專利名稱：一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，這種方法是由古代豎爐發(fā)展、改進(jìn)而形成的， 盡管世界各國(guó)研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡(jiǎn)單， 生產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上。傳統(tǒng)的高爐煉鐵生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石等)，從位 于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣，在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、 天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過(guò) 程中除去鐵鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵；煉出的鐵水從鐵口放出，作為煉鋼等原料；鐵 礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出；產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出， 經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料；而氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的目的是將來(lái)自高爐 的鐵水轉(zhuǎn)變成鋼水，隨后經(jīng)二次精煉進(jìn)一步提純；現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是去除鐵水中的碳和 磷，因此轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水的作用已經(jīng)明顯降低，其功能已大大降低；如何將高爐、轉(zhuǎn)爐兩者更 好地結(jié)合起來(lái)，降低能耗，節(jié)省工序是目前急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有工藝的問(wèn)題，提供一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方 法，將高爐煉鐵和轉(zhuǎn)爐煉鋼兩者結(jié)合起來(lái)，在現(xiàn)有煉鐵工藝基礎(chǔ)上，通過(guò)集束射流氧槍直接 向高爐內(nèi)鐵水噴吹氧氣，以達(dá)到鐵水脫碳、脫磷，實(shí)現(xiàn)鐵水半成品鋼化。本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線與爐壁的夾角為30° 60°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，在高溫下焦 炭中的碳同鼓入空氣中的氧反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳將燒結(jié)礦中鐵還原出來(lái)，生成的 鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射流氧槍的出口與 高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在500 IOOOmm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧 氣，集束射流氧槍管道內(nèi)氧氣的壓力為1. 1 1. 5MPa，氧氣的吹入量為30 60m3/t鐵水， 將鐵水冶煉成半成品鋼。上述方法中焦炭的加入量按150 180kg/t燒結(jié)礦。上述方法冶煉半成品鋼的焦比為250 300kg/t。上述方法中，集束射流氧槍的數(shù)量為1 10個(gè)，當(dāng)集束射流氧槍數(shù)量為2個(gè)以上 時(shí)，集束射流氧槍在高爐爐壁上均勻分布。上述方法中，集束射流氧槍向鐵水中吹入氧氣時(shí)，每個(gè)集束射流氧槍中，中心氧射 流的流速為1. 6 2. 6馬赫，環(huán)形氧射流的流速為50 300m/s ；中心氧射流的氧氣流量為 1000 8000Nm7h，環(huán)形氧射流的氧氣流量為50 1000Nm7h。
上述方法獲得的半成品鋼中碳的重量百分比為0.3 0.4%，硅的重量百分比為 0. 2 0. 4%，磷的重量百分比為0. 05 0. 06%。本發(fā)明采用集束射流氧槍能夠解決傳統(tǒng)超音速氧槍噴射距離短、沖擊力小、氧氣 利用率低的缺點(diǎn)，利用環(huán)形氧射流燃燒形成的封套保護(hù)主氧氣流，集束射流氧槍的射流距 離能夠達(dá)到2m，甚至更高，高壓氧氣穿過(guò)渣層進(jìn)入鐵水層，與鐵水中的碳、硅、磷等元素發(fā)生 氧化反應(yīng)，放出大量的熱量并產(chǎn)生大量的煤氣，其中產(chǎn)生的熱量成為高爐冶煉的熱源之，產(chǎn) 生的煤氣作為還原劑，將燒結(jié)礦中的鐵還原出來(lái)，生成鐵水和爐渣。氧氣流進(jìn)入鐵水中，形 成較大的穿透深度，改善對(duì)鐵水的攪拌效果，同時(shí)進(jìn)入鐵水的氣流分散為氣泡，增加了鐵水 與氧氣的接觸面積，改善了冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，提高了氧氣的利用效率，鐵水經(jīng)吹氧成 為低磷低硅的半成品鋼。上述方法中當(dāng)渣量大時(shí)，可先經(jīng)渣口將大部分渣除去，使渣層厚度在500mm以內(nèi)， 能夠使氧氣和熱量得到更充分的利用。本發(fā)明的方法可以在高爐內(nèi)直接煉出半成品鋼，省去后續(xù)的轉(zhuǎn)爐的裝備，經(jīng)精煉 爐直接精煉成合格鋼水，爐況順行，提高高爐內(nèi)溫度，出鋼溫度高，外供煤氣質(zhì)量好，熱值 高，焦比低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可較容易對(duì)現(xiàn)有高爐實(shí)施技術(shù)改造。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中采用料車間隔進(jìn)料的冶煉方式，燒結(jié)礦、焦炭經(jīng)料車放入高爐中， 持續(xù)通過(guò)預(yù)熱空氣，高爐中形成的鋼水每1. 5 2. 5h排出一次。本發(fā)明實(shí)施例中采用的集束射流氧槍的型號(hào)為ACI Pyrejet。本發(fā)明實(shí)施例中的每次吹氧時(shí)連續(xù)吹氧時(shí)間為30 60min。本發(fā)明實(shí)施例中采用的高爐為50 1080m3高爐。本發(fā)明實(shí)施例中吹入高爐的空氣的溫度為1100°C ；吹入高爐的空氣風(fēng)量為140 2900m7min，冶煉完成后的出鋼溫度為1580 1620°C。本發(fā)明實(shí)施例中采用的燒結(jié)礦為普通工業(yè)煉鐵用燒結(jié)礦，含TFe 56.56wt%，含 FeO 彡 9. Owt % ο實(shí)施例1采用1080m3高爐，將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線與爐壁 的夾角為60°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，在 高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳將燒結(jié)礦中鐵還原出 來(lái)，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射流氧槍 的出口與高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在700mm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧 氣，集束射流氧槍管道內(nèi)氧氣的壓力為1. 5MPa，氧氣的吹入量為50m3/t鐵水；將鐵水冶煉 成半成品鋼。其中焦炭的加入量為170kg/t燒結(jié)礦。上述集束射流氧槍的數(shù)量為8個(gè)，在高爐爐壁上均勻分布。每個(gè)集束射流氧槍中的中心氧射流的流速為2. 6馬赫，環(huán)形氧射流的流速為 300m/s ；中心氧射流的氧氣流量為2000Nm3/h，環(huán)形氧射流的氧氣流量為400Nm3/h。獲得的半成品鋼中碳的重量百分比為0. 3%，硅的重量百分比為0. 3%，磷的重量
4百分比為0. 06%，冶煉半成品鋼的焦比為280kg/t，冶煉完成后出鋼溫度1590°C。按上述投料比采用傳統(tǒng)冶煉鐵水技術(shù)，獲得的鐵水中碳含量為4%，硅的重量百分 比為1. 3%，磷含量為0. 1%，焦比360kg/t，冶煉完成后出鐵溫度HOO0C0實(shí)施例2采用450m3高爐，將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線與爐壁 的夾角為45°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，在 高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳將燒結(jié)礦中鐵還原出 來(lái)，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射流氧槍 的出口與高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在900mm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧 氣，集束射流氧槍管道內(nèi)氧氣的壓力為1. 3MPa，氧氣的吹入量為52m3/t鐵水；將鐵水冶煉 成半成品鋼。其中焦炭的加入量為180kg/t燒結(jié)礦。上述集束射流氧槍的數(shù)量為4個(gè)，在高爐爐壁上均勻分布。每個(gè)集束射流氧槍中的中心氧射流的流速為2. 4馬赫，環(huán)形氧射流的流速為 260m/s ；中心氧射流的氧氣流量為1800Nm3/h，環(huán)形氧射流的氧氣流量為350Nm3/h。獲得的半成品鋼水中碳的重量百分比為0. 4%，硅的重量百分比為0. 3%，磷的重 量百分比為0. 05%，焦比300kg/t，冶煉完成后出鋼溫度1600°C。按上述投料比采用傳統(tǒng)冶煉鐵水技術(shù)，獲得的鐵水中碳含量為4. 1%，硅的重量百 分比為1. 1%，磷含量為0. 07%，焦比410kg/t，冶煉完成后出鐵溫度1450°C。實(shí)施例3采用800m3高爐，將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線與爐壁 的夾角為50°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，在 高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳將燒結(jié)礦中鐵還原出 來(lái)，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射流氧槍 的出口與高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在600mm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧 氣，集束射流氧槍管道內(nèi)氧氣的壓力為1. 4MPa，氧氣的吹入量為48m3/t鐵水；將鐵水冶煉 成半成品鋼。其中焦炭的加入量為180kg/t燒結(jié)礦。上述集束射流氧槍的數(shù)量為6個(gè)，在高爐爐壁上均勻分布。每個(gè)集束射流氧槍中的中心氧射流的流速為2. 5馬赫，環(huán)形氧射流的流速為 280m/s ；中心氧射流的氧氣流量為1600Nm3/h，環(huán)形氧射流的氧氣流量為300Nm3/h。獲得的半成品鋼水中碳的重量百分比為0. 3%，硅的重量百分比為0. 4%，磷的重 量百分比為0. 06%，焦比290kg/t，冶煉完成后出鋼溫度1580°C。按上述投料比采用傳統(tǒng)冶煉鐵水技術(shù)，獲得的鐵水中碳含量為3. 8%，硅的重量百 分比為1. 2 %，磷含量為0. 08 %，焦比370kg/t，冶煉完成后出鐵溫度1430 V。實(shí)施例4采用50m3高爐(實(shí)驗(yàn)爐)，將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線 與爐壁的夾角為45°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的 空氣，在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳將燒結(jié)礦中鐵還原出來(lái)，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射 流氧槍的出口與高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在800mm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中 吹入氧氣，集束射流氧槍管道氧氣的壓力為1. 2MPa，氧氣的吹入量為30m3/t鐵水；將鐵水 冶煉成半成品鋼。其中焦炭的加入量為150kg/t燒結(jié)礦。上述集束射流氧槍的數(shù)量為8個(gè)，集束射流氧槍在高爐爐壁上均勻分布。每個(gè)集束射流氧槍中的中心氧射流的流速為2.0馬赫，環(huán)形氧射流的流速為 200m/s ；中心氧射流的氧氣流量為200Nm3/h，環(huán)形氧射流的氧氣流量為50Nm3/h。集束射流槍的數(shù)量為1個(gè)。上述方法獲得的半成品鋼水中碳的重量百分比為0.3%，硅的重量百分比為 0.2%,磷的重量百分比為0. 06 %，焦比250kg/t，冶煉完成后出鋼溫度1620°C。按上述投料比采用傳統(tǒng)冶煉鐵水技術(shù)，獲得的鐵水中碳含量為3. 8%，硅的重量百 分比為1. 2 %，磷含量為0. 08 %，焦比450kg/t，冶煉完成后出鐵溫度1420 V。
權(quán)利要求
一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，其特征在于該方法的步驟為將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上，集束射流氧槍軸線與爐壁的夾角為30°～60°，出口向下；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，此時(shí)集束射流氧槍位于爐渣上方，當(dāng)集束射流氧槍的出口與高爐內(nèi)的爐渣頂部之間的距離差在500～1000mm時(shí)，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧氣，集束射流氧槍管道內(nèi)氧氣的壓力為1.1～1.5MPa，氧氣的吹入量為30～60m3/t鐵水，將鐵水冶煉成半成品鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，其特征在于所述的 焦炭的加入量按150 180kg/t燒結(jié)礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，其特征在于所述的 集束射流氧槍的數(shù)量為1 10個(gè)，當(dāng)集束射流氧槍數(shù)量為2個(gè)以上時(shí)，集束射流氧槍在高 爐爐壁上均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，其特征在于所述的 半成品鋼中碳的重量百分比為0. 3 0. 4%，硅的重量百分比為0. 2 0. 4%，磷的重量百 分比為0. 05 0. 06%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，其特征在于冶煉成 半成品鋼的焦比為250 300kg/t。
全文摘要
一種鐵水吹氧高爐冶煉半成品鋼的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，該方法步驟為將集束射流氧槍安裝在高爐爐壁上；在高爐爐頂裝入燒結(jié)礦和焦炭，從風(fēng)口吹入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣，生成的鐵水通過(guò)鐵口從高爐中放出，通過(guò)集束射流氧槍向鐵水中吹入氧氣，將鐵水冶煉成半成品鋼。本發(fā)明的方法可以在高爐內(nèi)直接煉出半成品鋼，省去后續(xù)的轉(zhuǎn)爐的裝備，經(jīng)精煉爐直接精煉成合格鋼水，爐況順行，提高高爐內(nèi)溫度，出鋼溫度高，外供煤氣質(zhì)量好，熱值高，焦比低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可較容易對(duì)現(xiàn)有高爐實(shí)施技術(shù)改造。
文檔編號(hào)C21C5/56GK101942539SQ20101026332
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者周建安, 周鵬, 李旭, 鐘永強(qiáng) 申請(qǐng)人:周建安