CN103667590B - 电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺 - Google Patents

电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,属于冶金领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种冶炼时间短、耗电量低的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。本发明为解决该技术问题所采用的技术方案是:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。该方法充分利用铁水带入物理热和化学热,加速炉料的熔化及炉内熔池中的形成,缩短冶炼时间,降低冶炼电耗,提高产能、降低生产成本。

Description

电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域,具体涉及一种电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。
背景技术
在高炉铁水富余的条件下,将铁水兑入电炉内,充分利用热装铁水带入的物理热和化学热提高钢水的温度,辅以吹氧助燃,是可以实现电炉操作转炉化的。目前,电转炉化技术主要在国内部分大型电炉炼钢企业应用,主要以废钢、生铁为原料热装部分铁水进行电弧炉炼钢生产。
由于渣钢渣铁原料具有块度大、含渣量大、杂质多、含水量高、铁渣包混、熔点差异大、铁渣分离困难、粉料重、等特性,其冶炼时间较长,冶炼电耗较高,相应的产能受到限制,生产成本较高。故冶炼过程有别于以废钢、生铁为原料的炼钢过程,其冶炼时间长、冶炼电耗高,生产成本高。
中国专利CN103014231A公开了以渣钢渣铁的装入比例在90%以上,铁含量70%,碳含量1.0%,其余为纯度较高的废钢的冶炼实例。但冶炼时间长,耗电量高,导致电极、合金、耐火材料消耗量大致使生产成本过高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冶炼时间短、耗电量低的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案包括:
方案1:炉料装入制度:炉料由废钢、铁水、渣钢渣铁组成;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%,装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;若初次装料时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
方案1与优选供氧制度结合所得优选方案2:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度:准备加料或停炉待料时,炉壁氧枪调到低氧模式,当炉料发红或熔池形成,将炉壁氧枪调到中氧模式,当熔清碳≥0.30%时,炉壁氧枪调到高氧模式,当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁氧枪调到低氧模式;炉门氧枪控制方法:炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,每支氧枪流量600m3/h~799m3/h,熔池形成后,炉门氧枪伸入钢水中,每支氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门氧枪;
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0~150m3/h,中氧模式为每支氧枪流量151m3/h~600m3/h,高氧模式为每支氧枪流量601m3/h~900m3/h。
方案1与优选供电制度结合所得优选方案3:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
方案1与优选供氧制度、供电制度结合所得优选方案4:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度:准备加料或停炉待料时,炉壁氧枪调到低氧模式,当炉料发红或熔池形成,将炉壁氧枪调到中氧模式,当熔清碳≥0.30%时,炉壁氧枪调到高氧模式,当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁氧枪调到低氧模式;炉门氧枪控制方法:炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,每支氧枪流量600m3/h~799m3/h,熔池形成后,炉门氧枪伸入钢水中,每支氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门氧枪;
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0~150m3/h,中氧模式为每支氧枪流量151m3/h~600m3/h,高氧模式为每支氧枪流量601m3/h~900m3/h。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
上述任一技术方案中:
优选的,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%。
由于渣钢渣铁中金属铁含量过低会导致导电率降低,导致冶炼难度加大,故本发明所述炉料装入制度,优选渣钢渣铁中金属铁含量大于70%。
因炉料堆密度较小,为达到出钢量需求,所述炉料装入制度,优选渣钢渣铁分1次或多次装入;若多次装入渣钢渣铁,待已装入的渣钢渣铁熔化70%以上再装入渣钢渣铁。
为节约能耗,所述炉料装入制度,优选铁水分1次或多次装入。
为充分利用铁水所带入的物理热和化学热,优选铁水1次装入时,初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水;铁水分多次装入时,初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
为防止铁水飞溅,缩短冶炼时间,优选的,所述炉料装入制度,铁水装入速度2.5t/min~5t/min。
因炉料堆密度的原因,为达到出钢量需求,铁水、渣钢渣铁可多次装入,其每次装入量视电弧炉出钢量而定,根据本领域公知技术,为节约能耗,缩短冶炼时间,每次装入铁水、渣钢渣铁的量以尽量达到出钢量、减少装料次数为准。
有益效果
1、冶炼时间短,冶炼成本低。铁水兑入电炉内,充分利用热装铁水带入的物理热和化学热,提高钢水的温度,可以有效缩短渣钢渣铁的冶炼时间,降低冶炼电耗,提高氧气利用效率,减少电极、合金、耐火材料消耗,降低成本。
2、本发明冶炼主要原料是钢渣铁渣。提高了渣钢渣铁的利用效率,开辟了一条废旧资源再利用的新途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明所采用的技术方案包括:
方案1:炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
方案1与优选供氧制度结合所得优选方案2:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度:准备加料或停炉待料时,炉壁氧枪调到低氧模式,当炉料发红或熔池形成,将炉壁氧枪调到中氧模式,当熔清碳≥0.30%时,炉壁氧枪调到高氧模式,当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁氧枪调到低氧模式;炉门氧枪控制方法:炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,每支氧枪流量600m3/h~799m3/h,熔池形成后,炉门氧枪伸入钢水中,每支氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门氧枪;
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0~150m3/h,中氧模式为每支氧枪流量151m3/h~600m3/h,高氧模式为每支氧枪流量601m3/h~900m3/h。
方案1与优选供电制度结合所得优选方案3:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
方案1与优选供氧制度、供电制度结合所得优选方案4:
炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度:准备加料或停炉待料时,炉壁氧枪调到低氧模式,当炉料发红或熔池形成,将炉壁氧枪调到中氧模式,当熔清碳≥0.30%时,炉壁氧枪调到高氧模式,当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁氧枪调到低氧模式;炉门氧枪控制方法:炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,每支氧枪流量600m3/h~799m3/h,熔池形成后,炉门氧枪伸入钢水中,每支氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门氧枪;
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0~150m3/h,中氧模式为每支氧枪流量151m3/h~600m3/h,高氧模式为每支氧枪流量601m3/h~900m3/h。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
上述任一技术方案中:
优选的,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%。
优选的,渣钢渣铁中金属铁含量大于70%。
优选的,渣钢渣铁分1次或多次装入;若多次装入渣钢渣铁,待已装入的渣钢渣铁熔化70%以上再装入渣钢渣铁。
优选的,铁水分1次或多次装入。
优选的,铁水1次装入时,初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水;铁水分多次装入时,初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
优选的,所述炉料装入制度,铁水装入速度2.5t/min~5t/min。
废钢装入量根据渣钢渣铁品位确定,当渣钢渣铁中含渣量<20%,能完成起弧,则可不装入废钢。因电弧炉规格、类型及冶炼出钢量不同,故供氧制度所用炉壁氧枪数量存在差异,但总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t~50m3/t。
发明人进行了铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%的冶炼实验,发现随铁水出钢量占全部炉料出钢量的比例增加,冶炼周期下降幅度较快,当装入的铁水出钢量占全部炉料出钢量大于50%时,理论分析冶炼时间也会缩短,但实际结果甚至会延长。据发明人推测,主要原因是在供氧强度一定的情况下,入炉炉料碳含量太高,导致熔清碳含量太高,脱碳速度较慢,脱碳速度成为制约冶炼周期缩短的限制性环节,同时因为钢水铁水中硅、磷含量增加,石灰装入量相应增加,含渣量增加,钢水铁水升温速度也会减慢。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明,但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。特别的,下述实例中电弧炉规格、氧枪类型均为发明人实际生产所采用,并不起限定作用,能够实现本发明的设备及操作方法均属于本发明保护范围。
某批铁含量70%的渣钢渣铁,高炉铁水,配碳量1.0%~3.5%,电炉出钢量按照75吨/每炉控制,以额定功率为60000kvA的电弧炉进行冶炼,配料时,装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%~5%,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的35%~68%。以该批原料按以下记载完成冶炼实例一~四。
冶炼实例一:
炉料装入制度:装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%~5%,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的65%~68%。渣钢渣铁分两次装入,首次装入渣钢渣铁及废钢共50t,其中大块渣钢渣铁装于炉底,废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后,将25t铁水以2.5t/min~5t/min的速度装入炉内。铁水装完后,开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。待渣钢渣铁熔化70%后,退出炉门自耗式氧枪,调整炉壁集束氧枪为低氧模式,停电装入渣钢渣铁25t,进料后通电升温并开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度:配备一支炉门自耗式氧枪和三支炉壁集束氧枪供氧。
炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,氧枪流量600m3/h~799m3/h;熔池形成后,炉门自耗式氧枪枪头与钢水液面成30°~45°,插入钢水200~400mm中不断搅拌,氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门自耗式氧枪,停止供氧。准备加料或停炉待料时,炉壁集束氧枪调到氧气流量为每支氧枪0~150m3/h;当炉料发红或熔池形成,将炉壁集束氧枪调整到氧气流量为每支氧枪151m3/h~600m3/h;待炉内熔池基本形成,取熔清样后,当熔清碳≥0.30%时,炉壁集束氧枪调到氧枪流量601m3/h~900m3/h进行脱碳升温造渣;当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁集束氧枪调整至0~150m3/h,温度满足出钢条件后即可出钢。总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t~50m3/t。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
冶炼实例二:
炉料装入制度:装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%~5%,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的40%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的55%~58%。渣钢渣铁分两次装入,首次装入渣钢渣铁及废钢共40t,其中大块原料装于炉底,废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后,将35t铁水以2.5t/min~5t/min的速度装入炉内。铁水装完后,开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧,待渣钢渣铁熔化70%后,退出炉门自耗式氧枪,调整炉壁集束氧枪为低氧模式,停电装入渣钢渣铁25t,进料后通电升温并开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度和供电制度同冶炼实例一相同。
冶炼实例三:
炉料装入制度:装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%~5%,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的45%~48%。装入渣钢渣铁及废钢共50t,其中大块渣钢渣铁装于炉底,废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后,将45t铁水以2.5t/min~5t/min的速度装入炉内。
供氧制度:配备一支炉门自耗式氧枪和三支炉壁集束氧枪供氧。
炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,氧枪流量600m3/h~799m3/h;熔池形成后,炉门自耗式氧枪枪头与钢水液面成30°~45°,插入钢水200~400mm中不断搅拌,氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门自耗式氧枪,停止供氧。准备加料或停炉待料时,炉壁集束氧枪调到氧气流量为每支氧枪0~150m3/h;当炉料发红或熔池形成,将炉壁集束氧枪调整到氧气流量为每支氧枪151m3/h~600m3/h;待炉内熔池基本形成,取熔清样后,当熔清碳≥0.30%时,炉壁集束氧枪调到氧枪流量601m3/h~900m3/h进行脱碳升温造渣;当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁集束氧枪调整至0~150m3/h,温度满足出钢条件后即可出钢。总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t~50m3/t。
供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
冶炼实例四:
炉料装入制度:装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%~5%,装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的60%,装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的35%~38%。装入渣钢渣铁及废钢共40t,其中大块原料装于炉底,废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后,将52t铁水以2.5t/min~5t/min的速度装入炉内。铁水兑完后,开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度和供电制度同冶炼实例三相同。
冶炼实例一~四的吨钢冶炼电耗和冶炼时间如表1。
表1
项目 冶炼电耗,kWh/t 冶炼时间,min
冶炼实例一 525.4 92
冶炼实例二 502.6 85
冶炼实例三 476.5 72
冶炼实例四 490.6 76
由表2可知,当铁水装入量使铁水出钢量占全部炉料出钢量50%时,冶炼时间和冶炼电耗最低。

Claims (7)

1.电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,包含炉料装入制度、供氧制度、供电制度,其特征在于:
所述炉料装入制度:炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成;装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%~60%;装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%~70%;初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0~5%;若初次装入渣钢渣铁时装入废钢,则废钢布于渣钢渣铁上;
所述供氧制度:准备加料或停炉待料时,炉壁氧枪调到低氧模式,当炉料发红或熔池形成,将炉壁氧枪调到中氧模式,当熔清碳≥0.30%时,炉壁氧枪调到高氧模式,当出钢碳含量达到钢种要求,炉壁氧枪调到低氧模式;炉门氧枪控制方法:炉料发红开启炉门氧枪供氧,吹氧部位为渣钢渣铁界面,每支氧枪流量600m3/h~799m3/h,熔池形成后,炉门氧枪伸入钢水中,每支氧枪流量800m3/h~1200m3/h,当出钢碳含量达到钢种要求,退出炉门氧枪;
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0~150m3/h,中氧模式为每支氧枪流量151m3/h~600m3/h,高氧模式为每支氧枪流量601m3/h~900m3/h;
所述供电制度:起弧后稳定电弧,铁水兑入后,调整供电升温熔化炉料,待炉料熔清后埋弧造泡沫渣,调整供电使钢水温度至出钢温度。
2.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:所述渣钢渣铁中金属铁含量大于70%。
3.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:所述渣钢渣铁分1次或多次装入;若多次装入渣钢渣铁,待已装入的渣钢渣铁熔化70%以上再装入渣钢渣铁。
4.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:所述铁水分1次或多次装入。
5.根据权利要求4所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:铁水1次装入时,初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水;铁水分多次装入时,初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
6.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:所述铁水装入速度2.5t/min~5t/min。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺,其特征在于:装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的50%。
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