處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法
【專利摘要】一種處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法，屬于煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。所述的噴槍適用于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉中高磷鐵水，所述的多功能噴槍設(shè)計(jì)包括采用單孔的拉瓦管設(shè)計(jì)的噴粉、吹氣復(fù)合噴嘴和實(shí)現(xiàn)噴槍槍身的特殊擺動(dòng)設(shè)計(jì)。所述的噴槍通過單孔拉瓦管的噴頭簡化設(shè)計(jì)，把吹氧、氮氧切換、噴粉等多功能集成應(yīng)用于復(fù)合噴槍于一身，通過噴槍尾部擺動(dòng)裝置的特殊設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)吹煉時(shí)噴槍流股在熔池一定區(qū)域內(nèi)的自由或主動(dòng)擺動(dòng)，從而克服原單孔噴槍對(duì)熔池沖擊面積相對(duì)集中、不利于化渣和易產(chǎn)生噴濺的缺點(diǎn)，把氣流分散地吹入熔池，擴(kuò)大氣流噴射的覆蓋面積，均勻熔池的攪拌。
【專利說明】處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋼鐵企業(yè)對(duì)降低生產(chǎn)成本的意愿日趨強(qiáng)烈，在煉鐵工序配加低價(jià)高磷鐵礦石是降低成本的最佳選擇。在高爐中配加高磷的鐵礦石，轉(zhuǎn)爐入爐鐵水磷含量達(dá)到0.2%左右，甚至更高。對(duì)于轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉來說，目前轉(zhuǎn)爐吹煉更適合于冶煉磷含量小于0.15%以下的鐵水，對(duì)于冶煉磷含量大于0.2 %的鐵水，意味著要進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的脫磷率，以滿足成品鋼水磷含量進(jìn)線的要求。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中增加噴粉功能可實(shí)現(xiàn)中高磷鐵水的冶煉。但目前大多數(shù)鋼廠轉(zhuǎn)爐沒有噴粉裝置，如何在鋼廠現(xiàn)有的氧槍系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)頂吹氧槍的多功能化，是轉(zhuǎn)爐處理中高磷鐵水工藝面臨的難題之一。
[0003]轉(zhuǎn)爐采用的供氧裝置主要是能實(shí)現(xiàn)氧氣壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的帶超音速噴頭的頂吹氧槍，目前都采用多孔拉瓦管的噴頭設(shè)計(jì)。采用的氣源為氧氣。為了實(shí)現(xiàn)中高磷鐵水脫磷，需要在轉(zhuǎn)爐吹氧系統(tǒng)增加噴粉的裝置。北京科技大學(xué)(專利:采用超音速氧槍噴粉脫磷的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法及超音速氧槍，申請(qǐng)?zhí)?201210123055.2)提出的噴粉裝置是通過耐磨陶瓷軟管將噴粉設(shè)備出粉口與氧槍槍體進(jìn)粉口連接，其他的氧槍設(shè)計(jì)與常用的氧槍相同。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是由于采用多孔噴頭，在喉口位置易產(chǎn)生堵塞流，加速氧槍喉口部位的侵蝕和增大粉劑的阻損，降低了噴粉的效率和噴槍的壽命；此外，由于需要在多孔噴頭上增加噴吹石灰粉的通道，噴頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制作難度加大。金川集團(tuán)有限公司(專利:一種冶金復(fù)合式噴槍，申請(qǐng)?zhí)?201220155429.4)設(shè)計(jì)的冶金復(fù)合式噴槍，適合于銅的冶煉，對(duì)于轉(zhuǎn)爐高射流的熔池?cái)嚢瑁@種噴槍很難適應(yīng)，因此，設(shè)計(jì)一種適合轉(zhuǎn)爐冶煉高磷既能噴粉又能吹氧的復(fù)合噴槍對(duì)于中高磷鐵水冶煉的工業(yè)化實(shí)施是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍及使用方法，所述的噴槍適用于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉中高磷鐵水，即具有氧氣和氮?dú)庠谵D(zhuǎn)爐頂部混合吹、頂吹噴吹石灰粉(或石灰石粉、氧化鐵皮)等功能。本發(fā)明的目的是將噴槍吹氧、氮氧混合吹、頂吹噴劑和可實(shí)現(xiàn)均衡的熔池?cái)嚢栊Ч裙δ芗稍趪姌屔?，以?shí)現(xiàn)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐高效、經(jīng)濟(jì)的用于中、聞憐鐵水煉鋼。
[0005]本發(fā)明的多功能噴槍與煉鋼廠使用的氧槍整體結(jié)構(gòu)是一致的，即由槍身和噴頭組成。槍身由四層套管組成，中心的套管通入石灰粉和氮?dú)饣蜓鯕?，與之相鄰的套管通入氧氣，剩下的兩個(gè)套管通入水，作為冷卻介質(zhì)。內(nèi)側(cè)為進(jìn)水口，外側(cè)為出水口，可降低噴槍槍身的溫度。噴槍的槍頭是采用單孔拉瓦管設(shè)計(jì)。槍身和槍頭之間通過焊接方式連接。槍頭部分的通氣體部分和水冷卻部分與槍身部分是一致的。有冷卻水的進(jìn)口和出口。通氣體和石灰粉的通道是一個(gè)整體，氣體和石灰粉在內(nèi)腔混合，之后進(jìn)入拉瓦管的結(jié)構(gòu)，形成高速的氣流由噴槍出口噴出。
[0006]本發(fā)明的多功能噴槍設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的氧槍或噴槍相比具有如下特點(diǎn):
[0007](I)采用單孔的拉瓦管設(shè)計(jì)的噴粉、吹氣(氧氣、氮?dú)?復(fù)合噴嘴
[0008]采用獨(dú)特的拉瓦管設(shè)計(jì)的噴粉、吹氧氣和氮?dú)獾膰娮?，噴孔外?cè)為冷卻水。單孔拉瓦管噴嘴分為兩段，收縮段和擴(kuò)張段，馬赫數(shù)按照1.5?2.2設(shè)計(jì)，示意圖如圖1和圖2所示。中管通入氧氣，內(nèi)管是噴吹石灰粉(或石灰石粉、氧化鐵皮)和載氣氮?dú)獾耐ǖ馈?br> [0009](2)噴槍槍身的擺動(dòng)設(shè)計(jì)
[0010]使用單孔拉瓦管噴嘴時(shí)，氧射流對(duì)熔池的沖擊能力強(qiáng)，但缺點(diǎn)是沖擊面積小，會(huì)導(dǎo)致化渣速度慢，噴濺大。為了克服這一缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)噴槍在橫移小車的合適位置上安裝擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，見圖3，從而實(shí)現(xiàn)吹煉時(shí)頂吹噴槍槍位在0.5?2.5m內(nèi)自由擺動(dòng)或主動(dòng)擺動(dòng)動(dòng)作。這樣可克服單孔噴槍的缺點(diǎn)，頂吹噴槍噴口在熔池上方以擺動(dòng)直徑與熔池直徑之比在O?0.5范圍內(nèi)做隨機(jī)擺動(dòng)或定向擺動(dòng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)沖擊力較大的單孔流股與熔池上表面形成的穿透深度與熔池深度之比為0.4?0.6，均勻強(qiáng)化熔池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。同時(shí)，為抑制氧氣流股對(duì)熔池沖擊時(shí)產(chǎn)生的超高溫區(qū)域可能對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯耐材造成的高溫?fù)p毀現(xiàn)象，氧槍槍身擺動(dòng)角度是很重要的控制參數(shù)，必須保證氧氣流股對(duì)熔池的沖擊面積保持在沖擊直徑與熔池面積之比為0.1?0.25的范圍內(nèi)。
[0011]本發(fā)明的噴粉、吹氧氣和氮?dú)獾膹?fù)合噴槍使用于冶煉中高磷鐵水，其使用方法是吹煉時(shí)可采用恒槍位操作或變槍位操作，根據(jù)吹煉不同時(shí)期的工藝要求，氧氣流量可做適當(dāng)調(diào)整(供氣強(qiáng)度為2.0?4.5Nm3/t.min)。新型噴槍還可根據(jù)工藝的要求，在吹煉過程中可進(jìn)行氧氣和氮?dú)獾那袚Q或氮/氧混合噴吹，切換時(shí)間為吹煉3?5min，由操作臺(tái)的控制程序完成，以達(dá)到控制合適的熔池溫度和保證熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度的綜合效果；同時(shí)，具備噴粉功能。噴粉流量為20-600kg/min，壓力為0.5?1.6Mpa。
[0012]與其他方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013](I)通過單孔拉瓦管的設(shè)計(jì)，把吹氧、氮氧切換、噴粉等功能集于復(fù)合噴槍內(nèi)，并使單孔噴槍氧氣流股對(duì)熔池沖擊力大的優(yōu)勢(shì)得以保持，以利于對(duì)熔池?cái)嚢枳饔玫某浞职l(fā)揮，也可使噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化，同時(shí)，還具備噴粉功能，這是其他單功能的氧槍、噴粉噴槍難以實(shí)現(xiàn)的，從而成為轉(zhuǎn)爐處理中高磷鐵水的必備裝備；
[0014](2)通過噴槍尾部擺動(dòng)裝置的特殊設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)吹煉時(shí)噴槍流股在熔池一定區(qū)域內(nèi)的自由或主動(dòng)擺動(dòng)，從而克服原單孔噴槍對(duì)熔池沖擊面積相對(duì)集中、不利于化渣和易產(chǎn)生噴濺的缺點(diǎn)，把氣流分散地吹入熔池，擴(kuò)大氣流噴射的覆蓋面積，均勻熔池的攪拌。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的噴槍的槍身的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的噴槍的擺動(dòng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以設(shè)計(jì)的復(fù)合噴槍用于500kg級(jí)轉(zhuǎn)爐熱模擬爐為例說明本發(fā)明在轉(zhuǎn)爐前期鐵水預(yù)處理過程中的脫磷效果。設(shè)計(jì)的復(fù)合噴槍具有噴粉、吹氣的功能，實(shí)現(xiàn)在吹煉過程中氮氧切換和噴粉石灰粉、石灰石粉、氧化鐵皮等功能。
[0019]實(shí)施例1
[0020]在500kg級(jí)轉(zhuǎn)爐熱模擬試驗(yàn)爐，裝入生鐵250kg，磷鐵1.6kg，感應(yīng)加熱升溫到1360°C，取初始鐵樣，[C] =4.4%, [Si] =0.5%, [P] = 0.22%。吹煉開始，降噴槍，頂吹氧氣強(qiáng)度為1.8Nm3/t.min,加入造洛材料石灰8kg,螢石Ikg,底吹氮?dú)鈴?qiáng)度為0.3Nm3/t.min。吹煉3min后通過噴槍向熔池噴入石灰粉和鐵精粉混合粉劑，用氧氣作為載氣，總吹入粉劑量為5kg，載氣氧的流量為10Nm3/h，噴吹3min后。吹煉7?8min時(shí)，向頂槍中混入20%的氮?dú)?，以控制熔池的溫度。吹煉過程中保持復(fù)合噴槍槍位為0.3m。取鋼樣和測(cè)溫，[C]=3.7%，[P] = 0.022%, T= 1360°C，脫磷率為90%。前期預(yù)處理脫磷后撈出爐渣。
[0021]實(shí)施例2
[0022]在500kg級(jí)轉(zhuǎn)爐熱模擬試驗(yàn)爐，裝入生鐵250kg,磷鐵3.0kg,感應(yīng)加熱升溫到1380°C，取初始鐵樣，[C] =4.7%，[Si] = 0.35%, [P] =0.50%。吹煉開始，降噴槍，頂吹氧氣強(qiáng)度為1.5?2.5Nm3/t.min,加入造渣材料石灰12kg，螢石2.2kg，底吹氮?dú)鈴?qiáng)度為
0.4Nm3/t.min。吹煉4min后通過噴槍向熔池噴入石灰粉和鐵精粉混合粉劑，用氧氣作為載氣，總吹入粉劑量為7.5kg，載氣氧的流量為llNm3/h，噴吹4min后。吹煉9?1min時(shí)，向頂槍中混入10%的氮?dú)?，以控制熔池的溫度。取鋼樣和測(cè)溫，[C] = 3.3%, [P] = 0.042%,T = 1350°C，脫磷率為92%。前期預(yù)處理脫磷后撈出爐渣。
[0023]實(shí)施例3
[0024]在500kg級(jí)轉(zhuǎn)爐熱模擬試驗(yàn)爐，裝入生鐵250kg,磷鐵6.1kg,感應(yīng)加熱升溫到1400°C，取初始鐵樣，[C] =4.5%，[Si] = 0.85%, [P] =1.01%。吹煉開始，降噴槍，頂吹氧氣強(qiáng)度為1.5?2.5Nm3/t.min，加入造渣材料石灰12kg，上一爐的終點(diǎn)爐渣6kg，螢石2kg，底吹氮?dú)鈴?qiáng)度為0.33Nm3/t.min。吹煉5min后通過噴槍向熔池噴入石灰粉和鐵精粉混合粉劑，用氧氣作為載氣，總吹入粉劑量為11kg，載氣氧的流量為10Nm3/h，噴吹5min后。吹煉13?15min時(shí)，向頂槍中混入10%的氮?dú)猓钥刂迫鄢氐臏囟?。取鋼樣和測(cè)溫，[C]=3.5%，[P] = 0.072%, T = 1360°C，脫磷率為93%。前期預(yù)處理脫磷后撈出爐渣。
【權(quán)利要求】
1.一種處理中高磷鐵水的轉(zhuǎn)爐噴粉、吹氣復(fù)合噴槍，由槍身和噴頭組成；槍身由四層套管組成，中心的套管通入石灰粉和氮?dú)饣蜓鯕?，與之相鄰的套管通入氧氣，剩下的兩個(gè)套管通入水，作為冷卻介質(zhì)；內(nèi)側(cè)為進(jìn)水口，外側(cè)為出水口，降低噴槍槍身的溫度；噴槍的槍頭是采用單孔拉瓦管設(shè)計(jì)；槍身和槍頭之間通過焊接方式連接，槍頭部分的通氣體部分和水冷卻部分與槍身部分是一致的，有冷卻水的進(jìn)口和出口 ；通氣體和石灰粉的通道是一個(gè)整體，氣體和石灰粉在內(nèi)腔混合，之后進(jìn)入拉瓦管的結(jié)構(gòu)，形成高速的氣流由噴槍出口噴出；其特征在于， 采用單孔的拉瓦管設(shè)計(jì)的噴粉、吹氣復(fù)合噴嘴:采用獨(dú)特的拉瓦管設(shè)計(jì)的噴粉、吹氧氣和氮?dú)獾膰娮?，噴孔外?cè)為冷卻水，單孔拉瓦管噴嘴分為兩段，收縮段和擴(kuò)張段，馬赫數(shù)按照1.5?2.2設(shè)計(jì)，中管通入氧氣，內(nèi)管是噴吹石灰粉和載氣氮?dú)獾耐ǖ溃? 噴槍槍身的擺動(dòng)設(shè)計(jì):噴槍在橫移小車的合適位置上安裝擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)吹煉時(shí)頂吹噴槍在0.5?2.5m內(nèi)自由擺動(dòng)或主動(dòng)擺動(dòng)動(dòng)作；頂吹噴槍噴口在熔池上方以擺動(dòng)直徑與熔池直徑之比在O?0.5范圍內(nèi)做隨機(jī)擺動(dòng)或定向擺動(dòng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)沖擊力較大的單孔流股與熔池上表面形成的穿透深度與熔池深度之比為0.4?0.6的攪拌，均勻強(qiáng)化熔池反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件；必須保證氧氣流股對(duì)熔池的沖擊面積保持在沖擊直徑與熔池面積之比為.0.1?0.25的范圍內(nèi)。
2.—種權(quán)利要求1所述的復(fù)合噴槍的使用方法，用于冶煉中高磷鐵水，吹煉時(shí)可采用恒槍位操作或變槍位操作；其特征在于，根據(jù)吹煉不同時(shí)期的工藝要求，氧氣流量做適當(dāng)調(diào)整，即供氣強(qiáng)度為2.0?4.5Nm3/t.min ;在吹煉過程中進(jìn)行氧氣和氮?dú)獾那袚Q或氮/氧混合噴吹，切換時(shí)間為吹煉3?5min，由操作臺(tái)的控制程序完成，以達(dá)到控制合適的熔池溫度和保證熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度的綜合效果；同時(shí)，具備噴粉功能。噴粉流量為20-600kg/min，壓力為.0.5 ?1.6Mpa。
【文檔編號(hào)】C21C5/35GK104263877SQ201410542384
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】曾加慶, 吳偉, 楊利彬, 林瑛 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院