CN101660019A

CN101660019A - 一种高效低成本的电炉炉料工艺

Info

Publication number: CN101660019A
Application number: CN200910018449A
Authority: CN
Inventors: 申景霞; 李猛; 马传庆; 刘金玲; 刘建路; 范夕荣; 孙永喜; 杨密平; 赵冠夫; 倪友来
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd; Laiwu Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2010-03-03

Abstract

本发明涉及一种高效低成本的电炉炉料工艺，主料为铁水占金属加入量的30～60％，优质废钢占金属加入量的5～10％，廉价废钢占金属加入量的30～35％；辅助料为：每吨钢水需分别加入石灰3.0～3.5％，轻烧白云石1.0～1.5％；通过优化电炉放渣操作、氧枪使用和供电吹氧控制等冶炼工艺，大幅度提高了电弧炉终点成分和温度同时命中率，达到了提高钢水质量、缩短冶炼周期和降低消耗的目的，同时使钢材全氧含量大幅降低。对保证钢材质量、降低生产成本具有很好的应用前景。

Description

一种高效低成本的电炉炉料工艺

技术领域：

本发明属于钢铁冶炼领域，主要涉及电炉炉料工艺。

技术背景：

“废钢+铁水”是大多数钢厂普遍采用的电炉配料方式，这种配料方式存在的缺陷是：如果铁水兑入量过小，则用于氧化的碳量低，由C-O反应产生的化学热少，不利于快速熔化废钢和熔池升温，也难于消减残余元素含量；如果铁水兑入量过大，则配碳量高，易氧化元素硅、锰也高，受选择氧化的影响，常出现熔清碳高磷高，造成停电脱碳脱磷；熔清后炉渣粘稠，喷吹氧气渣钢反溅严重，水冷炉盖粘钢严重，拖圈连电打漏时有发生，另外还会造成炉沿上涨，炉盖旋转困难等。最终体现在钢水终点碳、磷和温度三项指标不能同时达到目标要求，影响冶炼周期，造成能量及消耗上升。

由于目前废钢价格较高，质量不稳定，回收率低，电炉加入大量废钢后成本增加，因此，对炉料结构进行适当调整，降低钢铁料成本成为当务之急，对各钢厂需要具有重要意义。

CN1796586公开了一种电炉冶炼不锈钢母液工艺，其步骤包括：a)配料：不锈钢废钢，占金属加入量的15～25％，铬铁合金，占金属加入量的15～25％，石灰加入量30～45kg/吨；脱磷铁水，加入比例为35～60％，成分控制C2.50～3.80％、P≤0.020％、S≤0.040％；b)熔炼，吹氧量控制在：5～10m3/t，吹氧流量：1500～2500Nm3/h；吹氧量控制：5～10m3/t；c)还原，硅铁粉喷入2.5～3.5kg/t、碳粉喷入1.5～2.5kg/t或加入硅铁2.5～3.5kg/t、铝1.5～2.5kg/t；d)出钢，终点温度控制：1640～1660℃。

CN101148734一种铁素体不锈钢母液的冶炼方法：采用脱磷铁水+碳钢废钢+铬铁的配料模式冶炼铁素体不锈钢。加入脱磷铁水后即加入碳钢废钢及铬铁合金，并通电；通电至2.0～4.0Mwh时，加入硅铁；通电至5.0～7.0Mwh时开始吹氧；当电耗达到8.0～12.0Mwh时，吹氧流量调整为2500Nm3/h，总吹氧量为9～10Nm3/t；电耗为7.0～10.0Mwh时，加石灰；电耗为16.0～20.0Mwh时，喷吹碳粉；电耗为15.0～18.0Mwh时，加白云石；通电至220-240Kwh/t时，测温，温度≥1610℃时，还原；通电至250-320Kwh/t时，测温，温度达到1630～1660℃时出钢。

以上两种专利的炉料结构只适合冶炼不锈钢，对于大多数钢种并不适用。在电炉内同时进行氧化、还原，电耗高，冶炼周期长，对铁水、钢铁料质量要求高，铁水必须脱磷，钢铁料分别为不锈钢废钢和碳钢废钢，成本高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构优化的电炉炉料工艺，使电炉冶炼效率提高，生产成本降低。

本发明的技术方案是，一种高效低成本的电炉炉料工艺，其步骤如下：

(1)主料：铁水占金属加入量的30～60％，优质废钢占金属加入量的5～30％，廉价废钢占金属加入量的30～45％；

(2)辅助料：辅料按钢铁料重量的一定比例加入，石灰3.0～3.5％，轻烧白云石1.0～1.5％；

(3)炉门及放渣操作：出钢后，清理、垫补好炉门口，以保证前期不流渣；炉料熔清前，不放渣；熔清后，自动流渣操作；钢水温度达到1580～1600℃，进行适当放渣操作。

(4)氧枪使用：炉门氧枪流量控制在1500～1800Nm3/h，炉壁枪流量控制在1000～1500Nm3/h；

(5)供电吹氧控制：一次料加料完毕后送电和吹氧同时进行，送电2分钟，停止供电，保持吹氧，氧气压力1.20～1.50Mpa，吹氧时间6～8分钟，废钢全部熔清加入二次料，送电和吹氧同时进行，送电2分钟，停止供电，保持吹氧，氧气压力1.20～1.50Mpa，吹氧时间5～10分钟；二次料熔清后调整氧气压力0.80～1.50Mpa，同时进行炉门口喷焦碳粉造泡沫渣，实现供电埋弧，4～6分钟，钢水温度达到1500～1540℃；

(6)钢水成分控制：碳含量0.30～0.80％，磷含量0.010～0.030％。

上述廉价废钢主要包括渣钢、罐帮、罐铁、球铁和豆钢。

上述高效低成本的电炉炉料工艺，优选的，步骤(1)中铁水占金属加入量的55～60％。

上述高效低成本的电炉炉料工艺，低碳钢到精炼位钢水温度控制在1510～1550℃；中碳钢到精炼位钢水温度控制在1500～1540℃。

在电炉冶炼过程中，如果采用全废钢冶炼，则冶炼周期较长，但兑入铁水后，冶炼周期明显变短，节奏加快显著，兑入铁水15％～30％冶炼周期变化不大，30％至60％，冶炼节奏随铁水量的增加明显加快，超过60％，冶炼周期变化不明显，甚至还稍有增加，说明铁水兑入比例超过60％后，熔池中的C较高，并且Si、Mn、P等元素含量较高，造成炉内脱磷、脱碳时间延长，成为提高冶炼节奏的限制性环节。铁水兑入量与电耗之间成明显线形关系，随着铁水兑入得增加，电耗逐渐降低，电极消耗越低但超过60％后，电耗降低曲线变缓。电极消耗与电耗成正比关系，所以电耗降低，电极消耗也随着降低。另外，随着铁水兑入比例的提高，氧耗呈缓慢上升趋势，兑入70％以上铁水时的氧耗较兑入15～30％铁水时的氧耗吨钢增加约12.7m³，但整体增加幅度不大，氧气的利用率增加。

由以上分析可知，铁水兑入比例在55～60％时，冶炼电耗、氧耗和钢铁料总成本最低，对节能降耗、降低生产成本最有利。

采用轻烧白云石代替部分石灰石造渣，提高渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，对提高炉龄具有明显效果，其次使用轻烧白云石比直接使用白云石可降低因白云石在加热分解过程中的能耗较高问题。

本发明的有益效果是：本发明主要通过优化电炉配料、装料方式和冶炼工艺来增加铁水兑入比例(55～60％)和廉价废钢的入炉量(30～35％)，大幅度提高了电弧炉终点成分和温度命中率；供电时间缩短6分钟，冶炼电耗平均降低58kWh/t钢，达到143Kwh/t钢，电极消耗降低0.30kg/t钢，达到1.40Kg/t钢，同时稀释了有害残余元素，降低了钢水中气体和夹杂物的含量。生产成本降低167元/吨钢。达到了提高钢水质量、缩短冶炼周期和降低消耗的目的，钢材全氧含量降低，对保证钢材质量、降低生产成本具有很好的应用前景。

附图说明

图1为图铁水与电耗的关系，其中横坐标为铁水比(％)，纵坐标为电耗(kWh)。

具体实施方式：

实施例1：

新型炉料结构有效的应用于莱钢特钢厂50吨电弧炉生产，电弧炉终点成分和温度命中率同时由67％提高到91％，供电时间缩短6分钟，冶炼电耗降低58kWh/t钢，电极消耗降低0.30kg/t钢，钢材全氧含量降低明显，生产成本降低167元/吨钢。达到了提高钢水质量、缩短冶炼周期和降低消耗的目的。

1炉料装入

主料：铁水占金属加入量的30％，优质废钢占金属加入量的30％，廉价废钢占金属加入量的40％；

辅助料：辅料按钢铁料重量的一定比例加入，石灰3.0～3.5％，轻烧白云石1.0～1.5％；

1.1余钢量15～30％，并尽可能留渣(出钢回炉后，出钢口不流渣即可)。

1.2根据料源、氧气压力等情况，合理兑入铁水

由于钢铁料含碳量和有害元素不同，氧气压力受外部条件限制稳定性较差，及时调整铁水兑入量，钢铁料含碳量较高时，可适当降低铁水兑入量，有害元素如铜高时，可增加铁水兑入量，稀释残余元素；氧气压力大时，铁水量可以适当增加，氧压小时，减少铁水兑入量。

1.3每炉出钢后，观察炉内情况，根据余钢量，同时考虑钢包、钢铁料回收率等实际情况，适当调整总装入量。

2炉门及放渣操作

2.1出钢后，清理、垫补好炉门口，以保证前期不流渣。

2.2一次料(冶炼每炉钢水时的第一次入炉料)及二次料(由于废钢体积较大，回收率较低，造成第一次加入的炉料时常无法满足设定出钢量而在第一次加入料熔清后补加的第二次料)熔清前，不放渣；熔清后，自动流渣操作；钢水温度达到1580～1600℃，进行适当放渣操作。

2.3出现熔清磷高，1580～1600℃进行换渣操作。

3氧枪使用操作

3.1一次料及二次料熔清前，正常使用炉门和炉壁氧枪。

3.2二次料熔清后，正常使用炉壁氧枪，压力1.20～1.50Mpa和流量1200～1500Nm3/h，根据熔清碳情况，调整压力0.80～1.50Mpa和流量800～1500Nm3/h；炉渣粘稠、过稀或过少，起泡效果差，禁止使用炉门氧枪；炉渣流动性及起泡效果好，可以使用炉门氧枪，但流量必须＜50％最大流量，即小于900Nm3/h。

4送电及泡沫渣操作

4.1熔清后，炉渣粘稠，起泡效果差，禁止送电，补加萤石并用氧管吹扫渣面；炉渣稀，补加石灰并强化喷粉；炉渣量少，及时补加渣料。

4.2熔清后，炉渣流动性及起泡效果好，根据熔清碳情况，适时送电，使成分和温度同时达到出钢要求。

5电炉用氧供电控制

5.1一次料用氧供电控制

加入一次料和兑入铁水后，炉内铁水和余钢占总量的65％左右，为实现前期强化用氧创造了好的热力学条件。

加料完毕后，送电和吹氧同时进行，送电2分钟，停止供电，保持吹氧，氧气压力1.20～1.50Mpa，吹氧至废钢全部熔清加入二次料，一次料吹氧时间6～8分钟。

一次料强化用氧，有利于前期氧化脱硅去锰，提高熔池钢水温度。氧气压力流量大，搅拌熔池，促进热量传递，提高一次料加入的块度较大的渣钢、罐帮及罐铁温度，利于后期熔化。

5.2二次料用氧供电控制

加入二次料(含一些炉次兑入铁水)后，送电和吹氧同时进行，送电2分钟，停止供电，保持吹氧，氧气压力1.20～1.50Mpa，持续时间5～10分钟。根据烟气和炉渣情况，决定大压力吹氧时间，烟气浓，炉渣稠，吹氧时间取上限，并可适当延长；烟气淡，炉渣流动性良好，吹氧时间取下限，并可适当缩短。

5.3熔清后用氧供电控制

调整氧气压力0.80～1.50Mpa，送电，同时进行炉门口喷焦碳粉造泡沫渣，实现供电埋弧，4～6分钟，钢水温度达到1540℃，取样全分析。根据全分析结果，调整氧气压力，碳偏高，上限控制；碳偏低，下限控制，并取消炉门氧枪吹氧。

稳定的余钢量、铁水兑入量、装入量，稳定的用氧供电，可以确保熔清后碳含量0.30～0.80％，磷含量0.010～0.030％，为熔后冶炼控制创造了条件。稳定的熔清成分，根据不同钢种终点要求，适当调整氧气压力和流量以及供电，即可稳定实现电弧炉终点碳、磷和温度同时达到控制目标要求。

若出现熔清后碳、磷偏高，停止送电和喷粉，氧气压力上限控制，吹氧3～5分钟后，送电，同时进行炉门口喷焦碳粉造泡沫渣，实现供电埋弧。若出现熔清后碳偏低、磷偏高，补加渣料，送电吹氧，强化脱磷。

6出钢温度

低碳钢到精炼位钢水温度控制在1510～1550℃；中碳钢到精炼位钢水温度控制在1500～1540℃。

实施例2：

其它同实施例1。不同之处在于：

主料：铁水占金属加入量的60％，优质废钢占金属加入量的5％，廉价废钢占金属加入量的35％；

辅助料：每吨钢水需分别加入石灰3.0％，轻烧白云石1.5％；

实施例3

其它同实施例1，不同之处在于：

主料：铁水占金属加入量的40％，优质废钢占金属加入量的30％，廉价废钢占金属加入量的30％；

辅助料：每吨钢水需分别加入石灰3.5％，轻烧白云石1.0％；

实施例4

其它同实施例1，不同之处在于：

主料：铁水占金属加入量的35％，优质废钢占金属加入量的20％，廉价废钢占金属加入量的45％；

辅助料：每吨钢水需分别加入石灰3.0％，轻烧白云石1.5％；

Claims

1、一种高效低成本的电炉炉料工艺，其特征是步骤如下：

(2)辅助料：辅料按钢铁料重量的比例分别加入，石灰3.0～3.5％，轻烧白云石1.0～1.5％；

(3)炉门及放渣操作：出钢后，清理、垫补好炉门口，以保证前期不流渣；炉料熔清前不放渣；熔清后，自动流渣操作；钢水温度达到1580～1600℃，进行放渣操作；

(6)钢水成分控制：碳含量0.30～0.80％，磷含量0.010～0.030％。

2、根据权利要求1所述的高效低成本的电炉炉料工艺，其特征是：廉价废钢主要包括渣钢、罐帮、罐铁、球铁和豆钢。

3、根据权利要求1所述的高效低成本的电炉炉料工艺，其特征是：步骤(1)中铁水占金属加入量的55～60％。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的高效低成本的电炉炉料工艺，其特征是：低碳钢到精炼位钢水温度控制在1510～1550℃；中碳钢到精炼位钢水温度控制在1500～1540℃。