CN103014230B - 一种电炉双联热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电炉双联热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法，以70吨的电炉为例，分步实施：在电炉出钢后，首先向炉内兑加6-10吨的转炉液态钢渣，然后加入废钢，通电穿井3min，不吹氧；在向电炉兑加20-50%的铁水时，送电吹氧冶炼，当炉渣形成时，喷吹碳粉造渣；在电炉的倒渣后投加第二批料，同时加入吨钢20～35kg的石灰，进行冶炼操作，其中氧耗和电耗按照公式计算确定，直至冶炼结束。该方法使冶炼石灰消耗降低20～25kg/吨钢，冶炼电耗降低65～120KWh/吨钢，氧气消耗降低2.5～6m³/吨钢，冶炼周期每炉缩短2.5～8min。

Description

一种电炉双联热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法

技术领域

本发明涉及电炉炼钢的脱磷渣洗技术，用于硬线钢、子午线轮胎钢、弹簧钢等钢中碳的质量百分数含量大于0.25%、磷的质量百分数含量小于0.025%优质低磷钢的冶炼。

背景技术

目前电炉冶炼的优质中高碳低磷钢，全部采用添加石灰和白云石，萤石做渣料，依靠熔化期和氧化期的吹氧完成，冶炼过程中由于脱磷的操作难度较大，有20%～65%的炉次需要在电炉的氧化期二次补吹脱磷，二次添加石灰，由于脱磷和脱碳操作各自的冶金热力学条件相互影响的结果，造成氧化期脱磷的同时，脱碳反应也在进行，造成脱磷任务结束以后，钢中的碳含量偏低，出钢过程中需要补加碳粉、增碳剂进行增碳，这些增碳操作对于钢水的质量必然产生负面影响，而且冶炼成本较高，经过部分企业生产的实际结果表明石灰消耗为吨钢45～60kg，氧耗为35～55m³/t，成为能否节能降耗的瓶颈。

文献检索披露：1）彭兵、张传福等发表的“国外电弧炉炼钢的最新进展”文章<钢铁研究>2000（3）:47；2）王庆祥、何环宇发表的“提高渣-铁脱磷反应效果的理论分析”文章<钢铁研究>2001（5）；3)刘浏发表的“超低磷钢的冶炼工艺”<特殊钢>2000，6：20～24;4)邱绍岐、祝桂华发表的<电炉炼钢原理及工艺>文集，北京冶金工业出版社，2001.7。上述文献不同角度的表述了电炉炼钢都是强化电炉熔化期的脱磷和重视氧化期全程的脱磷脱碳为主要操作模式，脱磷的效果取决于钢渣界面的反应能力，影响电炉钢渣界面反应能力又取决于电炉炉渣的碱度，炉渣的中间氧化铁的含量，以及脱磷操作过程中的熔池温度这三个主要的环节，但仍未涉及我们所面临的现实问题。

本发明结合脱磷的热力学条件的特点，以渣洗工艺为切入点，经过大量的热力学仿真计算和实践验证，实现了电炉渣洗脱磷的构想，既节约了电炉炼钢的能耗和原料消耗，又提高了电炉出钢前钢中碳的含量，极大的改善了炼钢的钢水质量，为钢铁企业的节能减排展示了一项实用性极强的新方法。

发明内容

本发明的目的在于：热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法，解决电脱磷的难题以及增碳的问题和解决降耗的问题，对企业自主创新能力的提高有重要的示范作用。

本发明的目的是这样实现的：一种电炉双联热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法，以70吨的电炉为例，分步实施：

在电炉出钢后，首先向炉内兑加6-10吨的转炉液态钢渣，然后加入废钢，通电穿井3min，不吹氧；在向电炉兑加20-50%的铁水时，送电吹氧冶炼，当炉渣形成时，喷吹碳粉造渣；在电炉的倒渣后投加第二批料，同时加入吨钢20～35kg的石灰，进行冶炼操作，其中氧耗和电耗按照公式计算确定，直至冶炼结束；

其中吹氧的氧耗量L（m³）的计算公式：

$L=\left\{\frac{Q}{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}}\right[\frac{\mathrm{\&alpha;}}{28}+\frac{\mathrm{\&beta;}}{65}+\frac{5\&times;({\mathrm{\&gamma;}}_0-{\mathrm{\&gamma;}}_1)}{4\&times;32}+\frac{({\mathrm{\&chi;}}_1-{\mathrm{\&chi;}}_0)}{2\&times;12}]\&times;Q-0.2\&times;S\&times;\frac{16}{72\&times;32}\}\&times;22400$

式中Q:铁水和废钢铁料的总重量，吨；S：电炉加入转炉液态钢渣的量，吨；α、β、γ₀、χ₁为入炉炉料中间的硅，锰，磷、碳的质量百分数;μ：氧气的利用率90%～95%；φ：氧气的纯度99%；γ₁、χ0：冶炼钢种的目标出钢磷和碳的百分含量；

其中冶炼电耗量C(MWh)的计算公式：

$C=\frac{500Q-182\&times;H-S\&times;500}{1000}$

式中H为铁水的加入量，吨。

所述的方法，使冶炼石灰消耗降低20～25kg/吨钢，冶炼电耗降低65～120KWh/吨钢，氧气消耗降低2.5～6m³/吨钢，冶炼周期每炉缩短2.5～8min。

本发明的构思及作用机理：采用热兑技术，是充分利用转炉钢渣的基本属性，转炉钢渣的二元碱度保持在2.8～4.2之间，渣中氧化镁的含量在8-14%之间，维持较高的碱度是为了保持炉渣有较强的向熔池传递氧的，在钢渣界面进行脱磷脱碳，以及满足溅渣护炉之需求；同时利用电炉加入的废钢，作为冷却剂，控制电炉热兑钢渣和热兑铁水的热力学条件，在电炉首先热兑液态的转炉钢渣，然后加入废钢、热兑铁水，降低了兑入电炉液态钢渣和兑入电炉铁水的温度，使之反应温度在1465℃以下，只有脱硅反应和脱磷反应，在低温阶段去除大部分的磷，满足冶炼全过程的工艺需要，起到高效节能的作用。

本发明有效利用转炉的液态钢渣在电炉加料前，进行热兑技术，实现了渣洗脱硅脱磷的技术效果，然后吹氧进行熔化期的脱磷操作，由于脱磷使用的是转炉的液态钢渣，省略了电炉的化渣过程，故脱磷的效率明显的增加，彰显技术进步。

具体操作方式

本发明结合实施例作进一步说明。

以70吨的电炉和120吨转炉为例；

1）转炉每炉出渣14吨，出渣以后，待渣面的渣膜形成后为电炉备用；

2）电炉出钢以后，首先向炉内兑加10吨的转炉液态钢渣，然后加入废钢，进行通电穿井5min，此期间不进行吹氧操作；

3）电炉穿井以后，向电炉兑加50%的铁水，然后进行送电吹氧冶炼，在有大量的炉渣形成时，喷吹碳粉造渣，同时进行电炉的倒渣操作，在第一批料熔清以后，倒出炉内大部分的钢渣，然后准备加入第二批料；

4）然后加入第二批废钢原料，同时加入吨钢35kg的石灰，石灰随废钢从料蓝中间一起加入，也可以从电炉的炉顶料仓单独加入，然后进行正常的送电、吹氧冶炼，送电量和吹氧达到一定的量，需计算，测温取样，然后出钢；

其中吹氧的氧耗量L（m³）的计算公式：（即为数学模型）

$L=\left\{\frac{Q}{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}}\right[\frac{\mathrm{\&alpha;}}{28}+\frac{\mathrm{\&beta;}}{65}+\frac{5\&times;({\mathrm{\&gamma;}}_0-{\mathrm{\&gamma;}}_1)}{4\&times;32}+\frac{({\mathrm{\&chi;}}_1-{\mathrm{\&chi;}}_0)}{2\&times;12}]\&times;Q-0.2\&times;S\&times;\frac{16}{72\&times;32}\}\&times;22400$

式中Q:铁水和废钢铁料的总重量，吨；S：电炉加入转炉液态钢渣的量，吨；α、β、γ₀、χ₁为入炉炉料中间的硅，锰，磷、碳的质量百分数;μ：氧气的利用率90%～95%；φ：氧气的纯度99%；γ₁、χ₀：冶炼钢种的目标出钢磷和碳的百分含量；

冶炼电耗量C(MWh)的计算公式：

$C=\frac{500Q-182\&times;H-S\&times;500}{1000}$

式中H为铁水的加入量，吨；Q:铁水和废钢铁料的总重量，吨；S：电炉加入转炉液态钢渣的量。

本发明的有益效果：

1）冶炼石灰消耗降低20～25kg/吨钢，冶炼电耗降低65～120KWh/吨钢，氧气消耗降低2.5～6m³/吨钢，吨钢的直接经济效益为：20（石灰量）×0.32（石灰的价格）+65（电耗）×0.42（电价）+2.5（氧气消耗）×0.38（氧气价格）=34.65元。

2）冶炼周期每炉缩短2.5～8min。

3）电炉出钢前的终点碳含量提高0.08%～0.30%，可以减少出钢和出钢以后的增碳量和由此增加的劳动量，钢水的质量也会明显的提升。

Claims (1)

1.一种电炉双联热兑渣洗生产低磷高碳钢的方法，其特征在于：用70吨的电炉分步实施：

在电炉出钢后，首先向炉内兑加6-10吨的转炉液态钢渣，然后加入废钢，通电穿井3min，不吹氧；在向电炉兑加20-50%的铁水时，送电吹氧冶炼，当炉渣形成时，喷吹碳粉造渣；在电炉的倒渣后投加第二批料，同时加入吨钢20～35kg的石灰，进行冶炼操作，其中氧耗和电耗按照公式计算确定，直至冶炼结束；

其中吹氧的氧耗量L（m³）的计算公式：

$L=\left\{\frac{Q}{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}}\right[\frac{\mathrm{\&alpha;}}{28}+\frac{\mathrm{\&beta;}}{65}+\frac{5\&times;({\mathrm{\&gamma;}}_0-{\mathrm{\&gamma;}}_1)}{4\&times;32}+\frac{({\mathrm{\&chi;}}_1-{\mathrm{\&chi;}}_0)}{2\&times;12}\left]\right\}\&times;22400-S\&times;20\%\&times;\frac{16}{72\&times;32}\&times;22400$

式中Q:铁水和废钢铁料的总重量，吨；S：电炉加入转炉液态钢渣的量，吨；α、β、γ₀、χ₁为入炉炉料中间的硅，锰，磷、碳的质量百分数;μ：氧气的利用率90%～95%；φ：氧气的纯度99%；γ₁、χ₀：冶炼钢种的目标出钢磷和碳的百分含量；

其中冶炼电耗量C(MWh)的计算公式：

$C=\frac{500Q-182\&times;H-S\&times;500}{1000}$

式中H为铁水的加入量，吨。