[發明專利]一種提釩-脫碳雙聯轉爐高效長壽噴吹方法及系統

有效

• 申請號: 201811319213.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109234490B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 朱榮;胡紹巖;董凱;馬浩冉;李偉峰;周赟;李志輝;武文合;韓寶臣;馮超;蘇榮芳
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21C5/28
• 分類號: C21C5/28;C21C5/35;C21C5/38;C21C5/46;C01B13/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明公開一種提釩?脫碳雙聯轉爐高效長壽噴吹方法及系統，屬于含釩鐵水煉鋼技術領域。包括：將提釩轉爐煤氣和脫碳轉爐煤氣導入氧氣燃燒器；通過提釩轉爐煤氣得到第一純度CO₂?N₂混合氣；通過脫碳轉爐煤氣得到第二純度CO₂?N₂混合氣；通過脫碳轉爐煤氣得到O₂?CO₂?N₂混合氣；通過第二純度CO₂?N₂混合氣得到第一純度CO₂氣體；第一純度CO₂?N₂混合氣用于提釩轉爐底吹，第二純度CO₂?N₂混合氣用作提釩轉爐噴吹鐵礦粉載氣，O₂?CO₂?N₂混合氣和第一純度CO₂氣體用于脫碳轉爐底吹和脫碳轉爐底噴石灰粉載氣。本發明提高提釩轉爐的釩氧化率，改善脫碳轉爐的脫磷效果，提高提釩轉爐和脫碳轉爐的使用壽命。

技術領域

本發明屬于含釩鐵水煉鋼技術領域，特別涉及一種提釩-脫碳雙聯轉爐高效長壽噴吹方法及系統。

背景技術

為了回收含釩鐵水中的釩，國內外通常采用提釩-脫碳的轉爐雙聯工藝，首先將含釩鐵水兌入專用的提釩轉爐，通過吹氧將含釩鐵水中的釩氧化，制取釩渣，提釩轉爐得到的釩渣被用于生產釩化合物；而經過提釩處理的半鋼鋼水被兌入脫碳轉爐，進行脫磷、脫碳和升溫處理，得到合格鋼水，用于正常的煉鋼生產。提釩-脫碳的轉爐雙聯煉鋼工藝既能回收含釩鐵水中的釩，也能合理利用經過提釩的半鋼鋼水，目前已成為國內外應用最廣泛的含釩鐵水處理工藝。

鐵水提釩是一個選擇性氧化的反應過程，提釩轉爐要實現理想的釩氧化轉化率、得到盡量高的半鋼余碳，關鍵在于控制提釩轉爐內的熔池溫度和增強提釩轉爐的熔池攪拌，為提釩保碳創造良好的熱力學和動力學條件。為了控制熔池溫度，研究人員提出了以氮氣為載氣向爐內噴吹鐵礦粉的冶煉方法，但是，氮氣為惰性氣體，噴入爐內后不發生任何化學反應，不具備化學吸熱的效果，既不能有效地控制熔池溫度，也不能在噴粉槍端部形成穩定的蘑菇頭來保護噴粉槍；而且，鐵礦粉的主要成分為氧化鐵，如果鐵礦粉噴吹制度不合理，將導致終渣氧化鐵含量高，降低了釩渣品位，也造成了資源浪費。目前，為了增強提釩轉爐的熔池攪拌，提釩轉爐通常在爐底安裝有多塊底吹透氣磚，底吹氣體為氮氣，為了減緩單塊底吹透氣磚的侵蝕速率，每塊底吹透氣磚的供氣流量都較小，導致底吹透氣磚數量較多。

在提釩過程中，鐵水中的硅和錳優先氧化，氧化后的硅和錳進入釩渣，經過提釩的半鋼鋼水中幾乎不含硅，錳含量也很低，在隨后的脫碳轉爐冶煉過程中，由于缺少硅和錳，導致爐渣堿度高，化渣困難，脫磷難度大，甚至需要向爐內補加硅鐵才能保證終點磷成分合格，而且爐渣堿度高易返干，導致氧槍易結瘤，造成氧槍壽命縮短，還有可能導致氧槍漏水從而引發爆炸事故，該問題至今難以得到有效的解決。解決該問題的最佳方法是脫碳轉爐底吹石灰粉，將石灰粉由轉爐底部直接噴入金屬熔池，可以顯著增大渣-金反應面積，極大地改善脫磷效果，增強熔池攪拌，氧槍槍位得到提高，壽命也得以延長。但是底吹石灰粉的載氣通常為純氧氣，以純氧氣為載氣導致爐底溫度較高，爐底耐火材料的燒損加快，爐底壽命縮短。

大量研究表明，CO₂作為底吹氣體產生的攪拌能高于N₂和Ar，而且CO₂噴入熔池后發生吸熱反應，有利于平抑熔池溫度，保護底吹透氣磚和噴粉槍，以O₂-CO₂代替純氧氣作為底吹石灰粉的載氣可以降低爐底溫度，減輕爐底耐火材料的燒損，延長爐底壽命。

但是絕大多數的鋼鐵企業并不具備CO₂制備能力，無法獲得CO₂氣源；而且常規的二氧化碳回收設備投資大、運行成本高，使得二氧化碳的獲取成本較高，降低了二氧化碳應用的經濟效益。