[发明专利]一种提钒-脱碳双联转炉高效长寿喷吹方法及系统

说明书

本发明公开一种提钒‑脱碳双联转炉高效长寿喷吹方法及系统，属于含钒铁水炼钢技术领域。包括：将提钒转炉煤气和脱碳转炉煤气导入氧气燃烧器；通过提钒转炉煤气得到第一纯度CO₂‑N₂混合气；通过脱碳转炉煤气得到第二纯度CO₂‑N₂混合气；通过脱碳转炉煤气得到O₂‑CO₂‑N₂混合气；通过第二纯度CO₂‑N₂混合气得到第一纯度CO₂气体；第一纯度CO₂‑N₂混合气用于提钒转炉底吹，第二纯度CO₂‑N₂混合气用作提钒转炉喷吹铁矿粉载气，O₂‑CO₂‑N₂混合气和第一纯度CO₂气体用于脱碳转炉底吹和脱碳转炉底喷石灰粉载气。本发明提高提钒转炉的钒氧化率，改善脱碳转炉的脱磷效果，提高提钒转炉和脱碳转炉的使用寿命。

技术领域

本发明属于含钒铁水炼钢技术领域，特别涉及一种提钒-脱碳双联转炉高效长寿喷吹方法及系统。

背景技术

为了回收含钒铁水中的钒，国内外通常采用提钒-脱碳的转炉双联工艺，首先将含钒铁水兑入专用的提钒转炉，通过吹氧将含钒铁水中的钒氧化，制取钒渣，提钒转炉得到的钒渣被用于生产钒化合物；而经过提钒处理的半钢钢水被兑入脱碳转炉，进行脱磷、脱碳和升温处理，得到合格钢水，用于正常的炼钢生产。提钒-脱碳的转炉双联炼钢工艺既能回收含钒铁水中的钒，也能合理利用经过提钒的半钢钢水，目前已成为国内外应用最广泛的含钒铁水处理工艺。

铁水提钒是一个选择性氧化的反应过程，提钒转炉要实现理想的钒氧化转化率、得到尽量高的半钢余碳，关键在于控制提钒转炉内的熔池温度和增强提钒转炉的熔池搅拌，为提钒保碳创造良好的热力学和动力学条件。为了控制熔池温度，研究人员提出了以氮气为载气向炉内喷吹铁矿粉的冶炼方法，但是，氮气为惰性气体，喷入炉内后不发生任何化学反应，不具备化学吸热的效果，既不能有效地控制熔池温度，也不能在喷粉枪端部形成稳定的蘑菇头来保护喷粉枪；而且，铁矿粉的主要成分为氧化铁，如果铁矿粉喷吹制度不合理，将导致终渣氧化铁含量高，降低了钒渣品位，也造成了资源浪费。目前，为了增强提钒转炉的熔池搅拌，提钒转炉通常在炉底安装有多块底吹透气砖，底吹气体为氮气，为了减缓单块底吹透气砖的侵蚀速率，每块底吹透气砖的供气流量都较小，导致底吹透气砖数量较多。

在提钒过程中，铁水中的硅和锰优先氧化，氧化后的硅和锰进入钒渣，经过提钒的半钢钢水中几乎不含硅，锰含量也很低，在随后的脱碳转炉冶炼过程中，由于缺少硅和锰，导致炉渣碱度高，化渣困难，脱磷难度大，甚至需要向炉内补加硅铁才能保证终点磷成分合格，而且炉渣碱度高易返干，导致氧枪易结瘤，造成氧枪寿命缩短，还有可能导致氧枪漏水从而引发爆炸事故，该问题至今难以得到有效的解决。解决该问题的最佳方法是脱碳转炉底吹石灰粉，将石灰粉由转炉底部直接喷入金属熔池，可以显著增大渣-金反应面积，极大地改善脱磷效果，增强熔池搅拌，氧枪枪位得到提高，寿命也得以延长。但是底吹石灰粉的载气通常为纯氧气，以纯氧气为载气导致炉底温度较高，炉底耐火材料的烧损加快，炉底寿命缩短。

大量研究表明，CO₂作为底吹气体产生的搅拌能高于N₂和Ar，而且CO₂喷入熔池后发生吸热反应，有利于平抑熔池温度，保护底吹透气砖和喷粉枪，以O₂-CO₂代替纯氧气作为底吹石灰粉的载气可以降低炉底温度，减轻炉底耐火材料的烧损，延长炉底寿命。

但是绝大多数的钢铁企业并不具备CO₂制备能力，无法获得CO₂气源；而且常规的二氧化碳回收设备投资大、运行成本高，使得二氧化碳的获取成本较高，降低了二氧化碳应用的经济效益。