CN102321781B - 电炉冶炼炉料布料工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电炉冶炼炉料布料工艺，该工艺通过料罐将电炉炉料装入电炉中，将重型废钢和渣钢仅装入第一罐炉料中，并且将重型废钢布置在料罐偏下部的位置而加入到电炉中从而使重型废钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴，按重量百分比计，电炉炉料包括30％-35％的生铁或铁水、7％-9％的重型废钢、3％-4％的渣钢、19％-27％的中型废钢、18％-22％的小型废钢、4％-8％的统料型废钢和5％-10％的轻料型废钢。根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺在冶炼过程中可以使炉料快速地熔化并可以确保集束氧枪安全运行。

Description

电炉冶炼炉料布料工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体地讲，本发明涉及一种电炉冶炼炉料的布料工艺。

背景技术

随着国内外冶金行业的竞争加剧，改善电炉短流程工艺成为日益紧迫的问题。为此，必须提高电炉短流程工艺的生产效率，提高电炉短流程工艺的生产效率关键在于强化电炉冶炼、缩短电炉冶炼时间、降低消耗，从而大幅度降低生产成本。

超高功率电弧炉的强化冶炼很大程度上依赖于高效地使用氧气，集束氧枪可将氧气高效地输送到炉内的冷点区域，从而加速能量的转换和冶金反应。然而，当采用集束氧枪供氧时，由于供氧强度过大，热负荷高，如果电炉的炉料布料不合理，特别是重型废钢布料不合理(例如，重型废钢的外形尺寸过大，用量比例过高)，则重型废钢的熔化速度较慢，氧气射流因碰撞大块固体重型金属炉料(例如，重型废钢)而形成的反射流将对集束氧枪的安全运行构成极大的威胁。氧气射流的反射流会使集束氧枪受损，烧坏漏水，致使集束氧枪寿命缩短，并且极易造成重大的安全、质量事故。

为了提高产品的质量，一般在超高功率电弧炉的炉料中配加一部分生铁进行熔炼。然而，如果将配加的生铁集中加入，则生铁熔化后容易烧损脱碳，电炉的冶金效果将会受到影响。

一般传统电炉的布料工艺为：先将部分小块料装在料罐(筐)底部；在小块料的上面，料罐(筐)的中心部位装大块料或难熔料，空隙填充小块料；其余的中、小块料装在大料或难熔料的周围；最后在料罐(筐)上部装入小块轻薄料；渣钢装在远离电极的地方；生铁不装在炉门附近，而是装在大料或难熔料的周围。此种布料工艺对大块料、渣钢的用量比例要求相对宽泛，不作严格的限定，有的重型废钢用量达到40％，而且电炉冶炼时供氧强度较低(从炉门吹氧)，只适用于小吨位、炉壁未安装集束氧枪且只装一罐次炉料的电炉。对于大吨位(50吨以上)的电炉，炉壁安装有多支集束氧枪，供氧强度大，重型废钢及渣钢用量过大，集束氧枪的安全运行受到威胁。大吨位电炉的装料次数达两罐次以上，如果第二罐次及以后罐次再按上述方法配加重型废钢及渣钢，则为了确保集束氧枪的安全运行，必须推迟集束氧枪的供氧时间，因而将延长电炉的生产时间。生铁装在大料或难熔料的周围，更靠近集束氧枪，用氧后生铁将会熔损脱碳，同时生铁的切割难度较大，炉料的熔化时间延长。如果第二罐炉料只装废钢不配加生铁，则第二罐炉料熔化后碳含量偏低，将会影响其冶金效果。因此，上述传统电炉的布料工艺在大吨位(50吨以上)安装有集束氧枪电炉的冶炼控制方面，难以发挥较大的作用。

综上所述，如果大吨位(50吨以上)的超高功率电弧炉的炉料布料不当，则电炉装料的密实度低且装料次数增加，将造成电炉的熔化时间延长、消耗增加，重型废钢(渣钢)熔化缓慢，集束氧枪易被反弹氧气射流烧坏。因此，本领域亟待解决集束氧枪的安全运行、集束氧枪寿命短以及快速熔化炉料的布料技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足来提供一种电炉冶炼炉料布料工艺。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺通过料罐将电炉炉料装入电炉中，将重型废钢和渣钢仅装入第一罐炉料中，并且将重型废钢布置在料罐偏下部的位置而加入到电炉中从而使重型废钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴，按重量百分比计，电炉炉料包括30％-35％的生铁或铁水、7％-9％的重型废钢、3％-4％的渣钢、19％-27％的中型废钢、18％-22％的小型废钢、4％-8％的统料型废钢和5％-10％的轻料型废钢。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺，使渣钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺，当电炉炉料包括30％-35％的生铁时，将电炉炉料配成包括第一罐炉料和第二罐炉料的两料罐的炉料并依次加入电炉中，使生铁避开集束氧枪喷嘴。第一罐炉料从下到上可以顺序地为轻料型废钢层、重型废钢和渣钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层，第二罐炉料从下到上可以顺序地为轻料型废钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层。第一罐炉料中的生铁可以为炉料总重量的15％-18％，第二罐炉料中的生铁可以为炉料总重量的15％-20％。在加入电炉的第一罐炉料的50％-60％炉料熔化后，向电炉中加入第二罐炉料。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺，当电炉炉料包括30％-35％的铁水时，将电炉炉料配成一料罐的炉料并加入电炉中。炉料在料罐中从下到上可以顺序地为轻料型废钢层、重型废钢和渣钢层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层。在加入电炉的炉料的20％-40％炉料熔化后，向电炉内兑入铁水。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺，直径为80mm-350mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为150mm～400mm，直径为350mm-580mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为100mm～300mm，直径大于580mm的圆柱形实心体重型废钢的重量为100Kg～600Kg，除圆柱形实心体重型废钢之外的其他类型重型废钢的重量为50Kg～600Kg，且加工后的尺寸小于或等于800mm×300mm×300mm。根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺可以将重型废钢布置在电炉偏下部的位置，因此可以防止由集束氧枪喷出的氧气射流被重型废钢挡回而对氧枪造成损坏。

具体实施方式

现在将描述根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺的示例性实施例。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺以生铁或铁水与废钢为原料并通过料罐将电炉炉料加入电炉中。具体地讲，按重量百分比计，加入电炉中的炉料包括30％-35％的生铁或铁水、7％-9％的重型废钢、3％-4％的渣钢、19％-27％的中型废钢、18％-22％的小型废钢、4％-8％的统料型废钢和5％-10％的轻料型废钢。这里，重型废钢、中型废钢、小型废钢、统料型废钢和轻料型废钢等外形尺寸及重量的具体的要求参见废钢铁标准(GB4223-2004)。

根据本发明的电炉冶炼工艺，将重型废钢和渣钢仅装入第一罐炉料中。此外，为了防止在供氧过程中电炉的集束氧枪喷出的氧气射流碰撞大块固体重型金属炉料形成反射流而对集束氧枪的安全运行造成影响，根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺将重型废钢布置在料罐偏下部的位置，并严格限定其用量，这样在炉料加入到电炉中后可以使重型废钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴，从而防止由集束氧枪喷出的氧气流碰撞大块的重型废钢后形成反射流而损坏集束氧枪。此处的偏下部是指料罐的中下部区域。

根据本发明的电炉冶炼炉料布料工艺，重型废钢可以是圆柱形实心体重型废钢及除圆柱形实心体重型废钢之外的其他重型废钢，即，加入电炉中的炉料可以包括7％-9％的圆柱形实心体重型废钢及其他重型废钢。圆柱形实心体重型废钢可以包括圆铸坯、钢坯和钢锭等。其中，根据本发明的示例性实施例，直径为80mm-350mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为150mm～400mm，直径为350mm-580mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为100mm～300mm，直径大于580mm的圆柱形实心体重型废钢的重量为100Kg～600Kg。除圆柱形实心体重型废钢之外的其他类型重型废钢的重量为50Kg～600Kg，且加工后的尺寸小于或等于800mm×300mm×300mm。重型废钢的尺寸或重量限定在上述范围内的原因如下：如果重型废钢的外形尺寸过大、过长或用量比例过高，则重型废钢在电炉内的熔化速度较慢，氧气射流因碰撞大块固体的重型废钢而形成的反射流将烧坏集束氧枪，致使集束氧枪寿命缩短，并且极易造成重大的安全事故。此外，如果重型废钢的外形尺寸过大或过长，则电炉装料的密实度低，这将造成电炉的装料次数多，熔化时间延长。

根据本发明的示例性实施例，加入电炉中的炉料包括3％-4％的渣钢。这里，如果渣钢用量过大，则会因渣钢导电性差而使炉料的熔化缓慢，延长冶炼时间，并且会在熔炼时产生较多的炉渣。此外，根据本发明的示例性实施例，在布料操作过程中应当使渣钢避开和远离集束氧枪喷嘴，这样可以防止因渣钢的氧化性差，难以切割，在氧气切割渣钢的过程中形成氧气反射流对集束氧枪安全运行造成的威胁。

需要说明的是，根据本发明的示例性实施例，使用的中型废钢的尺寸应小于根据本发明的重型废钢的尺寸，以便于电炉快速冶炼。

下面将详细地描述根据本发明的电炉冶炼布料工艺。

在使用生铁和废钢作为电炉冶炼炉料的情况下，即，在电炉炉料包括30％-35％的生铁的情况下，将上述的电炉炉料配成两料罐的炉料。具体地讲，在第一罐炉料中，从下到上顺序地层层布料为轻料型废钢层、重型废钢和渣钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层；在第二罐炉料中，第二罐炉料从下到上顺序地层层布料为轻料型废钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层。通过这样布置炉料，在通过料罐将炉料加入电炉中时，可以使重型废钢的大块炉料避开和远离集束氧枪，从而防止如上所述的对集束氧枪的损坏，同时可以防止重型废钢对电炉侧壁造成损坏。

根据本发明示例性实施例的电炉冶炼炉料布料工艺，第二罐炉料不再配加重型废钢和渣钢，其理由如下：电炉在第一罐料部分熔化后，再加入第二罐炉料，这样炉料在电炉内的料层高度升高，如果在第二罐炉料中再配加重型废钢和渣钢，则重型废钢和渣钢更靠近集束氧枪喷嘴，为了确保集束氧枪的安全运行，势必推迟供氧时间和降低供氧强度，将会延长电炉的生产时间，不利于提高电炉的生产效率。因此，根据本发明示例性实施例的在第二罐炉料中不再加入重型废钢和渣钢可以使电炉的供氧时间提前并使废钢快速熔化，从而可以缩短电路的生产时间，提高电炉的效率。

当生铁被装在集束氧枪附近时，因为生铁中硅、锰等含量过高，所以生铁被氧化后形成的渣子使生铁隔离并使生铁不能继续被氧化，使得生铁的切割难度加大。此外，生铁靠近集束氧枪易使生铁中的碳熔损，使得钢液中的碳含量低，泡沫渣效果差，钢中的气体含量高。如果第二罐炉料只装废钢不配加生铁，则第二罐炉料熔化后碳含量偏低，将会影响其冶金效果。因此，为确保电炉的综合冶金效果，根据本发明的分两批将生铁装入炉内应当使生铁避开集束氧枪喷嘴区域，即，应当使生铁避开集束氧枪的喷嘴。此外，可避免生铁集中一批次装入炉内造成的生铁过多熔损脱碳而达不到应有的冶金效果。

这里，第一罐料中的生铁为炉料总重量的15％-18％，第二罐料中的生铁为炉料总重量的15％-20％。

在将炉料加入电炉的过程中，可以先将第一罐炉料加入电炉中，待第一罐炉料熔化50％-60％后，再加入第二罐炉料。如果第一罐炉料熔化超过60％后加入第二罐炉料，则电炉内的炉料不能完全包裹电弧，致使电弧的热效率低，能耗高；如果第一罐炉料熔化未超过50％，则由于电炉内的空间限制而第二罐炉料不能全部被电炉装下。

在使用铁水和废钢作为电炉冶炼炉料的情况下，即，在电炉炉料包括30％-35％的铁水的情况下，将上述的电炉炉料配成一料罐的炉料。具体地讲，在料罐中，从下到上顺序地布置轻料型废钢、重型废钢和渣钢、中型废钢、小型废钢、统料型废钢。通过对炉料这样的布置，在通过料罐将炉料加入电炉中时，可以使重型废钢的大块炉料远离集束氧枪，从而防止如上所述的对集束氧枪的损坏，同时可以防止重型废钢对电炉侧壁造成的损坏。

在将炉料加入电炉的过程中，可以先将上述的布置在料罐中的炉料加入电炉中，待炉料熔化20％-40％后，兑入铁水。如果装入的炉料熔化超过40％后兑入铁水，则电炉内的炉料不能完全包裹电弧，致使电弧的热效率低，能耗高；如果装入的炉料熔化未超过20％，则因固体炉料多，温度低，而不能用氧强化冶炼，并且由于电炉内的空间限制，而不能将铁水全部装下。

下面将参照具体的实施例来描述根据本发明的电炉冶炼布料工艺。

重型废钢一般包括钢锭、钢坯、初轧坯、切头、切尾、铸钢件、钢轧辊、重型机械零件、切割结构件等。在本发明的实施例中使用了废钢锭、连铸切头和切尾、钢包余水废钢和中间包余水废钢作为重型废钢。在本发明实施例中使用的废钢锭以及连铸切头和切尾尺寸满足如下的要求：直径为80mm-350mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为150mm～400mm，直径为350mm-580mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为100mm～300mm，直径大于580mm的圆柱形实心体重型废钢的重量为100Kg～600Kg。除圆柱形实心体重型废钢之外的其他类型重型废钢的重量为50Kg～600Kg，且加工后的尺寸小于或等于800mm×300mm×300mm。在本发明实施例中使用的渣钢的尺寸为小于或等于300mm×300mm×300mm。

实施例1

70吨安装有3支集束氧枪超高功率电炉的炉料布料工艺：

将轻料型废钢、重型废钢和渣钢、生铁、中型废钢、小型废钢、统料型废钢顺序地加入料罐中作为第一罐炉料，并将第一罐炉料加入电炉中。上述布置使重型废钢布置在料罐偏下部的位置从而使重型废钢远离电炉的集束氧枪。然后将剩余的轻料型废钢、生铁、中型废钢、小型废钢、统料型废钢加入料罐中作为第二罐炉料，待第一罐料在电炉中熔化50％时，加入第二罐炉料进行冶炼。其中，按重量百分比计算，加入电炉中的炉料包括35％的生铁、7％的重型废钢、3％的渣钢、21％的中型废钢、19％的小型废钢、5％的统料型废钢、10％的轻料型废钢。第一罐炉料中的生铁为炉料总重量的17％，第二罐炉料中的生铁为炉料总重量的18％。

根据本实施例的布料方法进行布料，炉料熔化快速，集束氧枪运行安全。

实施例2

70吨安装有3支集束氧枪超高功率电炉的炉料布料工艺：

将轻料型废钢、重型废钢和渣钢、中型废钢、小型废钢、统料型废钢顺序地加入料罐中，上述布置使重型废钢布置在料罐偏下部的位置从而使重型废钢远离电炉的集束氧枪。然后通过料罐将炉料加入电炉中进行冶炼，待炉料熔化35％时，加入铁水。其中，按重量百分比计算，加入电炉中的炉料包括32％的铁水、9％的重型废钢、3.5％的渣钢、25％的中型废钢、20％的小型废钢、5％的统料型废钢、5.5％的轻料型废钢。

根据本实施例的布料方法进行布料，炉料熔化快速，集束氧枪运行安全。

实施例3

70吨安装有3支集束氧枪超高功率电炉的炉料布料工艺：

将轻料型废钢、重型废钢和渣钢、生铁、中型废钢、小型废钢、统料型废钢顺序地加入料罐中作为第一罐炉料，并将第一罐炉料加入电炉中。上述布置使重型废钢布置在料罐偏下部的位置从而使重型废钢远离电炉的集束氧枪。然后将剩余的轻料型废钢、生铁、中型废钢、小型废钢、统料型废钢加入料罐中作为第二罐炉料，待第一罐料在电炉中熔化60％时，加入第二罐炉料进行冶炼。其中，按重量百分比计算，加入电炉中的炉料包括30％的生铁、8％的重型废钢、4％的渣钢、23％的中型废钢、20％的小型废钢、7％的统料型废钢、8％的轻料型废钢。第一罐炉料中的生铁为炉料总重量的15％，第二罐炉料中的生铁为炉料总重量的15％。

根据本实施例的布料方法进行布料，炉料熔化快速，集束氧枪运行安全。

通过上面对本发明示例性实施例的描述可以看出，根据本发明的电炉冶炼布料工艺在冶炼过程中可以使炉料快速熔化并可以使集束氧枪安全地运行。

Claims (11)

1.一种电炉冶炼炉料布料工艺，用于炉壁安装有集束氧枪的电炉冶炼布料，通过料罐将电炉炉料装入电炉中，其特征在于，将重型废钢和渣钢仅装入第一罐炉料中，并且将重型废钢布置在料罐偏下部的位置而加入到电炉中从而使重型废钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴，按重量百分比计，电炉炉料包括30%-35%的生铁或铁水、7%-9%的重型废钢、3%-4%的渣钢、19%-27%的中型废钢、18%-22%的小型废钢、4%-8%的统料型废钢和5%-10%的轻料型废钢。

2.如权利要求1所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，使渣钢避开和远离电炉的集束氧枪喷嘴。

3.如权利要求1所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，当电炉炉料包括30%-35%的生铁时，将电炉炉料配成包括第一罐炉料和第二罐炉料的两料罐的炉料并依次加入电炉中。

4.如权利要求3所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，使生铁避开集束氧枪喷嘴。

5.如权利要求3所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，第一罐炉料从下到上顺序地为轻料型废钢层、重型废钢和渣钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层，

第二罐炉料从下到上顺序地为轻料型废钢层、生铁层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层。

6.如权利要求5所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，第一罐炉料中的生铁为炉料总重量的15%-18%，第二罐炉料中的生铁为炉料总重量的15%-20%。

7.如权利要求3所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，在加入电炉的第一罐炉料的50%-60%炉料熔化后，向电炉中加入第二罐炉料。

8.如权利要求1所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，当电炉炉料包括30%-35%的铁水时，将电炉炉料配成一料罐的炉料并加入电炉中。

9.如权利要求8所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，炉料在料罐中从下到上顺序地为轻料型废钢层、重型废钢和渣钢层、中型废钢层、小型废钢层、统料型废钢层。

10.如权利要求9所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，在加入电炉的炉料的20%-40%炉料熔化后，向电炉中兑入铁水。

11.如权利要求1所述的电炉冶炼炉料布料工艺，其特征在于，

直径为80mm-350mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为150mm～400mm，直径为350mm-580mm的圆柱形实心体重型废钢加工后的长度为100mm～300mm，直径大于580mm的圆柱形实心体重型废钢的重量为100Kg～600Kg，

除圆柱形实心体重型废钢之外的其他类型重型废钢的重量为50Kg～600Kg，且加工后的尺寸小于或等于800mm×300mm×300mm。