一种转炉炼钢用CO制造技术

本发明专利技术提供一种转炉炼钢用CO

A kind of CO for converter steelmaking

【技术实现步骤摘要】
一种转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头及吹炼方法
本专利技术涉及炼钢
，特别是指一种转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头及吹炼方法。
技术介绍
随着能源消耗的增加，CO2排放已成为全球关注的重点。钢铁行业作为CO2排放大户，其CO2排放量已占工业排放约16％，因此，钢铁行业减少CO2排放或CO2资源化利用的新技术刻不容缓，以实现我国减排目标和降低钢铁生产成本。近年来，CO2应用于转炉冶炼技术逐渐兴起，但是应用过程中所使用的氧枪枪头仍为纯氧喷头，由于CO2与O2的物理性质及高温反应特性的差异，且混合比例不同，若仍然采用原有氧枪喷头进行吹炼操作，对于超音速气体射流的特性影响很大，两种气体混合后加大了激波对于射流速度的影响，射流特性偏离设计参数，对转炉冶炼指标有很大影响。目前，国内外关于CO2-O2混合喷吹的专用氧枪枪头设计及对应的吹炼方法鲜有报道，因此设计CO2-O2混合喷吹的专用喷头和制定相对应的吹炼模式对于CO2应用于转炉炼钢技术的发展和CO2资源化利用显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头及吹炼方法。该氧枪喷头包括回水环缝、进水环缝、CO2环缝通道、02通道、CO2混合喷嘴、头冠和集气上部，喷头中部为O2通道，O2通道外部为CO2环缝通道，CO2环缝通道外部设置进水环缝，进水环缝外部设置回水环缝，CO2环缝通道和02通道之间设置CO2混合喷嘴，喷头的头冠和集气上部焊接；CO2气体进入CO2环缝通道，经过CO2混合喷嘴与O2通道进入的O2于拉瓦尔收缩段处预混，经过拉瓦尔喷孔扩张段的加速后形成超音速射流。实现氧枪喷头与CO2-O2混合喷吹工艺的配套，达到新工艺优良的冶炼效果。其中，喷头上的喷孔数量根据转炉大小确定，对于30-150吨转炉，喷头孔数为3-6个，对于180-260吨转炉，喷头孔数为4-6个，对于300-350吨转炉，喷头孔数为4-8个，马赫数为1.5-2.4MPa。喷孔中心线与氧枪喷头轴线夹角为6-20°；CO2混合喷嘴直径为3-40mm，且对应于每个氧柱的孔数为1-20个，与喷头轴线夹角为5-84°，流速为30-323m/s；氧枪喷头外管直径为108-426mm，O2通道钢管外径为73-377mm，CO2环缝通道钢管外径为76-377mm。CO2混合喷嘴为直筒型，马赫数最大为1；CO2环缝通道的流量为O2通道流量的1％-30％，CO2环缝通道的流量为60-25500Nm3/h，O2通道的流量为6000-85000Nm3/h。O2通道的支管压力为0.65-1.4MPa，CO2环缝通道的支管压力大于O2通道的支管压力0.05-0.3MPa，保证CO2与O2均匀混合。该喷头为锻造二段式氧枪喷头结构，集气上部采用整体锻造，且氧气入口采用正锥型结构，有利于氧气分流和减少氧气阻力，CO2混合喷嘴加工完成后，头冠和集气上部再采用钎焊焊接，经机械加工后，O2通道钢管、CO2环缝通道外管和回水环缝外管采用焊接形式与喷头连接，进水环缝外管采用螺纹形式与喷头连接。该氧枪喷头适用于直体氧枪和锥体氧枪，适用于30-350t转炉。应用该CO2-O2氧枪喷头的吹炼方法，依据转炉冶炼过程的冶金反应，分时段控制CO2-O2混合比例，实现熔池温度和烟尘的有效控制，具体为：冶炼前期，控制CO2供气强度在0.08-0.5m3/t·min，O2供气强度在1.5-4.5m3/t·min，射流穿透比在30％-60％，满足脱磷动力学条件的同时，将熔池温度控制在1380-1450℃，提高冶炼前期的脱磷率；冶炼中期，控制CO2供气强度在0.03-0.2m3/t·min，O2供气强度在1.6-4.8m3/t·min，射流穿透比在40％-65％，满足冶炼所需炉渣条件的同时，有效抑制冶炼中期由于脱碳反应产生的烟尘；冶炼后期，控制CO2供气强度在0.1-1.0m3/t·min，O2供气强度在1.6-4m3/t·min，射流穿透比在55％-75％，满足出钢要求的温度、碳含量和磷含量的同时，实现冶炼后期快速脱碳，防止钢水过氧化，提高钢水品质。其中，对于30-100t转炉，所述冶炼前期在0-4min，所述冶炼中期在4-10min，冶炼后期在10min至出钢时刻；对于120-350t转炉，所述冶炼前期在0-6min，所述冶炼中期在6-13min，冶炼后期在13min至出钢时刻；该吹炼方法中CO2气体浓度大于99％，适用于转炉顶吹、底吹和顶底复吹；适用于30-350t脱磷转炉和脱碳转炉。本方法在吹炼时，根据铁水中Si含量不同，采用不同的冶炼模型：当铁水Si含量小于0.10％，冶炼前期CO2混入比例控制在5％以下，射流穿透比在40％-50％，冶炼中期CO2混入比例控制在1％-8％，射流穿透比在40％-60％，冶炼末期CO2混入比例控制在5％-20％，射流穿透比在55％-75％；当铁水Si含量在0.10％-0.60％，冶炼前期CO2混入比例控制在2％-10％，射流穿透比在45％-60％，冶炼中期CO2混入比例控制在1％-8％，射流穿透比在40％-60％，冶炼末期CO2混入比例控制在5％-20％，射流穿透比在55％-75％；当铁水Si含量大于0.60％，冶炼前期CO2混入比例控制在2％-15％，射流穿透比在50％-60％，冶炼中期CO2混入比例控制在2％-10％，射流穿透比在40％-60％，冶炼末期CO2混入比例控制在5％-20％，射流穿透比在55％-75％。通过本专利技术设计的CO2-O2氧枪喷头及制定的吹炼方法，能够实现CO2与O2混合比例的高效、精确调节。喷吹不同比例的CO2，控制冶炼前期温度和射流对于熔池的搅拌能，改善冶炼的动力学条件和热力学条件，提高前期脱磷效率；冶炼中期,利用CO2与熔池中C反应的吸热效应，减少烟尘产生量；冶炼后期，实现快速脱碳，防止钢水过氧化，提高钢水品质。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，为转炉CO2-O2混合喷吹工艺技术的大规模应用推广提供技术设备基础，提高转炉冶炼脱磷率2％以上，渣中T.Fe降低5％以上，CO2减排2kgce/t以上。附图说明图1为本专利技术的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头结构示意图；图2为本专利技术的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头俯视图；图3为本专利技术实施例2中的喷吹气体流量和穿透深度曲线；图4为本专利技术实施例3中的喷吹气体流量和穿透深度曲线。其中：1-回水环缝；2-进水环缝；3-CO2环缝通道；4-02通道；5-CO2混合喷嘴；6-头冠；7-集气上部。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头及吹炼方法。如图1和图2所示，该氧枪喷头包括回水环缝1、进水环缝2、CO2环缝通道3、02通道4、CO2混合喷嘴5、头冠6和集气上部7，喷头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉炼钢用CO

【技术特征摘要】
1.一种转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：包括回水环缝(1)、进水环缝(2)、CO2环缝通道(3)、02通道(4)、CO2混合喷嘴(5)、头冠(6)和集气上部(7)，喷头中部为O2通道(4)，O2通道(4)外部为CO2环缝通道(3)，CO2环缝通道(3)外部设置进水环缝(2)，进水环缝(2)外部设置回水环缝(1)，CO2环缝通道(3)和02通道(4)之间设置CO2混合喷嘴(5)，喷头的头冠(6)和集气上部(7)焊接；CO2气体进入CO2环缝通道(3)，经过CO2混合喷嘴(5)与O2通道(4)进入的O2于拉瓦尔收缩段处预混，经过拉瓦尔喷孔扩张段的加速后形成超音速射流。


2.根据权利要求1所述的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：喷头上的喷孔数量根据转炉大小确定，对于30-150吨转炉，喷头孔数为3-6个，对于180-260吨转炉，喷头孔数为4-6个，对于300-350吨转炉，喷头孔数为4-8个，马赫数为1.5-2.4MPa。


3.根据权利要求2所述的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔中心线与氧枪喷头轴线夹角为6-20°；CO2混合喷嘴(5)直径为3-40mm，且对应于每个氧柱的孔数为1-20个，与喷头轴线夹角为5-84°，流速为30-323m/s；氧枪喷头外管直径为108-426mm，O2通道(4)钢管外径为73-377mm，CO2环缝通道(3)钢管外径为76-377mm。


4.根据权利要求1所述的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：所述CO2混合喷嘴(5)为直筒型，马赫数最大为1；CO2环缝通道(3)的流量为O2通道(4)流量的1％-30％，CO2环缝通道(3)的流量为60-25500Nm3/h，O2通道(4)的流量为6000-85000Nm3/h。


5.根据权利要求1所述的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：所述O2通道(4)的支管压力为0.65-1.4MPa，CO2环缝通道(3)的支管压力大于O2通道(4)的支管压力0.05-0.3MPa，保证CO2与O2均匀混合。


6.根据权利要求1所述的转炉炼钢用CO2-O2氧枪喷头，其特征在于：该喷头为锻造二段式氧枪喷头结构，集气上部(7)采用整体锻造，且氧气入口采用正锥型结构，CO2混合喷嘴(5)加工完成后，头冠(6)和集气上部(7)再采用钎焊焊接，经机械加工后，O2通道(4)钢管、CO2环缝通道(3)外管和回水环缝(1)外管采用焊接形式与喷头连接，进水环缝(2)外管采用螺纹形式与喷头连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，冯超，魏光升，董凯，武文合，韩宝臣，姜娟娟，李伟峰，姚柳洁，董建锋，周赟，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11