CN101717840A - 一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，采用一定形状的类石墨全部或部分替代生铁，采用料篮加类石墨或采用高位料仓直接将类石墨加入炉内方式，进行炼钢生产；本发明能降低电炉炼钢成本，适用于电弧炉炼钢工艺。

Description

一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其是涉及一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法。

背景技术

电弧炉冶炼过程需要配加一定量的碳，进行碳氧反应，放热并产生CO气泡，CO气泡上浮过程中产生动能，起到搅拌熔池促进传质传热、生成泡沫渣埋弧提高热效率、去气去夹杂等作用，即碳氧反应是促进熔化废钢和化渣、促进钢水升温、提供脱P、脱气、去夹杂等冶炼的热力学条件和动力学的必要条件。

目前，电弧炉炼钢普遍采用废钢加生铁或热装部分铁水两种配碳炼钢的方法。例如：电炉既有全废钢冶炼，又有灵活的加铁水技术，全废钢炉次，生铁配比在24％～28％；兑铁水炉次，铁水加入量在12％～60％，铁水量不足24％钢时，可适当配加部分生铁，保证配碳量在1.10％以上。

随着全球钢产量的不断增加，矿石价格不断上涨，铁水、生铁价格也随着不断升高，2008年2月份国际铁矿石采购价格又宣布上涨65％，电弧炉采用传统的生铁或铁水配碳，钢铁料成本压力巨大，生铁收购困难、质量波动，造成电炉冶炼消耗指标恶化，严重制约了电炉的发展。

具报道采用全废钢冶炼时，也有曾使用焦炭粒进行配碳的炼钢方法，由于焦粒在炉内反应速度快，中后期仍需要补加，有熔池后加入焦粒炉内会立即发生大沸腾现象，渣子大量从炉门流出，热量损失大，刚补加的渣料石灰在炉内停留时间短未充分发生反应在渣面随渣从炉门流出，造成流失浪费，采用此冶炼方法时，熔清碳一般在0.30％以下，冶炼终点控制困难，钢水过氧化现象严重，焦炭粒消耗量在15kg/t钢以上，消耗量大，钢铁料消耗指标高，冶炼成本升高。

与焦碳相比，类石墨有含碳量高、灰份低、含硫低、价格便宜的特点，类石墨即不是石墨也不是煤，而是石墨化的无烟煤，结构仍有非晶质，与煤相似，但同时是电的良导体，似石墨，曾有利用类石墨加工成钢水增碳剂，例如：《甘肃冶金》杂志(2005年3月第27卷第1期P9～10)介绍类石墨炼钢增碳剂的成型工艺研究，成型后作为钢水的增碳剂使用，国内外尚未有使用类石墨在电炉熔化期配碳炼钢使用的报道。

电炉使用生铁或铁水配碳炼钢成本高，焦炭粒配碳炉内反应速度不易控制，因此电炉炼钢领域急需寻找一种能够替代生铁或铁水配碳、适用在大型电炉冶炼的含碳物质，并开发出相适应的电炉冶炼工艺，为降低电炉成本，也为电炉的生存寻找了一条新的出路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，克服了现有技术缺陷，减低电炉炼钢成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

该用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法采用一定形状的类石墨全部或部分替代生铁，采用料篮加类石墨或采用高位料仓直接将类石墨加入炉内方式，进行炼钢生产。

进一步，根据电炉大小、炉型不同，采用料篮加类石墨或采用高位料仓直接将类石墨加入炉内方式，进行炼钢生产，具体包括以下步骤或者控制方法：

a、根据炉膛容实际积决定装入量，保证炉壁氧枪枪头与钢液面有适当距离，枪位距离过小，易造成烧枪，距钢液面距离过大，渣中氧化铁含量高，钢铁料消耗增加；

b、送电采用全废钢送电曲线，起弧7档，其余9-11挡电压等级送电；

c、送电3～4MWh时，开启炉壁氧枪，加第一批石灰8kg/t钢，石灰的加入方式为小批量勤加入，生铁量减少，含P量降低，石灰的用量整炉控制在45～50kg/t钢，白云石整炉控制在12～15kg/t钢；

d、有熔池后才使用炉门C-O枪，前期配合炉壁氧枪使用熔化废钢，测温取样前用于清扫炉门，熔清后以炉壁枪为主，炉门碳氧枪的吹氧量控制在15m³/t钢以内，(若无炉壁氧枪，要以炉门氧枪吹氧为主，控制总吹氧量48m³/t钢以内)；

e、生铁量减少，竖炉不塌料现象将增加，可适当延长加第二批料时间；

f、避免前期吹氧量过大造成冶炼后期过氧化，总耗氧量控制在48m³/t；

g、根据泡沫渣情况适时喷碳，保证泡沫渣效果，后期根据取样成份补加类石墨，防止钢水过氧化；

h、钢水温度、成份合适后，检查炉内量否挂料，无异常后方能出钢，保证留钢量在10～20吨(不同炉型留钢量有一定差异)。

进一步，类石墨加工成∮50×50mm的圆柱状或者Φ50mm的球状。

进一步，炉内类石墨加入量要根据实际需要的配碳量和吹氧量灵活调整，冶炼后期根据测温取样的情况可以适当补加，吨钢类石墨消耗量在3～12kg。

本发明的有益效果是：

本发明与传统的电炉炼钢工艺相比较，具有以下优点：

1.)生铁使用量减少，钢铁料成本降低，实际生产中，(以100吨电炉为例)每炉减少生铁10吨，多消耗类石墨500kg(价格1200元/吨)，生铁与废钢的差价按600元，每炉出钢量按110吨，仅此计算吨钢就直接降低钢铁料成本49元。[(10吨*600元/吨-0.5吨*1200元/吨)/110吨＝49元/吨]

2.)冶炼指标改善

通过类石墨替代部分生铁后，在全废钢的情况下，冶炼平稳，后期过氧化现象减少，渣中的FeO％含量降低，由原来的28％降低到现在的19％；钢铁料消耗降低11.2kg/t以上，石灰消耗降低7kg/t以上，油耗、氧耗也都有一定程度的降低；炉衬寿命由原来的380次提高到现在的510次，平均提高了130次。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：安钢100吨电炉使用本发明方法全废钢冶炼桥梁钢Q345q

两篮料装入，总装入量130吨，第一篮料重70吨，其中加有20吨生铁，在第一篮底部加1袋类石墨1.25吨，7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，送电4MWh后开启氧油烧嘴和炉壁氧枪，流渣后使用炉门枪吹氧开始，然后加第一批石灰800kg，等炉内第一批料化空后加第二篮料，仍7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，送电后开始炉门枪辅助炉壁氧枪吹氧，炉门枪总吹氧量控制在1500m3以内，分5批加入石灰、白云石造渣剂，每批石灰量在500～800kg，石灰总耗量为4800kg，白云石根据炉渣情况总耗量为1500kg，总吹氧量4800m3，喷吹碳粉使用量900kg，送电38MWh，配碳量为1.43％，熔清碳含量0.85％，出钢量117.12吨，钢铁料消耗1116kg/t。

实施例二：安钢100吨电炉使用本发明方法全废钢冶炼高强度船板钢AH32

两篮料装入，总装入量129吨，第一篮料重69.5吨，加有15吨生铁，装料前通过高位料仓加炉内800kg类石墨，800kg石灰，7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，送电4MWh后开启氧油烧嘴和炉壁氧枪，流渣后使用炉门枪吹氧开始，等炉内第一批料化空后加第二篮料，仍7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，通过高位料仓补加加类石墨200kg，送电后开始炉门枪辅助炉壁氧枪吹氧，炉门枪总吹氧量控制在1200m3以内，分5批加入石灰、白云石造渣剂，每批石灰量在500～800kg，石灰总耗量为4900kg，白云石总耗量为1500kg，本炉总吹氧量4600m3，类石墨总用量1000kg，喷吹碳粉使用量1200kg，送电38MWh，配碳量为1.28％，熔清碳含量0.75％，出钢量115.8t，钢铁料消耗1114kg/t。

实施例三：安钢100吨电炉使用本发明全废钢冶炼船板钢船板A

两篮料装入，总装入量132吨，第一篮料重74吨，其中加有18吨生铁，装料前通过高位料仓加炉内500kg类石墨，800kg石灰，7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，送电4MWh后开启氧油烧嘴和炉壁氧枪，流渣后使用炉门枪吹氧开始，然后加第一批石灰400kg，等炉内第一批料化空后加第二篮料，仍7档电压起弧，起弧稳定后，9～11挡电压等级送电，送电后开始炉门枪辅助炉壁氧枪吹氧，炉门枪总吹氧量控制在1500m³以内，分5批加入石灰、白云石造渣剂，每批石灰量在500～800kg，石灰总耗量4500kg，白云石总耗量为1200kg，本炉总吹氧量4500m³，喷吹碳粉使用量1100kg，类石墨总用量1000kg，送电39MWh，配碳量为1.35％，熔清碳含量0.92％，出钢量118.39t，钢铁料消耗为1115kg/t。

以上实施例中，类石墨入炉所采用两种加入方式，可以参考如下详细方案：

①通过料篮随废钢加入炉内的详细方案：

在废钢料场类石墨块无法用磁盘吸住、散开加入料篮，只能吨包袋整包直接加入料篮；供应的类石墨每袋平均重量为1.15t(根据实际情况可改变)，C含量在80％左右，堆比度为1.13t/m3左右；在装入量为130吨时：

1袋类石墨配碳量为＝1.15*0.8/130*100％＝0.70％。(配碳量为70个)

1吨生铁的配碳量为＝1*4.2％/130*100％＝0.0323％。(配碳量为3.23个)

比较类石墨、生铁、废钢的堆比度，废钢由于质量差，堆比度小，料篮体积70m³，类石墨完全替代生铁时将无法满足每炉两篮料装入的要求，三篮料装入将会影响冶炼周期，采用类石墨替代部分生铁。

根据配碳量的计算，装入量128～130吨时，采用方案：每炉加生铁20吨，第一篮料底部加一袋类石墨；类石墨熔点高，料篮底部加入能够延长炉内反应时间，充分利用，避免后期氧化不充分造成出钢增碳现象。

②从高位料仓灵活加入炉内

当装入量稳定在120～130吨范围时，考虑两篮料装入，装入量且不能减少，每炉仍需配加生铁20吨，，加第一篮料前，通过高位料仓提前加炉内类石墨300～500kg，若废钢料重废比例大，两篮料能够满足要求，类石墨就可以完全替代生铁配碳，类石墨与留钢留渣中的FeO发生反应快速起渣，与以前使用焦粒相比，类石墨炉内反应速度较慢，利用率升高，泡沫渣持久稳定，能够保证熔清C含量，后期根据取样成份也可适当补加，与料篮加类石墨和直接配加焦粒相比，类石墨消耗量大幅度减少。

高位料仓加类石墨方案能够保证熔清C含量≥0.50％，冶炼过程整个熔池反应平稳，冶炼条件改善，消耗量减少；通过高位料仓加入炉内，每炉类石墨消耗量平均在480kg左右，比吨包加入料篮消耗量降低，也比以往直接配加焦粒的消耗成本降低，加20吨生铁全废钢条件下配加焦粒炉次每炉焦粒消耗量在1200～1500kg。

以上实例表明，利用类石墨块替代生铁的电炉炼钢方法时，完全能够利用碳氧反应促进熔化废钢和化渣、促进钢水升温、提供脱P、脱气、去夹杂等冶炼任务，并且在很大程度上降低了炼钢成本，优化了冶炼参数，提高了电炉冶炼效率。本发明不需要购置或改造任何设备，操作方法简单易行，尤其使用于大型电炉的批量生产，具有很好的应用前景。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，其特征在于：采用一定形状的类石墨全部或部分替代生铁，采用料篮加类石墨或采用高位料仓直接将类石墨加入炉内方式，进行炼钢生产。

2.根据权利要求1所述的一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，其特征在于，根据电炉大小、炉型不同，采用料篮加类石墨或采用高位料仓直接将类石墨加入炉内方式，进行炼钢生产，具体包括以下步骤或者控制方法：

a、根据炉膛实际容积决定装入量，保证炉壁氧枪枪头与钢液面有适当距离；

b、送电采用全废钢送电曲线，起弧7档，其余9-11挡电压等级送电；

c、送电3～4MWh时，开启炉壁氧枪，加第一批石灰8kg/t钢，石灰的加入方式为小批量勤加入，石灰的用量整炉控制在45～50kg/t钢，白云石整炉控制在12～15kg/t钢；

d、有熔池后才能使用炉门碳氧枪，前期配合炉壁氧枪使用熔化废钢，测温取样前用于清扫炉门，熔清后以炉壁枪为主，炉门碳氧枪的吹氧量控制在15m³/t钢以内；若无炉壁氧枪，要以炉门氧枪吹氧为主，控制总吹氧量48m³/t钢以内；

e、适当延长加第二批料时间；

f、总耗氧量控制在48m³/t；

g、根据泡沫渣情况适时喷碳，保证泡沫渣效果，后期根据取样成份补加类石墨，防止钢水过氧化；

h、钢水温度、成份合适后，检查炉内量否挂料，无异常后方能出钢，保证留钢量在10～20吨。

3.根据权利要求1或2所述的一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，其特征在于：类石墨加工成∮50×50mm的圆柱状或者Φ50mm的球状。

4.根据权利要求3所述的一种用类石墨替代生铁配碳的电炉炼钢方法，其特征在于：炉内类石墨加入量要根据实际需要的配碳量和吹氧量灵活调整，冶炼后期根据测温取样的情况可以适当补加，吨钢类石墨消耗量在3～12kg。