[发明专利]一种转炉出钢过程炉内熔体脱氧的方法与装置

说明书

本发明公开了一种转炉出钢过程炉内熔体脱氧的方法与装置，属于冶金技术领域。本发明在转炉出钢过程中使用埋设在炉身出钢侧耐火材料中的喷吹元件将惰性气体或也同时将碳粉喷入熔体内，通过反应与扩散降低炉内熔体氧含量，可替代或缩短现有复吹转炉吹炼终点供氧停止后炉底喷吹静置搅拌，减少冶炼周期时间并进一步降低炉内熔体氧含量。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，涉及一种在出钢过程中通过炉身埋入喷吹元件向熔体吹入惰性气体或同时喷吹碳粉以降低炉内熔体氧含量和减少转炉冶炼周期时间的方法与装置。

背景技术

现代氧气炼钢是一个使用纯氧氧化铁熔体中碳和硅、锰、磷等元素并使铁熔体从初始成分氧化为终点目标成分的氧化过程，主要是通过连续向熔池吹入大量氧气首先氧化铁元素生成铁氧化物，再由铁氧化物间接氧化熔池中需要被氧化的其它元素实现的。因此，当达到了最终碳元素的终点成分目标停止向熔体供氧时，熔体氧含量（特别是低碳钢冶炼钢液氧含量，尤其是炉渣铁氧化物中的氧含量）会大大超出与目标碳含量的平衡值，即便是在顶底复吹转炉条件下也仍然会使钢的质量恶化、脱氧合金消耗增加和冶炼过程铁损变大。为改善这一状况，一般较常用方法是在冶炼停止供氧后还需要继续维持从炉底吹入惰性气体进行一定时间的静置搅拌（通常为30秒~60秒），通过反应和扩散一定程度地降低熔体中的氧含量后再开始出钢。

由于复吹转炉的喷吹元件均布置在炉底，底吹搅拌是通过预埋的喷吹元件通入惰性气体实现的，在停止供氧后的底吹静置搅拌时需要炉体竖直才能进行，是一个只有搅拌熔池降低熔体氧含量唯一冶金功能的过程，不仅占用了炼钢炉的作业周期时间，还造成整个体系相应的大量散热。而现有技术中出钢对转炉本身而言也仅是将钢液在控制炉渣卷入条件下倒入钢包的单一目的作业，在整个出钢过程时间（根据炼钢炉容量等波动在100秒~450秒）炉内往往没有任何具有其它冶金功能的操作。

发明内容

要解决的问题本发明的目的是解决现有复吹转炉终点静置搅拌占用时间使得冶炼周期加长、熔池散热量增加以及出钢过程未能充分利用发挥冶金功能等问题，并实现更好的炉内熔体脱氧。

技术方案

本发明的技术方案为：在复吹转炉出钢侧熔池以上的炉身段增设若干喷吹元件，当吹炼结束停止供氧时不再进行静置搅拌或仅仅进行很短时间静置搅拌就开始出钢，在出钢过程中通过炉身段的喷吹元件通过惰性气体搅拌或同步进行碳粉喷吹对熔体进行更长时间和更深程度的脱氧，直至出钢接近结束。一般公称容量100吨以上转炉的出钢时间不少于120秒钟，采用本发明方法在出钢过程中的实际熔体搅拌时间不少于90秒钟，数倍于静置搅拌的时间。

上述技术方案是通过本发明一种转炉出钢过程炉内熔体脱氧的装置实现的。在结构上，本发明装置包括：1）碳粉储存仓，用于储存和向喷吹输送设施输送碳粉；2）碳粉喷吹输送设施，用于碳粉的计量控制及下料；3）气体控制阀组及管路，用于搅拌或流态化/载气气体的控制及输送熔体喷入物质；4）混合器，用于同时喷粉时碳粉的流态化、与载气的混合和向炼钢炉的稀相气力输送；5）埋入出钢侧炉身耐火材料中的喷吹元件，用于向熔体中吹入搅拌气体或同步吹入碳粉。其具有结构新颖性的核心是将喷吹元件埋入出钢侧炉身耐火材料中。

有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

1）利用出钢过程进行熔池搅拌，缩短了冶炼周期时间，在取得更好熔体脱氧效果的基础上提高炼钢生产效率3%左右。

2）能够增加熔体搅拌脱氧时间，进一步降低炉渣和钢液中的氧含量，提高钢液的质量，并减少脱氧材料消耗。

3）冶炼周期时间减少也相应减少了钢液的静态散热，有利于降低出钢温度。

4）进一步降低炉渣铁氧化物以及其中氧的含量，减少了终点一次性倒渣工艺条件下的冶炼吹损。

5）炉渣氧含量的相对降低使得炉渣进一步稠化，减少出钢钢流上方涡流造成的熔渣卷入。