CN110885933A - 一种强化底吹熔炼炉熔炼效果及改善熔体喷溅的方法 - Google Patents
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Abstract
一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,属于底吹熔炼炉技术领域。该方法包括:错流喷吹;错峰喷吹;错流喷吹和错峰喷吹两者结合使用。错流喷吹是保证每组相邻喷枪喷吹强度相同的条件下,通过改变喷枪位置,使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的;错峰喷吹是保证每组相邻喷枪位置相同的条件下,通过改变喷吹强度,使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的。采用本方法,可以使底吹炉内熔体搅动更加均匀,促进炉料反应完全,避免底吹熔炼产出的炉渣夹带金属和生料,改善熔体表面层的喷溅,以及减弱靠近喷枪的壁面所受冲刷应力过于集中的现象,进而可以提高底吹熔炼炉的产能。
Description
技术领域
本发明属于底吹熔炼技术领域,具体涉及一种强化底吹熔炼炉熔炼效果及改善熔体喷溅的方法。
背景技术
底吹炉熔炼技术最初应用于转炉炼钢,用于将铁水中的硫、磷、硅等杂质脱除以及控制碳含量,在全世界钢铁领域得到了广泛的应用。鉴于富氧底吹熔炼技术在炼钢中的成功应用以及诸多优点,后来在炼铅、炼铜等领域也逐渐得到了广泛应用,具有对原料适应性强、高效、节能、环保等特点。
现有的部分铜底吹炉及底吹熔炼操作工艺,存在喷枪排布不合理、喷吹操作参数欠缺优化等问题,导致了熔炼过程中的搅拌不均匀。局部搅拌过于剧烈导致渣中机械夹带的冰铜量过多、熔体表面层喷溅严重、炉衬受侵蚀等现象,局部欠缺搅拌导致铜矿反应不完全或来不及参与反应,致使炉渣夹带生料和未反应完全的铜铁相。
发明内容
针对现有某大型底吹熔炼炉存在的气体喷吹搅拌不均匀、喷溅严重,熔炼效率低、金属损失率大等问题,通过提出不同的喷枪排布,优化工艺参数和设备参数,达到提高熔炼效率、抑制喷溅、减少金属在渣中的循环、提高底吹炉生产能力的目的。
为实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,通过错流喷吹或错峰喷吹或者两者结合使用,强化底吹炉熔炼并改善表面熔体喷溅。
本发明中的错流喷吹是保证每组相邻喷枪喷吹强度(包括喷气量、气体流速、喷气压力)相同的条件下,通过改变喷枪位置(包括喷枪角度、喷枪高度、喷枪间距等),使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的。
进一步的,本发明中的错流喷吹的实现可以采用以下三种方式:
(1)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等。采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪的轴向间距,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流距离增大,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的轴向间距与原间距比值在1.1~1.6之间。
(2)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等。采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪安置的径向角度或水平高度,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流在不同水平位置喷射,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的径向角度或水平高度与原角度或水平高度的比值在1.1~2之间。
(3)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等。采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪安置的轴向角度,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流成一定角度喷射,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的轴向角度在1~20°之间。
本发明中的错峰喷吹是保证每组相邻喷枪位置(喷吹角度、喷枪高度、喷枪间距)相同的条件下,通过改变喷吹强度(包括喷气量、气体流速、喷气压力),使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的。
进一步的,本发明中的错峰喷吹的实现可以采用以下三种方式:
(1)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量和喷枪直径不变,采用两组风机,分别为两组喷枪供风,一组为奇数编号喷枪供风,一组为偶数编号喷枪供风,通过调整每组风机的风量配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,每组风机的风量配比在0.5~2之间。
(2)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量和喷枪直径不变,采用两组风机,分别为两组喷枪供风,一组为奇数编号喷枪供风,一组为偶数编号喷枪供风,通过控制喷枪出口的端压配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,每组喷枪的端压配比在0.5~2之间。
(3)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,采用一组风机为两组喷枪供风,保证总供风量、总喷吹面积和每支喷枪出口端压相同,通过改变奇偶两组喷枪的直径配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,两组喷枪的喷枪出口面积配比在0.5~2之间。
采用本方法,可以使底吹炉内熔体搅动更加均匀,促进炉料反应完全,避免底吹熔炼产出的炉渣夹带金属和生料,改善熔体表面层的喷溅,以及减弱靠近喷枪的壁面所受冲刷应力过于集中的现象,进而可以提高底吹熔炼炉的产能。
附图说明
为了更清晰说明本发明的技术方案,对附图做简要介绍。
图1为原有工况下的底吹熔炼炉正视图。
标号说明:1-排烟口,2-炉体,3-喷枪。
图2为原有工况下的底吹熔炼炉侧视图。
标号说明:3.1-小角度喷枪(6~12°),3.2-大角度喷枪(21~27°)。
图3为改变喷枪轴向间距的底吹熔炼炉正视图。
图4为改变喷枪安置的径向角度或水平高度的底吹熔炼炉正视图。
图5为改变喷枪安置轴向角度的底吹熔炼炉正视图。
图6为改变喷枪风量配比的底吹熔炼炉正视图。
图7为改变喷枪出口端压配比的底吹熔炼炉正视图。
图8为改变喷枪直径配比的底吹熔炼炉正视图。
图9为实施例1的渣相分布对比图。
图10为实施例2的渣相分布对比图。
具体实施方式
针对现有大型对心同侧双喷枪交替排布底吹熔炼炉,下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1(错流喷吹):
以错流喷吹的一种实现方式为例(本例为改变喷枪轴向间距),把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等。采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪的轴向间距,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流距离增大,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,原间距为380mm,本例调整间距为610mm。
通过数值模拟求解两种工况下炉内的流场,取搅拌区的熔体做分析,熔体的平均速度表征熔体的整体搅拌强度,熔体的速度标准差表征熔体的整体搅拌均匀性,调整间距后熔体平均速度得到了提升,速度标准差下降,说明搅拌强度和搅拌均匀性得到了改善,做一条直线穿过渣层中央,对比此直线上搅拌区的渣相分布图,调整间距后渣相混合程度更好,渣相分布更均匀,也证实搅拌均匀性得到了提升。
实施例2(错峰喷吹):
以错峰喷吹的一种实现方式为例(本例为改变喷枪直径配比),把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,采用一组风机为两组喷枪供风,保证总供风量、总喷吹面积和每支喷枪出口端压相同,通过改变奇偶两组喷枪的直径配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,原工况下面积配比为1:1,现调整为1.2:0.8,直径配比为1.095:0.894。
通过数值模拟求解两种工况下炉内的流场,取搅拌区的熔体做分析,熔体的平均速度表征熔体的整体搅拌强度,熔体的速度标准差表征熔体的整体搅拌均匀性,调整熔体面积配比后熔体平均速度得到了提升,速度标准差下降,说明搅拌强度和搅拌均匀性得到了改善。做一条直线穿过渣层中央,对比此直线上搅拌区的渣相分布图,调整间距后渣相混合程度更好,渣相分布更均匀,也证实搅拌均匀性得到了提升。
实施例3:
以某铜底吹炉为例,在炉体一侧靠近炉底处有14组对心同侧喷枪,每两支喷枪为一组,共28支喷枪,相邻两组喷枪交错排布。将14组喷枪从靠近排烟口侧按顺序编号,7个奇数组喷枪角度可调节范围为6~12°,7个偶数组喷枪角度可调节范围为21~27°。每组的两支喷枪距离380~610mm,相邻两组喷枪间距1150mm,喷枪横截面整体为圆形,由很多小风口组成,喷枪横截面直径为50~90mm,炉膛纵向截面是圆形,喷枪垂直于炉体壁面,气流从喷枪出口垂直吹入炉内。底吹熔炼炉简易示意图如图1。
Claims (6)
1.一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,其特征在于通过错流喷吹、错峰喷吹或者两者结合使用,强化底吹熔炼炉熔炼效果以及改善熔体表面层的喷溅。
2.根据权利要求1所述的一种底吹熔炼炉强化熔炼、改善熔体喷溅的方法,其特征在于错流喷吹是保证每组相邻喷枪喷吹强度相同的条件下,通过改变喷枪位置,使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的;所述枪喷吹强度包括喷气量、气体流速、喷气压力;所述喷枪位置包括喷枪角度、喷枪高度、喷枪间距。
3.根据权利要求1或2所述的一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,其特征在于错流喷吹的实现方式有以下三种:
(1)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等;采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪的轴向间距,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流距离增大,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的轴向间距与原间距比值在1.1~1.6之间;
(2)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等;采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪安置的径向角度或水平高度,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流在不同水平位置喷射,气流叠加变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的径向角度或水平高度与原角度或水平高度的比值在1.1~2之间;
(3)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量不变和喷枪直径不变,且每只喷枪的风压或供风量相等;采用一组风机为两组喷枪供风,改变奇数编号喷枪和偶数编号喷枪安置的轴向角度,使每相邻的两支喷枪喷入熔体的气流成一定角度喷射,气流叠加效果变弱,产生“错流喷吹”效果,相邻喷枪的轴向角度在1~20°之间。
4.根据权利要求1所述的一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,其特征在于错峰喷吹是保证每组相邻喷枪位置相同的条件下,通过改变喷吹强度,使相邻两股喷吹气流状态产生差异,达到缓解气流叠加、抑制喷溅、强化喷吹的目的;所述喷枪位置包括喷吹角度、喷枪高度、喷枪间距;所述喷吹强度包括喷气量、气体流速、喷气压力。
5.根据权利要求1或4所述的一种强化底吹熔炼炉熔炼效果改善熔体喷溅的方法,其特征在于错峰喷吹的实现方式有以下三种:
(1)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量和喷枪直径不变,采用两组风机,分别为两组喷枪供风,一组为奇数编号喷枪供风,一组为偶数编号喷枪供风,通过调整每组风机的风量配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,每组风机的风量配比在0.5~2之间;
(2)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,保证总供风量和喷枪直径不变,采用两组风机,分别为两组喷枪供风,一组为奇数编号喷枪供风,一组为偶数编号喷枪供风,通过控制喷枪出口的端压配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,每组喷枪的端压配比在0.5~2之间;
(3)把底吹炉所有喷枪从靠近排烟口侧开始按顺序编号,采用一组风机为两组喷枪供风,保证总供风量、总喷吹面积和每支喷枪出口端压相同,通过改变奇偶两组喷枪的直径配比,使每相邻的两支喷枪以不同的气流强度喷入熔体,产生“错峰喷吹”效果,两组喷枪的喷枪出口面积配比在0.5~2之间。
6.根据权利要求1所述的一种底吹熔炼炉强化熔炼及改善熔体喷溅的方法,其特征在于以某铜底吹炉为例,在炉体一侧靠近炉底处有14组对心同侧喷枪,每两支喷枪为一组,共28支喷枪,相邻两组喷枪交错排布;将14组喷枪从靠近排烟口侧按顺序编号,7个奇数组喷枪角度可调节范围为6~12°,7个偶数组喷枪角度可调节范围为21~27°;每组的两支喷枪距离380~610mm,相邻两组喷枪间距1150mm,喷枪横截面整体为圆形,由很多小风口组成,喷枪横截面直径为50~90mm,炉膛纵向截面是圆形,喷枪垂直于炉体壁面,气流从喷枪出口垂直吹入炉内。
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