CN108411063A - 一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法 - Google Patents

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李猛
刁峰
张庆
刘鹏
刘利
刘超群
武燕
武文健
刘兵
石荣山
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Abstract

本发明公开了一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，该方法通过严格地控制电炉冶炼过程中的供氧、送电和加料，达到低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的目的。该方法具体为：入炉铁水比例控制在20‑40％，废钢通过料篮一次性加入到炉内，铁水在送电过程中通过铁水兑加车从炉门口加入，通过合理的调整RCB氧枪氧气的流量，动态的控制供电时间，配合自动化上料系统分批次的向炉内补加石灰等操作，使钢水快速达到钢种所需要的成分和温度。与一般的电炉冶炼相比，本发明实现了低铁水比条件下电炉冶炼过程中的高效脱磷、脱碳，为实现低铁水比条件下冶炼低磷品种钢奠定了坚实基础。

Description

一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢(终点磷≦0.004％)的方法。
背景技术
电炉全废钢冶炼工艺需要全程通电熔化废钢、升温脱碳，需要消耗大量的电能，冶炼时间较长。为了降低生产消耗、提高生产效率，国内的电炉钢生产企业逐步向电炉兑加铁水的工艺发展。现有电炉热装铁水技术是利用部分高炉铁水代替部分废钢，可大幅降低电耗，缩短冶炼周期，又能提高钢水的纯净度。
现阶段电炉生产低磷钢普遍采用兑加铁水大于60％以上进行组织生产的工艺，由于某时间铁水资源短缺，在保证冶炼节奏的情况下，电炉采用低铁水比冶炼高附加值产品的难度很大。
通常情况下铁水中的磷含量约为0.10％～0.20％，是废钢中磷含量的8～10倍。随着生产的低磷钢种、高合金钢种的比例越来越高，电炉脱磷的问题成为制约生产的限制性环节，特别是在生产特殊钢时，钢水从初炼炉出钢后需要配加大量的合金使钢液合金化，这势必会向钢水中代入大量的磷，若使用低磷合金，又将极大的增加生产成本，这就促使电炉出钢前，必须将钢水中的磷含量脱至非常低的水平，以便配加普通合金来降低生产成本。
脱磷反应是界面反应，主要在熔渣-金属界面进行，脱磷反应需要在较低的温度下才能顺利进行，控制好炼钢过程中的钢水升温速度，合理送电、供氧准确把握钢水的脱磷、脱碳时机，是实现电炉快速脱磷、脱碳，高效冶炼的关键。
常规的低铁水比电炉生产工艺生产周期较长难以匹配现在连铸机的节奏，且脱磷困难，难以实现冶炼低磷钢的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低铁水兑入比例条件下，使用电炉高效生产低磷钢的冶炼方法，适用于电炉留钢留渣冶炼操作。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，所述方法包括以下步骤：
1)在加入钢铁料之前，先向炉内加入石灰9～12kg/t钢；按照铁水占比20～40wt％和废钢占比60～80wt％的比例配加炉料，配碳量2％～2.5％，将废钢料一次性投入电炉中，送电同时兑入铁水，RCB执行烧嘴1模式，送电7-11分钟，停电并将RCB氧枪执行精炼低氧模式，3-7分钟后RCB氧枪转换为精炼高氧模式，以全程熔化脱碳为主，供氧量达到1400-1600Nm3时，加入第二批次石灰7-11kg/t钢，供氧量达到2500-3000Nm3时，继续送电并加入第三批石灰2-6kg/t钢，熔清后，温度达到1500～1530℃时取一次样分析；
2)根据一次样分析的P含量加入第4批次石灰3～5kg/t钢；继续送电至1600℃，停电脱碳，取二次样分析，合理控制终点碳含量，并根据二次样P情况，小批次加入石灰2～3kg/t钢，确保炉渣碱度大于3.0，防止后期升温回P，钢水升温至1600～1620℃，迅速出钢，终点磷≤0.004％；
3)电炉出钢过程中，随钢流，通过自动化上料系统向钢包内加入80～85％的合金。
废钢熔清前，不放渣；熔清后利用脱碳时的液面上升保持炉门口的自动流渣操作。
烧嘴1模式为废钢加热模式，单支RCB氧枪的氧气流量为180～240Nm3/h，氧气和煤气的输入比例为1.2：1，单支RCB氧枪的精炼低氧模式氧气流量为1500～1800Nm3/h，单支RCB氧枪的精炼高氧模式氧气流量为2400～2600Nm3/h。
所适用的电炉出钢量为110-120t/炉，电炉的炉壁氧枪数量≥5支。
单个废钢最大尺寸：300×300×300mm，最大单重：210kg，入炉铁水温度要大于1300℃，具有良好的流动性，表面不允许有严重的结壳现象，C：4.0-4.8％，P：≤0.100％，炼钢用石灰的中CaO的含量≥88％，块度为20～70mm。
单个试样分析时间≤5min。
铁水的兑加需要用铁水兑加车从炉门口加入。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：
(1)通过合理的控制钢水的升温速度，合理的分配电炉脱磷、脱碳时间，实现了钢水的快速脱磷、脱碳，电炉的整个冶炼周期≤45min。
(2)整个冶炼过程中实时、动态的向炉内补加石灰，合理的控制吹氧、供电，结合熔清后的炉门口全程流渣操作，实现电炉冶炼过程中的高效脱磷，电炉出钢前，钢水终点磷含量≤0.004％；
本发明的工艺与常规电炉炼钢工艺相比，在降低炼钢成本的同时实现了低铁水比条件下高效的脱磷、脱碳，为实现低铁水比条件下冶炼低磷品种钢奠定了坚实基础。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本优选实施例中所涉及的一种低铁水比例条件下电炉冶炼高合金低磷钢的方法采用了如下技术方案：
设备及冶炼钢种：
使用公称容量120吨的西门子奥钢联超高功率电弧炉，拥有5支炉壁氧气枪，冶炼钢种为27CrMoNbTi。
加料前向炉内加入石灰1.2t，旋出炉盖开始加入废钢75t，然后旋入炉盖，开始送电，同时将兑铁水车开入炉门口，开始向炉内兑入占比35wt％的铁水，并将RCB氧枪调整为烧嘴1模式，此时，氧气流量为240Nm3/h，煤气流量为200Nm3/h，送电9min后停电，调整RCB氧枪执行精炼低氧模式，此时氧气流量为1600Nm3/h，5min后，调整RCB氧枪执行精炼高氧模式，此时氧气流量为2600Nm3/h，约6min后，总供氧量达到1400Nm3，通过自动加料系统向炉内加入石灰1t，继续吹氧6min后，总供氧量达到2800Nm3时，向炉内加入第三批石灰0.5t，并开始送电，7min后测温1520℃，停电，取一次样分析成分，继续吹氧，约5min后，一次样分析结果为C：0.649％，P：0.015％，向炉内加入石灰0.5t，并继续送电，8min后测温达到1590℃，停电，取二次样分析成分，继续吹氧，5min后，二次样分析结果为C：0.259％，P：0.007％，向炉内加入石灰0.5t，继续供电6min，测温，钢水温度达到1625℃，供氧总量4377Nm3/h，取样后迅速出钢，终点样分析成分结果为C：0.109％，P：0.003％。出钢过程中，随钢流向钢包内加入合金和渣料，其中渣料石灰900kg，预熔脱氧剂180kg，钢芯铝200kg，合金包括金属锰700kg，中碳铬铁1700kg，钼铁500kg出钢完毕后从钢包内取样分析。钢包样分析结果为C：0.115％，P：0.0037％，从加第一批石灰到出钢完毕共计用时43min，共计供电时间30min。
上述实例中所使用的石灰有效CaO含量为88.5％，铁水温度为1340℃。
上述实例中电炉供电时采用的电压为752伏，电流为61859安。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，所述方法包括以下步骤：
1)在加入废钢之前，先向炉内加入石灰9～12kg/t钢；按照铁水占比20～40wt％和废钢占比60～80wt％的比例配加炉料，配碳量2％～2.5％，用料篮将废钢一次性投入电炉，送电同时兑入铁水，RCB执行烧嘴1模式，送电7-11分钟，停电并将RCB氧枪执行精炼低氧模式，3-7分钟后RCB氧枪转换为精炼高氧模式，以全程熔化脱碳为主，供氧量达到1400-1800Nm3时，加入第二批次石灰7-11kg/t钢，供氧量达到2500-3000Nm3时，继续送电并加入第三批石灰2-6kg/t钢，熔清后，温度达到1500～1530℃时取一次样分析；
2)根据一次样分析的P含量加入第4批次石灰3～5kg/t钢；继续送电至1600℃，停电脱碳，取二次样分析，合理控制终点碳含量，并根据二次样P情况，小批次加入石灰2～3kg/t钢，确保炉渣碱度大于3.0，防止后期升温回P，钢水升温至1600～1620℃，迅速出钢，终点磷≤0.004％；
3)电炉出钢过程中，随钢流，通过自动化上料系统向钢包内加入80～85％的合金。
2.根据权利要求1所述的一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，其特征在于，烧嘴1模式为废钢加热模式，单支RCB氧枪的氧气流量为180～240Nm3/h，氧气和煤气的输入比例为1.2：1；单支RCB氧枪的精炼低氧模式氧气流量为1500～1800Nm3/h；单支RCB氧枪的精炼高氧模式氧气流量为2400～2600Nm3/h。
3.根据权利要求1所述的一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，其特征在于，所适用的电炉出钢量为110-120t/炉，电炉的炉壁氧枪数量≥5支。
4.根据权利要求1所述的一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，其特征在于，单个废钢的尺寸≤300×300×300mm，单重≤210kg；入炉铁水温度要大于1300℃，C含量：4.0-4.8％，P含量：≤0.100％；炼钢用石灰的中有效CaO的含量≥88％，块度为20～70mm。
5.根据权利要求1所述的一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，其特征在于，单个试样分析时间≤5min。
6.根据权利要求1所述的一种低铁水比例条件下电炉冶炼低磷钢的方法，其特征在于，铁水的兑加用铁水兑加车从炉门口加入。
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