CN1082116A - 电弧炉炼钢用发泡剂 - Google Patents

Abstract

本发明为二种电弧炉炼钢用发泡剂，其成分分别 为(重量)：石灰石21—70％，焦粉25—74％，铁鳞5 —10％，余为少量SiO₂及杂质；石灰石40—70％，焦 粉10—50％，生白云石5—20％，铸铁粉5—20％，余 为少量SiO₂及杂质。分别用于电炉炼钢的熔氧期和 还原期。该发泡剂资源丰富，生产工艺简单，成本低， 加入量少；泡沫渣形成稳定持久，节能效果明显。

Description

本发明涉及一种电弧炉炼钢熔氧期用发泡剂和一种电弧炉炼钢还原期用发泡剂。

电弧炉采用泡沫渣冶炼工艺是近十多年来国内外大力推广的一项新技术。随着向炉子输入功率和耗氧量的增加，以及电炉→钢包精炼炉→连铸的新型炼钢工艺流程的出现，进行泡沫渣冶炼更显示出重要性。在现有设备和工艺条件下，特别是不具备钢包精炼炉的电弧炉炼钢厂，对降低电耗、电极消耗以及提高炉衬寿命，稳定电弧，充分利用变压器容量，降低噪声和弧光照射，改善炉前劳动条件，均具有重要的作用。目前国内外电弧炉炼钢泡沫渣冶炼操作，大多是在熔氧期采用“富氧、喷碳、长弧”三位一体联合操作。在一些先进产钢国家采用多枪喷吹氧气，焦粉和熔剂的自动操作装置;也有的根据电弧埋入渣中而引起噪声下降，采用微机技术控制喷碳量，使电弧自动埋入渣中，这些都取得了良好的效果。但是上述种种泡沫渣操作工艺仅限于熔化后期和氧化前期（即氧化样取走后停止），因为电炉炼钢进入氧化末期，特别是氧化样取走后和还原期，熔池相对处于平静状态，电弧逐渐裸露，这时能快速、稳定地形成泡沫渣具有重要的作用。在这种情况下，如采用氧气作载气流，喷碳是不可能的，因为这样将会导致碳的波动和增加渣的氧化性不利完成还原期任务。同时进行喷碳操作需要一套喷吹设备和相应的焦粉输送管道以及一套制粉系统，设备投资和设备维修费用增加。

本发明的目的在于立足我国我省绝大多数电炉的现有装备水平以及节电的紧迫性，同时考虑到我国的资源条件和经济原则，为电弧炉炼钢提供熔氧期和还原期发泡剂。该发泡剂应易于生产，工艺简单，资源丰富，成本低廉。

根据上述目的，本发明提供了一种电弧炉炼钢熔氧期用发泡剂和一种还原期用发泡剂，熔氧期用发泡剂的组成为（重量）：石灰石21～70%，焦粉25～74%，铁鳞5～10%，余为少量SiO₂及杂质。该发泡剂的粒度为（mm）：石灰石8～10，焦粉5～8，铁鳞0.5～3。还原期发泡剂的组成为（重量）：石灰石40～70%，焦粉10～50%，生白云石5～20%，铸铁粉5～20%，余为少量SiO₂及杂质。该发泡剂的粒度为（mm），石灰石5～10，焦粉5～10，白云石5～10，铸铁粉0.5～3。

本发明发泡剂组成确定的理由如下：

1、泡沫渣实质上是均匀地含有大量细小气泡的熔渣，采用发泡剂的关键是要使钢渣产生足够的气体量，为了保证在冶炼过程中钢液的碳含量不会由于加入发泡剂而下降，本发明发泡剂选用碳酸钙和焦碳粉作为主要组成，在加入过程中发泡剂发生如下反应：

由上式公式可看出，CaCO₃和焦粉之间反应是发泡剂自身产生CO的主要来源，而且它们自身热分解形成活性CaO能稳定泡沫渣。但CaCO₃/C的比值应保持在合适范围，若过量，CaCO₃分解的CO₂氧化降低碳含量，影响操作，而且它吸热分解将降低熔池温度。此外，还要考虑到冶炼过程中炉渣组成的变化，废钢情况和吹氧条件，熔氧期渣中FeOn含量较高，约30%左右，具有产生大量气体的来源和条件，但渣碱度较低（R＜2），因此，本发明确定熔氧期发泡剂碳酸钙和焦粉为下列组成：CaCO₃：21～70%，焦粉25～74%。而还原期应是以提高气泡量为主，因此，适当提高了CaCO₃含量，降低了焦粉含量，其组成选定为CaCO₃40～70%，焦粉10～50%。

2、根据用氧情况，熔氧期发泡剂中要配入一定量的铁鳞，以提高渣的氧化性，本发明确定铁鳞的加入量为5～10%。

3、还原期中气体来源较少，发泡剂易浮于钢渣界面，为使整个渣层发泡，本发明在还原期发泡剂中加入粒度合适的一定量的铸铁粉，有利于起泡持久、均衡地进行，其铸铁粉含量为5～20%。

4、为降低浸蚀炉衬的铁酸钙，在还原期发泡剂中要加入适量的生白云石，它分解出来的CO₂和MgO既有利于提供气泡来源，也有利于形成镁郁氏体（MgO溶于FeO中的固溶体），提高泡沫渣的粘度和稳定性，同时提高炉衬寿命，但加入的生白云石决不能过量，否则，渣的粘度过高，既不利于冶金反应，也不能形成活跃的泡沫渣。

采用本发明发泡剂炼钢操作工艺简述如下：

1、熔氧期泡沫渣冶炼工艺

在炉底铺设一定量的石灰，在石灰上层加一定量的生白云石和焦碳粉，随后快速加入第一吊废钢，并通电。当熔池逐渐形成，电弧逐渐裸露时，往电弧所在的熔池附近加入第一批发泡剂，并将吹氧枪置于成渣区或钢渣界面附近，增加渣中FeO含量，使炉渣起泡，将电弧埋入渣中燃烧。随后根据埋弧的情况酌情加发泡剂。第一吊废钢熔化70%左右，应及时加入第二吊废钢，随着脱碳反应的进行，发泡剂停止加入，直至氧化样取走。氧化样取走后，往熔池补加最后一批发泡剂。使电弧继续埋入渣中燃烧，直至扒渣，完成熔氧期泡沫渣操作。

熔氧期发泡剂加入量，按装入的金属炉料计算，每吨金属炉料消耗发泡剂4～5kg，发泡剂加入量既和炉底铺设材料的种类和数量有关，也和氧耗量及操作状况有关。

2、还原期泡沫渣冶炼工艺

氧化渣扒掉以后，加入稀薄渣料，待稀薄渣料形成后，将发泡剂随火砖块、Si粉、C粉混合一次加入渣中，并搅拌，使电弧埋入渣中。当全部渣料熔化后，再往炉内渣中加C粉和Si粉，关闭炉门。4分钟左右后，炉渣转白，再加入Si粉和C粉，或SiC粉，保持还原性，使泡沫渣持续直至白渣出钢。

还原期发泡剂加入量按装入金属炉料计算，每吨金属炉料消耗发泡剂2kg。

本发明电炉炼钢用发泡剂经大量对比炉设试验证明，具有如下功能和优越性：

1、起泡速度快，持续时间长。无论是熔氧期发泡剂或是还原期发泡剂，加入后都可使炉渣很快起泡，将电弧埋入渣中。熔化期发泡剂加入次数为4～5次，平均每次泡沫渣持续时间为12～15分钟，因此整个熔化期泡沫渣可持续约47～70分钟，而发原期发泡剂一次加入后可一直持续到出钢。

2、泡沫渣厚度是确定节电的一个指标，其渣厚与弧长的比值至少大于1才能达到节电的效果。本发明泡沫渣与弧长的比值为：熔化期1.43，氧化期2.1，还原期1.3。

3、由于泡沫渣将电弧全部屏蔽，提高了电弧热效率。从而节电效果明显，吨钢电耗从580kwh降至546kwh，下降34kwh。

4、电极埋弧操作，避免了电极的侧氧化烧损，使吨钢电极消耗从7.80kg降至7.6kg，减少0.2kg。

5、泡沫渣冶炼具有保护炉衬的作用，提高炉衬寿命，结果表明，炉衬寿命从81炉提高到88炉，提高7炉。

6、由于埋弧操作，减少了噪声和弧光闪烁，改善了工作环境。

7、还原期采用泡沫渣冶炼，效果更佳，其操作稳定、可靠，能加速还原反应，白渣形成速度快，保持时间长，脱硫能力从66%提高至72%，同时，泡沫渣流动性好，有良好的保温作用，无提压增温现象。

8、泡沫渣冶炼可缩短还原期5～7分钟，并简化还原期操作，减少了脱氧剂消耗量。

9、本发明两种电炉炼钢发泡剂，其资源丰富，生产工艺简单，成本低，加入量少。

10、用本发明发泡剂冶炼的钢锭，经低倍检验，质量全部符合要求。

本发明炼钢用发泡剂可适用于普通电弧炉、电弧钢包精炼炉、直流电弧炉和超高功率电弧炉。

实施例：

在5吨（实际出钢量平均14吨）电炉上采用本发明发泡剂进行冶炼。装料前炉底铺垫一定量的石灰、生白云石和焦碳粉。送电20分钟后，采用0.4～0.6MPa氧压吹氧助熔。接着加入熔氧发泡剂，炉内发泡剂即刻反应产生泡沫，将电极全部埋入渣中燃烧。发泡剂的用量为4～5公斤/吨钢，分批加入。使泡沫状炉渣保持到纯沸腾期。

氧化完毕扒渣还原，在稀薄渣料加入后，接着加入还原发泡剂和硅碳粉，并搅拌，4分钟后炉渣起泡，白渣迅速形成，随后分批加入硅粉、碳粉保持泡沫渣到出钢。还原发泡剂加入量为2公斤/吨钢。

下表为使用本发明发泡剂进行泡沫渣冶炼与未加发泡剂冶炼，其产量、电耗、炉衬寿命等指标比较表。

产量、电耗、炉衬寿命、电极消耗比较表

炉役期编号	产钢（吨）	总用电量（度）	平均单耗（度）	炉衬寿命（次）	电极消耗（公斤／吨）	直接获利（元／吨）
							试验前炉役21T2149-2230	1149.44	667104	580.37	81	7.80
试验炉役21T2233-2318	1269.65	706848	546	88	7.60
							与试验前炉役比较	+120.21		-34	+7	0.2	-4.45

Claims (4)

1、一种电弧炉炼钢熔氧期用发泡剂，其特征是含(重量)：石灰石21～70%，焦粉25～74%，铁鳞5～10%，余为少量SiO₂及杂质。

2、据权利要求1所述的熔氧期用发泡剂，其特征在于该发泡剂的粒度（mm）为：石灰石8～10，焦粉5～8，铁鳞0.5～3。

3、一种电弧炉炼钢还原期用发泡剂，其特征是含（重量）：石灰石40～70%，焦粉10～50%，生白云石5～20%，铸铁粉5～20%，余为少量SiO₂及杂质。

4、据权利要求3所述的还原期用发泡剂，其特征在于该发泡剂的粒度（mm）为：石灰石5～10，焦粉5～10，生白云石5～10，铸铁粉0.5～3。