1.本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种大废钢比模式下回收转炉煤气的方法。
背景技术：
2.我国钢铁行业逐步向低碳方向发展，能源回收利用成为一项重点工作。转炉冶炼过程产生烟气，烟气通过净化回收系统后，实现煤气回收。为避免高温烟气爆炸，常用的煤气回收条件为氧含量1.5％，煤气co含量达到15％以上开始回收。在煤气回收初期，主要是铁水中硅、锰元素氧化，烟气中碳含量低，氧气燃烧不充分造成烟气中氧含量超标，无法回收。在大废钢比模式下，转炉使用的废钢比例越来越高，炉内热量不足，燃烧不充分烟气氧含量高，co含量达不到起收条件，煤气回收起始点进一步延迟，煤气回收量低。
3.为实现转炉煤气的全过程回收，多采用不同装置配吹煤等含碳原料的方法，如专利：一种全程回收煤气的转炉冶炼设备与方法(cn114807500a)，提出采用煤氧枪进行冶炼前期喷吹煤粉的操作方法，喷煤的方式进一步提高碳的消耗，不符合低碳冶金的发展趋势。
4.专利：一种提高转炉煤气co含量的方法(cn111575431a)，提出采用加入含feo物料和造渣工艺调整，提高煤气中co含量。此方法适用于热量条件高的冶炼条件，不适用于大废钢比冶炼模式，且无法实现转炉煤气全程回收。
技术实现要素：
5.本发明要解决的问题是提供一种大废钢比模式下回收转炉煤气的方法，在废钢比大于35％时，通过底吹气体与粉末状渣料的方式等多种工艺，实现转炉冶炼全程符合煤气回收要求，从而实现转炉煤气全部回收。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大废钢比模式下回收转炉煤气的方法，步骤为：
7.金属料装入：将废钢与铁水按一定配比依次加入转炉；
8.转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束。
9.进一步的，所述金属料装入以及转炉冶炼与煤气回收步骤中，所述铁水包中加入总铁水的比例为60％-65％，总废钢比例为35％-40％。
10.进一步的，所述金属料装入：将废钢与铁水按一定配比依次加入转炉的步骤包括：
11.第一批次废钢被破碎后加入所述铁水包中；
12.第一批次废钢加入后在向铁水包中倒入铁水；
13.将含有第一批次废钢及铁水装入转炉内，开始转炉冶炼。
14.进一步的，破碎废钢的粒度为20-30mm，厚度为3-5mm；加入铁水包中破碎废钢的高度不超过铁水包高度的1/2；
15.向铁水包中注入铁水后还需进行取样分析，若铁水中硅含量高于0.8％时，进行混
铁将铁水中硅含量降低至0.8％及以下；若硅含量不高于0.8％，进入转炉冶炼与煤气回收步骤。
16.进一步的，所述转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束的步骤包括：
17.第一阶段，转炉冶炼0-60s，转炉依次交叉底吹压缩空气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧，当烟气中氧含量小于设定值，开始回收转炉煤气。
18.进一步的，底吹压缩空气的压力为0.1-0.15mpa/孔，流量为50-80nm3/min，顶吹氧流量为10000-12000m3/h，氧枪枪位距离钢液面2m；
19.所述粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，底吹石灰粉8-10kg/t，底吹镁粉3-5kg/t；
20.设定当烟气中氧含量小于1.5％时，开始回收转炉煤气。
21.进一步的，所述转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束的步骤还包括：
22.第二阶段，转炉吹炼61-300s，由高位料仓加入冲子料废钢15-20％，转炉依次交叉底吹氧气与粉末状渣料，转炉炉顶氧枪顶吹氧。
23.进一步的，底吹氧气的压力为0.2mpa/孔，流量为100-150nm3/min，顶吹氧流量为18000-22000m3/h，氧枪枪位距离钢液面1.4-1.8m；
24.所述粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，底吹石灰粉4-5kg/t，底吹镁粉2-3kg/t；
25.加入冲子料废钢的厚度8～10mm，直径4～6cm。
26.进一步的，所述转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束的步骤还包括：
27.第三阶段，转炉吹炼301-650秒，由高位料仓加入冲子料废钢8-12％，转炉依次交叉底吹氮气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧；
28.优选的，底吹氮气的压力0.4-0.6mpa/孔，流量150-200nm3/min，顶吹氧流量为22000-30000m3/h，氧枪枪位距离钢液面1.4-1.8m；
29.所述粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4-5kg/t；
30.加入冲子料厚度8～10mm，直径4～6cm。
31.进一步的，所述转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束的步骤还包括：
32.第四阶段，吹炼650秒至结束，由高位料仓加入冲子料废钢0-2％，转炉依次底吹氩气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧；
33.优选的，底吹氩气的压力0.2-0.3mpa/孔，流量80～120nm3/min，顶吹氧流量为28000～32000m3/h，氧枪枪位距离钢液面1.2-1.4m；
34.所述粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4-5kg/t；
35.冲子料为圆片状，厚度8～10mm，直径4～6cm。
36.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
37.通过交叉底吹气体与粉末状渣料、炉顶顶吹氧等多种工艺，分批次分点位加入不同种类的废钢，实现大废钢比模式下转炉冶炼全程符合煤气回收要求，转炉煤气全程回收，回收量可在200m3/t以上，平均co含量可达48％以上，为转炉负能炼钢水平提升创造条件。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
39.一种大废钢比模式下回收转炉煤气的方法，步骤为：
40.s1：金属料装入：将废钢与铁水按一定配比依次加入转炉，在本实施例中，金属料装入以及转炉冶炼与煤气回收步骤中入炉金属料中加入总的铁水的比例为60％-65％，总废钢的比例为35％-40％；具体包括以下步骤：
41.s11：第一批次废钢被破碎后加入铁水包中；
42.s12：第一批次废钢加入后在向铁水包中倒入铁水；
43.步骤s11与s12中，首先向铁水包的底部中加入废钢，再向铁水包中倒入铁水，本实施例中，在放铁前需采用机械抓手对废钢进行破碎处理，破碎料废钢占总体废钢的6-10％，且加入的破碎料废钢的高度不得超过铁水包内部总高的1/2，防止废钢结坨造成转炉冶炼装入转炉时兑铁洒落。第一批次加入的破碎料废钢粒度为20-30mm，厚度为3-5mm，堆密度轻，可实现快速熔化。
44.s13：向铁水包中注入铁水后进行取样分析，若铁水中硅含量高于0.8％时，进行混铁将铁水中硅含量降低至0.8％及以下，若硅含量不高于0.8％，进入转炉冶炼与煤气回收步骤。
45.在本实施例的步骤s13中，对铁水中硅含量进行检测，具体的，可以利用合适的测量仪器或工具进行铁水中硅含量的检测，例如光谱仪等，因现有技术比较完善且不是本实施例所保护的内容，对此不多做限定；高硅铁水易造成大型喷溅，对转炉冶炼不利，同时对煤气回收也会产生不利影响，因此在放铁后需要进行取样分析，检测其中的硅含量，若硅含量高于0.8％时，可以想到的，在进行混铁操作时应注入铁水中硅的含量小于0.8％的铁水，具体可根据现场施工需求进行合理选择或调配出合适硅含量的铁水。
46.在此混铁过程中，该硅含量以0.8％为基准，每降低0.1％，加入1％的钢筋切头废钢，且此过程中加入的废钢的量不超过废钢总量的10％。铁水是按照每包装运到转炉冶炼，当铁水包中硅含量大于0.8％时，就用铁水硅含量比较低的包次，混铁对冲一下，根据最终的铁水硅的含量，确定此阶段废钢加入量。混铁过程中加入切头废钢，相较于轻薄的破碎废钢，在加入时由于自身重量的影响可以有效避免结坨现象的产生。
47.s14：将含有第一批次废钢及铁水装入转炉内，开始转炉冶炼。本实施例中步骤s14中，不额外加入废钢直接进行冶炼环节。
48.s2：转炉冶炼与煤气回收：开始转炉冶炼后采用交叉吹入的方式底吹气粉混合物，若满足转炉回收条件，则开始回收转炉煤气直至转炉冶炼结束。在此过程中，采用交叉底吹的方式，底吹次序为气-粉-气-粉-气-粉，本实施例中，采用6孔底吹的方式，底吹孔直径为22mm，具体包括以下步骤：
49.s21:第一阶段，在转炉冶炼0-60s，转炉依次交叉底吹压缩空气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧，当烟气中氧含量小于设定值，开始回收转炉煤气。
50.具体的，交叉底吹压缩空气的压力为0.1-0.15mpa/孔，流量为50-80nm3/min，顶吹氧流量为10000-12000m3/h。在本实施例中，底吹的粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，其中底吹石灰粉8-10kg/t，底吹镁粉3-5kg/t；本实施例中，底吹石灰粉的粒度≤30mm，其中cao含量大于88％；镁粉的粒度≤30mm，mgo含量大于75％，底吹粉末状渣料时石灰粉以及镁粉的
次序不做限定，先底吹石灰粉后底吹镁粉或者先底吹镁粉后底吹石灰粉均可，采用石灰粉以及镁粉，粒度小具有良好的冶金性能，可以降低大废钢比模式下物料使用数量，减少物料对熔池温度的损失，实现快速升高熔池温度。
51.本实施例中顶吹氧采用氧枪，顶吹氧抢可以但不限于四孔拉瓦尔枪，氧枪枪位控制在距钢液面2米；底吹压缩空气可实现压缩空气中的氧与钢液直接接触，可配合对钢液熔池进行搅拌，使其发生脱氧反应，产生含有一定co含量的烟气，经过净化后作为转炉煤气回收。在步骤s12中，不采用底吹纯氧，可控制熔池反应强度，也在一定程度上降低了氧气提纯成本。通过采用顶部与底部混合供气模式，使前期反应动力学条件更加充分，便于快速升高熔池温度。
52.步骤s21中，设定当烟气中氧含量小于1.5％时，开始回收转炉煤气；采用顶底混合供气模式，也保证了前期烟气中的氧含量快速满足小于1.5％，进而满足转炉回收的安全条件，烟气经处理回收后得到煤气，可以开始回收转炉煤气。在回收过程中，关注烟气内氧含量变化趋势，进行动态调整供氧量和底吹气量，当氧含量高时，可适当降低氧枪枪位和减少顶吹氧枪供氧量，增加底吹气量，促进煤气中co含量升高，尽快满足回收转炉煤气的需求。
53.s22:第二阶段，转炉吹炼61-300s，随着硅锰氧化的进行，熔池温度进一步升高，由高位料仓加入冲子料废钢15-20％，转炉依次交叉底吹氧气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧，此阶段继续回收转炉煤气。
54.具体的，在本阶段加入的冲子料废钢的厚度8-10mm，直径4-6cm。底吹氧气的压力为0.2mpa/孔，流量为100-150nm3/min，顶吹氧流量为18000-22000m3/h；在本实施例中，底吹的粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，其中底吹石灰粉4-5kg/t，其中cao含量大于88％；底吹镁粉2-3kg/t，mgo含量大于75％；其中底吹粉末状渣料时石灰粉以及镁粉的次序不做限定，先底吹石灰粉后底吹镁粉或者先底吹镁粉后底吹石灰粉均可。
55.为实现大废钢比模式下转炉煤气的全回收，在此过程中所需加入的废钢比例较高，为了避免一次性加入废钢后造成熔池温度过低，不利于冶炼的进行，因此在本阶段分批次加入圆片状废钢，从而实现大废钢比例下回收转炉煤气的目的，同时本阶段通过加入圆片状废钢，杂质少的同时表面平整可以通过料斗以及振动给料器等方式上料，方便快捷，不损伤设备。
56.本实施例中顶吹氧采用氧枪，顶吹氧抢可以但不限于四孔拉瓦尔枪，氧枪枪位控制在距钢液面1.4-1.8米。在回收过程中，根据烟气内氧含量以及co含量变化趋势，进行动态调整供氧量和底吹气量，随着硅锰氧化的进行，当氧含量高时可适当降低氧枪枪位和减少顶吹氧抢供氧量，增加底吹气量，促进烟气内co含量升高。
57.s23:第三阶段，转炉吹炼301-650s，硅锰氧化基本结束，进入碳氧剧烈反应期，熔池温度进一步升高，转炉煤气回收进入高峰，此时由高位料仓加入冲子料废钢8-12％，转炉依次交叉底吹氮气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧，此阶段继续回收烟气。具体的，在本阶段加入的冲子料厚度8～10mm，直径4～6cm，底吹氮气的压力0.4-0.6mpa/孔，流量150-200nm3/min，顶吹氧流量为22000-30000m3/h；在本实施例中，底吹的粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4～5kg/t，其中cao含量大于88％。
58.同样的，为了避免一次性加入废钢后造成熔池温度过低，不利于冶炼的进行，因此在本阶段分批次加入圆片状废钢，从而实现大废钢比例下回收转炉煤气的目的，同时本阶
段通过加入圆片状废钢，杂质少的同时表面平整可以通过料斗以及振动给料器等方式上料，方便快捷，不损伤设备。
59.本实施例的步骤s23中，同样采用氧枪顶吹氧气，顶吹氧抢可以但不限于四孔拉瓦尔枪，氧枪枪位控制在距钢液面1.4-1.8米。在回收过程中，根据烟气内co含量变化趋势，进行动态调整，co含量低时，可降低氧枪枪位并提升顶吹供氧流量，co含量高时，可提升氧枪枪位并降低顶吹供氧流量，将co含量稳定控制40％-50％，通过co的含量来反馈熔池内碳氧反应速率，反应比较平稳均衡，使得冶炼更加稳定，烟气中的co质量更高。
60.s24：第四阶段，吹炼650s至结束，此时碳氧反应衰减，转炉煤气回收峰值逐步下降，由高位料仓加入冲子料废钢0～2％，转炉依次底吹氩气与粉末状渣料，转炉炉顶顶吹氧，此阶段继续回收烟气。具体的，此阶段加入冲子料的厚度8-10mm，直径4-6cm。底吹氩气的压力0.2-0.3mpa/孔，流量80-120nm3/min，顶吹氧枪采用四孔拉瓦尔枪，顶吹氧流量为28000～32000m3/h，氧枪枪位距离钢液面1.2-1.4m；在本实施例中，底吹的粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4-5kg/t，其中cao含量大于88％；在回收过程中，根据烟气内co含量变化趋势，进行动态调整，co含量低时，可降低氧枪枪位并提升顶吹供氧流量，co含量高时，可提升氧枪枪位并降低顶吹供氧流量。
61.实施例一
62.本实施例以100吨工程容量转炉为例，按照总装入量100吨组织生产，其中装入铁水总重量为62吨，废钢总重量为38吨，废钢比为38％。
63.在放铁前采用机械抓手将破碎料6吨装至铁水包底部后再倒入铁水。
64.放铁结束后进行取样分析，铁水中硅含量为：0.60％，温度1360℃，向铁包内加入2吨钢筋切头废钢。
65.将含有一定废钢量及铁水的铁水包装入转炉内，直接进入转炉冶炼环节，不再加入废钢。
66.开始转炉冶炼，采用6孔底吹气粉混合物，方式为交叉吹入，即气-粉-气-粉-气-粉，底吹孔直径22mm。
67.第一阶段，开始吹炼0-60s，采用顶底混合供气模式，转炉底吹压缩空气和粉末状渣料，底吹压力为0.1～0.15mpa/孔，底吹流量为50nm3/min，其中粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，底吹石灰粉8kg/t，镁粉3kg/t，顶吹氧枪采用四孔拉瓦尔枪，供氧流量10000～12000m3/h，氧枪枪位控制在距钢液面2米。根据烟气内氧含量变化趋势，进行动态调整供氧量和底吹气量，例如：当氧含量高时，可适当降低氧枪枪位和减少顶吹氧枪供氧量，增加底吹气量，促进烟气中co含量升高，尽快满足回收转炉煤气的需求，当烟气中氧含量小于1.5％时，开始回收煤气。
68.第二阶段，吹炼61-300s，随着硅锰氧化的进行，熔池温度进一步升高，由高位料仓加入冲子料废钢18吨，冲子料为圆片状，厚度8～10mm，直径4～6cm，采用顶底混合供气模式，转炉底吹氧气和粉末状渣料，底吹压力为0.2mpa/孔，底吹流量为100～150nm3/min，其中粉末状渣料包括：石灰粉和镁粉，具体的，底吹石灰粉4kg/t，底吹镁粉2.5kg/t，顶吹氧枪采用四孔拉瓦尔枪，供氧流量18000～22000m3/h，氧枪枪位控制在距钢液面1.4～1.8米。根据烟气内氧含量和co含量变化趋势，进行动态调整氧量和底吹气量，随着硅锰氧化的进行，当氧含量高时可适当降低氧枪枪位和减少顶吹氧抢供氧量，增加底吹气量，促进烟气内co
含量升高。
69.第三阶段，吹炼301-650s，硅锰氧化基本结束，进入碳氧剧烈反应期，熔池温度进一步升高，转炉煤气回收进入高峰。由高位料仓加入冲子料废钢10吨，冲子料为圆片状，厚度8-10mm，直径4～6cm。同样采用顶底混合供气模式，转炉底吹氮气和粉末状渣料，压力0.4-0.6mpa/孔，流量160nm3/min，粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4.5kg/t，顶吹氧枪采用四孔拉瓦尔枪，供氧流量22000-30000m3/h，氧枪枪位控制在距钢液面1.4-1.8米。根据烟气co含量变化趋势，进行动态调整，co含量低时，可降低氧枪枪位并提升顶吹供氧流量，co含量高时，可提升氧枪枪位并降低顶吹供氧流量，将co含量稳定控制45％左右。
70.第四阶段，吹炼650s至结束，碳氧反应衰减，转炉煤气回收峰值逐步下降。由高位料仓加入冲子料废钢2吨，冲子料为圆片状，厚度8～10mm，直径4～6cm；采用顶底混合供气模式，转炉底吹氩气和粉末状渣料，压力0.2-0.3mpa/孔，流量80～120nm3/min，粉末状渣料为石灰粉，底吹石灰粉4.5kg/t，顶吹氧枪采用四孔拉瓦尔枪，供氧流量28000～32000m3/h，氧枪枪位控制在距钢液面1.2～1.4米。根据烟气co含量变化趋势，进行动态调整，枪位适当降低促进co含量连续。在回收过程中，根据烟气内co含量变化趋势，进行动态调整，co含量低时，可降低氧枪枪位并提升顶吹供氧流量，co含量高时，可提升氧枪枪位并降低顶吹供氧流量。
71.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。