專利名稱：一種采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑的轉(zhuǎn)爐提釩工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在提釩轉(zhuǎn)爐中采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑進行聞效提I凡的冶煉工藝。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐提釩是利用氧氣將鐵水中的釩氧化進入釩渣，得到滿足下一步煉鋼要求的半鋼。提釩過程各元素氧化放出熱量，熔池升溫速度 極快，2-3分鐘可升至碳劇烈反應(yīng)的溫度，產(chǎn)生激烈的碳氧化反應(yīng)，從而抑制釩的氧化，增加碳元素的氧化損失。因此，在提釩過程中，必須采取有效手段延長提釩反應(yīng)時間，使鐵水中的釩充分氧化。傳統(tǒng)的提釩工藝主要采用頂?shù)讖?fù)吹及提釩專用氧槍等工藝技術(shù)，同時加入含釩生鐵塊、鐵礦石、氧化鐵皮球等塊狀冷卻劑控制熔池溫度，減緩熔池升溫速率，延長提釩反應(yīng)時間，但轉(zhuǎn)爐提釩溫度較低、吹煉時間短，因此，塊狀冷卻劑的冷卻作用不能完全釋放，容易使熔池局部產(chǎn)生極冷極熱現(xiàn)象，甚至存在冷卻劑未完全熔化的現(xiàn)象，無法有效控制熔池升溫。含釩鐵水中釩元素含量通常小于1%，且提釩過程由于碳氧反應(yīng)受到抑制，熔池攪拌能力不足，提釩反應(yīng)動力學(xué)條件差，因此在提釩過程中釩元素的反應(yīng)速度和程度受傳質(zhì)速度限制，既延長吹煉時間，又影響釩的回收率，導(dǎo)致半鋼余釩和渣中鐵損均較高，造成資源浪費。本發(fā)明提出在轉(zhuǎn)爐提釩過程中，采用頂吹氧槍噴吹粉狀冷卻劑，粉氣流以超音速狀態(tài)噴入轉(zhuǎn)爐熔池，可以有效控制熔池溫度，增強熔池攪拌強度，提高鐵水中釩的氧化轉(zhuǎn)化率和釩渣質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將氧化鐵粉或鐵礦粉等粉狀冷卻劑通過頂吹氧槍噴入含釩鐵水中，有效控制轉(zhuǎn)爐提釩過程熔池溫度，增強熔池攪拌能力，為轉(zhuǎn)爐提釩反應(yīng)創(chuàng)造良好的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率和釩渣品位。本發(fā)明的原理是轉(zhuǎn)爐提釩溫度低于1400°C，塊狀冷卻劑熔化速度較慢，未能充分發(fā)揮冷卻作用，熔池升溫速度快使提釩熱力學(xué)條件變差，且傳統(tǒng)吹氧提釩熔池攪拌強度不足，提釩的動力學(xué)條件不佳。本發(fā)明將冷卻劑以超音速粉氣流狀態(tài)與提釩熔池接觸，增大了熔池與冷卻劑的接觸面積，使冷卻劑在極短時間內(nèi)與鐵水反應(yīng)，最大程度地發(fā)揮冷卻作用，同時粉氣流對熔池的沖擊攪拌作用遠大于單一氣體射流的攪拌能力，改善提釩反應(yīng)的動力學(xué)條件。本發(fā)明的技術(shù)方案具體包括以下步驟
首先，將供粉設(shè)備下料口與接入氧槍的供粉管由輸送管道連接，供粉管道通過弧形彎道引入氧槍內(nèi)管，供粉管道內(nèi)徑為15-180 mm，供粉管出口位于槍身上部到噴頭出口之間，氧槍拉烏爾噴頭收縮段和喉口采用鎢銅合金、陶瓷、不銹鋼等耐磨材質(zhì)，噴頭馬赫數(shù)I. 5-2. I ；
其次冶煉初期0-30s :提釩熔池溫度較低，噴吹氧氣提高熔池溫度，此階段供粉設(shè)備關(guān)閉，載氣流量100-2000 NmVh ;冶煉中期開啟供粉設(shè)備，噴吹冷卻劑控制提釩熔池溫度在1330°C -1380°C，載氣流量100-4000 Nm3/h，粉劑流量為20-800 kg/min，利用粉氣流的強攪拌作用和粉劑的反應(yīng)冷卻效應(yīng)為提釩反應(yīng)提供良好的熱力學(xué)和動力學(xué)條件；冶煉末期終點前30-60s :為降低爐渣中TFe含量，提高釩渣(V2O5)品位，提高半鋼過熱 度，停止噴吹冷卻劑，根據(jù)終點釩含量和熔池溫度確定出半鋼時間。冶煉過程中輸送粉劑的載氣為氧氣、二氧化碳、IS氣或氮氣；壓力O. 5-1. 6 MPa。本發(fā)明適用于20-300噸轉(zhuǎn)爐提釩冶煉工藝，粉狀冷卻劑的粒徑小于5mm。通過噴吹粉狀冷卻劑，改善轉(zhuǎn)爐提釩的動力學(xué)和熱力學(xué)條件，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率，使半鋼釩含量降至O. 03%以下，釩渣(V2O5)品位提高1%以上，降低轉(zhuǎn)爐提釩冶煉成本，提高釩資源利用回收率。


圖I為本發(fā)明采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑的提釩工藝連接圖。圖I中，I.供粉設(shè)備，2.下料口，3.載氣流，4.耐磨陶瓷軟管，5.進氧管道，6.進水口，7.供粉管道，8.超音速粉氣流，9.鋼液。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。實施例I :
I. 30 t提釩轉(zhuǎn)爐
對于30 t提釩轉(zhuǎn)爐，采用耐磨陶瓷軟管將粉劑輸送設(shè)備與氧槍的進粉口連接，供粉管道采用Φ30Χ5 _耐磨不銹鋼管，通過弧形彎道引入氧槍內(nèi)管，氧槍噴頭的收縮段和喉口采用鎢銅合金材料，噴頭馬赫數(shù)為1.98。進氧管氧氣流量為4000-5000 Nm3/h，壓力為O. 7_0· 9MPaο提釩工藝冶煉過程
冶煉前期(0_30s):關(guān)閉供粉設(shè)備，載氣流量500 NmVh ；
冶煉中期噴吹冷卻劑控制熔池溫度在1330°C _1380°C，打開供粉設(shè)備，載氣流量1000Nm3/h，粉劑流量為80 kg/min，利用粉氣流的強攪拌作用和粉劑的反應(yīng)冷卻效應(yīng)為提釩反應(yīng)提供良好的條件；
冶煉末期(終點前30s):為降低爐渣中TFe含量，提高釩渣(V2O5)品位，提高半鋼過熱度，有利于渣鐵分離，停止噴吹冷卻劑，載氣流量降至500 Nm3/h，根據(jù)最終釩含量和熔池溫度確定出半鋼時間。出鋼過程助吹氣體和氧氣均停吹。實施結(jié)果表明采用吹氧噴粉較傳統(tǒng)工藝半鋼余釩含量有所下降，平均含量降至O. 03%以下，釩渣(V2O5)含量提高約I. 6%，提高了釩資源利用回收率。實施例2. 150 t提釩轉(zhuǎn)爐
對于150 t提釩轉(zhuǎn)爐，采用耐磨陶瓷軟管將粉劑輸送設(shè)備與氧槍的進粉口連接，供粉管道采用Φ100Χ5 mm耐磨不銹鋼管，通過弧形彎道引入氧槍內(nèi)管，噴頭馬赫數(shù)為2.0。進氧管氧氣流量為 17000-19000 Nm3/h，壓力為 O. 7-0. 9MPa。提釩工藝冶煉過程
冶煉前期(0-30s):關(guān)閉供粉設(shè)備，載氣流量1000 NmVh ；
冶煉中期噴吹冷卻劑控制熔池溫度在1330°C _1380°C，打開下粉口，載氣流量1500Nm3/h，粉劑流量為300 kg/min，利用粉氣流的強攪拌作用和粉劑的反應(yīng)冷卻效應(yīng)為提釩反應(yīng)提供良好的條件；
冶煉末期(終點前45s):為降低爐渣中TFe含量，提高釩渣(V2O5)品位，提高半鋼過熱度，有利于渣鐵分離，停止噴吹冷卻劑，載氣流量降至1000 Nm3/h，根據(jù)最終釩含量和熔池溫度確定出半鋼時間。 出鋼過程助吹氣體和氧氣均停吹。實施結(jié)果表明采用吹氧噴粉較傳統(tǒng)工藝半鋼余釩含量有所下降，平均含量降至
O.03%以下，釩渣(V2O5)含量提高約2. 1%，提高了釩資源利用回收率。實施例3. 300 t提釩轉(zhuǎn)爐
對于300 t提釩轉(zhuǎn)爐，采用耐磨陶瓷軟管將粉劑輸送設(shè)備與氧槍的進粉口連接，供粉管道采用Φ160Χ5 _耐磨不銹鋼管，通過弧形彎道引入氧槍內(nèi)管，噴頭馬赫數(shù)為2. 03。進氧管氧氣流量為 32000-35000 Nm3/h，壓力為 O. 7-0. 9MPa。提釩工藝冶煉過程
冶煉前期(0-30s):關(guān)閉噴粉設(shè)備，載氣流量1500 NmVh ；
冶煉中期噴吹冷卻劑控制熔池溫度在1330°C -1380°C，載氣流量3000 Nm3/h，粉劑流量為 600 kg/min ；
冶煉末期(終點前60s):為降低爐渣中TFe含量，停止噴吹冷卻劑，載氣流量降至1500NmVh，根據(jù)最終釩含量和熔池溫度確定出半鋼時間。出鋼過程助吹氣體和氧氣均停吹。
權(quán)利要求
1.一種采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑的轉(zhuǎn)爐提釩工藝，其特征在于，具體包括以下步驟 首先，將供粉設(shè)備下料口與接入氧槍的供粉管由輸送管道連接，供粉管道通過弧形彎道引入氧槍內(nèi)管，供粉管道內(nèi)徑為15-180 mm，供粉管出口位于槍身上部到噴頭出口之間，氧槍拉烏爾噴頭收縮段和喉口采用鎢銅合金、陶瓷、不銹鋼等耐磨材質(zhì)，噴頭馬赫數(shù)1.5-2. I ； 其次冶煉初期0-30s :提釩熔池溫度較低，噴吹氧氣提高熔池溫度，此階段供粉設(shè)備關(guān)閉，載氣流量100-2000 NmVh ;冶煉中期開啟供粉設(shè)備，噴吹冷卻劑控制提釩熔池溫度在1330°C -1380°C，載氣流量100-4000 Nm3/h，粉劑流量為20-800 kg/min，利用粉氣流的強攪拌作用和粉劑的反應(yīng)冷卻效應(yīng)為提釩反應(yīng)提供良好的熱力學(xué)和動力學(xué)條件；冶煉末期終點前30-60s :為降低爐渣中TFe含量，提高釩渣(V2O5)品位，提高半鋼過熱度，停止噴吹冷卻劑，根據(jù)終點釩含量和熔池溫度確定出半鋼時間。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑的轉(zhuǎn)爐提釩工藝，其特征是輸送粉劑的載氣為氧氣、二氧化碳、IS氣或氮氣；壓力0. 5-1. 6 MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用頂吹氧槍噴吹冷卻劑的轉(zhuǎn)爐提釩工藝，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，用于解決提釩過程熔池溫度控制難和動力學(xué)條件差等問題，提高釩的氧化轉(zhuǎn)化率和釩渣質(zhì)量。本發(fā)明包括供粉系統(tǒng)和供氧系統(tǒng)，通過頂吹氧槍的超音速氧氣射流噴吹粉狀冷卻劑，利用粉劑與鐵水快速反應(yīng)吸熱的原理，實現(xiàn)控制提釩過程熔池溫度和改善熔池攪拌能力的目的，達到高效提釩的技術(shù)效果。噴粉過程中冷卻劑由供粉管進入氧槍，供粉管出口可位于槍身上部到噴頭拉烏爾出口之間，供粉管道內(nèi)徑15-180mm，噴粉流量20-800kg/min，載氣流量100-4000Nm3/h，載氣壓力0.5-1.6MPa。本發(fā)明適用于20-300t提釩轉(zhuǎn)爐，采用本發(fā)明可使半鋼釩含量降至0.03%以下，釩渣(V2O5)品位提高1%以上，提高釩資源回收率。
文檔編號C21C5/32GK102660659SQ201210117478
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者仇永全, 呂明, 周鑫, 張延玲, 朱榮, 王慧, 王洪, 王連森, 肖繹, 董凱, 趙飛, 逯志方, 鮑翔 申請人:北京科技大學(xué)