[发明专利]提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法

说明书

本发明公开了一种提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法，包括如下步骤：S1、真空脱碳前：对钢水进行深度脱氧形成脱氧钢水，脱氧钢水处于低氧位状态；S2、在脱氧钢水进RH后对RH真空室抽真空，使得脱氧钢水循环进入RH真空室，控制氧枪向RH真空室吹氧，进入真空脱碳程序；S3、在真空脱碳过程中，基于RH真空室排出气体中目标气体组分实时控制氧枪的枪位，以使目标气体的组分控制在目标范围。脱碳前对钢水进行深度脱氧，将溶解氧控制在真空建立初始就开始吹氧条件下，在集中脱氢完成前基本不发生集中碳氧反应；脱氢、脱碳过程分离，脱碳速率可根据吹氧速率很好地控制，不会出现同步大量逸出，避免了严重的喷溅。

技术领域

本发明属于炼钢炉外精炼技术领域，更具体地，本发明涉及一种提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法。

背景技术

在诸多钢水炉外脱碳方法中，钢包外循环精炼装置，如RH等，以其脱碳效率好、处理周期短、精炼效果好、综合功能强大等优势得到广泛的应用。尤其是近年来，随着汽车、家电和电工等制造业的发展，对脱碳钢的需求越来越大。但脱碳过程是钢水在真空室内循环实现的，真空室耐火材料和循环提升气对热能消耗而言相对需求较大，过程中尽可能回收利用能源非常重要。真空脱碳过程是钢水中的碳和氧在真空条件下因碳氧反应生成一氧化碳逸出的过程，在实践中分为自然脱碳和强制脱碳两种方式，脱碳过程中还在前期会同时伴有钢中溶解氢的逸出。所谓自然脱碳，即完全利用钢水中已经含有的溶解氧将碳去除至目标含量的脱碳方式，钢中的溶解氧已经充足，无需补充，钢水中逸出的一氧化碳等直接被抽出真空室；而所谓强制脱碳是采用辅助吹氧装置将钢中尚不足以将碳脱除至目标含量的溶解氧用氧气补足的脱碳方式，钢水中逸出的一氧化碳有部分可与补充氧气相遇而发生反应放热并通过辐射和对流向钢水和真空室壁供热并升温，另一部分则直接被抽出真空室。

长期以来，炼钢业内真空脱碳的通行做法是希望较多的采用自然脱碳，即便是采用强制脱碳，也是在较高溶解氧的状态下，依据目标碳去补充少量的欠缺氧气。在这种情况下，真空脱碳过程中逸出的各种可燃气体即便不是基本被直接抽出，也只是仅有少量能与补充氧气反应产生不多反应发热。另外，可利用热能气体量与供氧量和供氧方式相关。在钢中溶解氧较高时，只要一抽真空，就开始出现碳氧反应，并可能在吹氧(特别是吹氧流量大时)时机不当的情况下脱碳反应剧烈，瞬间一氧化碳附加氢气的逸出，总气体生成量大。此时，虽然发生了一氧化碳及氢气的燃烧反应，但由于吹氧总量不大、吹氧流量不能在一氧化碳大量产生阶段做提高，使得逸出可燃气体利用率不高，大部分仍被统排出真空室。由此可见，无论现行的真空脱碳方式是否吹氧，只要钢中的溶解氧较高，都存在着反应和逸出气体不可控，宝贵的可燃气体利用效率低，过程二次能源未能充分利用的问题。

发明内容

本发明提供了一种提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法，旨在实现RH脱碳时钢中逸出的氢气及一氧化碳等可燃气体充分利用，以降低炼钢炉的出钢温度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、真空脱碳前：对钢水进行深度脱氧形成脱氧钢水，脱氧钢水处于低氧位状态；

S2、在脱氧钢水进RH后对RH真空室抽真空，使得脱氧钢水循环进入RH真空室，控制氧枪向RH真空室吹氧，进入真空脱碳程序；

S3、在真空脱碳过程中，基于RH真空室排出气体中目标气体组分实时控制氧枪的枪位，以使目标气体的组分控制在目标范围。

进一步的，氧枪的流量的计算具体包括如下步骤：

计算脱氧钢水的吹氧量；

吹氧量由氧化脱氧钢水残余脱氧元素的吹氧量、脱氧钢水的温度补偿吹氧量、脱氧钢水中脱碳的吹氧量及确保脱氧钢水脱碳结束过剩氧的吹氧量组成；

基于吹氧量及脱碳时间来计算氧枪流量；