1.本发明涉及转炉顶底复吹技术领域，具体涉及一种改善转炉吹炼中炼钢流场的高效底吹方法。
背景技术：
2.转炉顶底复吹是一项新技术，在将顶吹和底吹结合后，保留了氧枪顶吹法易于控制造渣过程的优点且克服了单纯顶吹氧气对转炉内熔液搅拌能力弱的缺点，对炼钢领域来说具有重要意义。
3.转炉底吹的目的是对转炉内的钢水进行搅拌，在提高钢水均匀性的前提下缩短搅拌时间，提高转炉生产效率。目前为提高效率，通常在总气流量不变的前提下增加透气砖的数量，透气砖均匀分布在转炉底部，并同步向转炉内吹入气体，对转炉内的钢水进行搅拌；该方式虽然能满足减少气体用量，但是仍存在以下缺点：一是透气砖数量的增多会将转炉内的钢水分割成更多个区域，由于透气砖的气体垂直向上吹入，导致各区域间的混合程度降低；二是虽然透气砖数量增多会使钢水同时处于强烈的运动状态，但是钢水的规律运动方向是竖直运动，而水平方向却无法产生规律的流动，使得钢水的水平方向流动杂乱无章，从而，在同块透气砖和相邻透气砖的区域内均会产生钢水碰撞的现象，使得底吹气体搅拌的作用力降低，进而使混合后钢水的均匀性变差，不仅延长了混匀时间，而且对产品的质量产生影响。
技术实现要素：
4.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种改善转炉吹炼中炼钢流场的高效底吹方法，具体为一种设有n个供气单元、每个供气单元的气流量按正弦曲线变化规律进行设计、供气单元按照顺时针或逆时针的顺序依次启动喷吹的高效底吹方法。该高效底吹方法可使转炉内的钢水呈正弦规律依次运动，从而使钢水在水平向形成规律的水流方向，有效提高供气单元区域之间的混合程度，避免产生混合死角，提高底吹气体的搅拌能力，缩短混匀时间。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种改善转炉吹炼中炼钢流场的高效底吹方法，在转炉的底部安装有n个供气单元，6≤n≤16；
7.单个供气单元的气流量在一个循环内的变化呈正弦曲线分布；
8.所有供气单元按照顺时针或逆时针的顺序依次启动喷吹。
9.优选的，单个供气单元在一次转炉吹炼中的喷吹总时长为16
‑
20min。
10.优选的，单个供气单元的实时气流量按照下面的公式进行计算，
[0011][0012]
公式中，
[0013]
yi为第i个供气单元在t时刻气流量，t的单位为s，气流量的单位为nm3/h；
[0014]
i为第i个供气单元；
[0015]
b为单个供气单元一个循环所需要的时间，范围为20
‑
30s；在该循环中，单个供气单元的气流量变化成正弦曲线分布，即气流量完成“低
‑
高
‑
低”的一个循环周期；
[0016]
c为相邻的两个供气单元的相位差，范围为0
‑
0.5π；
[0017]
a为单个供气单元在一个循环内最大气流量和最小气流量之差的平均值，范围为100
‑
275nm3/h；
[0018]
d为单个供气单元在一个循环内最大气流量和最小气流量之和的平均值，范围为100
‑
200nm3/h。
[0019]
上述公式表示当a、b、c、d确定时，第i个供气单元的气流量随着时间t的变化值。
[0020]
优选的，上述改善转炉中炼钢流场的高效底吹方法，自兑铁开始底吹，至冶炼后期结束停止底吹，该底吹过程分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期。
[0021]
在转炉吹炼过程中，底吹参与的原料的三个反应阶段，分别为：一是在冶炼前期，参与生料分解、化渣过程，通过提高底吹总气量，使生料快速均热分解、化渣；二是在冶炼中期，由于碳氧反应激烈，高底吹总气量会使炉内反应过快，渣中氧化铁减少，炉渣熔点升高，从而导致“炉渣返干”；三是在冶炼末期，采用高底吹总气量可以降低渣中氧化铁含量，提高钢水收得率，降低钢中氧含量，减少脱氧剂、合金消耗，减少钢中氧化物夹杂，均匀钢水成分、温度、提升钢水质量；因此，在转炉吹炼过程中，底吹总气量采用“高
‑
低
‑
高”的循环模式对进入转炉内的总气流量进行控制。
[0022]
优选的，所述供气单元为弥散型透气砖，透气砖设有八块，八块透气砖以转炉耳轴中心线为对称轴，对称分布在转炉底部。
[0023]
优选的，在转炉吹炼过程中，分别向转炉内吹入氮气和氩气；其中，在吹炼总时长的前85％时间内，向转炉内吹入氮气；在吹炼总时长的后15％时间内，向转炉内吹入氩气；在该转炉吹炼过程中，所有供气单元底吹的实时总气流量≤0.1m3/(min
·
t)。
[0024]
优选的，当用于低碳钢生产时，为保证去除碳的同时，碳氧积尽量低，控制所有供气单元底吹的实时总气流量在0.08
‑
0.1m3/(min
·
t)之间。
[0025]
优选的，当用于高碳钢生产时，为避免终点碳含量过低，适当降低底吹总气量，控制所有供气单元底吹的实时总气流量≤0.04m3/(min
·
t)。
[0026]
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：首先，本发明首次对转炉底吹中单个供气单元的实时气流量进行控制，使单个供气单元的气流量按正弦曲线的变化规律进行变动，克服了目前底吹中供气单元气流量恒定而导致的钢液循环流动效果差的问题；其次，本发明首次对所有供气单元的起始喷吹时间进行设置，将所有供气单元按照顺时针或逆时针的顺序依次启动喷吹，使得转炉内的钢液受力大小产生差异，在受力不同的情况下，减轻底吹气体的固定性，使钢液达到紊流效果，从而使钢水混合更加均匀、减少底吹盲区和混匀时间，达到提高处理效率的目的。
具体实施方式
[0027]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅
是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
一种改善转炉吹炼中炼钢流场的高效底吹方法，在转炉的底部安装有八个供气单元，供气单元为弥散型透气砖，八块透气砖以转炉耳轴中心线为对称轴，对称分布在转炉底部；八块透气砖按照顺时针的顺序依次启动喷吹，单块透气砖的气流量满足正弦曲线的变化规律；
[0030]
在该底吹方法中，分别向转炉内吹入氮气和氩气，氮气在吹炼总时长的前85％时间内吹入，氩气在吹炼总时长的后15％吹入；
[0031]
当本实施例用于生产低碳钢时，吹炼总时长为45min，所有透气砖均按照公式循环喷吹，一个循环的时间为24s，使八块透气砖的动态变化形成一种此起彼伏的“喷泉式”吹气组合，从而使转炉吹炼的三个反应阶段能够顺利进行；在转炉吹炼过程中，为保证去除碳的同时，碳氧积尽量低，控制所有供气单元底吹的实时总气流量为0.09m3/(min
·
t)。
[0032]
单个供气单元的实时气流量按照下面的公式进行计算，
[0033][0034]
公式中，
[0035]
yi为第i个供气单元在t时刻气流量，t的单位为s，气流量的单位为nm3/h；
[0036]
i为第i个供气单元；
[0037]
b为单个供气单元一个循环所需要的时间，范围为20
‑
30s；在该循环中，单个供气单元的气流量变化成正弦曲线分布，即气流量完成“低
‑
高
‑
低”的一个循环周期；
[0038]
c为相邻的两个供气单元的相位差，范围为0
‑
0.5π；
[0039]
a为单个供气单元在一个循环内最大气流量和最小气流量之差的平均值，范围为100
‑
275nm3/h；
[0040]
d为单个供气单元在一个循环内最大气流量和最小气流量之和的平均值，范围为100
‑
200nm3/h。
[0041]
实施例2
[0042]
与实施例1的区别在于，当用于高碳钢生产时，为避免终点碳含量过低，降低底吹总气量，控制所有供气单元底吹的实时总气流量为0.04m3/(min
·
t)。
[0043]
使用本发明的方法，在转炉吹炼过程中，提高了钢水的混匀程度；钢水纯净度增加(碳氧积从0.00253降低到0.00195)，有效提高了产品质量；钢水的平均冶炼时间降低33s，按每炉钢平均可减少半分钟算，每月可多生产3炉900吨左右，年可多出产量10800吨，按吨钢200元效益算，年可增加效益216万元。
[0044]
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。