一种保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地，本发明涉及一种保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法。

背景技术：

RH精炼炉有优良的脱[C]、[N]、[H]和去夹杂的功能，在炼钢生产中的应用率越来越高，但在RH精炼过程中，钢包上部由于插入了RH浸渍管，钢包上部位置空间狭小，操作空间有限，很难对炉渣进行脱氧操作，炉渣氧含量高对钢水中夹杂物、S的控制都有不利影响；并且RH无法进行电极通电升温，只能通过转炉高温出钢或RH加铝吹氧提温来控制钢水温度，钢水温度控制难度大，以上两点限制了RH直上连铸工艺的开发，目前大部分钢厂采用LF精炼炉控制炉渣中氧和钢水温度，采用RH炉进行深脱碳和脱[N]、[H]，还没有一种非常经济的方法将两种精炼炉的冶金功能统一起来，生产高级别钢种时，只能联合两种精炼炉对钢水进行精炼，这样处理时间长，生产成本高。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种降低RH钢包顶渣氧化性并减少RH钢水温降的方法，为RH直上连铸技术的开发提供工艺基础。具体措施为：在两个浸渍管四周各布置一定数量的吹气喷管，吹气管道插入钢包顶渣中，向顶渣中吹CO还原气体，CO还原炉渣中的FeO、MnO，CO燃烧放出的热还能起到延缓钢水温降的作用。

本发明的保持RH钢包顶渣还原性的装置，包括RH真空室8以及位于其下方的两个RH浸渍管4，其中，所述装置还包括若干气体喷管3与CO气体通道5；

其中，每个RH浸渍管4周围均匀固定分布若干气体喷管3形成气体喷管组，所述气体喷管3可随浸渍管升降；每个气体喷管组中的若干气体喷管3的进气端并联连接于CO气体通道5；

所述气体喷管3的底部闭合，并且在距其底部1-2cm的侧壁处开设若干气孔7。浸渍管插入钢水中后，要保证喷吹气孔处于炉渣中，且通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹还原性气体。

根据本发明的装置，其中优选地，每个气体喷管组中设置3～20个气体喷管3。作为优选，所述气体喷管3长度为5～100cm，每个气体喷管3的底部距RH浸渍管的底部上方32～45cm，以保证浸渍管插入钢水中后，喷管底部能插入炉渣中。所述气体喷管材质为耐高温钢管，至少是可以耐铁水高温的钢管。

根据本发明的装置，其中优选地，所述气孔7的数量为1～8个。进一步地，当所述气孔7的数量为2个以上时，所述气孔7均匀设置在气体喷管3的侧壁。

根据本发明的装置，优选地，所述气孔7的直径为0.5～5cm。

根据本发明的装置，在CO气体通道5进气端可以常规设置阀门6控制还原性气体的通入开关。

本发明提供的基于上述装置的保持RH钢包顶渣还原性的方法，包括以下步骤：

1)钢包进RH站后，进行测温定氧，测温定氧完成后，使RH浸渍管降下，RH浸渍管插入钢水中，气体喷管插入炉渣中；

2)向CO气体通道通入还原性气体，通过气体喷管底部气孔7向炉渣中喷吹还原性气体，进行还原反应；

3)RH环流结束后，RH浸渍管上升，气体喷管也随RH浸渍管上升，并停止通入还原性气体。

根据本发明的方法，还原性气体与炉渣中FeO、MnO反应，反应方程式为以下①②式，进行还原反应，在CO充足的情况下，在10分钟内可以把炉渣还原至W(FeO+MnO)<2％的水平，其中W(FeO+MnO)为炉渣中FeO和MnO的质量百分含量之和，处理过程中，精炼前期，增大还原性气体流量，保持炉渣不被吹出钢包；精炼中期减小还原性气体流量，使不暴露钢液；精炼后期进一步减小还原性气体流量，保持钢包顶部具有还原性气氛。

本发明所述还原性气体为纯CO气体、高炉煤气、转炉煤气或焦炉煤气中的一种或几种。

CO+FeO＝Fe+CO₂ ①

CO+MnO＝Mn+CO₂ ②

本发明解决了在狭窄的RH精炼工位如何脱除钢包顶渣中的FeO和MnO的难题，相比与在LF精炼工位通过铝粒、碳化钙、碳化硅等脱氧剂脱除钢包顶渣中的FeO和MnO的现有技术，向钢包顶渣中喷吹还原气体的方法成本更低，并且还原气体与炉渣反应属于气液反应，脱氧剂与炉渣的反应属于固液反应，气液反应比固液反应的动力学条件更好，反应更迅速；还原气体的喷吹位置、喷吹量也能达到精细化的操作，这是人工投放脱氧剂的方式所不能比拟的；本发明操作简单，在RH工位就可以进行脱[N]、脱[H]、脱炉渣中的FeO和MnO、钢水升温操作。对于部分钢种，采用本发明提供的技术后，单用RH精炼炉就可以实现原有LF精炼炉和RH精炼炉相结合的的精炼效果。

本发明的优点如下：

1、能还原钢包顶渣中的FeO和MnO，并可以保持炉渣顶部的还原气氛，起到白渣精炼的效果，对于部分走转炉-LF精炼-RH精炼-连铸工艺的钢种可以省掉LF精炼工艺步骤，降低生产成本。

2、能补偿钢水的散热损失，煤气燃烧放出的热能减少钢水温降，甚至提高钢水温度；并且煤气燃烧提温的温度成本远低于Al的化学反应提温的温度成本，煤气的升温成本约为铝升温成本的16％。

附图说明

图1为本发明的保持RH钢包顶渣还原性的装置示意图。

图2为图1A处放大图，放大比例为4:1。

附图标识

1、钢水 2、炉渣 3、气体喷管 4、RH浸渍管

5、CO气体管道 6、气体阀门 7、气孔 8、RH真空室

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本发明的保持RH钢包顶渣还原性的装置，包括RH真空室8以及位于其下方的两个RH浸渍管4，其中，所述装置还包括若干气体喷管3与CO气体通道5；其中，每个RH浸渍管4周围均匀固定分布若干气体喷管3形成气体喷管组，所述气体喷管3可随浸渍管升降；每个气体喷管组中的若干气体喷管3的进气端并联连接于CO气体通道5；所述气体喷管3的底部闭合，并且在距其底部1-2cm的侧壁处开设若干气孔7。浸渍管插入钢水中后，要保证喷吹气孔处于炉渣中，且通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹还原性气体。每个气体喷管组中设置3～20个气体喷管3。作为优选，所述气体喷管3长度为5～100cm，每个气体喷管3的底部距RH浸渍管的底部上方32～45cm，以保证浸渍管插入钢水中后，喷管底部能插入炉渣中。所述气体喷管材质为耐高温钢管。其中优选地，所述气孔7的数量为1～8个。进一步地，当所述气孔7的数量为2个以上时，所述气孔7均匀设置在气体喷管3的侧壁。所述气孔7的直径为0.5～5cm。在CO气体通道5进气端可以常规设置阀门6

当使用本发明的保持RH钢包顶渣还原性的装置进行RH钢包顶渣还原时，钢包进RH站后，进行测温定氧，测温定氧完成后，使RH浸渍管4降下，RH浸渍管4的底部插入钢水中，例如可以选择钢水液面以下30cm处，气体喷管3插入炉渣中；向CO气体通道5通入还原性气体，通过气体喷管3底部气孔7向炉渣中喷吹还原性气体，进行还原反应；RH环流结束后，RH浸渍管4上升，气体喷管3也随RH浸渍管上升，并关闭阀门6停止通入还原性气体。

实施例1

本发明提供一种向RH钢包顶渣喷吹CO的装置，装置图如图1，在RH浸渍管4周围均匀安装一圈气体喷管3，气体喷管材质为耐高温钢管，气体喷管数量为7个，气体喷管3直径为10cm，气体喷管固定在RH浸渍管四周，气体喷管可随RH浸渍管升降，气体喷管长度为60cm，气体喷管底部在RH浸渍管底部上方约36cm，以保证RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处，气体喷管底部能插入炉渣中，气体喷管底部闭合，在距离气体喷管底部2cm的边部位置开4个气孔7，气孔直径为3cm，RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处，要保证气孔处于炉渣中，通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹CO气体。

钢包进RH站后，先进行测温定氧等前期操作，测温定氧完成后，RH浸渍管4降下，RH浸渍管4的底部插入钢水1液面以下30cm处，气体喷管3插入炉渣2中，开通阀门6向炉渣中喷吹转炉煤气，气体与炉渣中FeO、MnO反应，进行还原反应，处理过程中，根据钢种的不同，CO气体流量可调，处理前期，采用大气体流量1000NL/min，要保证炉渣不被吹出钢包，中期气体流量适中，采用500NL/min，要不暴露钢液，后期小气量，采用300NL/min，以保持钢包顶部还原性气氛为目的，RH环流结束后，RH浸渍管上升，气体喷管也随RH浸渍管上升，关闭阀门。精炼结束，炉渣中W(FeO+MnO)由5％降低到1.5％，钢水减少温降5℃，生产实践表明，采用本发明所述的保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法后，可以采用转炉-RH精炼炉-连铸工艺生产探伤类Q345、Q460、Q690等探伤类宽厚板产品，相比与转炉-LF精炼炉-RH精炼炉-连铸工艺，采用RH直上连铸工艺后降低生产成本约40元/吨钢，经济效益明显，并且产品质量水平稳定，未出现产品质量问题。

实施例2

本发明提供一种向RH钢包顶渣喷吹CO的装置，装置图如图1，在RH浸渍管4周围均匀安装一圈气体喷管3，气体喷管材质为耐高温钢管，气体喷管数量为12个，气体喷管直径为6cm，气体喷管固定在RH浸渍管四周，气体喷管可随RH浸渍管升降，气体喷管长度为50cm，气体喷管底部在RH浸渍管底部上方约38cm，以保证RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处，气体喷管底部能插入炉渣中，气体喷管底部闭合，在距离气体喷管底部2cm的边部位置开5个气孔7，气孔直径为2cm，RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处，要保证气孔处于炉渣中，通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹CO气体。

钢包进RH站后，先进行测温定氧等前期操作，然后RH浸渍管4降下，RH浸渍管4的底部插入钢水1液面以下30cm处，气体喷管3插入炉渣2中，开通阀门6向炉渣中喷吹高炉煤气，气体与炉渣中FeO、MnO反应，进行还原反应，处理过程中，根据钢种的不同，CO气体流量可调，处理前期，气体流量1200NL/min，中期气体流量600NL/min，后期气量350NL/min，RH环流结束后，RH浸渍管上升，气体喷管也随RH浸渍管上升，关闭阀门。精炼结束，炉渣中W(FeO+MnO)由6％降低到2％，钢水减少温降6℃，生产实践表明，采用本发明所述的保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法后，可以采用转炉-RH精炼炉-连铸工艺生产探伤类Q345、Q460、Q690等探伤类宽厚板产品，相比与转炉-LF精炼炉-RH精炼炉-连铸工艺，采用RH直上连铸工艺后降低生产成本约40元/吨钢，经济效益明显，并且产品质量水平稳定，未出现产品质量问题。

实施例3

本发明提供一种向RH钢包顶渣喷吹CO的装置，装置图如图1，在RH浸渍管4周围均匀安装一圈气体喷管3，气体喷管材质为耐高温钢管，气体喷管数量为3个，气体喷管3直径为20cm，气体喷管固定在RH浸渍管四周，气体喷管可随RH浸渍管升降，气体喷管长度为100cm，气体喷管底部在RH浸渍管底部上方约45cm，以保证RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处，气体喷管底部能插入炉渣中，气体喷管底部闭合，在距离气体喷管底部2cm的边部位置开8个气孔7，气孔直径为5cm，RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处时，要保证气孔处于炉渣中，通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹CO气体。

钢包进RH站后，先进行测温定氧等前期操作，测温定氧完成后，RH浸渍管4的底部插入钢水1液面以下30cm处，气体喷管3插入炉渣2中，开通阀门6向炉渣中喷吹转炉煤气，气体与炉渣中FeO、MnO反应，进行还原反应，处理过程中，根据钢种的不同，CO气体流量可调，处理前期，采用大气体流量1300NL/min，要保证炉渣不被吹出钢包，中期气体流量适中，采用700NL/min，要不暴露钢液，后期小气量，采用300NL/min，以保持钢包顶部还原性气氛为目的，RH环流结束后，RH浸渍管上升，气体喷管也随RH浸渍管上升，关闭阀门。精炼结束，炉渣中W(FeO+MnO)由8％降低到2％，钢水减少温降8℃，生产实践表明，采用本发明所述的保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法后，可以采用转炉-RH精炼炉-连铸工艺生产探伤类Q345、Q460、Q690等探伤类宽厚板产品，相比与转炉-LF精炼炉-RH精炼炉-连铸工艺，采用RH直上连铸工艺后降低生产成本约40元/吨钢，经济效益明显，并且产品质量水平稳定，未出现产品质量问题。

实施例4

本发明提供一种向RH钢包顶渣喷吹CO的装置，装置图如图1，在RH浸渍管4周围均匀安装一圈气体喷管3，气体喷管材质为耐高温钢管，气体喷管数量为20个，气体喷管直径为1cm，气体喷管固定在RH浸渍管四周，气体喷管可随RH浸渍管升降，气体喷管长度为5cm，气体喷管底部在RH浸渍管底部上方约2cm，以保证RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处时，气体喷管底部能插入炉渣中，气体喷管底部闭合，在距离气体喷管底部1cm的边部位置开1个气孔7，气孔直径为0.5cm，RH浸渍管的底部插入钢水液面以下30cm处时，要保证气孔处于炉渣中，通过孔洞向炉渣中沿水平方向喷吹CO气体。

钢包进RH站后，先进行测温定氧等前期操作，然后RH浸渍管4降下，RH浸渍管4的底部插入钢水1液面以下30cm处，气体喷管3插入炉渣2中，开通阀门6向炉渣中喷吹高炉煤气，气体与炉渣中FeO、MnO反应，进行还原反应，处理过程中，根据钢种的不同，CO气体流量可调，处理前期，气体流量800NL/min，中期气体流量500NL/min，后期气量300NL/min，RH环流结束后，RH浸渍管上升，气体喷管也随RH浸渍管上升，关闭阀门。精炼结束，炉渣中W(FeO+MnO)由4％降低到1.5％，钢水减少温降4℃，生产实践表明，采用本发明所述的保持RH钢包顶渣还原性的装置及方法后，可以采用转炉-RH精炼炉-连铸工艺生产探伤类Q345、Q460、Q690等探伤类宽厚板产品，相比与转炉-LF精炼炉-RH精炼炉-连铸工艺，采用RH直上连铸工艺后降低生产成本约40元/吨钢，经济效益明显，并且产品质量水平稳定，未出现产品质量问题。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。