CN104328243B

CN104328243B - 适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法

Info

Publication number: CN104328243B
Application number: CN201410620903.XA
Authority: CN
Inventors: 胡楚江; 殷志祥
Original assignee: DALIPAL PIPE Co
Current assignee: DALIPAL PIPE Co
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: CN104328243A

Abstract

本发明公开了一种适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，属于冶炼技术领域，该冶炼方法通过实现合适配碳量、大功率送电、延缓开始用氧时机、控制合适供氧量、控制合适炉渣成分、按不同冶炼时期控制喷碳量、控制大量流渣温度及较高终点碳含量来实现，可以有效地提高钢铁料收得率、降低氧耗、碳粉消耗、适当提高电耗、提高终点碳含量、降低脱氧剂消耗、缩短冶炼周期，以达到降低综合成本，且实现炉机匹配、生产节奏稳定、便于生产组织协调和质量控制。该冶炼方法能保证电弧炉平均收得率稳定在93.5%以上，平均吨钢氧气消耗在25Nm³左右，吨钢平均电耗在420Kwh左右。

Description

适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法

技术领域

本发明属于电弧炉炼钢技术领域。

背景技术

随着世界能源、资源的日趋短缺，煤炭、矿石等不可再生资源的循环利用越来越受到冶金行业的重视。冶金企业属于高耗能型企业，其能耗约占全国能耗的10％左右，占工业部门能耗的15.25％。电弧炉炼钢作为一种可持续发展的循环经济冶金模式，已被世界冶金行业所公认，进入新世纪以来，各发达国家的电弧炉炼钢比例逐年持续上升。作为钢铁大国，我国电弧炉钢产量已达到5000万吨/年。

目前电弧炉冶炼普遍采用铁水热装、高配碳（铁水比例50～90%，配碳量≥2.5%）、小用电量和大用氧量的以氧代电冶炼技术，有的铁水热装量比例达到90%，不用电就能完成初炼任务，有效降低了综合成本，如专利号为CN101993972B中公开的技术方案。

在缺乏铁水的条件下，采用全固体炉料（废钢+生铁）冶炼，前期也进行了高配碳、小用电量和大用氧量的以氧代电冶炼技术，如专利CN102021269B中的技术方案，在此冶炼技术条件下，吨钢综合成本较高且炉机匹配不好，不利于生产的组织和质量控制。

在实现高配碳、小用电量和大用氧量的以氧代电冶炼技术，出现钢铁料收得率低、氧气消耗高、喷碳量大、冶炼周期长等缺陷，具体消耗指标如下：吨钢碳粉用量达8kg/t钢；钢铁料消耗在1130kg/t钢；电炉吨钢电耗为330kwh/t钢；氧气消耗吨钢在45m^3；电炉平均冶炼周期在65-70min；电炉终点碳低于0.07%占60%以上，脱氧剂用量大；吨钢综合成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，该方法通过实现合适配碳量、大功率送电、延缓开始用氧时机、控制合适供氧量、控制合适炉渣成分、按不同冶炼时期控制喷碳量、控制大量流渣温度及较高终点碳含量来实现，可以提高钢铁料收得率、降低氧耗、碳粉消耗、适当提高电耗、提高终点碳含量、降低脱氧剂消耗、缩短冶炼周期，以达到降低综合成本，且实现炉机匹配、生产节奏稳定、便于生产组织协调和质量控制。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：1、一种适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，包括如下步骤：配料——装料——送氧——冶炼——排渣——出钢，其特征在于：

所述的配料：废钢料中配加生铁，生铁配入量控制在炉料总重量的27～33%；并适量配碳，配料时配碳量控制在1.3%左右；

所述的装料：炉料分两次装入，每次料配碳量相同均为1.3±0.1%，第一次装料为冷钢加入，在电弧炉送氧前添加，第二次装料在第一次装入料完全融化后加入；

所述的送氧：采用控制用氧量原则，在炉料分两次加入时，第一次料送电后7～8分钟开始进行氧燃助熔，第二次料送电6～7分钟开始进行氧燃助熔；累计送电时间达30分钟才开始进行吹氧助熔，熔清后根据碳含量控制供氧量，以保证终点碳含量为准；

所述的冶炼：采用大用电量进行炉体升温，加快废钢熔化；在此之前的2-5分钟，采用小用电量升温，避免炉盖受热辐射的侵蚀；

所述的排渣：在排渣过程中对炉渣成分进行控制，根据钢铁料中总硅量和石灰中CaO和SiO₂含量来控制石灰加入量，石灰分两次加入，分别在每次料熔化80～90%时加入；炉渣的碱度控制在2.7～3.2之间，渣中氧化铁含量控制在16～20%之间，炉渣温度在1650℃时进行脱磷合格；排渣时机控制，大量流渣温度控制在1610℃以上，若温度低于1610℃时，通过降低喷碳速度升温至1610℃以上，保证炉渣发泡良好、埋弧良好但不出现大量流渣现象；

所述的出钢：检查终点碳含量合格且温度大于1640℃时，出钢。

优选的，所述的炉料分两次装入，第1次、第2次装料量质量比为1-3：1。

优选的，所述的大用电量进行炉体升温，为采用59000KVA功率送电；在此之前的3分钟，变压器设定输出功率控制在49000KVA。

与目前普遍采用的高配碳、小用电量、大用氧量的以氧代电操作理念不同的是：采用合适配碳、大用电量、合适用氧量的理念，达到最大限度节约能源、提高钢铁料的收得率的目的，从而降低综合成本；打破低温流渣脱磷的理念，通过物料平衡计算控制石灰的加入量，保证炉渣合适的碱度范围，同时保证炉渣中合适FeO含量，保证炉渣在1650℃仍有良好的脱磷效果，同时严格控制电炉大量流渣温度，保证流渣时钢渣分离良好，降低渣中的TFe含量，减少铁随渣的流失；控制开始氧燃助熔时机和开始吹氧助熔时机，减少低温条件下铁的氧化损失；根据冶炼钢种的成品碳含量严格控制终点碳含量，减少铁的氧化损失。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

①本发明是一种电弧炉全固体炉料（废钢+生铁）条件下冶炼方法，该冶炼方法通过对配碳量、送电功率、开始用氧时机、供氧量、炉渣成分、喷碳、流渣时机及终点碳含量进行严格控制，来实现提高钢铁料的收得率，和降低氧气消耗目的，该冶炼方法能有效减少铁的氧化损失和铁的流失，能有效提高电弧炉的收得率和降低氧气消耗。该冶炼方法能保证电弧炉平均收得率稳定在93.5%以上，平均吨钢氧气消耗在25Nm³左右，吨钢平均电耗在420Kwh左右；②采用本发明生产后，单炉平均冶炼周期在55分钟以内，正好实现了电炉、精炼、连铸三个环节的匹配，为生产组织和质量控制创造了良好的条件；③本发明不需要将渣口完全封闭，减少了渣口清理时间，保证了冶炼周期在55分钟以内。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

本发明具体为一种适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，该炼钢法是一种电弧炉全固体炉料（废钢+生铁）条件下冶炼方法，该方法的具体步骤为配料——装料——送氧——冶炼——排渣——出钢，对上述步骤进行了改进：

首先在配料：废钢料中配加生铁，生铁配入量控制在炉料总重量的27～33%，废钢料为重废、中废、炉料级废钢等，如破碎料、打包块、边角料即可；在控制合适配碳量：配料时，配碳量控制在1.3%左右；

在装料时，炉料分两次装入，每次料配碳量相同均为1.3±0.1%，第1次、第2次装料量质量比为1-3：1，一般优选为第一次装料为炉料总重量60～70%，第二次为剩余部分；第一次装料为冷钢加入，在电弧炉送氧前添加，第二次装料在第一次装入料完全融化后加入；

在冶炼过程中，采用大功率供电，每次料送电前3分钟内，变压器设定输出功率控制在49000KVA，避免炉盖受弧光的侵蚀，其余时间段均采用59000KVA功率送电，加快废钢熔化和升温，以减少在低温条件下铁的氧化损失；

对于送氧的要求是延迟用氧：炉料分两次加入，第一次料送电后8分钟左右开始进行氧燃助熔，第二次料送电7分钟左右开始进行氧燃助熔；累计送电时间达30分钟左右才开始进行吹氧助熔，熔清后根据碳含量控制供氧量，以保证终点碳含量在0.07%以上；

排渣时对控制炉渣成分：根据入炉料中的总硅量和石灰中CaO和SiO₂含量，通过物料平衡计算结果，控制石灰的加入量。石灰分两次加入，分别在每次料熔化85%左右时加入。控制炉渣的碱度在2.7～3.2之间，渣中的FeO含量在16～20%之间，保证炉渣在1650℃时仍有良好的脱磷效果，并保证在1600℃以上，渣钢分离效果良好，保证在1610℃以上的温度流渣时，带走的铁量少，以提高钢铁料的收得率，降低钢铁料的消耗；根据电弧炉冶炼阶段控制喷入炉内碳粉流量：在熔池温度达到1610℃以前，采用小流量喷碳，主要以造泡沫渣埋弧为主，期间以不出现渣口大量流渣为宜，减少铁随渣的流失；在温度达到1610℃以上加大喷碳粉流量，实现排渣；

终点控制：终点碳含量控制在0.07%以上；出钢：温度≥1640℃，出钢。

本冶炼方法的理论基础：控制合适的装炉量能有效减少加压料时间，同时提高化料速率和升温速度，减少在低温条件下的供氧量，减少铁在低温条件下的氧化损失。

在低温条件下吹氧，吹入的氧气主要用于氧化钢铁料中的铁。滞后进行氧燃助熔和吹氧助熔，减少了在低温条件下的供氧量，能有效减少钢铁料中铁的氧化损失。根据熔清碳含量控制后续冶炼过程中的供氧强度，减少铁的氧化损失。

上述的步骤中制定了合适的装炉量和配碳量，根据冶炼各时期的特点制定输入功率最大且埋弧效果好的供电曲线，通过物料平衡计算，控制石灰的加入量，控制炉渣的碱度在合适范围内，并通过控制渣中的FeO含量，保证炉渣在1650℃时仍有良好的脱磷效果，并杜绝低温流渣现象，保证大量流渣温度控制在1610℃以上，保证脱磷效果的同时，保证在流渣时渣中钢充分分离进入钢液中，减少流出的炉渣TFe含量，减少钢随渣的流失。

通过控制氧燃助熔开始时机，控制吹氧助熔开始时机，根据熔清碳含量控制氧化期的供氧强度，控制终点碳含量，减少铁的氧化损失，同时在保证实现成品碳含量有效控制的条件下，控制较高的终点碳含量，减少铁的氧化损失和氧气用量，减少合金和脱氧剂的用量。

下面以公称容量80吨超高功率电弧炉为例，介绍本发明的具体实施过程。

首先，单炉配比料装入量控制在88±2吨。

然后，生铁配入量控制在30%左右，以保证入炉料的配碳量控制在1.3±0.1%。炉料分两次加入，两次料中的配碳量相同。

冶炼全程供电情况如下：

通过实现本供电曲线，能有效实现大功率送电，能有效实现快速化料快速升温，缩短钢铁料和熔池在低温阶段的持续时间。

冶炼全程控制用氧情况如下：(以累计送电时间作为控制供氧强度的依据）

通过采用本供氧曲线供氧，有效延迟了开始吹氧时间，有效减少了在低温条件下的供氧量，有效减少铁在低温条件下的氧化损失。同时能有效保证炉渣中的FeO含量在18%左右。

根据入炉料的总硅量和石灰中CaO含量和SiO₂含量，通过计算，控制石灰加入量。石灰分两次加入，分别在每次料熔化85%左右由高位料仓加入。

冶炼过程喷碳量控制。每次料熔池基本形成，就开始喷入碳粉，但在温度≤1610℃时，喷碳量控制以保证埋弧效果良好但又不会造成在低温条件下大量流渣；温度≥1610℃时，控制较大喷碳流量以实现排渣。

大量流渣的温度控制在1610℃以上。

根据熔清碳含量高低供氧强度大小，供氧强度通过控制用于吹氧的氧枪支数和每支氧枪的吹氧模式来实现，保证终点碳含量控制在0.07%以上，避免钢液过氧化。

出钢。终点成分合适，温度≥1640℃，出钢。

每炉出完钢后需要将渣口进行清理和垫高，但不得封闭，以后续能顺利测温取样和流渣为宜。

SVC系统改造完成后，通过实现在保证供电网电能质量和变压器安全运行的条件下，采取大功率供电曲线，严格控制每炉装入量，并且制定合理的供氧曲线，控制石灰加入量控制炉渣的碱度，控制渣中的氧化铁含量，控制流渣时机，控制终点碳含量，在此电炉冶炼技术条件下，碳粉吨钢消耗降低到3kg/t钢，钢铁料消耗下降到1070kg/t钢，电炉吨钢电耗上升到420kwh/t钢，氧气消耗下降到25m3/t钢，平均冶炼周期下降到55min；用于脱氧的铝下降0.5kg/t钢，电炉实现了炉机的匹配，综合成本大幅度降低。

综上所述，本申请通过实现合适配碳量、大功率送电、延缓开始用氧时机、控制合适供氧量、控制合适炉渣成分、按不同冶炼时期控制喷碳量、控制大量流渣温度及较高终点碳含量，在全废钢冶炼条件下，取得如下消耗指标：钢铁料的收得率稳定≥93.5%，电炉平均冶炼周期在≤55分钟，平均电炉冶炼电单耗在≤420kwh/t，平均电炉氧气单耗≤25Nm³/t，平均天然气单耗≤3.0Nm³/t，碳粉单耗≤3kg/t，用于脱氧的铝锭吨钢降低0.3kg/t。全冷料条件下，采用适量配碳大用电量适量用氧的冶炼方法比用高配碳的以氧代电的操作方法吨钢冶炼成本降低60元/吨钢以上。

Claims

1.一种适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，包括如下步骤：配料——装料——送氧——冶炼——排渣——出钢，其特征在于：

所述的配料：废钢料中配加生铁，生铁配入量控制在炉料总重量的27～33%；并适量配碳；

所述的排渣：在排渣过程中对炉渣成分进行控制，根据钢铁料中总硅量和石灰中CaO和SiO₂含量来控制石灰加入量，石灰分两次加入，分别在每次料熔化80～90%时加入；炉渣的碱度控制在2.7～3.2之间，渣中氧化铁含量控制在16～20%之间，炉渣温度在1650℃时进行脱磷；排渣时机控制，大量流渣温度控制在1610℃以上，若温度低于1610℃时，通过降低喷碳速度升温至1610℃以上，保证炉渣发泡良好、埋弧良好但不出现大量流渣现象；

2.根据权利要求1所述的适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，其特征在于：所述的炉料分两次装入，第1次、第2次装料量质量比为1-3：1。

3.根据权利要求1所述的适量配碳大用电量控制用氧电弧炉炼钢法，其特征在于：所述的大用电量进行炉体升温，为采用59000KVA功率送电；在此之前的3分钟，变压器设定输出功率控制在49000KVA。