[发明专利]一种使用变热值燃气的电弧炉炼钢集束供氧方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种使用变热值燃气的电弧炉炼钢集束供氧方法。

背景技术

集束射流氧枪是在普通超音速氧枪周围增加环绕伴随流，利用燃气燃烧放热保护中心超音速氧气射流，抑制中心超音速氧气射流的扩散及衰减；同时集束射流氧枪还承担着喷吹燃气以加热和熔化废钢、生铁等金属冷料的任务。

传统集束射流氧枪选取固定热值的甲烷作为燃气，流量是唯一的燃气控制参数，通过调节甲烷流量来满足电弧炉冶炼的不同需求；但是喷吹固定热值燃气存在较大的缺陷，燃气的流量同时决定了燃气的放热量和燃烧位置，燃气放热量随燃气流量的增大而增大，燃气燃烧位置与氧枪出口之间的距离随燃气流量的增大而增大，两者无法实现独立调节。

采用固定热值的甲烷作为燃气时，当燃气流量下降，喷枪出口的燃气运动速度随之降低，低速的燃气与中心超音速氧流摩擦、碰撞和混合，不利于保护中心超音速氧流，同时燃气运动速度降低使得燃气燃烧位置更加接近氧枪出口，高温火焰对氧枪产生高强度的辐射和对流传热，缩短了氧枪的使用寿命；当燃气流量提高，价格昂贵的甲烷消耗随之提高，导致电弧炉冶炼成本增加。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种使用变热值燃气的电弧炉炼钢集束供氧方法，利用钢铁企业自产的转炉煤气、高炉煤气等低热值燃气或氮气等廉价惰性气体改变燃气热值，吹炼过程中动态调整燃气热值和流量，对炉内热量输入强度和集束射流“火套”长度进行动态控制，实现燃气放热量和燃烧位置的独立调节，降低高热值燃气消耗，节省电弧炉冶炼成本。

本发明的原理是：根据电弧炉不同冶炼阶段的实际需求，使用高热值燃气与低热值燃气(或无热值气体)动态比例混合喷吹，通过改变各类燃气的配比和流量，可以在降低燃烧放热量的同时，保持“火套”长度，使燃气燃烧位置远离氧枪出口，也可以在提高燃气放热量的同时，降低昂贵的高热值燃气消耗。

本发明一种使用变热值燃气的电弧炉炼钢集束供氧方法，电弧炉集束射流氧枪使用变热值燃气；吹炼过程中动态调整燃气热值和流量，对炉内热量输入强度和集束射流火套长度进行动态控制；燃气的放热量和燃烧位置独立调节；供氧控制系统根据不同冶炼阶段的实际需求选择氧枪工作模式。

进一步的，所述变热值燃气由多种气体混合而成，所述气体包括高热值燃气、中低热值燃气、无热值气体；所述高热值燃气包括天然气、焦炉煤气；所述中低热值燃气包括转炉煤气、高炉煤气；所述无热值气体包括氮气、二氧化碳。

进一步的，所述集束射流氧枪的工作模式包括：烧嘴模式A、烧嘴模式B、烧嘴模式C、脱磷模式、脱碳模式A、脱碳模式B、保护模式；集束射流氧枪工作模式的喷吹参数为：

烧嘴模式A：熔化初期采用宽火焰方式全面预热废钢，燃气热值设定为30MJ/Nm³～35MJ/Nm³，燃气流量300～500Nm³/h，主吹氧气流量400～500Nm³/h，燃烧位置距氧枪出口200～300mm；

烧嘴模式B：熔化中期采用宽火焰方式全面预热废钢，燃气热值设定为20MJ/Nm³～25MJ/Nm³，燃气流量500～800Nm³/h，主吹氧气流量600～800Nm³/h，燃烧位置距氧枪出口300～500mm；

烧嘴模式C：熔化末期采用穿透式火焰加速废钢熔化，燃气热值设定为20MJ/Nm³～25MJ/Nm³，燃气流量600～1000Nm³/h，主吹氧气流量800～1200Nm³/h，燃烧位置距氧枪出口500～700mm；

脱磷模式：为了快速形成泡沫渣，高效脱除铁水中的磷，适当降低氧气射流对熔池的冲击深度，促进渣中FeO的生成，燃气热值设定为15～20MJ/Nm³，燃气流量为300～600Nm³/h，主氧流量1300～1700Nm³/h；

脱碳模式A：氧化期需要保证燃气流量从而确保氧气射流对熔池的冲击强度，燃气热值设定为20MJ/Nm³～25MJ/Nm³，燃气流量400～600Nm³/h，主氧流量2000～2500Nm³/h；