CN102586541B

CN102586541B - 一种适用于小功率电弧炉的炼钢方法

Info

Publication number: CN102586541B
Application number: CN201210104653.5A
Authority: CN
Inventors: 罗婉丽; 张孝云
Original assignee: SHIFANGSHI SANYU FORGINGS CO Ltd
Current assignee: SHIFANGSHI SANYU FORGINGS CO Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102586541A

Abstract

本发明公开了适用于小功率电弧炉的炼钢方法，它包括以下步骤：原料准备、熔化、升温、氧化、还原及出钢，炼钢过程中使用氧枪供氧，熔化步骤通过将电弧炉通电熔化炉料，并调节氧气流量为200~800m³/h助熔炉料，当炉料熔清时将电弧炉断电；升温步骤为：炉料熔清后继续向炉内吹氧、造泡沫渣、升温，至熔体温度达到1570~1590℃，升温步骤中氧气流量为300~500m³/h；氧化步骤为：当熔体温度达到1570~1590℃时，控制氧枪氧气流量为300~800m³/h，造泡沫渣、脱碳。本发明适用于小功率电弧炉的炼钢方法操作安全，能稳定持续地炼钢，无大沸腾事故的发生，保护并增加了冶炼设备的使用寿命；显著提高了所炼钢的内在质量；提高了吹氧效率，缩短了冶炼时间，节省吹氧管消耗和耐火材料；降低了生产成本。

Description

一种适用于小功率电弧炉的炼钢方法

技术领域

本发明涉及一种炼钢方法，特别涉及一种适用于20吨以下的小功率电弧炉的炼钢方法。

背景技术

电弧炉炼钢需要向炉内吹入氧气，通常采用吹氧管法或氧枪法吹入氧气。使用吹氧管吹入氧气，一般是由人工或机械手夹持吹氧管，从炉门插入溶池，该法不仅存在着工作人员劳动强度大的缺陷，而且需要消耗吹氧管，使炼钢成本高，此外，还存在重大安全隐患。而氧枪因为具有供氧量大，高速(＞1.9G)的氧气流，具有较大的搅拌功能，对熔池进行强搅拌，从而提高炉内反应的速度、均匀钢水的成分和温度，是提高钢的内在质量首要条件，这些优点使得氧枪广泛用于电弧炉炼钢。供氧量大虽有利于提高钢的内在质量，但单位时间内输入的氧气量多，稍有控制不当，在小功率电弧炉内，特别是20吨以下电弧炉内，碳、氧发生激烈的氧化反应，炉膛内瞬间产生大量气体，在熔池内产生大沸腾，火焰、热浪裹带着钢水、钢渣从炉门喷射而出；这种熔渣喷溅，不仅对钢液中的金属造成了浪费，严重时会造成设备不同程度损坏，甚至对工作人员的人身安全造成威胁，严重影响了生产的连续安全运行，所以目前小功率电弧炉炼钢时，由于难以在提高钢的内在质量同时还兼顾到避免大沸腾事故的发生而仍然使用吹氧管向炉内吹入氧气。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的小功率电弧炉炼钢生产中仍然采用吹氧管吹氧的不足，提供一种能安全和稳定生产的使用氧枪吹入氧气而且可以避免在炉内发生大沸腾的适用于小功率电弧炉的炼钢方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于小功率电弧炉的炼钢方法，它包括以下步骤：原料准备、熔化、升温、氧化、还原及出钢，炼钢过程中使用氧枪供氧，

(1)所述熔化步骤为：通过将电弧炉通电熔化炉料，调节氧气流量为200～800m³/h对炉料助熔，当炉料熔清时将电弧炉断电；

(2)所述升温步骤为：熔池熔清后继续向炉内吹氧、造泡沫渣、升温，至熔体温度达到1570～1590℃，升温步骤中氧气流量为300～500m³/h；

(3)所述氧化步骤为：当熔体温度达到1570～1590℃时，控制氧枪的氧气流量为300～800m³/h，造泡沫渣、脱碳。

本发明适用于小功率电弧炉的炼钢方法，使用氧枪对电弧炉供氧，经过发明人多年来对小功率电弧炉炼钢的理论研究和实践生产经验，选择出本发明方法所述的熔化步骤、升温步骤和氧化步骤中的氧气流量，在本发明方法提供的氧气流量下，可以对熔池进行充分地搅拌，提高炉内反应的速度、均匀钢水的成分和温度，有利于熔池内气体逸出，可以提高所炼钢的质量，使通过本发明方法冶炼的钢锭，内在质量显著提高，其中H、O、N含量依次为H≤3ppm，O≤30ppm，N≤50ppm。而且，在上述氧气流量下，可以保证熔池均匀升温，有效避免大沸腾的产生：(1)、可防止因炉内氧化铁大量富集时发生的大沸腾：氧气流量过小时，炉内升温速度慢，将导致氧化铁富集，当炉内温度升至1470℃以上后，富集的氧化铁内的氧将与炉料中的碳将发生激烈的碳、氧反应，瞬间生成大量的CO气体，容易造成大沸腾事故发生；(2)、可防止脱碳速度过快时发生的大沸腾：通过调节氧化步骤的氧气流量，使氧化步骤的脱碳速度均匀并小于0.5[％C]/min，有效避免了因氧气流量过大、脱碳速度过快而导致大沸腾事故的发生。(3)、在熔池熔清时对电弧炉进行断电操作，停止使用电弧炉对熔池继续进行加热，而仅通过继续向炉内输入氧气对熔池升温，可以防止升温速度过快，避免大沸腾事故的发生；同时，断电可以节约能源。本发明方法能稳定炼钢，因为无大沸腾事故的发生，保护并增加了冶炼设备的使用寿命；在吹氧管法向电弧炉吹入氧气的炼钢方法基础上提高了吹氧效率，缩短了冶炼时间，降低吹氧管消耗，降低耐火材料消耗(约20％)；改善工人的劳动条件，降低劳动强度；降低了生产成本，冶炼1吨钢成本降低200～400元。

为了进一步控制脱碳速度，以降低炉内大沸腾事故发生的可能性，上述方法优选在造泡沫渣时加入氧化铁，每次加入的氧化铁重量为炉料总重量的1-1.5‰。

为了使上述适用于小功率电弧炉的炼钢方法更安全稳定，上述氧化步骤中优选在熔体温度达到1580℃时控制氧枪的氧气流量为500～700m³/h，以使脱碳速度为0.25-0.4[％C]/min。

在熔化步骤需要对炉料造泡沫渣，利于除杂、提高钢的质量。此阶段，为了减少炉内氧化铁的富集，使炉内氧化铁与炉料重量比小于20％，并为了有效利用氧枪输入的氧气，以提高能效，同时防止熔体碳含量过低，从而降低炉内大沸腾事故发生的可能性，上述适用于小功率电弧炉的炼钢方法中当原料准备步骤炉料配碳低的情况下，即化清碳小于0.5，在熔化步骤炉内有液体时喷入碳粉，造泡沫渣，使泡沫渣厚度高于200mm，当泡沫渣厚度高于300mm，对电弧炉断电并降低氧气流量为200～400m³/h来控制泡沫渣上涨速度，当泡沫厚度低于50mm时再喷碳粉。

在熔化步骤造泡沫渣，为了有效利用氧枪输入的氧气，提高能效，防止脱碳速度过快，避免大沸腾事故的发生，上述适用于小功率电弧炉的炼钢方法中当原料准备步骤炉料配碳高的情况下，即化清碳大于1.0，在熔化步骤炉内有液体时加入氧化铁，造泡沫渣，使泡沫厚度低于300mm，若泡沫渣厚度高于300mm，对电弧炉断电并降低氧气流量来控制泡沫渣上涨速度，以利于炉渣前步骤脱磷，缩短上述炼钢方法中的还原时间；为了控制脱碳速度，以降低炉内大沸腾事故发生的可能性，优选在造泡沫渣时每次加入的氧化铁重量为炉料总重量的1-1.5‰，待反应结束后再加下一批。

为了使上述炼钢方法的供氧效果佳且考虑到氧枪的使用安全，氧枪枪头在炉内距钢液的高度≤100mm；造泡沫渣过程中，泡沫渣厚度高于200mm时，氧枪枪头应埋进泡沫渣，且距钢液的高度≥100mm。

为了使上述炼钢方法实施时更加安全和稳定，上述原料准备步骤，大块料加入炉内下层，中、小块料加入炉内上层，粉状料和氧化物混合均匀加入炉内上层。

为了进一步控制炼钢成本，减少氧气的浪费，上述炼钢方法中熔化步骤的供氧体积量为氧化步骤供氧体积量的40～80％。

本发明所述的小功率电弧炉具体指公称容量为20吨以下的电弧炉。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明适用于小功率电弧炉的炼钢方法操作安全，能稳定持续地炼钢，氧化步骤脱碳速度控制在小于0.5[％C]/min范围内，无大沸腾事故的发生，保护并增加了冶炼设备的使用寿命；显著提高了冶炼钢锭的内在质量，其中H、O、N含量依次为H≤3ppm，O≤30ppm，N≤50ppm；在吹氧管法向电弧炉吹入氧气的炼钢方法基础上提高了吹氧效率，缩短了约20％的冶炼时间，节省了吹氧管消耗，节省约20％的耐火材料；改善工人的安全工作环境，降低劳动强度；降低了生产成本，冶炼1吨钢成本降低200～400元。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

一种适用于小功率电弧炉的炼钢方法，它包括原料准备、熔化、氧化、还原及出钢，选用公称容量为5吨的电弧炉，装容量12吨钢液，

原料准备：精料7吨(含95％的块状铁)，粉状料5吨(0.5mm＜粒度＜20mm，含70％的铁)，其它料3.5吨(含70％的铁)，铁含量合计12.6吨，配纯碳202kg，配块状石灰(20mm＜粒度＜60mm)300kg；将精料和所述的其它料按大块料加入炉内下层，中、小块料加入炉内上层；

熔化步骤：开启电弧炉电源，炉料逐渐熔化，穿井至炉内有熔池，产生泡沫渣；启动炉门氧枪吹氧，当泡沫渣不能埋住枪头时，控制氧气流量为200m³/h，至泡沫渣能埋住枪头且熔体温度低于1470℃时，炉门氧枪流量500～800m³/h吹氧；当熔体温度高于1470℃时，降低炉门氧枪流量在300～500m³/h范围内，使熔池均匀升温，这时，熔池内大部分固体物料已被熔化为液体，炉内物料所占体积大大减小，为了充分利用炉内的容积、提高所炼钢产出量，在吹氧同时从炉顶将准备好的5吨粉状料加入炉内，随粉状料加入已准备好的块状石灰300kg；当熔池熔清后，将电弧炉断电；

升温：当熔池熔清，即熔体温度高于1500℃，向炉内吹氧、造泡沫渣、升温，氧气流量为300～500m³/h；

氧化步骤：当熔体温度高于1580℃时，造泡沫渣、脱碳，氧气流量300～500m³/h，脱碳量为0.3％，脱碳时间1.5min，脱碳速度为0.2[％C]/min；

脱碳结束后，熔体温度为1640℃，扒渣还原或出钢进入LF精炼。

本例方法操作安全，稳定持续地炼钢，没有大沸腾迹象产生，氧化步骤脱碳速度为0.2[％C]/min。本例方法在炉料中配碳准确，炼钢过程中无喷碳增碳操作。

本例方法炼钢，炉料平均含碳0.7，配碳量达到0.9，铁的平均回收率96％，得到钢液12.1吨。

本例方法与现有技术使用的吹氧管法，各操作阶段的耗时、耗电、耗氧、消耗的吹氧管所需成本、消耗耐火材料的质量比较如下表：

注：折标煤系数，电按当量值0.1229kgce/kwh，氧气按0.4kgce/kwh计算。

本例方法与吹氧管法炼钢相比，提高了吹氧效率，由上表可知，缩短了20％的冶炼时间，降低了吹氧管消耗，节省了32.5％质量的耐火材料；改善工人的安全工作环境，降低劳动强度；降低了生产成本，粗炼1吨钢成本降低213.1元；通过本发明方法所冶炼的钢锭，内在质量也显著提高，其中H、O、N含量依次为H≤3ppm，O≤30ppm，N≤50ppm。

Claims

1.一种适用于小功率电弧炉的炼钢方法，它包括以下步骤：原料准备、熔化、升温、氧化、还原及出钢，炼钢过程中使用氧枪供氧，

（1）所述熔化步骤为：通过将电弧炉通电熔化炉料，并调节氧气流量为200~800 m³/h对炉料助熔，当炉料熔清时将电弧炉断电；

（2）所述升温步骤为：炉料熔清后继续向炉内吹氧、造泡沫渣、升温，至熔体温度达到1570~1590 ℃，升温步骤中氧气流量为300~500m³/h；

（3）所述氧化步骤为：当熔体温度达到1570~1590 ℃时，控制氧枪的氧气流量为300~800m³/h，造泡沫渣、脱碳；

当所述原料准备步骤化清碳小于0.5，在熔化步骤炉内有液体时喷入碳粉以造泡沫渣，使泡沫渣厚度高于200mm，当泡沫渣厚度高于300mm，对电弧炉断电并降低氧气流量为200~400 m³/h，当泡沫渣厚度低于50mm时再喷碳粉；

当所述原料准备步骤化清碳大于1.0，在熔化步骤炉内有液体时加入氧化铁以造泡沫渣，使泡沫厚度低于300mm，若泡沫渣厚度高于300mm，对电弧炉断电并降低氧气流量为200~400 m³/h；

氧枪枪头在炉内距钢液的高度≤100mm；造泡沫渣过程中，泡沫渣厚度高于200mm时，氧枪枪头应埋进泡沫渣，且距钢液的高度≥100mm。

2.根据权利要求1所述的适用于小功率电弧炉的炼钢方法，其特征在于，所述氧化步骤中，在熔体温度达到1580℃时，控制氧枪的氧气流量为500~700 m³/h，造泡沫渣、脱碳。

3.根据权利要求1或2所述的适用于小功率电弧炉的炼钢方法，其特征在于，所述造泡沫渣时加入氧化铁，每次加入的氧化铁重量为炉料总重量的1~1.5‰。

4.根据权利要求1所述的适用于小功率电弧炉的炼钢方法，其特征在于，所述造泡沫渣时每次加入的氧化铁重量为炉料总重量的1~1.5‰。

5.根据权利要求1或2所述的适用于小功率电弧炉的炼钢方法，其特征在于，所述原料准备步骤，大块料加入炉内下层，中、小块料加入炉内上层，粉状料和氧化物混合均匀加入炉内上层。

6.根据权利要求1或2所述的适用于小功率电弧炉的炼钢方法，其特征在于，所述熔化步骤中的供氧体积量为所述氧化步骤中供氧体积量的40~80%。