转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法技术

一种转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法，属于转炉炼钢技术领域。根据转炉吨位和炉底情况将底吹元件布置在1～3个不同半径的同心圆上，或者在炉底双排或多排布置；将布置在每个同心圆上的底吹元件按照顺时针或逆时针编号，奇数为奇数组，偶数为偶数组；或者对双排或多排布置的底吹元件每排从左到右编号，奇数为奇数组，偶数为偶数组；奇数组底吹元件采用弱底吹强度，偶数组底吹元件采用强底吹强度范围，反之亦行。在复吹转炉底吹元件布局优化的基础上，通过对各个底吹元件的供气强度进行分组、定时、轮转切换的新调节方法，达到强化渣-钢界面高效率持续接触、增加渣-钢界面有效接触面积及提高有效传质系数的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转炉炼钢
，特别是涉及一种转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法。
技术介绍
随着中国钢铁工业的发展，规模化经营已经普遍，面临严峻的市场考验，钢铁企业越来越注重产品质量的提升，作为前道工序，钢水的质量直接影响着下道工序。顶底复吹转炉由于其良好的综合冶炼功能，受到广泛的应用。为了进一步强化复吹转炉的冶炼效果，持续提高生产效率，降低成本，稳定工艺，升级产品质量，克服现有复吹技术中存在的局部渣料化不透，局部熔池搅拌死区等不足，一些研究者希望通过底吹方式的改善来解决上述问题。申请号200820076946.6中国技术专利公开了一种中型顶底复吹转炉底吹透气砖布局结构，四块透气砖分布在炉底两个不同直径圆周上，分布位于耳轴连线两侧，采用非对称偏心布局结构，以此强化钢液在熔池中的搅拌，缩短熔池混匀时间，加快化渣速度，促进钢中夹杂物和有害气体上浮，提高了钢水纯净度，降低了铁损。但这种底吹布局结构仅适合中型转炉，并不一定适合小型、大型转炉所需的均匀搅拌及化渣冶炼。申请号201020524185.3中国技术专利公开了一种复吹转炉旋流底吹供气元件，该底吹元件为螺旋型金属管，从螺旋型金属管喷嘴喷出的气体沿喷嘴边缘的切线方向进入金属熔池内，对熔池内的液态金属除产生轴向冲力外，还会产生径向冲力，使熔池产生旋转运动，改善喷入气体对熔池的作用条件，增加了对熔池的搅拌强度，并且能够避免钢水垂直灌入底枪气体通道，从而减少底枪的堵塞。但是此种供气元件的形状复杂在砌炉时和护砖的契合性困难增加。申请号201220247413.6中国技术专利公开了一种小型顶底复吹转炉底吹透气砖布局结构，炉底布置三块透气砖，透气砖设置在0.45D(D为熔池直径)的同心圆周上，一块透气砖在耳轴连线上，另两块在相反侧与炉底耳轴连线中心的夹角为37度位置上，以此形成三维整体大循环搅拌，缩短钢液均混时间和冶金效果。但这种底吹布局结构仅适合小型转炉，并不一定适合大中型转炉所需的均匀搅拌及化渣冶炼。申请号201420635479.1中国技术专利公开了一种用于转炉冶炼装置的底吹布局结构，熔池炉底布置六块供气元件，且六块供气元件以出钢侧的中心线对称分布，其中，两个供气元件设置在直径为0.42D同心圆周与耳轴线的相交处，另外四个供气元件设置在直径为0.6D同心圆周上，且每个供气元件与出钢侧的中心线成30度角。以此来形大环流来改善混合死区，促进钢中外来夹杂物的分离去除。但是这种底吹布局结构仅适合于中型转炉，并不一定适应大型转炉所需的均匀搅拌及化渣冶炼。申请号201410338945.4中国专利技术专利公开了一种转炉底吹枪的布置方法及顶底复吹转炉，获取N组底吹枪，将N组底吹枪中的每一个底吹枪设置在转炉炉底的两个不同直径的同心圆上，且所述三组底吹枪中的所有底吹枪对称分布在出钢口与所述转炉炉底正中点连线的两侧，且每组底吹枪的长度不同，但在不同的吹炼阶段保证相对较长的一组底吹枪发挥作用，以此实现简化工艺，提高转炉产量，达到底吹效果优化的技术效果。但是这种布置结构仅适用于180吨以上的大型转炉，而且枪体型号多，埋枪部位分散，造成了砌炉装枪的复杂性和困难性。上述几种方法均是通过底吹供气元件的布局结构改变或供气元件的结构改变来改善复吹转炉的底吹效果，改变原有熔池的流场，达到大环流搅拌目的。这种结构的变化与原有的转炉底吹相比，有一处共同点，即仅能改变熔池内部的流场变化，改善熔池内的元素从底部向渣-钢界面的迁移速度和方向，无法增加渣-钢界面的有效接触面积及传质系数，无法促进渣-钢界面的有效涌动。实践证明，常规顶底复吹转炉吹炼过程的脱磷率一般在80％-90％之间，采用双联或双渣吹炼工艺，脱磷率有望稳定提高到93％以上。为满足市场上所需的低磷钢种冶炼要求(如成品钢水磷含量小于0.01％)，或应对铁水磷含量超过0.15％的原料条件，必须在复吹转炉原有正常脱磷能力基础上，进一步稳定提高其冶炼过程的脱磷率，并有效抑制钢水过氧化现象。若进一步提高转炉冶炼过程的脱磷率，必须在优化转炉底吹供气搅拌方式上进行改变，获得渣-钢界面持续、均衡、稳定的接触与搅拌条件，以强化磷在熔池中或渣-钢界面的快速氧化，以及磷氧化物在渣-钢界面被渣中氧化钙捕捉，固化为相对稳定的磷酸钙。在常规复吹转炉固定底吹强度的吹炼方式下，每个底吹元件在某一固定吹炼阶段的供气强度一般都是固定不变，在这种吹炼方式下，由于各个底吹元件吹出的搅拌气体很容易造成渣-钢界面被吹成裸露钢液，形成了搅拌区域近似单纯对钢水搅拌的现象，反而削弱了炉渣与钢水之间的传质效果，造成底吹气体搅拌动能的“短路”，并不能完全施加在对熔池和渣-钢界面的搅拌上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法，改善现有顶底复吹转炉的底吹供气方式，提供一种用于复吹转炉复吹工艺的底吹供气方式，该底吹供气方式强化了底吹搅拌能力，增加了渣-钢界面的有效接触面积及传质系数，稳定、高效、持续的维持渣-钢界面的适度搅拌，并能有效控制渣-钢界面(关键脱磷区域)合适的温度，提高渣-钢界面的化学反应速率，促进渣-钢界面磷酸钙的持续稳定生成。本专利技术根据转炉吨位和炉底情况将底吹元件优化布置在1～3个不同半径的同心圆上，或者在炉底双排或多排布置；将分布在每个同心圆上的底吹元件按照顺时针或逆时针编号，将编号为奇数的归为奇数组，将编号为偶数的归为偶数组，或者对双排或多排布置的底吹元件每排从左到右编号，奇数为奇数组，偶数为偶数组；底吹供气方法按照奇、偶数组不同底吹强度分组、定时轮转切换供气强度，即奇数组底吹元件若为弱底吹供气时，偶数组底吹元件即为强底吹供气，反之亦行；底吹元件按底吹强度分组供气，且定时轮转切换供气强度，定时切换动作由自动化控制模型独立控制。该自动化控制模型是钢铁研究总院自主开发的基于专家变参数PID相结合的底吹流量动态控制技术，采用西门子S7-300系列PLC+WINCC组态软件+工业计算机方案，并通过MPI网进行数据通讯，详见《顶底复吹转炉底吹流量优化控制技术》及《基于PLC和IPC的长寿复吹转炉底吹自动控制系统设计与应用》两篇文章。该技术根据复吹转炉的特点，把整个冶炼过程分成装料、吹炼、测温取样、补吹、出钢、溅渣、倒渣、等待等11个阶段。在不同阶段从转炉底部定时轮转吹入相应的气种及流量。强底吹组底吹元件与弱底吹组底吹元件各自变底吹强度的切换时间取20秒至...

【技术保护点】
一种转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法，其特征在于：根据转炉吨位和炉底情况将底吹元件优化布置在1～3个不同半径的同心圆上，或者在炉底双排或多排布置；将分布在每个同心圆上的底吹元件按照顺时针或逆时针编号，将编号为奇数的归为奇数组，将编号为偶数的归为偶数组，或者对双排或多排布置的底吹元件每排从左到右编号，奇数为奇数组，偶数为偶数组；底吹供气方法按照奇、偶数组不同底吹强度分组、定时轮转切换供气强度，即奇数组底吹元件若为弱底吹供气时，偶数组底吹元件即为强底吹供气，反之亦行；底吹元件按底吹强度分组供气，且定时轮转切换供气强度，定时切换动作由自动化控制模型独立控制。

【技术特征摘要】
1.一种转炉底吹元件按强度分组、定时、轮转切换的供气方法，其特征在于：
根据转炉吨位和炉底情况将底吹元件优化布置在1～3个不同半径的同心圆上，或者
在炉底双排或多排布置；将分布在每个同心圆上的底吹元件按照顺时针或逆时针编
号，将编号为奇数的归为奇数组，将编号为偶数的归为偶数组，或者对双排或多排
布置的底吹元件每排从左到右编号，奇数为奇数组，偶数为偶数组；底吹供气方法
按照奇、偶数组不同底吹强度分组、定时轮转切换供气强度，即奇数组底吹元件若
为弱底吹供气时，偶数组底吹元件即为强底吹供气，反之亦行；底吹元件按底吹强
度分组供气，且定时轮转切换供气强度，定时切换动作由自动化控制模型独立控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：顶底复吹转炉底吹供气元件布局采取
单环布置、双环布置、甚至三环布置，或采取双排布置或三排布置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：强、弱底吹元件分组，在吹炼周期内
互相交换底吹供气强度，即原弱底吹组转变成强底吹组，原强底吹组转变为弱底吹
组，但两组底吹强度的改变需同时、自动进行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所有底吹元件的底吹强度可在0.01-0.6
Nm3/t·min间变化；强底吹组(0.01-0.6Nm3/t·min)与弱底吹组(0.01-0.1Nm3/t·min)的底

【专利技术属性】
技术研发人员：曾加庆，梁强，吴伟，杨利彬，王杰，刘小亮，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11