CN111678332B - 一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，所述方法包括，向待烘烤的合金下方铺设废钢；通过烧嘴对所述废钢进行加热，同时所述加热的废钢热量传递给所述待烘烤的合金，获得烘烤合金；将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5。采用本发明的合金烘烤方法，可以提高烘烤料层的通透性，降低烧嘴堵塞率，合金烘烤温度均匀，烘烤温度更高，降低烘烤时间，生产效率高，降低合金化钢液温降。

Description

一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法。
背景技术
炼钢是将铁水、废钢、合金、石灰和氧气等原料，经过冶炼获得成分合格的钢液。在炼钢的过程中，需要吹氧脱碳，脱碳过程是强放热过程，放出的热量可以增加钢液的温度，可以保证钢液有一定的过热度，使连铸顺利进行。在炼钢的过程需要调整合金成分，因此也需要向钢液内加入合金，实现合金化，从而调整钢液成分。而合金因为有一定的水分含量会影响钢液质量，同时会增加钢液温降，影响生产效率，因此合金在使用前，要先进行烘烤后再使用。
近年来，合金烘烤工艺在钢的冶炼过程中已经得到非常普遍的应用，此举对提高钢材成品质量、降低冶炼成本发挥着重要作用。尤其对硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁等合金炉料进行脱水烘烤，使合金达到要求温度，能满足炼钢工艺要求，实现缩短冶炼时间，提高钢材质量的目的。
目前钢铁企业合金料烘烤常用的烘烤方式是在铁合金料仓底部安装烧嘴，通过烧嘴燃烧的火焰达到烘烤目的。但实际生产过程中，烧嘴常常堵塞，导致加热效率低。
以往专利侧重于烘烤设备的改造和烘烤装置的设计，例如专利号CN109913617A：一种炼钢合金在线烘烤方法，在合金烘烤炉的炉体上设置沿炉体周向的切线方向的燃烧器；专利号CN103913056A：合金烘烤方法，将热风炉中的800～1000℃高温烟气引入混风罐的设计操作。以上方法都涉及到装备改造，投资、钢厂场地和设备的需求都得满足，往往难度较大。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，以解决现有技术中合金烘烤中，烧嘴易堵塞的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明实施例提供了一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，所述方法包括，
向待烘烤的合金下方铺设废钢；
对所述烘烤料层的废钢面进行烘烤，获得烘烤物料；
通过烧嘴对所述废钢进行加热，同时所述加热的废钢热量传递给所述待烘烤的合金，获得烘烤合金；
将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；
所述废钢和所述待烘烤合金的质量比值为0.01～0.5。
进一步地，所述废钢的长度为10～1000mm，所述废钢的宽度为5～500mm，所述废钢的高度为0.5～300mm。
进一步地，所述合金的粒度为20～300mm。
进一步地，所述将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5，包括，
将所述烘烤合金加入转炉内的钢液中进行冶炼；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.1～0.5。
进一步地，所述将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5，包括，
将所述烘烤合金加入转炉出钢钢液中进行冶炼；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.1。
进一步地，所述烘烤时间为1～6h。
进一步地，在合金料仓中进行所述烘烤，所述合金料仓的容量为6～25t。
本发明的有益效果至少包括：
本发明公开了一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，所述方法包括向待烘烤的合金下方铺设废钢；通过烧嘴对所述废钢进行加热，同时所述加热的废钢热量传递给所述待烘烤合金，获得烘烤合金；将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5。烧嘴位于合金料仓的底部，废钢放入合金料仓最下部，合金位于废钢的上部，采用这种烘烤物料结构，经过运输和装卸所产生合金粉末在向下滑落的过程中，由于废钢的阻挡作用，不容易到达合金料仓的底部；与烧嘴接触的废钢的熔点比合金的熔点高，在烧嘴的加热作用下，废钢不易熔化。这样可以避免采用烧嘴直接对合金进行加热，导致烧嘴附近的合金粉末温度过高而变成熔融状态，粘结在烧嘴上导致的堵塞烧嘴的问题。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供了一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，所述方法包括，
向待烘烤的合金下方铺设废钢；
通过烧嘴对所述废钢进行加热，同时所述加热的废钢热量传递给所述待烘烤合金，获得烘烤合金；
将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5。
在传统的仅有合金进行烘烤时，通常合金料仓充满合金料块后，合金料块会堵塞烧嘴砖的通道，炉火进入炉膛不通畅，火大时，通道内合金料熔融并粘结在烧嘴砖上，火小时，合金升温慢，受热不均匀，只有延长时间才能达到烘烤的质量要求，但却达不到快节奏生产需要的产量。
废钢与合金均为转炉或者电炉炼钢的原料。合金在吊运、加料等过程中，不可避免的因为摩擦和碰撞等导致出现粉末。本发明废钢放入合金烘烤装置最下部，合金位于废钢的上部，采用这种烘烤物料结构，一方面，由于受到下部废钢的阻挡作用，上部的合金粉末不容易到达合金烘烤装置的底部，减少合金粉末对煤气烧嘴的阻塞，提高物料通透性。另一方面，传统的合金物料结构，在合金加热时由于烧嘴附近温度较高导致合金熔融***，容易堵塞烧嘴。废钢的熔化温度比合金高，当烘烤烧嘴加热快速升温时，不会出现传统合金由于熔融***堵塞烧嘴的问题。第三方面，当废钢放入合金烘烤装置底部，由于废钢的比热为0.698KJ/kg℃，比合金的比热低，这表示在相同的热量输入情况下，废钢温度变化小，使得合金加热时内外加热更均匀，加热效果更好。第四方面，由于废钢熔化温度高，烧嘴可以将废钢加入至较高的温度，因此废钢可以起到间接烘烤合金的作用。加热的废钢与合金一同加入钢液中，还可以提高废钢比，由于废钢比合金温度高，还可以降低温降。
进一步地，所述废钢的长度为10～1000mm，所述废钢的宽度为5～500mm，所述废钢的高度为0.5～300mm。
废钢形状不规则，因此该处限定的长度、宽度和高度均是指废钢从一端到另一端的绝对距离。因为转炉炉容和合金料仓容量有限，以及溶解废钢时间过长，会影响生产节奏，因此废钢尺寸不可以过大。考虑废钢需要起到阻碍合金下滑的作用，因此，废钢的尺寸也不可过小。
进一步地，所述合金的粒度为20～300mm。合金的粒度要适宜，粒度过小，易堵塞热流上升通道。粒度过大，可能影响合金化效率。
进一步地，所述将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤合金的质量比值为0.01～0.5，包括，
将所述烘烤合金加入转炉内的钢液中进行冶炼；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.1～0.5。
在转炉冶炼开始前，需要加入废钢和铁水，将废钢和合金一起加入，一方面可以提高废钢比，另一方面，可以降低温降。因此废钢的比例越高，越有利于提高烘烤料层的透气性，但合金料仓容量有限，应在满足合金加入量的前提下，尽可能的提高废钢比例。
在转炉炉内添加合金的合金包括但不限于镍铁合金、铜合金、磷铁，可根据冶炼钢种实际调整。在生产过程中，有多个料仓，每个料仓盛放和烘烤一种合金，比如在1#料仓内盛放和烘烤镍铁和废钢形成的待烘烤料层。
进一步地，所述将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5，包括，
将所述烘烤合金加入转炉出钢钢液中进行冶炼；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.1。
转炉出钢添加合金一方面是脱氧，另一方面实现合金化。添加废钢提高了料层的透气性，降低了烧嘴堵塞率，而且也会提高合金的烘烤温度，但废钢比例不可过高，一方面，废钢烘烤后的温度，仍低于钢液的温度，其会产生温降；为了合金化，合金的添加质量是固定的，废钢越多，温降越大；另一方面，废钢中可能会给钢液带来杂质。在转炉出钢钢液中添加合金包括但不限于铝铁、硅铁、硅锰、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁，可根据冶炼钢种实际调整。
进一步地，所述烘烤时间为1～6h。
进一步地，在合金料仓中进行所述烘烤，所述合金料仓的容量为6～25t。
本申请采用废钢与合金共同烘烤的模式，针对不同加入时机的合金控制废钢与合金质量比值，提高了合金烘烤温度，合金烘烤温度为300～500℃，合金烘烤更均匀，缩短了烘烤时间，降低转炉出钢温降，减少冶炼时间；同时降低烧嘴的堵塞率，料仓加料更准确，特别适用于采用转炉生产高品质钢的合金烘烤。
下面将结合具体的实施例对本发明的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法进行更详细的说明。
实施例1到实施例8的冶炼钢种X80管线钢，冶炼工艺为转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→连铸，生产此钢种，采用合金烘烤的方法如下：
实施例1
合金料仓的容量为15t，采用镍铁合金在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，烘烤时间3小时，烘烤后合金温度为350℃。其中，废钢和镍铁合金的质量比值为0.3，废钢的尺寸为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm。镍铁合金的粒度为25～220mm。在转炉冶炼过程将烘烤后的镍铁合金和废钢全部加入钢液中。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例2
合金料仓的容量为23t，采用铝铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，其中，废钢和铝铁的质量比值为0.067，废钢的尺寸的控制为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；铝铁的粒径为30～240mm。烘烤时间为3.2小时，最终烘烤实际温度330℃。将上述烘烤后的铝铁和废钢加入转炉出钢钢液中进行脱氧合金化，钢液温降小，纯净度不受废钢的影响。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例3
合金料仓的容量为18t，采用铜合金在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和铜合金的质量比值均为0.45，废钢的尺寸为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；铜合金的粒度为35～280mm。烘烤时间为3.5小时，铜合金烘烤后的温度为370℃。在转炉冶炼过程将烘烤后的镍铁合金和废钢全部加入钢液中。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例4
合金料仓的容量为8t，采用硅铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，其中，废钢和硅铁的质量比值为0.089，废钢的尺寸的控制为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm。硅铁的粒径为30～240mm。烘烤时间约为3.5小时，最终烘烤实际温度330℃。将硅铁合金加入转炉出钢钢液钢液中进行合金化。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例5
合金料仓的容量为15t，采用铜合金在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和铜合金的质量比值均为0.21，废钢的尺寸为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；铜合金的粒度为35～220mm。烘烤时间为4小时，铜合金烘烤后的温度为360℃。在转炉冶炼过程将烘烤后的镍铁合金和废钢全部加入钢液中。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例6
合金料仓的容量为15t，采用锰铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，其中，废钢和锰铁的质量比值为0.035，废钢的尺寸的控制为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；锰铁的粒度为30～240mm。烘烤时间约为4小时，最终烘烤实际温度340℃。将锰铁合金加入转炉出钢钢液中进行合金化。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例7
合金料仓的容量为13t，采用铜合金在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和铜合金的质量比值均为0.25，废钢的尺寸为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；铜合金的粒度为35～180mm。烘烤时间为4小时，铜合金烘烤后的温度为380℃。在转炉冶炼过程将烘烤后的镍铁合金和废钢全部加入钢液中。采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
实施例8
合金料仓的容量为18t，采用铬铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和铬铁的质量比值均为0.035，废钢的尺寸为长度10～1000mm，宽度为5～500mm，高度为0.5～300mm；铬铁的粒度为40～270mm。烘烤时间约为4小时，铬铁烘烤后温度为350℃。其中采用该方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年1次。
对比例1
对比例1提供了一种常规的合金烘烤方法，料仓内仅有硅锰合金，采用料仓底部的烧嘴对合金直接加热。烘烤时间为6.5h。采用对比例1的烘烤方法，料仓底部烧嘴堵塞频率为一年8次。
对比例2
采用铝铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和铝铁的质量比值均为0.8。烘烤时间约为4小时，烘烤结束，合金和废钢的实际温度400℃，烧嘴堵塞率为1次/年。本方法，合金烘烤温度高，但是废钢比重过大，杂质多，将烘烤后的废钢和铝铁加入转炉出钢钢液中进行脱氧合金化，影响了钢液的质量。
对比例3
采用镍铁在上，废钢在下的物料结构进行烘烤，废钢和镍铁的质量比值均为0.005。烘烤时间约为4小时，烘烤结束，合金和废钢的实际温度220℃，烧嘴堵塞率为3次/年。
表1
项目 合金温度，℃ 烧嘴堵塞率
实施例1 350 1次/年
实施例2 330 1次/年
实施例3 370 1次/年
实施例4 330 1次/年
实施例5 360 1次/年
实施例6 340 1次/年
实施例7 380 1次/年
实施例8 350 1次/年
对比例1 210 8次/年
对比例2 400 1次/年
对比例3 220 3次/年
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，所述方法包括，
向待烘烤的合金下方铺设废钢；
通过烧嘴对所述废钢进行加热，同时所述加热的废钢热量传递给所述待烘烤的合金，获得烘烤合金；
将所述烘烤合金加入待冶炼钢液中；
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.5。
2.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，所述废钢的长度为10～1000mm，所述废钢的宽度为5～500mm，所述废钢的高度为0.5～300mm。
3.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，所述合金的粒度为20～300mm。
4.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.1～0.5。
5.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，
所述废钢和所述待烘烤的合金质量比值为0.01～0.1。
6.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，待烘烤的所述合金的烘烤时间为1～6h。
7.根据权利要求1所述的一种降低烧嘴堵塞率的合金烘烤方法，其特征在于，在合金料仓中进行所述烘烤，所述合金料仓的容量为6～25t。
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