一种底吹氧底喷粉转炉底喷枪的环缝气体控制方法与流程

1.本发明属于钢铁冶炼领域，尤其是一种底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法。


背景技术：

2.得益于底吹带来的搅拌效果和底部喷枪吹入的石灰粉能快速成渣，底喷粉吹氧气顶底复吹转炉工艺优势有：钢水洁净度高、金属收得率高、冶炼周期短、冶炼不易喷溅和碳氧积小。然而，生产过程中炉底底枪与高温液态钢水接触，经中心管喷入炉内氧气在底枪上方形成点火区；底枪喷口上部的高温与氧气环境极易侵蚀底枪。因此，底枪环缝吹入天然气，通过天然气分解吸热降低底枪出口温度；同时，冷却效果致使环缝出口形成具有透气性的金属质蘑菇头，并隔绝底枪与氧气接触，具有保护底枪的作用。底枪的蘑菇头大小和透气主要取决于天然气的流量。通常，天然气流量增加利于蘑菇头长大，蘑菇头过大则会导致其透气性变差；天然气流量降低则蘑菇头减小，底枪容易烧损。如果底吹气体控制不当，极易造成底枪快速吃损、炉底寿命缩短，进一步破坏生产的连续性和稳定性。
3.因此，需要改进调节环缝天然气体控制方法，以期解决生产过程中底喷枪蘑菇头造成的各种不稳定状态，从而延长底喷枪寿命、保证生产顺利进行。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种能有效延长底喷枪寿命的底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述方法采用流量控制或压力控制；所述环缝压力为0.7～1.7mpa时采用流量控制，环缝压力＜0.7mpa或环缝压力＞1.7mpa时采用压力控制；所述底喷枪天然气的环缝总流量为12～42nm3/min，单个支管设定的环缝流量为2～7nm3/min；1）所述流量控制工艺为：（1.1）随着蘑菇头增大，环缝压力增大，当其中任意支管的环缝压力达到1.1kma～1.3kma时，该支管的环缝流量降低0.4nm3/min～0.8nm3/min；（1.2）当其中任意支管的环缝压力大于1.3kma时，该支管的环缝流量降低0.8nm3/min～1.2nm3/min；（1.3）所述步骤（1.1）或（1.2）中该支管的环缝压力没有降低至1.3以下，该支管的环缝流量维持在该环缝流量；（1.4）所述步骤（1.1）或（1.2）中该支管的环缝压力降低至1.1mpa～1.3mpa且持续2～5min，流量恢复至设定的环缝流量；（1.5）所述底吹氧底喷粉过程中，全程采用上述步骤（1.1）～步骤（1.4）控制；2）所述压力控制工艺为：（2.1）任意支管的环缝压力大于1.7mpa时，环缝压力设定为1.1mpa～1.5mpa；（2.2）环缝压力低于0.7mpa时，环缝压力设定为0.8mpa～1.0mpa。
6.本发明所述环缝出口设有6根支管。
7.本发明所述单个支管设定的环缝压力为0.5～1.8mpa。
8.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明根据实际生产中不同底喷枪状况不同，制定了详细的环缝气体冷却方案，各支管不仅是一个有机整体，且能单独控制，保证生产顺利的经行。本发明吹炼过程中根据环缝压力动态调整冷却强度，稳定生产情况下，获得优异的底喷枪状态。本发明可通过自动化系统能自动检测实施，增加了系统稳定性，减少人的干预，减少人的劳动量。本发明解决了生产过程中底喷枪出现的各种不稳定状态，延长了底喷枪寿命，避免了生产事故的发生，保证生产顺利进行；底喷枪生产稳定，在寿命达到1300炉以后，底喷枪状态良好。
具体实施方式
9.本底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法所述底喷枪采用下述结构：底喷枪主要由两个同心管及套管和中心管的连接件构成，中心管和套管之间是环缝；材质：中心管采用不锈钢，套管采用碳钢；套管数量：6根；套管布置方式：延耳轴方向平行2排、炉底底部竖直；中心管尺寸内径为25～30mm，中心管厚度为5～7mm；外层套管内径尺寸为35～36.5mm，厚度为3.6～5mm；中心管与外层套管之间的环缝宽度为1.5～2.5mm。其中，中心管吹入氧气和石灰粉，环缝吹入天然气；环缝管出口的压力叫环缝压力。
10.本底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法包括：流量控制模式和压力控制模式；所述流量控制模式控制环缝气体平均分配气体，环缝压力增高则分阶段动态控制环缝气体；压力模式应对环缝压力大于1.7kpa、小于7kma的极端状况，延长底喷枪寿命，避免事故，保证生产顺利进行。
11.本控制方法采用下述结构控制工艺：6根环缝天然气设定的环缝总流量为12～42nm3/min；单个支管设定的环缝流量f
设
=2～7nm3/min，单个支管工作压力p
设
=0.5～1.8mpa；环缝天然气气源压力1.8～2.3mpa。
12.1）流量控制模式：通过环缝气体介质-天然气的体积流量f、单位nm
³
/min，通过调节支管气体调节开度，实现平均分配到6根支管。环缝流量一定值情况，环缝压力主要受蘑菇头大小影响；环缝压力小于0.7mpa，蘑菇头小底喷枪容易吃损；蘑菇头大于1.7mpa则蘑菇头太大，容易引起中心管堵、分配器爆炸等事故；因此，环缝压力为0.7～1.7mpa时采用控制体积流量f；控制过程如下所述。
13.（1.1）随着喷吹的进行，蘑菇头逐渐增大，环缝压力增大。当其中任意支管的环缝压力p为1.1kma～1.3kma时，将该支管的环缝流量f1降低c1值，c1=0.4nm3/min～0.8nm3/min，即环缝流量f1=f
设-c1，可在该范围调整；从而降低冷却强度，等待该支管的环缝压力p降低至1.3kma以下。
14.（1.2）随着喷吹的进行，蘑菇头逐渐增大，环缝压力增大。当其中任意支管的环缝压力p大于1.3kma时，将该支管的环缝流量f2降低c2值，c2=0.8nm3/min～1.2nm3/min，即环缝流量f2=f
设-c2，可在该范围调整；从而降低冷却强度，等待该支管的环缝压力p降低至1.3kma以下。
15.（1.3）如果步骤（1.1）或步骤（1.2）中支管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在f1或f2。当该支管的环缝压力降低至1.1mpa～1.3mpa，瞬间计时，持续2～5min后，
环缝流量恢复至设定的环缝流量f
设
，即2～7nm3/min。
16.（1.4）该支管的流量恢复设定的环缝流量f
设
后，该支管的环缝压力p在1.1mpa～1.3mpa之间，则进行上述步骤（1.1）的调节；该支管的流量恢复设定的环缝流量f后，该支管的环缝压力p反弹至大于1.3kma，则进行上述步骤（1.2）的调节。
17.2）压力控制模式：环缝压力＜0.7mpa或环缝压力＞1.7mpa时采用压力控制；以环缝压力设定值p
设
，通过调节支管开度，单独控制支管出口压力。
18.（2.1）随着喷吹的继续进行，蘑菇头进一步增大，在上述流量控制模式进行控制后环缝压力得不到改善使得环缝压力大于1.7mpa时，采用压力控制，环缝压力p1调整为1.1mpa～1.5mpa，可调；从而通过减小环缝出口的压力，实现进一步降低环缝流量，来降低冷却强度。调节后环缝压力维持在1.1mpa～1.5mpa，冷却强度降低，蘑菇头逐渐融化，流量增大；流量增大到3nm3/min及以上、最好为3～3.5nm3/min，则改回流量模式。
19.（2.2）所述环缝压力低于0.7mpa时，蘑菇头变小或没有，会加剧底喷枪的吃损，采用压力控制，环缝压力p2调整为0.8mpa～1.0mpa之间，可调；从而通过增大出口压力，进一步增加环缝流量，来提高冷却强度，减少吃损。调节后环缝压力一直维持在0.8mpa～1.0mpa，冷却强度增大，蘑菇头逐渐加大；流量减小，流量减小到4.5nm3/min及以下、最好为4～4.5nm3/min，则改回流量模式。
20.实施例1：本底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法采用下述具体工艺。
21.本案例用于260吨转炉，该转炉底部布置有6根双层套管底喷枪，编号1—6号。吹炼过程中，底喷枪中心管以氧气为载体喷吹石灰，环缝气体以天然气为冷却。中心管流量250nm3/min，喷粉流量700kg/min；6根环缝气体流量总流量24nm3/min，平均分配6根支管，单个支管环缝流量4nm3/min。天然气气源压力2.0kma。
22.（1）生产过程中6根支管环缝出口蘑菇头大小不一，出口压力大小不一。生产开始时，1—6号支管的环缝压力在0.7kma至1.1kma，底喷枪状态良好，1—6号环缝流量维持在4nm3/min。
23.（2）随着其中一只或多只管蘑菇头增大，以5号管为例，环缝压力增大到1.2mpa，5号管环缝流量减小至c1值，c1=0.5nm3/min，此时5号环缝管流量f=3.5nm3/min。5号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在3.5nm3/min。
24.（3）以6号管为例，环缝压力增大到1.5kma，6号管环缝流量减小c2值，c2=1.0nm3/min，此时6号环缝管流量f=3nm3/min；1分钟后环缝压力1.29kma，环缝流量3nm3/min持续3分钟后，环缝流量恢复至4nm3/min，环缝压力1.1kma，环缝状态良好。
25.（4）以3号管为例，环缝压力增大到1.6kma，3号管环缝流量减小c2值，c2=1.0nm3/min，此时3号环缝管流量f=3nm3/min；2分钟后环缝压力1.28kma，环缝流量3nm3/min持续3分钟后，环缝流量恢复至4nm3/min；环缝压力再次达到1.4kma，此时3号管环缝流量再次减小c2值，c2=1.0nm3/min，此时3号环缝管流量f=3nm3/min，3号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在3nm3/min。
26.（5）以4号管为例，环缝压力增大到1.3kma，4号管环缝流量减小c1值，c1=0.6nm3/min，此时4号环缝管流量f=3.4nm3/min；2分钟后环缝压力1.26kma，环缝流量3.4nm3/min持续4分钟后，环缝流量恢复至4nm3/min；环缝压力再次达到1.5kma，此时4号管环缝流量再次减小c2值，c2=1.2nm3/min，此时4号环缝管流量f=2.8nm3/min，4号管的环缝压力没有降低至
1.3以下，环缝流量维持在2.8nm3/min。
27.（6）以1号管为例，环缝压力增大到1.9kma，此时1号管切到压力控制模式，环缝压力设定值1.4kma。当1号管环缝压力达到1.4kma时，环缝流量2.1nm3/min，环缝冷却强度大大降低。所述环缝压力维持在1.4mpa，当流量增大到3nm3/min，改回流量模式。
28.（7）以2号管为例，环缝压力增大到0.6kma，环缝流量4nm3/min，环缝气体冷却强度小，蘑菇头没有。2号管切到压力控制模式，缝压力设定值0.9kma，环缝流量5.6nm3/min，环缝冷却强度加大，减少底喷枪吃损。所述环缝压力维持在0.9mpa，当流量减小到4.2nm3/min，改回流量模式。
29.上述整个过程中，底喷枪生产稳定，吹炼效果稳定。
30.实施例2：本底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法采用下述具体工艺。
31.本案例用于260吨转炉，该转炉底部布置有6根双层套管底喷枪，编号1—6号。吹炼过程中，底喷枪中心管以氧气为载体喷吹石灰，环缝气体以天然气为冷却。生产过程中6根支管环缝出口蘑菇头大小不一，出口压力大小不一。生产开始时，1—6号支管的环缝压力在0.7kma至1.1kma，底喷枪状态良好，1—6号环缝流量维持在7nm3/min，环缝天然气气源压力2.3mpa。
32.（1）以3号管为例，环缝压力增大到1.1mpa，3号管环缝流量减小至c1值，c1=0.4nm3/min，此时3号环缝管流量f=6.6nm3/min。3号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在6.6nm3/min。
33.（2）以4号管为例，环缝压力增大到1.2kma，4号管环缝流量减小c1值，c1=0.8nm3/min，此时4号环缝管流量f=6.2nm3/min；2分钟后环缝压力1.28kma，环缝流量6.2nm3/min持续5分钟后，环缝流量恢复至7nm3/min，环缝压力1.1kma，环缝状态良好。
34.（3）以1号管为例，环缝压力增大到1.2kma，1号管环缝流量减小c1值，c1=0.7nm3/min，此时1号环缝管流量f=6.3nm3/min；1分钟后环缝压力1.29kma，环缝流量6.3nm3/min持续3分钟后，环缝流量恢复至7nm3/min；环缝压力再次达到1.4kma，此时1号管环缝流量再次减小c2值，c2=0.8nm3/min，此时1号环缝管流量f=6.2nm3/min，1号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在6.3nm3/min。
35.（4）环缝压力增大到1.5kma，6号管环缝流量减小c2值，c2=0.9nm3/min，此时6号环缝管流量f=6.1nm3/min；2分钟后环缝压力1.28kma，环缝流量6.1nm3/min持续2分钟后，环缝流量恢复至7nm3/min；环缝压力再次达到1.6kma，此时6号管环缝流量再次减小c2值，c2=1.1nm3/min，此时6号环缝管流量f=5.9nm3/min，6号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在5.9nm3/min。
36.（5）以6号管为例，环缝压力增大到1.9kma，此时6号管切到压力控制模式，环缝压力设定值1.1kma。当2号管环缝压力达到1.1kma时，环缝流量3.9nm3/min，环缝冷却强度大大降低。所述环缝压力维持在1.1mpa，当流量增大到3.5nm3/min，改回流量模式。
37.（6）以2号管为例，环缝压力增大到1.8kma，此时2号管切到压力控制模式，环缝压力设定值1.5kma。当2号管环缝压力达到1.5kma时，环缝流量4.6nm3/min，环缝冷却强度大大降低。所述环缝压力维持在1.5mpa，当流量增大到3.3nm3/min，改回流量模式。
38.上述整个过程中，底喷枪生产稳定，吹炼效果稳定。
39.实施例3：本底吹氧底喷粉转炉底喷枪环缝气体控制方法采用下述具体工艺。
40.本案例用于260吨转炉，该转炉底部布置有6根双层套管底喷枪，编号1—6号。吹炼过程中，底喷枪中心管以氧气为载体喷吹石灰，环缝气体以天然气为冷却。生产过程中6根支管环缝出口蘑菇头大小不一，出口压力大小不一。生产开始时，1—6号支管的环缝压力在0.7kma至1.1kma，底喷枪状态良好，1—6号环缝流量维持在2nm3/min，环缝天然气气源压力1.8mpa。
41.（1）以4号管为例，环缝压力增大到1.2mpa，4号管环缝流量减小至c1值，c1=0.5nm3/min，此时4号环缝管流量f=1.5nm3/min。2分钟后，4号管的环缝压力降低至1.27，环缝流量恢复至2nm3/min。
42.（2）以2号管为例，环缝压力增大到1.1kma，2号管环缝流量减小c1值，c1=0.6nm3/min，此时2号环缝管流量f=1.4nm3/min；2分钟后环缝压力1.28kma，环缝流量1.4nm3/min持续3分钟后，环缝流量恢复至2nm3/min，环缝压力1.0kma，环缝状态良好。
43.（3）以6号管为例，环缝压力增大到1.2kma，6号管环缝流量减小c1值，c1=0.4nm3/min，此时6号环缝管流量f=1.6nm3/min；1分钟后环缝压力1.27kma，环缝流量1.6nm3/min持续4分钟后，环缝流量恢复至2nm3/min；环缝压力再次达到1.1kma，此时6号管环缝流量再次减小c1值，c1=0.7nm3/min，此时6号环缝管流量f=1.3nm3/min，6号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在1.3nm3/min。
44.（4）以5号管为例，环缝压力增大到1.3kma，5号管环缝流量减小c1值，c1=0.6nm3/min，此时5号环缝管流量f=1.4nm3/min；2分钟后环缝压力1.29kma，环缝流量1.4nm3/min持续3分钟后，环缝流量恢复至2nm3/min；环缝压力再次达到1.4kma，此时5号管环缝流量再次减小c2值，c2=0.9nm3/min，此时5号环缝管流量f=1.1nm3/min，5号管的环缝压力没有降低至1.3以下，环缝流量维持在1.1nm3/min。
45.（5）以3号管为例，环缝压力为0.6kma，环缝流量2nm3/min，环缝气体冷却强度小，蘑菇头没有。3号管切到压力控制模式，环缝压力设定值0.8kma，环缝流量3.2nm3/min，环缝冷却强度加大，减少底喷枪吃损。所述环缝压力维持在0.8mpa，当流量减小到4.5nm3/min，改回流量模式。
46.（6）以1号管为例，环缝压力为0.5kma，环缝流量2nm3/min，环缝气体冷却强度小，蘑菇头没有。1号管切到压力控制模式，环缝压力设定值0.9kma，环缝流量3.5nm3/min，环缝冷却强度加大，减少底喷枪吃损。所述环缝压力维持在0.9mpa，当流量减小到4.0nm3/min，改回流量模式。
47.上述整个过程中，底喷枪生产稳定，吹炼效果稳定。
48.长期应用案例：河北某钢厂260吨转炉采用底吹吹氧底喷粉技术生产3000余炉次。经统计，采用常规方法低喷枪最短寿命57炉、最长寿命1103炉、平均寿命800炉。采用本控制方法低喷枪最短寿命857炉、最长寿命1334炉、平均寿命1135炉。由此可见，采用本控制方法有效地提升了喷枪寿命。