一种中频炉顶吹氧脱碳的方法与流程

本发明属于中频炉吹氧气脱碳技术领域，更具体地说，尤其涉及一种中频炉顶吹氧脱碳的方法。

背景技术：

中频炉是一种将工频50hz交流电转变为中频(300hz至1000hz)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，例如把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。

中频感应电炉(以下简称中频炉)的工作频率在50hz至2000hz之间，广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较，中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点。然而在中频炉冶炼的实际过程中，中频炉冶炼产生的金属液中仍然存在一定的碳元素，这些多余的碳元素会对冶炼的金属钢材的质量产生影响；另外现有的脱碳方法在针对不同容量的中频炉和不同深度的熔池时，难以控制脱碳的效果，则对于不同的钢种难以进行脱碳程度的控制，因此我们需要提出一种中频炉顶吹氧脱碳的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，在中频炉冶炼的基础上添加了吹氧脱碳冶炼工艺，实现在中频冶炼过程中钢水吹氧脱碳工艺，可实现中频炉熔炼环节脱碳功能，氧枪的枪位高度可进行调节，氧气体积流量等也可进行调节，通过氧枪枪位范围参数的调节，可针对不同的钢种调整该钢种在冶炼过程中氧枪枪位和吹氧量等参数，从而调节不同钢种在中频炉冶炼过程后剩余的含碳量，从而控制脱碳的效果，而提出的一种中频炉顶吹氧脱碳的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中频炉顶吹氧脱碳的方法，包括如下步骤：

s1、中频炉准备阶段，在中频炉的顶部炉盖侧上方提前插设一个吹氧枪，先放在准备工作位，等准备吹氧时，先移到到正上方再下降，从而使得结构方便氧枪贯穿至中频炉的内部；

s2、金属冶炼，将待冶炼的原料投入到中频炉内，对原料进行加热直至其完全融化；

s3、氧枪的插入，中频炉内的原料完全熔化后，通过机械手或者其他的机械结构将氧枪贯穿顶部炉盖插入到中频炉内，氧枪的下端距离金属液面控制在基准枪位处，所述基准枪位＝氧枪喷头出孔直径×(28-30)，从而避免氧枪被融化，同时也不影响碳的氧化反应；

s4、钢水吹炼脱碳，通过氧枪对中频炉内的金属液进行吹氧，首先进行软吹5-10min，再进行硬吹10-15min，按照每吨矿石原料对应吹氧时间在20-25min，吹氧的气压区间控制在0.100-0.150mpa，吹氧枪的氧气体积流量也需要根据软吹和硬吹进行变动调节，吹氧枪的氧气体积流量公式为：

式中q为氧气体积流量、t为中频炉工作状态下的温度、δp为差压、p为工作状态下的压力，将软吹和硬吹过程持续进行，在高温环境下金属液中的碳会与氧气快速反应生成气体产物，气体会脱离中频炉从而达到脱碳的效果；

s5、组分检测，按照步骤s4中对应的吹氧时间，将中频炉中金属液进行取样检测，快速降温冷却后在氧氮分析仪下快速检测，当碳含量组分在工艺所需含量以下即停止吹氧，当碳含量组分未达到工艺所需含量即增加吹氧时间；

s6、吹氧检测完成，当碳含量检测达标后关闭氧枪，并将氧枪从中频炉中取出，完成吹氧脱碳工序。

优选的，步骤s1中，中频炉的顶部铝盖上需要先预设一个供吹氧枪插设的通孔，同时以便吹氧枪的吹氧高度进行调节。

优选的，步骤s2中，原料进行加热直至其完全融化过程中，温度范围控制在1580-1620摄氏度。

优选的，步骤s4中，硬吹的氧枪枪位比软吹枪位低，硬吹的氧枪供氧压力比软吹大，软吹的氧枪对金属熔池的冲击力比硬吹低。

优选的，步骤s4中，软吹过程中氧枪下端距离金属液面控制在900mm-1100mm之间，硬吹过程中氧枪下端距离金属液面控制在500mm-800mm之间。

优选的，步骤s4中，高温环境下金属液中的碳会与氧气快速反应，生成的气体产物包括一氧化碳和二氧化碳。

优选的，步骤s5中，氮氧检测仪设置为工业用数显式氮氧检测仪。

优选的，所述氧枪设置为枪位高度、氧枪供氧压力、氧气体积流量可调节的氧枪。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种中频炉顶吹氧脱碳的方法，与现有技术相比，本发明在中频炉冶炼的基础上添加了吹氧脱碳冶炼工艺，实现在中频冶炼过程中钢水吹氧脱碳工艺，可实现中频炉熔炼环节脱碳功能，氧枪的枪位高度可进行调节，氧气体积流量等也可进行调节，通过氧枪枪位范围参数的调节，可针对不同的钢种调整该钢种在冶炼过程中氧枪枪位和吹氧量等参数，从而调节不同钢种在中频炉冶炼过程后剩余的含碳量，从而控制脱碳的效果。

附图说明

图1为本发明的中频炉顶部吹氧脱碳的方法的流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种中频炉顶吹氧脱碳的方法，包括如下步骤：

s1、中频炉准备阶段，在中频炉的顶部炉盖侧上方提前插设一个吹氧枪，先放在准备工作位，等准备吹氧时，先移到到正上方再下降，从而使得结构方便氧枪贯穿至中频炉的内部；

s2、金属冶炼，将待冶炼的原料投入到中频炉内，对原料进行加热直至其完全融化；

s3、氧枪的插入，中频炉内的原料完全熔化后，通过机械手或者其他的机械结构将氧枪贯穿顶部炉盖插入到中频炉内，氧枪的下端距离金属液面控制在基准枪位处，基准枪位＝氧枪喷头出孔直径×(28-30)，从而避免氧枪被融化，同时也不影响碳的氧化反应；

s4、钢水吹炼脱碳，通过氧枪对中频炉内的金属液进行吹氧，首先进行软吹5-10min，再进行硬吹10-15min，按照每吨矿石原料对应吹氧时间在20-25min，吹氧的气压区间控制在0.100-0.150mpa，吹氧枪的氧气体积流量也需要根据软吹和硬吹进行变动调节，吹氧枪的氧气体积流量公式为：

式中q为氧气体积流量、t为中频炉工作状态下的温度、δp为差压、p为工作状态下的压力，将软吹和硬吹过程持续进行，在高温环境下金属液中的碳会与氧气快速反应生成气体产物，气体会脱离中频炉从而达到脱碳的效果；

在中频炉冶炼的基础上添加了吹氧脱碳冶炼工艺，实现在中频冶炼过程中钢水吹氧脱碳工艺，可实现中频炉熔炼环节脱碳功能，通过高度位置可调节并根据氧枪、氧气体积流量等参数对高度进行限定调节，通过氧枪枪位范围参数的调节，可针对不同的钢种调整该钢种在冶炼过程中氧枪枪位和吹氧量等参数；

s5、组分检测，按照步骤s4中对应的吹氧时间，将中频炉中金属液进行取样检测，快速降温冷却后在氧氮分析仪下快速检测，当碳含量组分在工艺所需含量以下即停止吹氧，当碳含量组分未达到工艺所需含量即增加吹氧充气时间；从而调节不同钢种在中频炉冶炼过程后剩余的含碳量，从而控制脱碳的效果。

s6、吹氧检测完成，当碳含量检测达标后关闭氧枪，并将氧枪从中频炉中取出，完成吹氧脱碳工序。

步骤s1中，中频炉的顶部铝盖上需要先预设一个供吹氧枪插设的通孔，同时以便吹氧枪的吹氧高度进行调节。

步骤s2中，原料进行加热直至其完全融化过程中，温度范围控制在1580-1620摄氏度，步骤s4中，软吹的氧枪枪位比硬吹枪位低，软吹的氧枪供氧压力比硬吹小，软吹的氧枪对金属熔池的冲击力比硬吹低

软吹指枪位较高或供氧压力较低，对金属熔池的冲击力较小，冲击面积较大的一种吹炼方式；硬吹”是枪位较低或氧压较高，形成较深的冲击深度的吹炼方式

步骤s4中，软吹过程中氧枪下端距离金属液面控制在900mm-1100mm之间，软吹过程中氧枪下端距离金属液面控制在500mm-800mm之间，步骤s4中，高温环境下金属液中的碳会与氧气快速反应，生成的气体产物包括一氧化碳和二氧化碳，步骤s5中，氮氧检测仪设置为工业用数显式氮氧检测仪。氮氧化物检测仪可多对中频炉实现对氮氧化物排放的有效监控；

氧枪设置为枪位高度、氧枪供氧压力、氧气体积流量可调节的氧枪。

综上所述，本发明在中频炉冶炼的基础上添加了吹氧脱碳冶炼工艺，实现在中频冶炼过程中钢水吹氧脱碳工艺，可实现中频炉熔炼环节脱碳功能，氧枪的枪位高度可进行调节，氧气体积流量等也可进行调节，通过氧枪枪位范围参数的调节，可针对不同的钢种调整该钢种在冶炼过程中氧枪枪位和吹氧量等参数，从而调节不同钢种在中频炉冶炼过程后剩余的含碳量，从而控制脱碳的效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。