CN102212646A

CN102212646A - 电炉冶炼喷碳工艺

Info

Publication number: CN102212646A
Application number: CN2011101399320A
Authority: CN
Inventors: 郭亚飞; 缪元良
Original assignee: LANZHOU XINGYUAN IRON STEEL CO Ltd
Current assignee: LANZHOU XINGYUAN IRON STEEL CO Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102212646B

Abstract

本发明涉及一种电炉冶炼喷碳工艺。本发明包括下述步骤：a、填装碳粉，先筛选碳粉：粒度φ≤3mm，含水量≤3%，含硫量≤2.5%，再将经筛选后的碳粉装入喷补机（1）内；b、调整压缩空气压力，将喷补机（1）压力与自耗式喷碳枪（3）压力均调整为0.2MPa～0.3MPa；c、打开喷补机碳粉下料阀；d、将自耗式喷碳枪（3）穿过炉渣层（5）插入电弧炉熔池（4）钢水中；e、电弧炉冶炼，分3次加料，当熔池温度升高，废钢熔清，打开喷补机喷入碳粉，每次三分钟的喷吹，达到冶炼钢种Q235的化学成份要求，具备出钢条件，即可出钢。本发明的优点是：可以节约电能，提高废钢回收率，操作简便、设备简单，具有很强的可行性。采用喷碳工艺后，吨钢可节电30度，废钢回收率可提高1%以上，吨钢综合经济效益达50元以上，如果全国电炉冶炼都采用这项技术，每年可节能降耗100亿元。

Description

电炉冶炼喷碳工艺

技术领域

本发明涉及一种电炉冶炼过程中增碳技术，更具体地说涉及一种电炉冶炼喷碳工艺。

背景技术

据国家工信部2011年5月份发布的资料表明，今年一季度我国粗钢产量已达1.7亿吨，预计全年将突破7亿吨大关。而目前我国采用电弧炉炼钢的比例约为20%，即有1.5亿吨钢为电弧炉冶炼，据预测到“十二五”末，这一比例将超过30%，即2亿吨以上。电弧炉炼钢的主要能量来源是电能和化学能。电能由外部供给，化学能主要由废钢原料带入的元素氧化产生。在冶炼过程总能耗不变的条件下，提高化学能的利用率，就意味着减少电能消耗。因此，优化冶炼过程中的元素配比，充分利用化学能，就成为冶炼过程中节能降耗的主攻方向之一。在以废钢为原料的电炉冶炼中，一般情况下废钢中碳元素含量均不足。因此，各冶炼厂普遍采用加入生铁的办法，以增加钢水中的碳含量。但由于生铁价格较高，且不断上涨，已由三年前的每吨2000余元，上涨到今年的每吨3500元，导致加入生铁的费用超过了节约电能的费用，最终结果是得不偿失。于是，人们用相对便宜的碳粉代替生铁，但依然效果不佳。如目前大多数冶炼厂采用的“炉底加焦丁”、“炉门和炉壁碳氧枪”等技术就是这样。由于炉内钢渣阻碍，采用上述技术增碳时，碳粉大部分喷在钢渣上，不能均匀地分布于钢水中而被浪费掉，致使增碳效果差，浪费大，成本高，且难以准确有效地控制增碳量而事倍功半。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电炉冶炼喷碳工艺，将自耗式喷碳枪直接插入钢水中，将碳粉喷吹溶解于钢水中，克服了炉渣层阻隔，加速了氧碳反应，增加了化学能量的产生，达到快速增碳缩短冶炼时间，增加废钢回收率的目的。

本发明包括下述步骤：

a、填装碳粉

首先筛选碳粉：粒度φ≤3mm，含水量≤3%，含硫量≤2.5%，然后将筛选后的碳粉装入喷补机（1）罐内。

b、调整压缩空气压力

将喷补机（1）罐内压力与自耗式喷碳枪（3）压力均调整为0.2 MPa～0.3 MPa 。

c、打开喷补机碳粉下料阀。

d、将自耗式喷碳枪（3）穿过炉渣层（5）插入电弧炉熔池（4）钢水中。

e、电弧炉冶炼：

⑴第一次给电炉加废钢料，送电、吹氧熔化，当炉料熔清形成熔池，在含碳量<0.30%时，即可喷碳，喷碳量为2Kg/T，喷碳时间为3分钟；

⑵第二次给电炉加废钢料，送电、吹氧熔化，当炉料熔清形成熔池，在含碳量<0.30%时，即可喷碳，喷碳量为2Kg/T，喷碳时间为3分钟；

⑶第三次给电炉加废钢料，送电、吹氧熔化，当熔池温度升高，废钢全部熔清，温度>1550℃时取样，要求磷<0.015%，然后再次测温T=1560℃时，打开喷补机喷吹碳粉，喷碳量为2Kg/T，喷碳时间为3分钟。通过三分钟的喷吹，电弧炉炉顶火焰渐小时，停止喷吹。测温T=1610℃时取样分析是否达到所冶炼钢种Q235的化学成份要求，具备出钢条件，即可出钢。喷碳采用多次喷吹法或一次喷吹法，碳粉为焦炭粉。

本发明的优点是：一是节约电能。众所周知，电弧炉冶炼过程中大量用氧，使钢水中含氧量很高，采用喷碳工艺后，炉内发生急剧的碳氧反应，产生大量的化学能，化学能的充分利用缩短了冶炼时间，降低了电能的消耗。二是提高了废钢回收率。采用本发明的这项喷碳工艺后的预脱氧，钢水到精炼炉后更容易冶炼，渣中部分氧化铁被还原，从而提高了废钢回收率。三是操作简便、设备简单，具有很强的可行性。采用喷碳工艺后，吨钢可节电30度，废钢回收率可提高1%以上，吨钢综合经济效益达50元以上，如果全国电炉冶炼都采用这项技术，每年可节能降耗100亿元。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明电炉冶炼喷碳工艺中使用喷补机1通过软管2连接自耗式喷碳枪3，穿过炉渣层5插入电弧炉熔池4的示意图。

具体实施方式

在图1中：购置的喷补机1，提供0.4Mpa压缩空气为气源，通过φ25mm软管2 连接自耗式喷碳枪3，以空气作为载体将碳粉喷入电弧炉熔池4钢水中，在公称容量30T电弧炉5中实施冶炼，电弧炉型号为EBT，冶炼钢种Q235。

在整个熔化期当碳小于所冶炼钢种的下限，采用多次喷吹法。当碳大于所冶炼钢种的下限，采用一次喷吹法。

实施例1（采用多次喷吹法）

本发明包括下述步骤：

a、填装焦炭粉

首先筛选焦炭粉：粒度φ≤3mm，含水量≤3%，含硫量≤2.5%，然后将筛选后的0.8吨焦炭粉装入喷补机1。喷补机1为外购件，型号为PB-Y1.2。

b、调整压缩空气压力

将喷补机1压力与自耗式喷碳枪3压力均调整为0.2 MPa～0.3 MPa ；

c、打开喷补机碳粉下料阀；

d、将自耗式喷碳枪3穿过炉渣层5插入电弧炉熔池4钢水中；

e、电弧炉冶炼：

⑴第一次给电炉加废钢料12吨，送电、吹氧熔化，当炉料熔清后形成熔池，在含碳量低于0.30%时，即可喷焦炭粉，焦炭粉量为24Kg，喷碳时间为3分钟。通过喷碳①发生碳氧反应产生热量，②适当增碳以利于后步吹氧助熔，此时可不考虑磷含量。

⑵第二次给电炉加废钢料12吨，送电、吹氧熔化，当炉料熔清形成熔池，在含碳量<0.30%时，即可喷吹焦炭粉，喷吹焦炭粉的量为22Kg，喷碳时间为3分钟。

⑶第三次给电炉加废钢料10.5吨，送电、吹氧熔化，当熔池温度升高，废钢全部熔清，温度>1550℃时取样①（见表1）通过光谱分析仪分析炉内钢水化学成份碳、磷含量，要求碳含量<0.12%，磷含量<0.015%，然后再次测温T=1560℃时，打开补炉机喷吹焦炭粉，喷吹焦炭粉的量为20kg，通过三分钟的喷吹，电弧炉炉顶火焰渐小时，停止喷吹。测温T=1610℃，取样②（见表1）分析是否达到所冶炼钢种Q235的化学成份要求，如达到所冶炼钢种Q235的化学成份要求，具备出钢条件，即可出钢。

本炉冶炼时间为82分钟，较平均冶炼90分钟缩短8分钟，钢水重30.95T，回收率为89.7%，较平均回收率提高1.2%，电耗408KWh，故平均电耗34KWh。

冶炼过程中化学成份检测结果（表1）

样别	碳	磷
			取样①	0.07%	0.014%
取样②	0.13%	0.017%

实施例2（采用一次喷吹法）

本实施例的步骤与实施例1相同，所不同的是：步骤e电弧炉冶炼，

⑴第一次给电炉加废钢料13吨，送电、吹氧熔化，使炉料熔清形成熔池，含碳量>0.30% 。

⑵第二次给电炉加废钢料11吨，送电、吹氧熔化，使炉料熔清形成熔池，含碳量>0.30% 。

⑶第三次给电炉加废钢料10.5吨，送电、吹氧熔化，当熔池温度升高，废钢全部熔清，温度>1550℃时取样①（见表2），通过光谱分析仪分析炉内钢水化学成份碳、磷含量，要求碳含量<0.12%，磷含量<0.015%，然后再次测温T=1560℃时，打开补炉机喷吹焦炭粉，喷吹焦炭粉的量为30Kg，喷碳时间为3分钟，电弧炉炉顶火焰渐小时，停止喷吹。测温T=1610℃，取样②（见表2）分析是否达到所冶炼钢种Q235的化学成份要求，如达到所冶炼钢种Q235的化学成份要求，具备出钢条件，即可出钢。

本炉冶炼时间84分钟，较平均冶炼90分钟缩短6分钟，钢水重30.75T，回收率89.1%，较平均回收率提高1.0%，电耗412KWh，故平均电耗30KWh。

冶炼过程中化学成份检测结果（表2）

样别	碳	磷
			取样①	0.05%	0.015%
取样②	0.12%	0.018%

综上所述：电弧炉炼钢一般加入三次废钢料，每次加料后送电、熔化废钢，并吹氧助熔。当废钢熔化变成钢水时，钢水的特性是：大量的氧溶解在钢水中，碳氧在一定的温度下，碳氧的乘积是一个平衡常数K，也就是碳含量越低氧含量越高，故在喷碳过程中发生如下反应：

C + (O)

｛CO｝+ 热量

随着喷碳的进行，发生激烈的碳氧反应并产生大量的热能，随着氧的削减，碳逐渐溶解于钢水中，碳含量得到增加，当钢水中含有大量的碳时，再吹入氧气又发生碳氧反应：

C + O₂ CO + 热量

此时达到了利用化学能节电的目的。

随着碳粉的喷入另外发生以下反应：

FeO + C

Fe+ CO

渣中部分FeO被还原成Fe，故达到以提高钢铁料回收率的目的。

上述是电弧炉喷碳之后发生化学反应的原理，通过喷碳操作，能达到充分利用化学能的目的，从而节电，增加钢铁料的回收率，缩短冶炼时间，为精炼炉预脱氧。

Claims

1.一种电炉冶炼喷碳工艺，该工艺包括下述步骤：

a、填装碳粉

首先筛选碳粉：粒度φ≤3mm，含水量≤3%，含硫量≤2.5%，然后将筛选后的碳粉装入喷补机（1）罐内；

b、调整压缩空气压力

将喷补机（1）罐内压力与自耗式喷碳枪（3）压力均调整为0.2 MPa～0.3 MPa ；

c、打开喷补机碳粉下料阀；

d、将自耗式喷碳枪（3）穿过炉渣层（5）插入电弧炉熔池（4）钢水中；

e、电弧炉冶炼：

⑶第三次给电炉加废钢料，送电、吹氧熔化，当熔池温度升高，废钢全部熔清，温度>1550℃时取样，要求磷<0.015%，然后再次测温T=1560℃时，打开喷补机喷吹碳粉，喷碳量为2Kg/T，喷碳时间为3分钟；通过三分钟的喷吹，电弧炉炉顶火焰渐小时，停止喷吹；测温T=1610℃时取样分析是否达到所冶炼钢种的化学成份要求，具备出钢条件，即可出钢。

2.根据权利要求1所述的电炉冶炼喷碳工艺，其中所述的喷碳，采用多次喷吹法或一次喷吹法。

3.根据权利要求1所述的电炉冶炼喷碳工艺，其中所述的碳粉为焦炭粉。