本发明涉及转炉炼钢技术领域，尤其涉及一种提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法。
背景技术：
由于转炉双渣法冶炼工艺可以利用低温的热力学条件在低温的转炉冶炼前期成功的将更多的铁水磷脱除到脱磷渣中，故脱磷渣的排出直接影响着转炉脱碳阶段熔池的磷负荷，并进一步影响着转炉冶炼工艺的脱磷效率。为了提高脱磷阶段的脱磷效果，脱磷渣阶段的脱磷渣由于黏滞性大容易发生泡沫化而影响脱磷渣的顺利与足量倒出。
现有的提高转炉脱磷阶段倒渣量的工艺方法有以下几种：(1)通过控制脱磷阶段炉料加入量；脱磷炉渣中mgo、feo质量分数；脱磷终点温度；摇炉角度和持续时间等重要参数，稳定控制脱磷炉渣的倒出量在50％-60％；(2)通过在转炉倒炉过程中，将碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触，实现炉渣泡沫化的有效抑制；(3)用顶枪吹氮气或(加冷料 吹氮气)，对脱磷泡沫渣进行冷却处理，保证脱磷渣倒渣率；(4)通过机械扒渣的方法实现转炉渣的倒出。
上述方法虽然通过或物理化学控制脱磷渣的泡沫化程度或机械扒渣的方法在一定程度上提高了脱磷渣的倒出，但炉次间的差异所产生的控制工艺难度增加与机械扒渣安全与时间延长等问题均影响了脱磷渣倒出效果的稳定性，很难稳定满足脱磷渣倒出的需要。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，用以解决现有脱磷渣倒出困难的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，包括如下步骤：
步骤1：脱磷期冶炼结束且转炉倾动前，先进行氮气打渣；
步骤2：脱磷期打渣结束后转动转炉倾倒脱磷渣，控制底吹供气元件的供气流量随转炉倾动角度α变化。
进一步，步骤1中氮气打渣中控制工艺为：吹氮压力＞0.7mpa，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮枪位＞2.5m。
进一步，步骤2中当倾动角80°＞α≥0°，底吹供气元件平均分配底吹气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；当倾动角α≥80°，底吹供气元件采取分区域控制。
进一步，当倾动角α≥80°时，被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h。
进一步，底吹供气元件的上方溅渣层厚度≤50mm。
进一步，倾动角度α的变化范围为0°≤α≤180°。
进一步，底吹供气元件的流量调节范围为20～200nm3/h，
进一步，底吹供气元件的供气压力调节范围为0.2～1.5mpa。
进一步，底吹供气元件数量≥2。
进一步，底吹供气元件沿转炉旋转耳轴中心线均匀分布，分布方式为环形均布或矩形均布。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明在脱磷期倒渣时，在转炉转动前先进行顶吹氮气打渣，打渣工艺为：吹氮压力＞0.7mpa，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮枪位＞2.5m，采用滑枪操作，氮气打渣为整个脱磷期脱磷渣倒出工艺节约时间1～2min。
2、本发明通过调整转炉转动角度与供气流量之间的关系：当倾动角80°＞α≥0°，底吹供气元件平均分配底吹气体，此时控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；当倾动角α≥80°，对底吹供气元件供气流量采取分区域控制，对于被钢水液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；对于未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h；当倾动角度＜80°，底吹供气元件平均分配气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h，提高了脱磷渣导出率，由原来的30～50％提高至50～70％。
3、本发明通过先进行氮气打渣与调整转炉转动角度和供气流量的关联，提高了转炉脱磷期脱磷渣的倒出量，在此基础之上可以提高冶炼效果，使终点钢水磷平均降低0.001～0.005％，并降低脱碳渣渣量10～20％，使石灰等渣料消耗降低约10％。
4、本发明基于底吹元件布置，通过控制氮气打渣工艺、转炉转动角度与供气流量，实现了提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量，增加倒渣量的目的。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明底吹气体吹扫脱磷渣的侧面示意图(倾角95°)；
图2为本发明底吹气体吹扫脱磷渣的正面示意图(倾角90°)；
图3为本发明底吹供气元件环形均布的示意图；
图4为本发明底吹供气元件矩形均布的示意图；
附图标记：
1-转炉炉壳；2-泡沫化脱磷渣；3-半钢钢水；4-底吹供气元件；5-转炉旋转耳轴。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的设计思路是：由于氧射流对熔池的强烈冲击和co气泡的沸腾作用，使熔池上部金属、熔渣和气体三相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状态。因此，本发明中先进行吹扫氮气打渣，将乳化的泡沫打破，减小炉渣的体积，利于后期炉渣的倒出；然后再转动转炉，倾倒炉渣。
本发明的转炉冶炼采用双渣工艺操作，并在脱磷期冶炼结束倒出脱磷渣，有益效果包括以下方面：
a.由于去除磷的数量大，或因铁水硅含量高，加入的渣料多，因此形成的渣量大。倒渣可以消除过大渣量引起的喷溅。
b.吹炼前期炉渣碱度低，磷大量的氧化进入渣中，倒渣能达到较高的去磷效果。同时初期酸性渣倒出后，可以减轻对炉衬的侵蚀，并且减少石灰的消耗量。
本发明提供一种提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，包括以下步骤：
步骤1：脱磷期冶炼结束(吹氧结束并氧枪提起)且转炉倾动前，进行氮气打渣，打渣工艺为：吹氮压力＞0.7mpa，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮枪位＞2.5m，采用滑枪操作；氮气可替换为氩气，co2，co等。
吹氮气时间是根据炉内脱磷渣的渣位确定的，吹氮气的目的是降低渣位，氮气打渣工艺参数的设置就是为了实现渣位的有效控制，防止倾倒过程的喷溅。与现有技术不同的是，本发明中吹氮打渣采用的是滑枪，即枪位不固定，一个枪位停留时间不超过30s；枪位不固定，但枪位不能太低，要高于2.5m，枪位太低，气体进入熔池不仅不能打压炉渣，反而将炉渣吹出，枪位太高，则将炉渣吹扫进入钢水中，造成钢水的污染；
步骤2：在脱磷期冶炼结束(吹氧结束并氧枪提起)后即降低单支路底吹供气流量：
当倾动角80°＞α≥0°，底吹供气元件平均分配底吹气体，此时控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；
当倾动角α≥80°，对底吹供气元件供气流量采取分区域控制，对于被钢水浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；对于未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h；此时开始倒渣。
倒渣结束后，转炉向转炉中心轴方向转动，此时转炉倾动角度倾动角度＜80°，底吹供气元件平均分配气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h。转炉的转动倾角计算是以转炉直立，炉口冲上的角度为零计，向转炉炉前倾倒为正，即转炉转动倾角为转炉中心线偏离垂直线的角度。
具体的，在步骤1中转炉旋转进行顶吹氮气的目的为打渣。因为脱磷冶炼结束后，炉渣发泡，造成炉渣体积变大，炉渣容易溢出炉口，不利于倾倒。氮气打渣可以压缩炉渣体积，利于炉渣顺利倒出。吹氮压力高于0.7mpa，吹氮压力过低，氮气打渣效果差，不能有效的减小炉渣的体积；采用滑枪操作，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮时间过短，少于30s，打渣不能充分进行；吹氮时间长于120s，打渣结束，氮气过剩。氮气打渣为整个脱磷期脱磷渣倒出工艺节约时间1～2min。
具体的，在步骤2中转动转炉后降低单支路气体流量是因为脱磷期磷脱过程已经结束，要减少渣-钢混合。因为，渣钢混合后会有金属铁会由钢液中进入钢渣中，炉渣倾倒过程中会增加金属铁的倒出比例。
转炉在脱磷期，由于钢液中脱碳反应生成的co以及其他元素的氧化反应的发生，导致悬浮于钢液上表面的钢渣在顶吹与底吹气体的冲击下，熔池上部钢液、钢渣和气体三相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状态，不利于脱磷渣的倒出。本发明在进行氮气打渣后，开始转动转炉进行倒渣。根据炉渣渣面高度的不同，转炉在60～80°的范围内炉渣才开始倒出，此时将单支路供气元件流量控制在30～80nm3/h。因为底吹供气元件在倾倒过程中或浸没于铁水下，或倾角背离铁水，无吹扫渣面的作用，流量大反而浪费气体。因此，采用30～80nm3/h的安全流量。
转炉转动角在0～80°，此时底吹供气元件均浸没于钢液下，采用30～80nm3/h的安全流量。此时若进行大流量的底吹供气，钢液被吹出，钢液与钢渣混合度增加，铁损增加。若流量小于30nm3/h，供气元件会因钢渣的沉积造成供气元件的堵塞。
当转炉转动角大于80°，对底吹供气元件供气流量采取分区域控制，底吹供气元件分为两部分，一部分的底吹供气元件浸没与钢液中，一部分未被钢液浸没。对于被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；对于未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h。原因在于未被钢液浸没的底吹供气元件，大流量的底吹供气流量可以将更多的钢渣吹扫至转炉炉口，提高钢渣的倒出量；对于被钢液浸没的底吹供气元件，若进行大流量的底吹供气流量，钢液与钢渣混合度增加，钢液中的铁进入钢渣中，造成铁的损失。
为了达到底吹供气元件气体吹扫脱磷渣更多的向炉口涌出，底吹供气元件的上方溅渣层厚度不大于50mm。现有工艺中，溅渣层厚度的要求是为了在转炉冶炼过程中强化透气以达到强化熔池搅拌的目的。此处对渣层高度的要求是出于对气体动能的保护，是为了吹扫炉渣。
示例性的，如图1所示，转炉转动倾角为95°。底吹供气元件4分布于转炉炉壳1的底部，沿转炉旋转耳轴5中心线均匀分布，分布方式有矩形分布与环形分布，图3为环形分布，图4为矩形分布。底吹惰性气体的多为环形分布，底吹氧气多为矩形分布。这是根据冶炼工艺决定地，底吹氧气，转炉在倾倒过程中不希望底吹供气元件浸没在钢液中，因为底吹氧气底工艺地底吹供气元件流量过大，浸没溶于造成炉底损毁。对于多个供气元件，环形分布相对分散，而矩形分布一半只有两行，相对集中。当脱磷期冶炼结束，泡沫化脱磷渣2溢出炉口与转炉中的半钢钢水混合。脱磷冶炼结束后，炉渣发泡，造成炉渣体积变大，炉渣容易溢出炉口，不利于倾倒。底吹供气元件为流量调节范围为20～200nm3/h，供气压力调节范围0.2～1.5mpa。脱磷渣的倒出借助了底吹气体的吹扫，高流量得以高压力实现，流量大、压力高则气体的动能大，有助于吹扫炉渣，利于倒出更多的炉渣。
为了便于脱磷期炉渣顺利倒出，采用如下操作：
步骤1：脱磷期冶炼结束且转炉倾动前，进行氮气打渣，氮气工艺为：吹氮压力＞0.7mpa，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮枪位＞2.5m，采用滑枪操作；
步骤2：在脱磷期冶炼结束(吹氧结束并氧枪提起)后即降低单支路底吹供气流量，此时转炉开始转动，转炉倾动角α的转动范围为0°≤α≤180°。转炉倾动角与底吹供气元件供气流量控制关系如下：
当倾动角80°＞α≥0°，底吹供气元件平均分配底吹气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；
当倾动角α≥80°，对底吹供气元件供气流量采取分区域控制，对于被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；对于未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h；
当倾动角度＜80°，倒渣结束，转炉向转炉中心轴方向转动，底吹供气元件平均分配气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h。
实施例1：
在120t顶底复吹转炉，炉底底吹供气元件环状分布，分为六支路，供气元件于环形均布于六环，采用双渣留渣工艺，铁水装入量115t。其中，脱磷冶炼期，吹氧时间360s，氧气流量13800～17000nm3/h，吹氧期间单支路底吹供气流量170～220nm3/h。当脱磷期冶炼结束，泡沫化脱磷渣溢出炉口，迅速提升氧枪，同时切换单支路底吹供气流量至40～60nm3/h，氧枪提升至开氧点后即关闭氧气，打开氮气并降枪进行持续打渣，滑枪打渣，打渣枪位2500～3500mm，打渣压力为1.2mpa，打渣时间100s。打渣结束，进行摇炉倒渣。
如表1所示，打渣结束后，转炉开始转动。当转炉转动角度在0°～80°，此时六支底吹供气管路均被钢液浸没，流量为45nm3/t·min；转炉继续转动，转炉转动角度大于80°，对于未被钢液浸没的底吹管路流量设定为220nm3/t·min，对于被钢液浸没的底吹管路流量设定为45nm3/t·min，此时开始倒渣，倒渣时间持续2min。倒渣结束后，倒渣量为8t，转炉向转炉中心轴的方向转动，进行转炉冶炼的下一步操作。
表1：环形均布转炉转动倾角与流量控制
注：
对比例
现有的转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出采用直接倾倒的方式。以120t的顶底复吹转炉为例，控制过程如下：
(1)在脱磷期冶炼结束，切换单支路底吹供气流量至60nm3/h，打开氮气关闭氧气并固定枪位进行打渣，打渣枪位固定为2.5m，打渣压力为0.7～0.8mpa，打渣时间60s。打渣结束，进行摇炉倒渣。
(2)打渣结束后，转动转炉直接倾倒脱磷渣，底吹各个支路元件气体流量为60nm3/h。
现有技术中的上述工艺，倒渣时间持续3～4min，倒渣量为5～6t，而本发明的倒渣时间为2min，倒渣量为8t，倒渣时间缩短了近50％，倒渣量提高了30％-60％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：脱磷期冶炼结束且转炉倾动前，先进行氮气打渣；
步骤2：脱磷期打渣结束后转动转炉倾倒脱磷渣，控制底吹供气元件的供气流量随转炉倾动角度α变化。
2.根据权利要求1所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，所述步骤1中氮气打渣中控制工艺为：吹氮压力＞0.7mpa，连续吹氮气时间120s＞t＞30s，吹氮枪位＞2.5m。
3.根据权利要求1所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，所述步骤2中当倾动角80°＞α≥0°，底吹供气元件平均分配底吹气体，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；当倾动角α≥80°，底吹供气元件采取分区域控制。
4.根据权利要求3所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，当倾动角α≥80°时，被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量为30～80nm3/h；未被钢液浸没的底吹供气元件，控制单支路底吹供气流量＞150nm3/h。
5.根据权利要求1所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，底吹供气元件的上方溅渣层厚度≤50mm。
6.根据权利要求1所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，倾动角度α的变化范围为0°≤α≤180°。
7.根据权利要求3所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，所述底吹供气元件的流量调节范围为20～200nm3/h。
8.根据权利要求3所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，所述底吹供气元件供气压力调节范围为0.2～1.5mpa。
9.根据权利要求1～8所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，底吹供气元件数量≥2。
10.根据权利要求1所述的提高转炉双渣工艺脱磷期脱磷渣倒出量的方法，其特征在于，底吹供气元件沿转炉旋转耳轴中心线均匀分布，分布方式为环形均布或矩形均布。
技术总结