气元件单支路供气流量、保持底吹供气元件出口状态来实现底吹供气元件最佳的供气状态。具体的，(a)控制底吹供气元件数量由下式确定：n＝w/20(式1)其中，w为转炉中钢液的装入量，单位为吨。本式是发明人在实际生产中，综合考量转炉中钢液装入量与对底吹惰性气体的流量需求之间的关联而得出的。底吹惰性气体起到搅拌金属熔池钢液的作用，底吹惰性气体流量与钢液装入量与对钢液的搅拌能力的相关性大。底吹惰性气体的作用是对钢液进行良好的搅拌。没有搅拌，钢液中游离氧含量会高，钢渣不均匀。惰性气体流量小，底吹出口的压力阻力很大，气体虽能流出，对钢液的搅拌能力不足，起不到搅拌效果；惰性气体流量大了，气体贯通冲力过大，同样不能达到对钢液良好的搅拌效果。需要说明的是，底吹供气元件的数量n取偶数：若n＝w/20为偶数，则底吹供气元件数量取n；若n＝w/20为奇数，则底吹供气元件数量取n+1。例如，210/20＝11，底吹供气元件数量设定为12。(b)底吹供气元件单支路供气流量由下式确定：q底＝(0.9～1.2)w(式2)其中，在0.9～1.2为流量系数，表征底吹单支路流量与转炉中钢液装入量之间的关系。在底吹供气元件单支路最佳流量下，惰性气体对转炉中的钢液的搅拌效果最佳，在钢液中生成均匀、弥散的惰性气泡群，有效降低co分压，从而降低钢液中游离氧的含量。(c)控制底吹供气元件单支路出口状态为：0＜δp＝p-p0＜0.3mpa其中，p为单支路最佳流量q底条件下底吹供气元件工作压力，单位为mpa；p0为流量q底条件下底吹供气元件初始压力，单位为mpa。支路中的气体流量有两个作用，一是保证惰性气体的扩散；二是促进钢-渣充分混合；三是底吹支路中的吹进的惰性气体，增加了熔池中气泡的弥散度，增加了熔池中钢-渣混合的均匀性，从而降低co分压的真空度。而底吹供气元件的出口在最佳状态下可以降低渣-钢的过氧化梯度，降低co分压，从而促进游离氧含量的降低。所谓过氧化梯度是钢液与钢渣中游离氧含量的差异值。转炉冶炼过程中，氧的来源有两个：(1)顶吹的外来氧气输入；(2)炉渣中的氧化铁高温分解出铁和氧。当钢渣中的氧含量高于钢液中时，钢渣中的氧会传递至钢液中，污染钢液。转炉底吹供气元件在出口最佳状态下时，0＜δp＝p-p0＜0.3mpa，惰性气体在这个压力值范围内底吹进入转炉中，能够充分促进渣-钢混合，降低渣-钢的过氧化梯度，同时又能降低钢液中co分压的真空度，降低熔池中游离氧含量。进一步的，本发明中维持底吹供气元件出口最佳状态(0＜δp＝p-p0＜0.3mpa)的方法包括：(1)控制转炉开炉时单支路转炉底吹供气元件供气压力为p开炉＝0.2～0.5mpa；(2)设置转炉单支路炉底吹供气元件溅渣供气压力p溅渣＝0.4～0.6mpa；(3)溅渣后转炉炉底渣层厚度h＝50～100mm。转炉开炉时供气元件的供气压力低于0.2mpa时，底吹惰性气体吹扫压力过小，会造成惰性气体凝结现象，损坏底吹供气元件；若开炉压力过高，高于0.5mpa，底吹供气元件会因压力过高同样损坏供气元件的管路。因此，控制转炉开炉时单支路转炉底吹供气元件供气压力为p开炉＝0.2～0.5mpa。转炉开炉后，转炉开始底吹惰性气体与顶吹氧气，随着转炉中钢液的冶炼过程，在钢液的上层出现钢渣。若此时转炉单支路底吹惰性气体的压力过小，低于0.4mpa，钢渣沉积堵塞底吹供气元件的气路，钢渣与钢液不能充分的混合，会造成钢渣与钢液中氧含量差异大，游离氧不能被充分利用，造成游离氧含量增大。同样的，若转炉单支路底吹惰性气体的压力过大，高于0.6mpa，惰性气体不能充分均匀弥散于钢液中，进而不能降低co的分压，进而无法有效的降低钢液中游离氧含量。转炉冶炼后期，钢渣中氧化铁的含量与钢水中氧含量有关联。氧化铁的含量与钢水中氧含量存在着相对平衡关系。一般地，钢渣中氧化铁的含量越高，钢渣氧化性就越强，钢液中氧含量则相对较高，金属收得率就低。通过溅渣形成的溅渣层耐腐蚀性较好，可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温熔渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，提高炉衬的使用寿命。通过高压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地黏结附着。本发明中，溅渣后转炉炉底渣层厚度设计为h＝50～100mm。二、控制转炉终点顶吹供氧量控制转炉终点顶吹供氧量是为了防止氧气过剩造成过氧化，在底吹惰性气体吹扫的配合下，提高顶吹氧气的使用效率，从源头上降低转炉中游离氧的输入。转炉终点顶吹供氧控制方法为：控制副枪测定后供氧量由下式确定：qo2＝(0.89～0.99)q(式3)其中q为副枪测定后供氧量理论计算值。三、控制底吹与顶吹供气配合的复吹本发明中的底吹与顶吹配合的复吹控制是顶吹氧气与底吹惰性气体的配合优化。底吹与顶吹供气配合的复吹控制为：副枪测定前2min切换底吹供气流量至q底；副枪测定后，恢复底吹供气流量至q底，此时调整顶吹供氧量为qo2。转炉中钢液的冶炼过程中气体流量不是一成不变的，q底、qo2根据冶炼需要进行阶段性调整的。副枪测定是出钢前的最后吹氧，底吹惰性气体流量增加，熔池钢液搅拌加快，生成均匀、弥散的惰性气泡群。惰性气泡群增加了[c]-[o]反应界面，降低金属熔池内co分压，钢液-钢渣氧的氧含量趋于动态平衡，游离氧的利用效率提高。如果，此时底吹惰性气体仍按照原有的氧气利用率，供氧会过剩，游离氧会增高，会对它的去除带来困难。实施例1实施例1以钢水装入量210t为例来说明本发明中的降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法。控制底吹供气元件数量n＝w/20；底吹供气元件的数量n＝210/20，视为奇数，则底吹供气元件数量取n+1，即底吹供气元件数量设定为12。取流量系数为0.933，此时q底＝(0.93)w≈196m3/h。钢材冶炼转入转炉冶炼后期，将210t的钢液加入至转炉中，开炉压力设定为0.4mpa，此时转炉底部打开12个供气元件，底吹供气元件单支路气体流量设定q底为196m3/h，顶部顶吹氧气量qo2设定为42000m3/h，转炉开始顶吹氧气，转炉冶炼开始。转炉开始冶炼后，保持底吹支路供气元件单支路供气压力为0.25mpa。设置转炉单支路炉底吹供气元件溅渣供气压力0.5mpa，转炉冶炼溅渣后，转炉炉底渣层厚度为80mm。在转炉冶炼后期要出钢时，进行副枪测定。副枪测定前2min切换底吹供气元件单支路气体流量q底196m3/h；副枪测定后，恢复底吹供气元件单支路气体流量q底至196m3/h，此时调整顶吹供氧量为qo2。经上述冶炼工艺，转炉冶炼温度与冶炼终点碳、氧含量结果如表1。表1转炉冶炼温度与冶炼终点碳氧含量温度[c]/％[o]/ppm16500.0445016600.0344216450.035412实施例2本实施例以钢水装入量300t为例来说明本发明中的降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法。控制底吹供气元件数量n＝w/20；底吹供气元件的数量n＝300/20，视为奇数，则底吹供气元件数量取n+1，即底吹供气元件数量设定为16。取流量系数为1.1，此时q底＝(1.1)w≈330m3/h。钢材冶炼转入转炉冶炼后期，将300t的钢液加入至转炉中，开炉压力设定为0.45mpa，此时转炉底部打开16个供气元件，底吹供气元件单支路气体流量q底设定为330m3/h，顶部顶吹氧气量qo2设定为62000m3/h转炉开始顶吹氧气，转炉冶炼开始。转炉开始冶炼后，保持底吹支路供气元件单支路供气压力为0.28mpa。设置转炉单支路炉底吹供气元件溅渣供气压力0.55mpa，转炉冶炼溅渣后，转炉炉底渣层厚度为90mm。在转炉冶炼后期要出钢时，进行副枪测定。副枪测定前2min切换底吹供气元件单支路气体流量q底至330m3/h；副枪测定后，恢复底吹供气元件单支路气体流量q底至330m3/h，此时调整顶吹供氧量为qo2。经上述冶炼工艺，转炉冶炼温度与冶炼重点碳、氧含量结果表如表2。表2转炉冶炼温度与冶炼终点碳氧含量温度[c]/％[o]/ppm16700.0442016550.03342516680.038423对比例1本对比例中210t钢水装入转炉中，底吹设置4个供气支路，单支路底吹流量80nm3/h。一个转炉冶炼周期结束后，转炉冶炼终点时，冶炼温度与冶炼终点碳、氧含量结果表如表3所示。表3转炉冶炼温度与冶炼终点碳氧含量温度[c]/％[o]/ppm16700.04556016550.03666516680.044553由表1～2与表3的结果对比可以得出，本发明提供的一种降低转炉终点金属熔池游离氧含量的方法对于转炉终点金属熔池游离氧含量的降低结果明显优于现有技术，[o]含量可以控制在450ppm以下，比现有技术中的转炉终点金属熔池游离氧含量[o]降低了20％以上，能够有效降低转炉终点金属熔池游离氧含量，促进转炉钢水洁净化冶炼。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12