一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法技术

本发明专利技术提供一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，属于钢铁冶金领域。顶底复吹转炉冶炼过程采用顶吹氧气和底吹氢气复合吹炼，吹入的氢气搅拌熔池，改善熔池的传热、传质效果，并与熔池内部及表面的氧发生反应，释放热量以熔化废钢和补充钢液热量，降低氧含量以调控钢液和炉渣过氧化。本发明专利技术提出转炉底吹氢气取代底吹氮气或氩气的新思路，吹入的氢气在搅拌熔池的同时，通过氢氧化学反应放热为熔池提供热量，实现显著提高转炉废钢比，降低生产成本和碳排放量，同时不影响冶炼钢水质量。同时不影响冶炼钢水质量。

【技术实现步骤摘要】
一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金领域，具体涉及一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法。

技术介绍

[0002]随着社会废钢资源大量积累和碳排放量要求日趋严格，转炉高废钢比冶炼成为提升炼钢产能和经济效益的重要途径。实现提高转炉废钢比的技术思路包括：减少流程热损失、提高炉料物理热和提高化学反应放热。基于上述技术思路，实践中采取的主要措施包括：铁水包加盖、废钢预热、添加放热剂等。铁水包加盖操作简单且效果明显，但转炉废钢比提升效果有限；废钢预热通过降低熔化废钢热量来增加废钢加入量，但面临增加冶炼周期和废钢氧化的问题；现有的发热剂包括碳质、硅质、铝质等，碳质发热剂因产物为气体对转炉冶炼影响小而实践最多，但可能带来钢水增硫、增加碳排放的问题。因此，转炉冶炼生产过程仍亟需开发高效、低耗、清洁的转炉高废钢比冶炼技术方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种高效、低耗、清洁的转炉高废钢比冶炼方法。氢能作为新兴的战略能源，具有资源丰富、热值高、无污染等优势，是钢铁工业能量来源的理想选择。传统转炉冶炼过程采用底吹氮气或氩气，主要用于熔池搅拌，冶金功能单一。本专利技术提出转炉底吹氢气取代底吹氮气或氩气的新思路，吹入的氢气在搅拌熔池的同时，通过氢氧化学反应放热为熔池提供热量以熔化废钢，实现显著提高转炉废钢比，降低生产成本和碳排放量。对于少量溶解于钢液的氢，可通过后期真空精炼轻易去除，不影响冶炼钢水最终质量。
[0004]一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：顶底复吹转炉冶炼过程采用顶吹氧气和底吹氢气复合吹炼，吹入的氢气搅拌熔池，改善熔池的传热、传质效果，并与熔池内部及表面的氧发生反应，释放热量以熔化废钢和补充钢液热量，降低氧含量以调控钢液和炉渣过氧化。
[0005]进一步地，顶底复吹转炉容量50
‑
300t，废钢比20
‑
50％，废钢预热温度25
‑
800℃。
[0006]进一步地，顶吹氧气吹炼期间，底吹氢气强度(Nm3/(min
·
t))由废钢比(ω
废钢
)、废钢预热温度(T
废钢
，℃)、吹炼时间(t，min)决定；吹炼前期，底吹氢气强度(Nm3/(min
·
t))为吹炼中后期，底吹氢气强度(Nm3/(min
·
t))为
[0007]进一步地，顶底复吹转炉供氧强度在原有基础上调增以满足氢气充分燃烧反应，增加的供氧强度为底吹氢气强度的45
‑
55％。
[0008]进一步地，吹炼前期，供氧强度3.5
‑
5.5Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度0.1
‑
1.8Nm3/
(min
·
t)，吹炼时间4
‑
6min；吹炼中后期，供氧强度3.5
‑
5.0Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度0.1
‑
1.5Nm3/(min
·
t)，吹炼时间6
‑
14min；顶吹结束后，采用底部吹氢进行搅拌降氧，底吹氢气强度0.1
‑
0.8Nm3/(min
·
t)，吹炼时间1
‑
3min。
[0009]进一步地，吹入的氢气与熔池内部及表面的氧充分反应释放热量，具体表现为氢气与熔池内部溶解氧和熔池表面气体氧发生反应，部分氢气溶解于钢液形成的溶解氢与溶解氧发生反应；氢氧化学反应放热熔化废钢和补充钢液热量，提高废钢比2
‑
30％，每炉次降低碳排放量5
‑
180t。
[0010]进一步地，吹入的氢气与熔池内部的氧反应，降低钢液和炉渣的氧含量，终点氧含量控制在150
‑
500ppm，减少铝脱氧剂吨钢用量0.2
‑
1.8kg，终点炉渣FeO含量控制在8
‑
18％，降低Fe、Mn烧损量0.5
‑
2％。
[0011]相比其它提高转炉废钢比的方法，本专利技术具有以下优势：1)完全基于原有转炉冶炼工序，实践操作简单，不影响正常转炉冶炼周期；2)吹入的氢气与氧反应效率快、热值高，持续稳定为熔池提供热量，进一步提高转炉废钢比，降低碳排放量；3)生成的产物水蒸气随炉气排出，不污染钢液成分组成；4)兼具调整钢液和炉渣过氧化功能，减少脱氧剂用量和Fe、Mn烧损，防止炉渣粘度过大影响后续溅渣护炉。本专利技术可能导致钢液氢含量升高，可通过后续真空精炼处理去除。
具体实施方式
[0012]实例1：
[0013]采用100t顶底复吹转炉，入炉铁水温度1320℃，废钢比40％，废钢预热温度400℃；吹炼前期，供氧强度4.2Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度1.2Nm3/(min
·
t)，吹炼时间4min；吹炼中后期，供氧强度4.0Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度0.6Nm3/(min
·
t)，吹炼时间10min；顶吹结束后，采用底部吹氢进行搅拌降氧，底吹氢气强度0.2Nm3/(min
·
t)，吹炼时间2min。
[0014]终点钢水温度1670℃，终点氧含量170ppm，终点炉渣FeO含量9％。相比原有转炉冶炼，废钢比提升20％，碳排放量降低36t，铝脱氧剂用量节省160kg，Fe、Mn烧损量减少1.5％。
[0015]实例2：
[0016]采用200t顶底复吹转炉，入炉铁水温度1350℃，废钢比45％，废钢预热温度400℃；吹炼前期，供氧强度4.5Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度1.4Nm3/(min
·
t)，吹炼时间5min；吹炼中后期，供氧强度4.2Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度0.8Nm3/(min
·
t)，吹炼时间12min；顶吹结束后，采用底部吹氢进行搅拌降氧，底吹氢气强度0.3Nm3/(min
·
t)，吹炼时间3min。
[0017]终点钢水温度1680℃，终点氧含量200ppm，终点炉渣FeO含量12％。相比原有转炉冶炼，废钢比提升25％，碳排放量降低54t，铝脱氧剂用量节省290kg，Fe、Mn烧损量降低1％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：顶底复吹转炉冶炼过程采用顶吹氧气和底吹氢气复合吹炼，吹入的氢气搅拌熔池，改善熔池的传热、传质效果，并与熔池内部及表面的氧发生反应，释放热量以熔化废钢和补充钢液热量，降低氧含量以调控钢液和炉渣过氧化。2.根据权利要求1所述的底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：顶底复吹转炉容量50
‑
300t，废钢比20
‑
50％，废钢预热温度25
‑
800℃。3.根据权利要求1
‑
2所述的底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：顶吹氧气吹炼期间，底吹氢气强度由废钢比ω
废钢
、废钢预热温度T
废钢
，℃、吹炼时间t，min决定；吹炼前期，底吹氢气强度Nm3/(min
·
t)为吹炼中后期，底吹氢气强度Nm3/(min
·
t)为4.根据权利要求3所述的底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：顶底复吹转炉供氧强度在原有基础上调增以满足氢气充分燃烧反应，增加的供氧强度为底吹氢气强度的45
‑
55％。5.根据权利要求3所述的底吹氢气实现转炉高废钢比冶炼的方法，其特征在于：吹炼前期，供氧强度3.5
‑
5.5Nm3/(min
·
t)，底吹氢气强度0.1
‑
1.8N...

【专利技术属性】
技术研发人员：何杨，刘建华，张杰，闫柏军，邓振强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：