一種單轉爐雙氧槍生產低磷鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金行業中煉鋼領域，特別涉及一種單轉爐雙氧槍生產低磷鋼的方法。
【背景技術】
[0002]隨著鐵水預處理噴吹及攪拌法的出現，高效低成本脫硫工藝逐漸成熟。但對于如何經濟有效地將高磷(初始磷含量2 0.15% )鐵水中的磷脫到極低(終點磷含量< 0.01%，甚至更低)，生產出高附加值的產品，是目前鋼鐵冶煉流程的難題。目前，轉爐工序生產低磷鋼(終點磷含量< 0.01 %)常常采用的脫磷技術有轉爐雙渣法和轉爐雙聯法。
[0003]轉爐雙渣法是指轉爐吹煉中途倒出或扒除約1/2?2/3爐渣，然后加入渣料重新造渣。其基本工藝思想是依據脫磷的有利熱力學條件，在爐渣堿度一定的情況下(R^ 2.0)，在吹煉前期提高渣中(FeO)的含量，在前期化好渣(約6?9min)，鋼水溫度較低的時候搖爐倒渣，然后繼續造渣吹煉。現有雙渣法通常采用在單一普通轉爐中加入塊狀石灰等脫磷劑，用普通氧槍吹煉，由于需要減小供氧量導致氧槍噴頭不能實現超音速吹氧，弱化了氧流對熔池的攪拌作用，而且由于熔池溫度上升很快，致使塊狀脫磷劑尚未完全熔化時已發生劇烈的碳氧反應，因此現有雙渣法難于推廣應用，并且，對停吹碳有下限限制的鋼種來說，雙渣法的脫磷顯然能力不足。
[0004]轉爐雙聯法是20世紀90年代在日本出現的一種轉爐脫磷技術，它是將脫磷和脫碳工序分開在兩座轉爐中獨立進行，可充分利用脫磷爐內低溫、高氧勢的熱力學和強攪拌的動力學優勢進行脫磷，脫碳爐還可以實現少渣冶煉。特別是將氧槍噴粉技術引入轉爐雙聯脫磷工藝后，在脫磷轉爐中使用低氧流量的噴粉氧槍進行吹煉，在脫碳轉爐中采用普通氧槍吹煉，對于鐵水初始磷含量<0.12%，轉爐終點磷含量可穩定控制在0.01%以下;但由于脫磷爐和脫碳爐配合使用，影響鋼廠產能，且該工藝轉兌熱損失大、煤氣回收量降低，國內鋼企尚不愿米用。
[0005]中國發明《采用超音速氧槍噴粉脫磷的轉爐煉鋼方法及超音速氧槍》(公開號:CN102643946)和《處理中高磷鐵水的轉爐噴粉、吹氣復合噴槍及使用方法》(公開號:CN104263877)等旨在解決轉爐煉鋼過程成渣慢和脫磷效率低的問題，但是均為單槍噴粉吹煉，從其所述的氧槍結構來看很難獲得穩定的超音速射流，冶金效果無法保證。
[0006]申請號為200510011201.2的發明專利公開了一種轉爐煉鋼雙流道集束射流氧槍冶煉工藝及噴頭，其氧氣導流管將氧氣分為中心氧射流及外層環形氧射流，中心氧通過I?8個拉瓦爾噴頭射出超音速氧流，每個拉瓦爾噴頭均環繞外層環形射流且與轉爐CO燃燒產生高溫稀薄氣體，包裹中心射流形成集束氧流。本技術氧氣流量及壓力可根據冶煉過程進行調整，化渣階段中心主氧為設計供氧量的70%，環形氧為設計氧量的100% ;脫碳階段中心主氧為設計氧量的100%，環形氧為設計氧量的50% ;爐渣及溫度調整階段中心主氧為設計氧量的50%，環形氧為設計氧量的50%。實際上，仿真和實踐均說明:當中心主氧供氧流量開始小于超音速設計流量時，射流的馬赫數迅速降低，其射流沖擊和攪拌能力迅速下降，以致不降低槍位就無法使氧流穿透泡沫渣到達熔池表面。
[0007]對于轉爐常規冶煉來說，目前轉爐吹煉更適合于冶煉磷含量0.15%以下的鐵水，對于冶煉磷含量大于0.15%甚至高達0.2%的鐵水，意味著要進一步提高轉爐煉鋼過程的脫磷率，以滿足成品鋼水磷含量的要求。根據以往經驗，在轉爐吹煉過程中增加噴粉功能可實現中高磷鐵水的冶煉。此外，向轉爐噴吹煤粉可以獲得熱補償，Ikg煤粉可多熔化7kg廢鋼。但目前鋼廠轉爐的大多數噴粉裝置，如專利申請號201210123055.2、201220155429.4、201410542384.X等所公布的技術方案，直接在現有的氧槍系統引入頂吹噴粉功能，沒有對噴頭和供氧系統進行合理化設計。一類方案是將粉劑混入主氧流從拉瓦爾孔噴出，隨機波動的流體密度破壞了超音速氣流的生成條件，無法實現穩定的超音速射流;另一類方案設計有粉劑的專有通道，但噴出的粉劑會被四周超音速氧流產生的負壓區氣流卷走，嚴重影響了粉劑的利用率，而降低槍位以便更多粉劑進入熔池又會增加冶煉過程產生的噴濺，造成粘槍甚至導致安全事故的發生，因此現有轉爐噴粉技術難于達成高效脫磷的預期效果，成為轉爐處理中高磷鐵水工藝面臨的難題之一。
【發明內容】
[0008]鑒于以上所述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種單轉爐雙氧槍生產低磷鋼的方法，解決轉爐煉鋼過程脫磷效果不穩定的問題。
[0009]為實現上述目的及其他相關目的，本發明技術方案如下:
[0010]一種單轉爐雙氧槍生產低磷鋼的方法，至少包括一個處理容器和兩支頂吹氧槍，所述處理容器為頂底復吹轉爐，兩支所述頂吹氧槍分別為脫磷氧槍和脫碳氧槍，所述脫磷氧槍采用小流量供氧，所述脫碳氧槍采用大流量供氧，所述脫碳氧槍的最大供氧流量是脫磷氧槍最大供氧流量的2?5倍。
[0011]根據脫磷和脫碳的熱力學條件要求脫磷需要小流量供氧，可以保證渣中高的FeO含量，有利于脫磷;脫碳采用大流量供氧，有利于提高脫碳速度，縮短冶煉周期。
[0012]進一步地，所述脫磷氧槍具有噴粉功能的雙流通道，所述脫碳氧槍具有可調節供氧流量的雙流通道。
[0013]進一步地，上述方法采用脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍進行噴吹，中途倒渣，所述脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍均具有位于中心的副氧流通道和位于副氧流通道外圍的主氧流通道，包括如下步驟:
[0014](I)處理開始前一爐次采用留渣操作，向轉爐內加入稠渣劑進行液態稀渣的稠化；待爐內無稀渣后，將廢鋼加入轉爐，廢鋼比控制在15%以內，之后緩慢兌入鐵水；
[0015](2)裝料結束后開始脫磷期吹煉，脫磷噴粉氧槍通過其主氧流通道供氧的同時還通過副氧流通道輸送粉劑，進行快速化渣;其主氧流通道保持超音速射流；
[0016](3)脫磷期吹煉結束后倒出前期脫磷渣；
[0017](4)倒渣結束后更換為脫碳雙流氧槍進行脫碳期吹煉，其主氧流通道保持超音速射流，根據脫碳前期、中期、末期需氧量不同，通過副氧流通道調節脫碳雙流氧槍的氧氣流量。
[0018](5)脫碳結束后進行取樣測溫，待溫度及成分合格后進行出鋼操作。
[0019]所述鐵水中磷含量(重量百分比)小于等于0.25%，鐵水中硅含量(重量百分比)小于等于0.8%，鐵水溫度大于等于1280°C。傳統的工藝只能適應磷含量0.15%以下的鐵水，本工藝能夠適應磷含量0.25%以下的鐵水，使用范圍更廣。
[0020]進一步地，所述脫磷噴粉氧槍的供氧強度為0.8?2.5Nm3/(min.t)，以超音速噴入熔池，供氧時間為8?12min;粉劑以亞音速噴入熔池，其流量為O?1500kg/min;控制熔池溫度在1330 °C?1380 °C，避免碳劇烈反應。
[0021]進一步地，所述脫碳雙流氧槍的總供氧強度為2.0?4.5Nm3/(min.t)，主氧流供氧強度恒定，以超音速吹入熔池，副氧流根據各個階段不同流量逐步連續調節供氧強度，控制化渣、噴濺、返干程度，每個階段的供氧強度都可以單獨連續調節，適應工藝需求，供氧時間為8?15min。
[0022]進一步地，在脫磷期，保持脫磷噴粉氧槍槍位不變，副氧流通道的氧流或粉劑被主氧流通道射出的超音速氣流環繞包裹進入煉鋼熔池。
[0023]進一步地，在脫碳期，保持脫碳雙流氧槍槍位不變，主氧流通道保持超音速射流，通過調節副氧流通道的氧流量，改變脫碳雙流氧槍的供氧量。
[0024]進一步地，所述脫磷噴粉氧槍和脫碳雙流氧槍結構一致，均包括噴頭和中心管，所述噴頭具有中心孔，所述中心管伸入噴頭中心孔內，中心管外壁與噴頭內壁之間沿噴射方向形成先收縮后擴張的噴射通道，且所述中心管外壁與噴頭喉口處內壁之間形成環槽縫噴口，所述中心孔四周的噴頭上傾斜設置有多個拉瓦爾型噴口。
[0025]采用上述結構，在轉爐吹煉過程中，主氧流通過噴頭上的拉瓦爾型噴口和環槽縫噴口以超音速射入轉爐，副氧流及粉劑通過中心管直接射入轉爐。主氧流維持在超音速射流，保持對熔池的攪拌和沖擊力恒定，可在槍位恒定并維持超音速射流的情況下，通過中心管內副氧流流量的調節實現供氧量的調節，以適應工藝需求。
[0026]進一步地，還包括由內至外依次設置的主氧管、隔水管和水冷管，所述主氧管和水冷管分別與噴頭焊接，所述主氧管與隔水管之間構成冷卻水進水通道，所述隔水管與水冷管之間構成冷卻水回水通道，所述中心管內構成副氧流通道，所述主氧管與中心管之間形成主氧流通道。主氧流經環槽縫噴口和拉瓦爾型噴口噴入轉爐。
[0027]進一步地，所述中