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1、(10)申请公布号 CN 104032069 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104032069 A (21)申请号 201410275687.X (22)申请日 2014.06.19 C21C 5/46(2006.01) C21C 5/30(2006.01) (71)申请人 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公 司 地址 617000 四川省攀枝花市东区桃源街 90 号 (72)发明人 梁新腾 曾建华 李扬洲 龚洪君 杨森祥 杨晓东 喻林 陈均 何为 陈路 (74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 代理人 李婉婉 金迪 (54) 发明名称 同时取样测温的。
2、装置和炼钢用转炉以及转炉 吹炼的方法 (57) 摘要 本发明提供了一种同时取样测温的装置和炼 钢用转炉以及转炉吹炼的方法。所述同时取样测 温的装置包括机架以及设置在所述机架上的测温 探头和取样探头。本发明提供的同时取样测温的 装置只要一次动作就能够同时实现测温和取样， 不仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一 时间点的钢水， 而且还能够大大节约测温取样的 时间， 提高了效率， 极具工业应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 。
3、104032069 A CN 104032069 A 1/1 页 2 1. 一种同时取样测温的装置， 其特征在于， 所述装置包括机架以及设置在所述机架上 的测温探头和取样探头。 2. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述测温探头为热电偶。 3. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述取样探头为过滤式取样探头。 4. 根据权利要求 1-3 中任意一项所述的装置， 其中， 所述装置还包括设置在所述机架 上的测氧活度探头。 5. 一种炼钢用转炉， 所述转炉包括炉体以及用于取样测温的装置， 其特征在于， 所述用 于取样测温的装置为权利要求 1-4 中任意一项所述的同时取样测温的装置， 所。
4、述同时取样 测温的装置用于对炉体内的物料进行同时取样测温。 6. 根据权利要求 5 所述的炼钢用转炉， 其中， 所述测温探头和取样探头以及选择性地 包括的测氧活度探头伸入炉体内， 所述机架用于固定支撑所述测温探头和取样探头以及选 择性地包括的测氧活度探头。 7. 一种转炉吹炼的方法， 该方法包括将铁水加入权利要求 5 或 6 所述的转炉的炉体中 进行吹炼， 并在所述吹炼过程中采用所述同时取样测温的装置进行取样测温。 8. 根据权利要求 7 所述的方法， 其中， 所述铁水为低硅含钒铁水， 且在所述吹炼之前往 所述低硅含钒铁水中加入二氧化硅。 9. 根据权利要求 7 所述的方法， 其中， 所述低硅。
5、含钒铁水中 C 的含量为 4.1-4.6 重 量， Si 的含量 0.15 重量， Mn 的含量为 0.2-0.5 重量， V 的含量为 0.25-0.35 重 量。 10.根据权利要求8或9所述的方法， 其中， 所述二氧化硅以石英砂的形式加入， 且所述 石英砂的粒度为 1-3mm。 11. 根据权利要求 10 所述的方法， 其中， 相对于 1 吨的所述低硅含钒铁水， 所述石英砂 的用量为 1-3kg。 权 利 要 求 书 CN 104032069 A 2 1/6 页 3 同时取样测温的装置和炼钢用转炉以及转炉吹炼的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种同时取样测温的装置与包括所述同时取样测。
6、温的装置的炼钢用 转炉以及采用该转炉进行转炉吹炼的方法。 背景技术 0002 为了评价有关钢水的温度、 组分及其均质性等性能， 在生产过程中， 有计划地对钢 水进行取样是非常重要的。 保证对钢水的温度和组分作出正确判断的基本前提是从取样到 得到分析结果的时间尽可能短。取样完成之后， 炼钢炉前现场分析趋向于使用光谱分析以 对样品中的组分进行分析， 其目的在于尽可能缩短钢铁分析时间， 并正确指导冶炼生产过 程。然而， 炉前光谱分析是否又快又准主要取决于取样的速度。如果取样速度慢， 再精密的 仪器的分析结果也是没有参考价值的。 因此， 研制简便、 快速的取样器是炼钢炉前光谱分析 能否成功的关键。 0。
7、003 以转炉炼钢为例， 目前， 转炉炉前测温取样方式是在同一支金属接插件上轮流安 装测温探头和取样探头以实现对钢水的测温和取样， 这样测温装置要完成两次动作才能实 现测温和取样。目前， 转炉炼钢周期大概在 30 分钟左右， 纯吹氧时间大概在 15 分钟以内， 除去兑铁、 出钢等过程， 转炉测温取样时间大概要占去 5 分钟， 如此长的测温取样时间既是 对钢水热量的白白浪费， 又是对整个炼钢节奏的巨大耽搁， 不利于炼钢生产的合理化组织。 因此， 必须想办法减少转炉炼钢过程中测温取样的时间。 发明内容 0004 本发明的目的是为了克服目前钢水冶炼过程中对钢水进行测温和取样花费的时 间较长的缺陷， 。
8、而提供一种新的同时取样测温的装置与包括所述同时取样测温的装置的炼 钢用转炉以及采用该转炉进行转炉吹炼的方法。 0005 本发明提供了一种同时取样测温的装置， 其中， 所述装置包括机架以及设置在所 述机架上的测温探头和取样探头。 0006 本发明还提供了一种炼钢用转炉， 所述转炉包括炉体以及用于取样测温的装置， 其中， 所述用于取样测温的装置为上述同时取样测温的装置， 所述同时取样测温的装置用 于对炉体内的物料进行同时取样测温。 0007 此外， 本发明还提供了一种转炉吹炼的方法， 该方法包括将铁水加入上述转炉的 炉体中进行吹炼， 并在所述吹炼过程中采用所述同时取样测温的装置进行取样测温。 00。
9、08 本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同时实现测温和取样， 不 仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的铁水或钢水， 而且还能够大大节约 测温取样的时间， 提高了效率， 极具工业应用前景。 0009 根据本发明的一种优选实施方式， 在所述转炉吹炼的过程中， 当所述铁水为低硅 含钒铁水， 且在所述吹炼之前往所述低硅含钒铁水中加入二氧化硅时， 在同时实现测温和 取样的基础上， 还能够提高铁水中钒的氧化率并改善钒渣品位， 极具工业应用前景。 说 明 书 CN 104032069 A 3 2/6 页 4 0010 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 。
10、附图说明 0011 附图是用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明， 但并不构成对本发明的限制。在附图中 ： 0012 图 1 为本发明提供的同时测温取样的装置的结构示意图。 0013 附图标记说明 0014 1- 机架 ； 2- 金属芯线 ； 3- 测温探头 ； 4- 取样探头。 具体实施方式 0015 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明， 并不用于限制本发明。 0016 如图 1 所示， 本发明提供的同时取样测温的装置包括机架 1 以及设置在所述机架 上的测温探头。
11、 3 和取样探头 4。 0017 由于在本发明提供的装置中， 同一机架 1 上同时安装有测温探头 3 和取样探头 4， 当需要对铁水或钢水的温度和组分进行分析时， 将该装置的测温探头 3 和取样探头 4 浸入 铁水或钢水中， 铁水或钢水的温度直接通过测温探头 3 反馈给温度显示器， 铁水或钢水的 组分通过取样探头 4 取样后传输至光谱分析仪进行分析获得。 0018 根据本发明提供的同时取样测温的装置， 所述测温探头 3 和取样探头 4 的数量可 以根据实际情况进行合理地选择， 例如， 当铁水或钢水两次取样之间的时间间隔较长 ( 长 于一次取样所需时间 ) 时， 则可以设置一支测温探头 3 和一。
12、支取样探头 4 ； 而当铁水或钢水 两次取样之间的时间间隔较短 ( 短于一次取样所需时间 ) 时， 则可以设置一支测温探头 3 和多支取样探头 4， 其中， 测温探头 3 对铁水或钢水温度进行连续监测， 而每次取样换用不 同的取样探头， 待所有取样探头 4 均装满样品之后， 再将这些样品统一进行光谱分析处理。 特别优选地， 所述测温探头 3 的数量为一支， 所述取样探头 4 的数量为 1-3 支。 0019 为了将铁水或钢水的温度直观地反映出来， 所述同时取样测温的装置还包括温度 显示器。如图 1 所示， 所述温度显示器通过金属芯线 2 与测温探头 3 连接。 0020 根据本发明提供的同时取。
13、样测温的装置， 所述测温探头 3 和取样探头 4 可以直接 设置在机架1上， 也可以先在所述机架上设置金属接插件， 然后再将所述测温探头3和取样 探头 4 固定在所述金属接插件上。所述金属接插件可以为现有的各种能够固定测温探头和 取样探头的元件， 其具体结构为本领域技术人员公知， 在此不作赘述。 0021 本发明提供的同时取样测温的装置， 优选地， 所述装置还包括设置在所述机架 1 上的测氧活度探头， 这样只要一次动作就能够同时实现测温、 取样以及测氧活度， 进一步提 高了效率。此外， 所述测氧活度探头的数量可以根据实际情况进行合理地选择， 例如， 当铁 水或钢水两次取样之间的时间间隔较长 (。
14、 长于一次取样所需时间 ) 时， 则可以设置一支测 氧活度探头 ； 而当铁水或钢水两次取样之间的时间间隔较短(短于一次取样所需时间)时， 则可以设置多支测氧活度探头， 其中， 每次取样换用不同的测氧活度探头， 待所有测氧活度 探头均装满样品之后， 再将这些样品统一进行氧活度分析处理。 特别优选地， 所述测氧活度 探头的数量为 1-2 支。 说 明 书 CN 104032069 A 4 3/6 页 5 0022 由于本发明提供的同时取样测温的装置的主要改进在于在机架上同时设置测温 探头和取样探头以及选择性地同时设置测氧活度探头， 以使他们二者或者三者可以各自独 立地例如同时工作， 因此对于机架的。
15、结构以及机架与测温探头和取样探头的连接关系没有 特别限定， 只要测温探头和取样探头以及选择性地包括的测氧活度探头能一起安装在机架 上并各自独立地工作即可。 所述测温探头、 取样探头、 测氧活度探头分别可以是现有的各种 测温探头、 取样探头和测氧活度探头。 0023 例如， 所述测温探头可以为现有的各种能够测量温度的感温单元， 通常可以为热 电偶， 所述热电偶的具体结构为本领域技术人员公知， 在此不作赘述。此外， 由于铁水或钢 水的冶炼过程通常需要在较高的温度 ( 通常为 1200-1800 ) 下进行， 为了保证测温操作 的持续进行， 需要所述热电偶具有较好的耐高温性能， 因此， 优选地， 所。
16、述热电偶的型号为 S 型热电偶(铂铑10-铂热电偶)、 N型热电偶(镍铬硅-镍硅热电偶)和T型热电偶(铜-铜 镍热电偶 ) 中的一种或多种， 这样能够保证所述热电偶在铁水或钢水的上述冶炼温度下仍 然能够正常使用。 0024 所述取样探头 3 可以为现有的各种能够取出钢水的取样单元， 例如， 可以为非过 滤式取样探头， 也可以为过滤式取样探头， 优选为过滤式取样探头， 这样能够避免取样过程 中钢渣的影响， 保证将取出的样品进行后续测量的结果更为准确。此外， 如上所述， 铁水或 钢水的冶炼过程通常需要在较高的温度 ( 通常为 1200-1800 ) 下进行， 因此， 为了保证取 样操作的正常进行，。
17、 所述取样探头的材质通常需要具有较好的耐高温性能， 例如可以为铝 材或陶瓷。 0025 本发明提供的炼钢用转炉包括炉体以及用于取样测温的装置， 其中， 所述用于取 样测温的装置为上述同时取样测温的装置， 所述同时取样测温的装置用于对炉体内的物料 进行同时取样测温。 0026 如前所述， 本发明的主要改进之处在于对测温探头 3、 取样探头 4 以及选择性地包 括的测氧活度探头的设置方式进行重新分布， 而炉体的结构以及同时取样测温的装置与炉 体的连接关系可以参照现有技术进行， 例如， 可以将同时取样测温的装置的测温探头、 取样 探头和选择性地包括的测氧活度探头固定支撑在机架上， 并将其中的一者或多。
18、者伸入炉体 内。所述同时取样测温的装置的机架则可以固定在炉体上或固定在地上， 用于固定支撑所 述测温探头和取样探头以及选择性地包括的测氧活度探头。 0027 此外， 本发明提供的转炉吹炼的方法包括将铁水加入上述转炉的炉体中进行吹 炼， 在所述吹炼过程中采用所述同时取样测温的装置进行取样测温。 0028 本发明对所述铁水的种类没有特别地限定， 例如， 可以为低硅含钒铁水。 经吹炼之 后， 所述低硅含钒铁水中的钒元素被氧化而得以去除。在所述低硅含钒铁水中， 优选地， 以 所述低硅含钒铁水的总重量为基准， 所述低硅含钒铁水中C的含量为4.1-4.6重量， Si的 含量 0.15 重量， Mn 的含量。
19、为 0.2-0.5 重量， V 的含量为 0.25-0.35 重量。此外， 所 述低硅含钒铁水的温度优选为 1280-1320。 0029 当所述铁水为低硅含钒铁水时， 优选地， 本发明提供的转炉吹炼的方法还包括在 所述吹炼之前， 往所述低硅含钒铁水中加入二氧化硅， 这样能够促进铁水中钒的氧化， 从而 提高钒的氧化率并提高钒渣品位， 进而更有利于后续对这些钒渣进行进一步加工处理而得 到钒制品。 说 明 书 CN 104032069 A 5 4/6 页 6 0030 从原料易得性的角度考虑， 所述二氧化硅优选以石英砂的形式加入。所述石英砂 是一种以 SiO2为主要成分的硅酸盐矿物。优选地， 所述。
20、石英砂中含有 96 重量的 SiO2， 其余为 Fe2O3， 这样不仅有利于铁水中钒氧化率的提高， 而且还能够避免在吹炼过程中进一 步引入不需要的杂质。 0031 本发明对所述石英砂的粒度没有特别地限定， 特别优选地， 所述石英砂的粒度为 1-3mm， 将所述石英砂的粒度控制在上述优选的范围内不仅能够保证它们在转炉吹炼过程 中具有良好的熔化性能以进一步提高钒的氧化率， 而且还不易飘散、 便于加料。 0032 在本发明中， 所述粒度是指颗粒上的任意两个不同点之间的最大直线距离。 例如， 当所述颗粒为球形时， 所述粒度指其直径。 0033 本发明对所述石英砂的用量没有特别地限定， 其通常应该根据所。
21、述低硅含钒铁水 的用量进行选择， 例如， 相对于 1 吨的所述低硅含钒铁水， 所述石英砂的用量可以为 1-3kg， 优选为 1.5-2.5kg。 0034 在所述吹炼过程中， 通常通过氧枪向转炉中吹入氧气进行吹炼。通过吹氧可以氧 化所述低硅含钒铁水中的碳、 钒、 硅、 锰等元素， 去除气体及夹杂物， 并使铁水均匀加热。在 本发明中， 所述吹氧的方式没有特别的限定， 可以为本领域技术人员公知的各种吹氧方式， 例如， 顶吹、 底吹和顶底复吹， 优选为顶吹。 0035 本发明对吹氧的条件没有特别地限定， 但是从钒氧化率的提高以及吹氧成本等因 素综合考虑， 优选地， 吹氧强度为 1.8-2.2Nm3/。
22、mint 铁水， 吹氧时间为 3-7min ； 更优选地， 吹氧强度为 1.9-2.1Nm3/min t 铁水， 吹氧时间为 4-6min。本说明书中所用的术语 “吹氧强 度” 指单位时间内以每吨吹炼铁水计的吹氧量， 其单位为 Nm3/mint 铁水。 0036 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。 0037 以下实施例和对比例中 ： 0038 钒渣品位 V2O5是指钒渣中 V2O5的重量百分含量， 其通过 GB/T28293-2012钢铁渣 粉 中规定的方法进行测定。 0039 钒的氧化率钒渣中钒元素的总量 低硅含钒铁水中钒元素的总量 100。 0040 实施例 1 0041 该实施例用于。
23、说明本发明提供的同时取样测温的装置和炼钢用转炉以及转炉吹 炼的方法。 0042 该实施例所用的同时取样测温的装置的结构如图 1 所示， 包括机架 1 以及设置在 所述机架 1 上的一个 S 型热电偶 3 和一个过滤式取样探头 4， S 型热电偶 3 通过金属芯线 2 与温度显示器连接。 0043 某厂 200t 提钒转炉， 半钢出钢量 210t。低硅含钒铁水具有以下成分 ： C ： 4.3 重 量、 Si ： 0.08 重量、 Mn ： 0.25 重量、 V ： 0.3 重量， 其余为 Tfe， 低硅含钒铁水的温度为 1280。 石英砂含有98重量的SiO2， 其余为Fe2O3， 且石英砂的粒。
24、度为1-3mm。 将上述低硅 含钒铁水灌入转炉中， 在吹炼前， 通过料仓往转炉内加入上述石英砂 315kg， 然后进行吹氧 提钒， 吹氧强度为 2.0Nm3/mint 铁水， 吹氧时间为 5.5min， 在吹炼过程中不断采用上述同 时取样测温的装置进行取样和测温， 当铁水中各组分的含量以及铁水的温度达到指标时， 进行渣铁分离， 得到半钢和钒渣。 钒渣品位V2O5达到了18.26， 钒的氧化率达到了82.3。 由于本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同时实现测温和取样， 不仅能 说 明 书 CN 104032069 A 6 5/6 页 7 够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的。
25、钢水， 而且还能够大大节约测温取样的 时间， 提高了效率。 0044 实施例 2 0045 该实施例用于说明本发明提供的同时取样测温的装置和炼钢用转炉以及转炉吹 炼的方法。 0046 该实施例所用的同时取样测温的装置的结构如图 1 所示， 包括机架 1 以及设置在 所述机架 1 上的一个 S 型热电偶 3 和一个过滤式取样探头 4， S 型热电偶 3 通过金属芯线 2 与温度显示器连接。 0047 某厂 200t 提钒转炉， 半钢出钢量 215t。低硅含钒铁水具有以下成分 ： C ： 4.4 重 量、 Si ： 0.14 重量、 Mn ： 0.31 重量、 V ： 0.34 重量， 其余为 T。
26、fe， 低硅含钒铁水的温 度为 1320。石英砂含有 97 重量的 SiO2， 其余为 Fe2O3， 且石英砂的粒度为 1-3mm。将 上述低硅含钒铁水灌入转炉中， 在吹炼前， 通过料仓往转炉内加入上述石英砂 220kg， 然后 进行吹氧提钒， 吹氧强度为 2.1Nm3/mint 铁水， 吹氧时间为 5min， 在吹炼过程中不断采用 上述同时取样测温的装置进行取样和测温， 当铁水中各组分的含量以及铁水的温度达到指 标时， 进行渣铁分离， 得到半钢和钒渣。钒渣品位 V2O5达到了 17.85， 钒的氧化率达到了 81.43。由于本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同时实现测温和取 样。
27、， 不仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的钢水， 而且还能够大大节约 测温取样的时间， 提高了效率。 0048 实施例 3 0049 该实施例用于说明本发明提供的同时取样测温的装置和炼钢用转炉以及转炉吹 炼的方法。 0050 该实施例所用的同时取样测温的装置的结构如图 1 所示， 包括机架 1 以及设置在 所述机架 1 上的一个 S 型热电偶 3、 一个过滤式取样探头 4 以及一个测氧活度探头 ( 未示 出 )， S 型热电偶 3 通过金属芯线 2 与温度显示器连接。 0051 某厂 200t 提钒转炉， 半钢出钢量 208t。低硅含钒铁水具有以下成分 ： C ： 4.5 重 量、。
28、 Si ： 0.06 重量、 Mn ： 0.20 重量、 V ： 0.25 重量， 其余为 Tfe， 低硅含钒铁水的温度 为 1290。石英砂含有 96 重量的 SiO2， 其余为 Fe2O3， 且石英砂的粒度为 1-3mm。将上述 低硅含钒铁水灌入转炉中， 在吹炼前， 通过料仓往转炉内加入上述石英砂 500kg， 然后进行 吹氧提钒， 吹氧强度为 1.9Nm3/mint 铁水， 吹氧时间为 6min， 在吹炼过程中不断采用上述 同时取样测温的装置进行取样、 测温并测氧活度， 当铁水中各组分的含量、 铁水的温度以及 氧活度达到指标时， 进行渣铁分离， 得到半钢和钒渣。钒渣品位 V2O5达到了 。
29、19.02， 钒的 氧化率达到了83.5。 由于本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同时实 现测温、 取样以及测氧活度， 不仅能够保证测温、 取样以及测氧活度结果均是针对同一时间 点的钢水， 而且还能够大大节约时间， 提高了效率。 0052 实施例 4 0053 该实施例用于说明本发明提供的同时取样测温的装置和转炉以及转炉吹炼的方 法。 0054 按照实施例 1 的方法对低硅含钒铁水进行吹炼， 不同的是， 所用的石英砂的粒度 为 8-10mm， 吹炼结束后进行渣铁分离， 得到半钢和钒渣。钒渣品位 V2O5达到了 17.65， 钒 说 明 书 CN 104032069 A 7 6/6。
30、 页 8 的氧化率达到了80.6。 由于本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同时 实现测温和取样， 不仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的钢水， 而且还 能够大大节约测温取样的时间， 提高了效率。 0055 从以上结果可以看出， 本发明提供的同时取样测温的装置只要一次动作就能够同 时实现测温和取样， 不仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的钢水， 而且 还能够大大节约测温取样的时间， 提高了效率， 极具工业应用前景。此外， 在所述转炉吹炼 的过程中， 当所述铁水为低硅含钒铁水， 且在所述吹炼之前往所述低硅含钒铁水中加入二 氧化硅时， 在同时实现测温和取样的基础。
31、上， 还能够提高铁水中钒的氧化率并改善钒渣品 位， 极具工业应用前景。 0056 以上详细描述了本发明的优选实施方式， 但是， 本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本发明的技术方案进行多种简单变型， 这 些简单变型均属于本发明的保护范围。 0057 另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛 盾的情况下， 可以通过任何合适的方式进行组合。 为了避免不必要的重复， 本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。 0058 此外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合， 只要其不违背本 发明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。 说 明 书 CN 104032069 A 8 1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104032069 A 9 。