防止转炉大流量底吹CO2炉底侵蚀的方法与流程

本发明属于转炉炼钢，更具体地涉及一种防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法。

背景技术：

1、提高转炉底吹强度能够增强熔池搅拌，改善熔池动力学条件，促进渣-钢界面反应，为脱磷、控氧提供良好的动力学条件。国内外炼钢厂均开展了转炉大流量底吹强度工作，转炉底吹供气强度≥0.10nm3/(min·t)，能达到提高转炉搅拌强度、降低钢水氧化性的效果，钢铁料消耗降低了3～5kg/t，转炉终点熔解氧含量降低100ppm以上，取得了显著的效果。

2、co2大量排放是产生温室效应的主要原因，每生产1吨钢将排放约2吨co2，co2的高效回收利用对于减少温室气体排放具有重要意义。因此，国内许多钢铁厂开展了转炉底吹co2的工艺，达到实现co2循环利用降低碳排放的目的。co2与[c]反应属于吸热反应，生成1.2～2倍的co气泡，不仅能降低钢水温度，而且能增强熔池搅拌，有利于提高转炉脱磷率。

3、实际生产中，转炉炉衬为镁碳砖，其中含有10～20％的c，转炉底吹co2时，在风枪出口处co2很容易与高温的镁碳砖中的c反应，造成炉底风口处耐火材料侵蚀，降低转炉炉底寿命。特别是转炉大流量底吹co2时，炉底侵蚀更加严重。

4、为了保证底吹效果，国内外企业采取不同的对策：(1)牺牲炉龄保复吹，欧洲国家采用了这一技术，致使转炉炉龄在3000次下线；(2)采用快速更换底吹供气元件技术，造成转炉停炉影响生产；(3)转炉热更换小炉底，在炉龄3000次时更换小炉底，不仅影响生产节奏，同时还增加成本。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法，包括：

2、底吹组件设计：沿直径为0.4～0.6d的转炉炉底同心圆的圆周均匀分布设置多个底吹组件，其中，d为转炉炉底直径，每个底吹组件设计为包括中心管和环管，中心管同心地设置在环管的中心，中心管的外壁与环管的内壁之间由间隔元件分隔开并固定，中心管设计为用于喷吹co2气体，环管设计为用于喷吹n2或ar等惰性气体；

3、底吹参数控制：底枪通过底吹组件进行转炉底吹，其中，在冶炼不同时期底吹参数控制如下：

4、(1)冶炼前期，即在吹炼的0～5min内，转炉底吹co2+n2气体，其中，中心管喷吹co2，环管喷吹n2，中心管与环管的供气强度控制为0.10～0.18nm3/(min·t)，中心管喷吹的co2与环管喷吹的n2的底吹气体流量比控制为4:1；

5、(2)冶炼中期，即在吹炼的6～15min内，转炉底吹co2+n2气体，其中，中心管喷吹co2，环管喷吹n2，中心管与环管的供气强度控制为0.08～0.16nm3/(min·t)，中心管喷吹的co2与环管喷吹的n2的底吹气体流量比控制为3:1；

6、(3)冶炼后期，即在吹炼的16～20min内，转炉底吹co2+ar气体，其中，中心管喷吹co2，环管喷吹ar气，中心管与环管的供气强度控制为0.15～0.20nm3/(min·t)，中心管喷吹的co2与环管喷吹的ar气的底吹气体流量比控制为5:1。

7、进一步地，在上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法中，根据中心管喷吹的co2与环管喷吹的n2或ar的底吹气体流量比，以如下方式具体控制每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的n2或ar的气体流量：每个底吹组件的底吹气体流量＝转炉吨位×供气强度/底吹组件数量，每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝每个底吹组件的底吹气体流量×中心管喷吹的co2的气体流量占比，以及每个底吹组件的环管喷吹的n2或ar的气体流量＝每个底吹组件的底吹气体流量×环管喷吹的n2或ar的气体流量占比。

8、进一步地，在上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法中，在底枪通过底吹组件进行转炉底吹过程中，中心管与环管的供气压力控制为0.9mpa。

9、进一步地，在上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法中，对于80～300吨转炉，底吹组件的数量为4～12个。

10、进一步地，在上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法中，底吹组件的材质为不锈钢。

11、作为一种具体实施方式，上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法应用于180吨转炉炼钢过程，其中，沿转炉炉底的直径为0.6d的同心圆的圆周均匀分布设置6个底吹组件，在冶炼不同时期底吹参数控制如下：

12、(1)冶炼前期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.13～0.18nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的n2的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.13～0.18nm3/(min·t))/底吹组件数量6×中心管喷吹的co2的气体流量占比4/5＝(3.12～4.32)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的n2的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.13～0.18nm3/(min·t))/底吹组件数量6×环管喷吹的n2的气体流量占比1/5＝(0.78～1.08)nm3/min；

13、(2)冶炼中期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.10～0.16nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的n2的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.10～0.16nm3/(min·t))/底吹组件数量6×中心管喷吹的co2的气体流量占比3/4＝(2.25～3.6)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的n2的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.10～0.16nm3/(min·t))/底吹组件数量6×环管喷吹的n2的气体流量占比1/4＝(0.75～1.2)nm3/min；

14、(3)冶炼后期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.15～0.20nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量以及环管喷吹的ar气的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.15～0.20nm3/(min·t))/底吹组件数量6×中心管喷吹的co2的气体流量占比5/6＝(3.75～5.0)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的ar气的气体流量＝转炉吨位180吨×供气强度(0.15～0.20nm3/(min·t))/底吹组件数量6×环管喷吹的ar气的气体流量占比1/6＝(0.75～1.0)nm3/min。

15、作为一种具体实施方式，上述防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法应用于80吨转炉炼钢过程，其中，沿转炉炉底的直径为0.5d的同心圆的圆周均匀分布设置4个底吹组件，在冶炼不同时期底吹参数控制如下：

16、(1)冶炼前期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.10～0.15nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的n2的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.10～0.15nm3/(min·t))/底吹组件数量4×中心管喷吹的co2的气体流量占比4/5＝(1.6～2.4)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的n2的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.10～0.15nm3/(min·t))/底吹组件数量4×环管喷吹的n2的气体流量占比1/5＝(0.4～0.6)nm3/min；

17、(2)冶炼中期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.08～0.14nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的n2的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.08～0.14nm3/(min·t))/底吹组件数量4×中心管喷吹的co2的气体流量占比3/4＝(1.2～2.1)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的n2的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.08～0.14nm3/(min·t))/底吹组件数量4×环管喷吹的n2的气体流量占比1/4＝(0.4～0.7)nm3/min；

18、(3)冶炼后期，中心管与环管的供气压力为0.9mpa、供气强度为0.16～0.18nm3/(min·t)，每个底吹组件的中心管喷吹的co2气体流量以及环管喷吹的ar气的气体流量的具体值按如下方式控制：每个底吹组件的中心管喷吹的co2的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.16～0.18nm3/(min·t))/底吹组件数量4×中心管喷吹的co2的气体流量占比5/6＝(2.67～3.0)nm3/min，以及每个底吹组件的环管喷吹的ar气的气体流量＝转炉吨位80吨×供气强度(0.16～0.18nm3/(min·t))/底吹组件数量4×环管喷吹的ar气的气体流量占比1/6＝(0.53～0.6)nm3/min。

19、本发明的防止转炉大流量底吹co2炉底侵蚀的方法具有如下优点和有益效果：

20、1、通过设计新型的底吹组件，由中心管喷吹co2气体，环管喷吹n2、ar等惰性气体，并在转炉冶炼不同时期控制不同的co2与惰性气体的底吹气体流量比例，同时控制不同的底吹供气强度，从而利用由环管喷吹的惰性气体隔离由中心管喷吹的co2与炉底耐火材料的接触，防止了co2和耐火材料中c的反应，有效降低炉底侵蚀速度，可在实现全程大流量底吹co2的同时避免炉底侵蚀，实现了转炉炉底寿命与转炉炉龄同步；

21、2、通过设计新型的底吹组件，由中心管喷吹co2气体，环管喷吹n2、ar等惰性气体，从而利用双层供气，形成了集束效应，使co2气体喷入钢液内部，促进了脱碳反应，并形成2倍co气体量，促进了熔池搅拌效果，由此提高了转炉脱碳速度，缩短了转炉冶时，并且同时实现了co2的回收利用，降低冶炼成本并减少碳排放，

22、3、通过中心管大流量底吹co2，冶炼过程中co2参与脱碳反应，由于c+co2＝2co↑是吸热反应，可降低熔池温度，促进脱磷反应进行，同时减少了高温下铁的氧化烧损，提高了金属收得率。