CN108085454A - 一种电弧炉炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电弧炉炼钢方法，配料、熔化后直接还原，熔化时仅吹惰性气体。本发明通过熔化时不吹氧的电弧炉炼钢方法，能够降低返回料中易氧化合金元素的损失，提高炉料和合金收得率，缩短冶炼周期，降低冶炼成本。

Description

一种电弧炉炼钢方法
技术领域
本发明涉及电弧炉，尤其是一种电弧炉炼钢方法，属于冶炼方法领域。
背景技术
电弧炉炼钢作为一种可持续发展的冶金模式，已被世界冶金行业所公认，近年来，各发达国家的电弧炉炼钢比例逐年上升。在钢系轧辊生产过程中会产生的大量的轧辊冒口、注余、锻造锭头以及加工钢屑等，这些废料在实际电弧炉生产过程中会返回到配料中进行再生产，因此称为返回料，这些返回废料在炉料中所占比例较大，约占总炉料的60％以上。
目前电弧炉炼钢均采用吹氧法冶炼，即在熔化时吹氧，随后进入氧化期，然后再进入还原期，最后出钢。由于氧化期长时间的吹氧助熔、去磷脱碳，造成炉料易氧化合金元素的大量烧损，据统计，目前炉料条件下采用吹氧法冶炼，钢铁料收得率仅为88～90％。此外，返回料中Si、Mn、Cr等易氧化合金元素含量较高，利用吹氧法冶炼时造成合金元素的大量烧损，后期需要加入相应的合金进行调整，增加了冶炼成本。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种电弧炉炼钢方法，能够降低返回料中易氧化合金元素的损失，提高炉料和合金收得率，缩短冶炼周期，降低冶炼成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电弧炉炼钢方法，配料、熔化后直接还原，熔化时仅吹惰性气体。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述惰性气体为氩气、氦气、氖气中的任一种或几种的混合。
本发明技术方案的进一步改进在于：吹惰性气体时的气体流速为600～1200m3/h。
本发明技术方案的进一步改进在于：吹惰性气体的位置为3～5个，深度为钢水总深度的2/3。
本发明技术方案的进一步改进在于：吹惰性气体的量为每吨钢水2～6m3。
本发明技术方案的进一步改进在于：熔化时电压为100～600V。
本发明技术方案的进一步改进在于：熔化时电流为12000～19000KA。
本发明技术方案的进一步改进在于：配料时先配入同材质炉料，再配入相近材质炉料。
本发明技术方案的进一步改进在于：还原时加入铝豆。
本发明技术方案的进一步改进在于：铝豆加入量占钢水质量百分含量0.1～0.5％。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的一种电弧炉炼钢方法，能够降低返回料中易氧化合金元素的损失，提高炉料和合金的收得率，缩短冶炼周期，降低冶炼成本。
本发明在熔化时不吹氧助熔，能够显著减少各种原辅材料的消耗。与吹氧法冶炼相比，可以减少Si、Cr等易氧化合金元素的损耗，充分利用返回料及回收其中的合金元素；并且后期不需要大量的调整成分，因此可以在整个冶炼过程中将温度控制在出钢温度范围内，可避免高温对炉衬的侵蚀。
本发明采用大电压、大电流送电，有效避免了电弧加热过程中容易造成炉料和合金元素氧化烧损的问题，即使整个冶炼过程没有采用吹氧助熔的方式，仍然保证了炉料和合金元素能够达到较高的收得率。优选采用100～600V的电压、12000～19000KA的电流送电，能够有效加速炉料熔化，炉料大部分熔清后，及时加入石灰、萤石造白渣，有助于埋弧升温，明显减少了炉料的氧化。
本发明在熔化时采用吹惰性气体的操作，有效避免了不吹氧容易造成的钢水不均匀现象。在炉料全部熔清后，可以利用吹惰性气体装置起到搅拌钢水的作用，吹惰性气体的量为每吨钢水2～6m3，惰性气体流速优选为600～1200m3/h，惰性气体通入位置为3～5个，气体通入深度为距离钢水液面2/3处，采用以上工艺条件能够使钢水上下充分搅拌，提高钢水的均匀度，不会造成剩炉底的问题。
本发明配料时先配入同材质炉料，再配入相近材质炉料。当炉料为同材质废辊、锭头、钢屑时，直接根据计划钢水量和炉料、合金元素烧损情况进行配料；当炉料为部分同材质废辊、锭头、钢屑时，先配入同材质炉料，再选择相近材质进行配料；当炉料无同材质废辊、锭头、钢屑时，以冶炼材质所含合金元素中的一种或两种元素为主进行配料，优先采用高铬锭头配料，再加入低铬炉料将铬以及其他成分配入工艺要求范围内。通过以上配料，可以大大缩短后期调配合金成分的时间，降低能耗，提高冶炼效率。
本发明在还原时加入铝豆能够起到强制脱氧的作用。铝豆的加入量优选为钢水质量的0.1～0.5％。铝豆能够还原一部分渣中的铬元素，并通过适时地加入石灰、萤石调节渣况，能够使还原渣具有良好的流动性和适当的碱度，分两批加入钙质合金脱氧剂或碳粉，可以还原炉内白渣，进一步提高炉料和合金元素的收得率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种电弧炉炼钢方法，其具体实施步骤如下：
a、配料
为当炉料为同材质废辊、锭头、钢屑时，直接根据计划钢水量和炉料、合金元素烧损情况进行配料；
为当炉料为部分同材质废辊、锭头、钢屑时，先配入同材质炉料，再选择相近材质进行配料；
为当炉料无同材质废辊、锭头、钢屑时，以冶炼材质所含合金元素中的一种或两种元素为主进行配料，优先采用高铬锭头配料，再加入低铬炉料将铬以及其他成分配入工艺要求范围内。
b、装料
炉料分两次装入，第一次装料的同时加入白灰、萤石，第一次装料基本熔清后，进行第二次装料。
c、熔化
炉料装好后，立即送电熔化，电压为100～600V，电流为12000～19000KA，熔化期禁止吹氧。炉料大部分化清后，补加石灰、萤石造熔化渣。炉料全部熔清后，用钢管向钢水中吹惰性气体，吹惰性气体的流速为600～1200m3/h，吹惰性气体的位置为3～5个，当第一个钢管熔化时，换另外一根钢管在不同的位置再次吹惰性气体，以此类推，深度为钢水总深度的2/3，吹惰性气体的量为每吨钢水2～6m3。
d、还原期
还原后，迅速加入铝豆，铝豆加入量为每吨钢水加入1～5kg，同时加入钙质合金脱氧剂，取全分析样后，微调合金。
e、出钢
合金成分全部合格，钢水温度达到要求后，按钢种化学成分表要求随流加铝锰铁终脱氧。
实施例1
本实施例中轧辊材质为60CrMnMo，制造方法如下：
a、配料
60CrMnMo废辊、60CrMnMo锭头、60CrMnMo钢屑，总装料量37.47t。
b、装料
炉料分两次装入，第一次装料的同时加入白灰、萤石，第一次装料基本熔清后，进行第二次装料。
c、熔化
炉料装好后，立即送电熔化，电压为100V，电流为12000KA，熔化期禁止吹氧。炉料大部分化清后，补加石灰、萤石造熔化渣。炉料全部熔清后，用钢管向钢水中吹氩气，吹氩气的流速为600m3/h，吹氩气的位置为2个，当第一个钢管熔化时，换另外一根钢管在不同的位置再次吹氩气，深度为钢水总深度的2/3，吹氩气的量为75m3。
d、还原期
每吨钢水中分批加入1kg铝豆脱氧，取全分析样后，微调合金。
e、出钢
钢水温度1663℃开始出钢，出钢过程加入铝锰铁。
经检测，炉料收得率为98.03％；合金元素收得率为Si：6.90％，Mn：69.09％，Cr：97.47％。
实施例2
本实施例中轧辊材质为75CrMnMo，制造方法如下：
a、配料
75CrMnMo废辊、75CrMo锭头、75CrMo钢屑，总装料量22.5t。
b、装料
炉料分两次装入，第一次装料的同时加入白灰、萤石，第一次装料基本熔清后，进行第二次装料。
c、熔化
炉料装好后，立即送电熔化，电压为600V，电流为19000KA，熔化期禁止吹氧。炉料大部分化清后，补加石灰、萤石造熔化渣。炉料全部熔清后，用钢管向钢水中吹体积比为1:3的氦气和氖气，吹氦气和氖气的流速为1200m3/h，吹氦气和氖气的位置为4个，当第一个钢管熔化时，换另外一根钢管在不同的位置再次吹氦气和氖气，以此类推，深度为钢水总深度的2/3，吹氦气和氖气的量为135m3。
d、还原期
每吨钢水中分批加入5kg铝豆脱氧，取全分析样后，微调合金。
e、出钢
钢水温度1672℃开始出钢，出钢过程加入铝锰铁。
经检测，炉料收得率为96.54％；合金元素收得率为Si：10.7％，Mn：35.8％，Cr：96.7％。
实施例3
本实施例中轧辊材质为60CrMnMo，制造方法如下：
a、配料
选择含Cr、Mn、Mo合金的炉料，配料前根据各炉料中合金含量计算出融化后的合金含量，无法满足60CrMnMo成品成分要求的，通过加入合金进行调整。总装料量37.47t。
b、装料
炉料分两次装入，第一次装料的同时加入白灰、萤石，第一次装料基本熔清后，进行第二次装料。
c、熔化
炉料装好后，立即送电熔化，电压为300V，电流为15000KA，熔化期禁止吹氧。炉料大部分化清后，补加石灰、萤石造熔化渣。炉料全部熔清后，用钢管向钢水中吹等体积的氩气、氦气和氖气，吹氩气、氦气和氖气的流速为1000m3/h，吹氩气、氦气和氖气的位置为3个，当第一个钢管熔化时，换另外一根钢管在不同的位置再次吹氦气和氖气，以此类推，深度为钢水总深度的2/3，吹氩气、氦气和氖气的量为150m3。
d、还原期
每吨钢水中分批加入3kg铝豆脱氧，取全分析样后，微调合金。
e、出钢
钢水温度1663℃开始出钢，出钢过程加入铝锰铁。
经检测，炉料收得率为97.33％；合金元素收得率为Si：7.20％，Mn：71.02％，Cr：96.58％。
实施例4
本实施例为实施例1的对比实施例，与实施例1不同之处在于熔化时吹氧。
经检测，钢铁料收得率：83.77％；合金元素收得率：Si：4.50％，Mn：10.5％，Cr：86.27％。

Claims (10)

1.一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：配料、熔化后直接还原，熔化时仅吹惰性气体。
2.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气、氦气、氖气中的任一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：吹惰性气体时的气体流速为600～1200m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：吹惰性气体的位置为3～5个，深度为钢水总深度的2/3。
5.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：吹惰性气体的量为每吨钢水2～6m3。
6.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：熔化时电压为100～600V。
7.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：熔化时电流为12000～19000KA。
8.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：配料时先配入同材质炉料，再配入相近材质炉料。
9.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：还原时加入铝豆。
10.根据权利要求6所述的一种电弧炉炼钢方法，其特征在于：铝豆加入量占钢水质量百分含量为0.1～0.5％。
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