CN104762439B - 一种电弧炉吹氧量的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简单、快捷的电弧炉吹氧量的计算方法，吹氧量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)+[(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)]×0.2，其中出汤量＝原料装入量×实收率。本发明的优点是：本方法不仅大幅度降低了耗电量，提高了氧气的利用率，而且对炉体没有损害，实现节能降耗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及到一种电弧炉吹氧量的计算方法。
背景技术
电弧炉冶炼过程中，为了降低原料中的C、Si成份，方便下一工序的冶炼。同时为熔化废钢提供一定的热量，采用炉门口吹氧的方法。由于原料种类及成份的差异，以及不同钢种出汤成份的不同，还有每炉原料使用量的不同，导致每炉吹入氧气量的多少是不同的。传统吹氧方法，依靠作业者的经验判断吹入的氧气量，经常出现过吹和氧气吹入量不足的现象，出汤成份极不稳定，给电炉冶炼也带来诸多的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种简单、快捷的电弧炉吹氧量的计算方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电弧炉吹氧量的计算方法，电弧炉中氧气主要与Si和C发生化学反应，化学反应如下：
①Si+O2＝SiO2
②C+1/2O2＝CO
通过两个化学反应方程式，初步建立氧气消耗量计算模型如下：
Si+O2＝SiO2
28.087g/mol 22.4L/mol
a x
x＝a÷28.087×22.4L＝0.798aL
C+1/2O2＝CO
12.011g/mol 22.4L/mol
b y
y＝b÷12.011×0.5×22.4L＝0.932bL
原料中的C、Si成份除了与吹入的氧气发生反应，还会在高温高压下，与大气中的氧气发生化学反应，即C、Si的自然氧化率,
C、Si需氧量＝理论氧气量×(100％－自然氧化率)，
理论氧气量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932，其中C自然氧化率＝30％～50％，Si自然氧化率＝60％，
考虑到熔汤中的其余金属发生少量氧化，其余金属需要的氧气量为0.2倍的氧化C、Si所需的氧气量，最终：吹氧量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)+[(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)]×0.2，其中出汤量＝原料装入量×实收率。
所述电弧炉容量为140吨，炉壳外径7300mm～7400mm，炉壳内径6300mm～6400mm，炉膛高度2900mm～2960mm，熔池深度790mm～1040mm，炉门氧枪数2，氧气压力10～12Bar，氧气流量max.4500Nm3/h。
本发明的有益效果是：本电弧炉吹氧的理论计算方法可以简单快捷地计算出一炉钢冶炼所需的理论氧气量，使吹炼者能够把握吹氧节奏，控制吹氧水平，即不过吹，也不欠吹，充分利用氧气与铁水中C、Si等元素反应而产生的化学热进行冶炼。本方法不仅大幅度降低了耗电量，提高了氧气的利用率，而且对炉体没有损害，实现节能降耗的效果。
具体实施方式
下面详细描述本发明的具体实施方案。
本发明所述的电弧炉吹氧量的计算方法，电弧炉中氧气主要与Si和C发生化学反应，化学反应如下：
①Si+O2＝SiO2
②C+1/2O2＝CO
通过两个化学反应方程式，初步建立氧气消耗量计算模型如下：
Si+O2＝SiO2
28.087g/mol 22.4L/mol
a x
x＝a÷28.087×22.4L＝0.798aL
C+1/2O2＝CO
12.011g/mol 22.4L/mol
b y
y＝b÷12.011×0.5×22.4L＝0.932bL
原料中的C、Si成份除了与吹入的氧气发生反应，还会在高温高压下，与大气中的氧气发生化学反应，即C、Si的自然氧化率,
C、Si需氧量＝理论氧气量×(100％－自然氧化率)，
理论氧气量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932，其中C自然氧化率＝30％～50％，Si自然氧化率＝60％，
考虑到熔汤中的其余金属发生少量氧化，其余金属需要的氧气量为0.2倍的氧化C、Si所需的氧气量，最终：吹氧量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)+[(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)]×0.2，其中出汤量＝原料装入量×实收率。
电弧炉容量140t炉壳外径7400mm、炉壳内径6400mm、炉膛高度2900mm、熔池深度900mm；炉门氧枪数量2个，氧气压力10～12Bar，流量4000Nm3/h。
原料如下：
STS废钢：P≤400ppm；Cr≥17％；Ni≥8％，装入量15～30吨
高碳铬铁：C≤8％；Si≤4％；P≤400ppm；Cr 55～68％装入量35～50吨
镍冷铣：C≤4％；Si≤5％；P≤800ppm；Ni 4～12％装入量45～65吨
自家料：C≤5％；Si≤5％；P≤800ppm；Cr≥17％；Ni 4～8％装入量10～20吨
吹氧前的准备：
Ⅰ连接好炉门氧枪管
Ⅱ炉体倾动锁定，炉盖提升、旋转锁定
Ⅲ副原料下料系统、氧枪升降、旋转系统、循环冷却水系统、除尘系统、各种仪表系统、氧枪联锁及通电连锁条件满足、紧急事故提升系统都正常。
例如本电弧炉吹氧的方法实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ在电弧炉内通过料篮先装入原料90吨(STS废钢、高碳铬铁、镍冷铣、自家回收料等)，然后通电冶炼。
Ⅱ炉内原料熔化70％后(电力量约20000Kw)，再通过料篮加入60吨原料，继续通电冶炼。因此原料装入量为150吨。
Ⅲ根据原料配比的最终装入成份及目标出汤C、Si成份，实收率取值90％，使用理论吹氧量计算模型计算该炉冶炼所需的理论氧气量。(出汤C重量百分比目标2％，出汤Si重量百分比目标0.2％)
Ⅳ待炉内熔池形成后，开始吹入氧气：氧枪角度控制在向下45°左右，氧枪位置控制在钢渣与钢液界面以下250±50mm处，冶炼氧气压力控制在10～12Bar。氧气开始吹入5min后，通过副原料加料系统分两批加入石灰，第一批在吹氧5min后加入，第二批在吹氧15分钟后加入，每批的加入量为石灰2000kg。氧气开始吹入10分钟后，通过Lime喷吹系统喷出2500Kg Lime，保护炉壁。测温、取试样分析。钢水中C、Si、P的质量百分配比与温度目标为：C＝2.0％、Si＝0.2％、P＝0.04％、T＝1500℃
Ⅴ根据成分、温度及钢渣情况、补加石灰0.5～0.8吨，下降枪位至400mm吹氧，冶炼终点前采用低枪位(400mm)吹炼3～4min，以确保成分、温度均匀和终渣变粘。
Ⅵ当钢水中C、Si、P的质量百分配比与温度灰到下述要求时出汤；
C：1.8％～2.30％、Si：0.1～0.25％、P≤0.035％、T＝1480～1560℃出汤。
上述实施例中，吹氧量＝(150×原料中Si重量百分比－150×0.9×0.002)×0.798×0.4+(150×原料中C重量百分比－150×0.9×0.02)×0.932×(0.5～0.7)+[(150×原料中Si重量百分比－150×0.9×0.002)×0.798×0.4+(150×原料中C重量百分比－150×0.9×0.02)×0.932×(0.5～0.7)]×0.2L
本发明的优点是：本电弧炉吹氧的理论计算方法可以简单快捷地计算出一炉钢冶炼所需的理论氧气量，使吹炼者能够把握吹氧节奏，控制吹氧水平，即不过吹，也不欠吹，充分利用氧气与铁水中C、Si等元素反应而产生的化学热进行冶炼。本方法不仅大幅度降低了耗电量，提高了氧气的利用率，而且对炉体没有损害，实现节能降耗的效果。
Claims (1)
1.一种电弧炉吹氧量的计算方法，其特征在于：电弧炉中氧气主要与Si和C发生化学反应，化学反应如下：
①Si+O2＝SiO2
②C+1/2O2＝CO
通过两个化学反应方程式，初步建立氧气消耗量计算模型如下：
y＝b÷12.011×0.5×22.4L＝0.932bL
原料中的C、Si成份除了与吹入的氧气发生反应，还会在高温高压下，与大气中的氧气发生化学反应，即C、Si的自然氧化率,
C、Si需氧量＝理论氧气量×(100％－自然氧化率)，
理论氧气量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932，其中C自然氧化率＝30％～50％，Si自然氧化率＝60％，
考虑到熔汤中的其余金属发生少量氧化，其余金属需要的氧气量为0.2倍的氧化C、Si所需的氧气量，最终：吹氧量＝(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)+[(原料装入量×原料中Si重量百分比－出汤量×出汤中Si重量百分比)×0.798×0.4+(原料装入量×原料中C重量百分比－出汤量×出汤中C重量百分比)×0.932×(0.5～0.7)]×0.2，其中出汤量＝原料装入量×实收率，所述电弧炉容量为140吨，炉壳外径7300mm～7400mm，炉壳内径6300mm～6400mm，炉膛高度2900mm～2960mm，熔池深度790mm～1040mm，炉门氧枪数2，氧气压力10～12Bar，氧气流量max.4500Nm3/h；
待炉内熔池形成后，开始吹入氧气：氧枪角度控制在向下45°，氧枪位置控制在钢渣与钢液界面以下250±50mm处，氧气开始吹入5min后，分两批加入石灰，第一批在吹氧5min后加入，第二批在吹氧15分钟后加入，每批的加入量为石灰2000kg。
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