CN108950133A - 一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法 - Google Patents

一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法 Download PDF

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查显文
姜曦
王新江
朱国平
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Abstract

本发明涉及电炉炼钢领域，尤其涉及一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法，本发明具体包括以下步骤：(1)在电弧炉中装入废钢和石灰，然后给电弧炉供电；(2)熔池形成后，分批次加入石灰；(3)废钢全熔后根据渣况随时向炉内加入造渣材料；(4)氧化期采用大渣量流渣作业；(5)氧化后期根据钢水中磷元素的含量控制流渣。本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法可以快速有效地去除全废钢冶炼过程中有害杂质元素，还可以提高电弧炉内壁耐火砖的使用寿命，降低使用成本。

Description

一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法
技术领域
本发明涉及电炉炼钢领域，尤其涉及一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法。
背景技术
废钢作为一种可无限循环使用的节能再生资源，应用潜力巨大。我国炼钢废钢比仅为11％，废钢循环利用水平与世界平均水平相差甚远。废钢循环应用是钢铁产业发展的必然趋势，我国未来发展空间巨大，废钢储量增长、“地条钢”出清叠加环保形势趋严使短流程优势明显。
电弧炉炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，其通过电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。
电弧炉炼钢多采用萤石为造渣材料，但是，萤石可与渣中的多种氧化物反应，生成含氟气体，严重污染环境、侵蚀设备和损害操作人员的健康，而且，随着含氟气体的挥发，萤石的化渣作用逐渐失效，所以萤石化渣作用时间短，不利于泡沫渣的稳定，影响冶炼顺行。
电弧炉炼钢过程包括残余元素、P、S、N、H及夹杂物等的去除，涉及整个工艺流程的匹配与优化。磷[P]在绝大多数钢种中是有害元素，脱磷[P]是电弧炉冶炼的重要任务之一。随着材料性能要求的提高，对低磷及超低磷高品质特殊钢需求增加，现有电弧炉炼钢工艺很难实现快速低成本脱磷的冶炼要求。其主要原因在于电弧炉炼钢原料结构复杂，熔清磷含量波动大；全废钢冶炼熔清后碳含量低、钢液粘稠度高，且受电弧炉炉型结构限制，熔池流动速度慢，脱磷动力学条件差，冶炼过程脱磷困难。传统电弧炉冶炼低磷钢通常采用多次造渣、流渣操作，冶炼周期长、渣量大、终渣(FeO)含量高、钢水过氧化严重、冶炼成本难以控制。采用全废钢冶炼时，由于废钢质量较差，渣量高，钢液中[P]等有害元素去除一直是业内关注的问题。
因此，本领域亟需一种对环境友好、成本低、能耗少的全废钢电弧炉冶炼造渣方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法。
具体的，本发明的一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法，包括以下步骤：
(1)在电弧炉中装入废钢和石灰，然后给电弧炉供电；
(2)熔池形成后，分批次加入石灰；
(3)废钢全熔后根据渣况随时向炉内加入造渣材料；
(4)氧化期采用大渣量流渣作业；
(5)氧化后期根据钢水中磷元素的含量控制流渣。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，步骤(1)中，所述石灰的重量为1.0-2.0％NC。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，步骤(2)中，所述分批次加入石灰为每隔3-8min加入500-1000kg石灰。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，步骤(2)中，所述石灰的加入总量为0.8-1.3％NC。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述造渣材料为石灰、白云石和碳粉。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述造渣材料为石灰、镁球和碳粉。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述造渣材料的加入量应保证电弧炉中泡沫渣厚度达到600-1000mm。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述镁球中MgO的含量≥60％，在电弧炉中加入的镁球总量为3-5‰NC。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述石灰的加入总量为50-60kg/t钢，优选50kg/t钢；所述白云石的加入总量为14-18kg/t钢，优选15kg/t钢；所述碳粉的加入总量为17-24kg/t钢，优选18kg/t钢。
上述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，所述磷元素的含量合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，可以快速有效地去除全废钢冶炼过程中[P]、[S]等有害杂质元素；
(2)本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，可以提高炉渣黏度，有利于泡沫渣的形成；
(3)本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，可以提高电弧炉内壁耐火砖的使用寿命，提高炉龄，降低使用成本。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
具体的，本发明提供了一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法，包括以下步骤：
(1)在电弧炉中装入废钢和石灰，然后给电弧炉供电。
其中，供电前加入到电弧炉中石灰的重量为1.0-2.0％NC，其中，NC为电弧炉公称容量，单位：吨。本发明通过加入1.0-2.0％NC的石灰，以利于早期埋弧和去[P]元素操作。
(2)熔池形成后，分批次加入石灰。
其中，所述分批次加入石灰为每隔3-8min加入500-1000kg，共加入3次。所述石灰的加入总量为0.8-1.3％NC。
石灰是炼钢的主要造渣材料，主要成分是CaO，可用于保持渣的碱度。
泡沫渣是一种有固定碱度范围的渣，通过每隔3-8min加入500-1000kg石灰，使碳与石灰中的氧化钙生成碳化钙，然后碳化钙与渣中氧化物(如FeO)反应生成充足的CO，CO逸出金属熔池使得渣起泡，形成泡沫渣。
(3)废钢全熔后根据渣况随时向炉内加入造渣材料。
其中，所述造渣材料的加入量应保证电弧炉中泡沫渣厚度达到600-1000mm。
泡沫渣达到此厚度可充分包围弧光，提高电能利用率，防止电弧对炉衬材料的辐射侵蚀，提高电炉耐火砖寿命。
其中，所述造渣材料为石灰、白云石和碳粉。
所述石灰的加入总量为50-60kg/t钢，所述白云石的加入总量为14-18kg/t钢，所述碳粉的加入总量为17-24kg/t钢。
优选的，所述石灰的加入总量为50kg/t钢，所述碳粉的加入总量为18kg/t钢，所述白云石的加入总量为15kg/t钢。此时，冶炼结束时钢水中磷元素含量最低，平均提高炉龄最高。
白云石的主要成分是CaO、MgO，它能使炉渣中MgO的含量保持在一定的水平，从而减少对耐火材料的侵蚀。
碳粉主要是发生碳氧反应，产生CO气体，提高泡沫渣的发泡能力。电炉冶炼过程中，通过钢种的[C]、[O]反应生成CO并分散于渣中，使熔渣发泡，实现炉渣泡沫化。
可选地，所述造渣材料为石灰、镁球和碳粉。
优选的，所述镁球中MgO的含量≥60％，在电弧炉中加入的镁球总量为3-5‰NC。
本发明通过采用镁球，一方面可以提高炉渣黏度，有利于泡沫渣的形成，另一方面可以提高电弧炉内壁耐火砖的使用寿命，提高炉龄，降低使用成本。
(4)氧化期采用大渣量流渣作业。
具体的，大渣量流渣作业包括：将偏心底电炉向炉出渣口倾斜一定角度(根据炉体结构不同，一般5-15度)，表层熔化渣可以大量自动溢出(流出)，并带着钢水中的[P]、[S]等杂质元素。
(5)氧化后期根据钢水中磷元素的含量控制流渣。
具体的，从炉后偏心区对钢水取样分析，钢水的化学成分中[P]若高于内控指标要求，则继续添加造渣料，通过造渣-流渣过程，逐渐去除钢水中的[P]等杂质元素。
所述磷元素含量合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作。
其中，所述出钢操作，采用留钢留渣法进行，留钢量根据炉龄确定具体如下：10炉前期≥24％NC，11-20炉期间24％-30％NC，20炉后期，留钢量≥30％NC(NC为该电弧炉的公称容量，单位吨)。
优选的，吹氧应与泡沫渣结合使用，并根据泡沫渣效果随时补加石灰和喷吹碳粉，从而保证炉内有合适的泡沫渣。
通过采用本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，钢水中磷元素的含量可降低至冶炼钢种成本[P]含量的内控水平，平均炉龄提高5-8炉。
在一些优选的实施方式中，本发明的全废钢电弧炉冶炼造渣方法用于废钢连续加入电弧炉的冶炼过程。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。
实施例1
采用220吨电弧炉(公称容量NC＝320吨)对全废钢进行冶炼，具体冶炼造渣方法步骤如下：
a)空炉第一次装40-60t料送电，加入石灰5000kg。
b)熔池形成后每隔5-8min加一批石灰，每批用量1000kg左右，共加入3次。
c)氧化期根据渣况随时向炉内加入石灰、白云石和碳粉，确保泡沫渣厚度达到600-1000mm，总用量：石灰55kg/t、白云石14kg/t钢、碳粉17kg/t钢，熔化末期采用大渣量流渣作业。
d)氧化后期根据钢中[P]元素含量，适当控制流渣。
e)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢量80-90吨。
经检测，冶炼结束时钢水中磷元素含量为0.026％，平均提高炉龄6炉。
实施例2
采用220吨电弧炉(公称容量NC＝320吨)对全废钢进行冶炼，具体冶炼造渣方法步骤如下：
a)空炉第一次装40-60t料送电，加入石灰5000kg。
b)熔池形成后每隔5-8min加一批石灰，每批用量1000kg左右，共加入3次。
c)氧化期根据渣况随时向炉内加入石灰、MgO含量大于60％的镁球和碳粉，确保泡沫渣厚度达到600-1000mm，总用量：石灰50kg/t钢、镁球约1000kg、碳粉18kg/t钢，熔化末期采用大渣量流渣作业。
d)氧化后期根据钢中[P]元素含量，适当控制流渣。
e)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢量80-90吨。
经检测，冶炼结束时钢水中磷元素含量为0.024％，平均提高炉龄7炉。
实施例3
采用220吨电弧炉(公称容量NC＝320吨)对全废钢进行冶炼，具体冶炼造渣方法步骤如下：
a)空炉第一次装40-60t料送电，加入石灰5000kg。
b)熔池形成后每隔5-8min加一批石灰，每批用量1000kg左右，共加入3次。
c)氧化期根据渣况随时向炉内加入石灰、白云石和碳粉，确保泡沫渣厚度达到600-1000mm，总用量：石灰50kg/t钢、白云石15kg/t钢、碳粉18kg/t钢，熔化末期采用大渣量流渣作业。
d)氧化后期根据钢中[P]元素含量，适当控制流渣。
e)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢量80-90吨。
经检测，冶炼结束时钢水中磷元素含量为0.023％，平均提高炉龄8炉。
实施例4
采用220吨电弧炉(公称容量NC＝320吨)对全废钢进行冶炼，具体冶炼造渣方法步骤如下：
a)空炉第一次装40-60t料送电，加入石灰3000kg。
b)熔池形成后每隔3-8min加一批石灰，每批用量500kg左右，共加入3次。
c)氧化期根据渣况随时向炉内加入石灰、白云石和碳粉，确保泡沫渣厚度达到600-1000mm，总用量：石灰60kg/t钢、白云石18kg/t钢、碳粉24kg/t钢，熔化末期采用大渣量流渣作业。
d)氧化后期根据钢中[P]元素含量，适当控制流渣。
e)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢量80-90吨。
经检测，冶炼结束时钢水中磷元素含量为0.025％，平均提高炉龄6.5炉。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在电弧炉中装入废钢和石灰，然后给电弧炉供电；
(2)熔池形成后，分批次加入石灰；
(3)废钢全熔后根据渣况随时向炉内加入造渣材料；
(4)氧化期采用大渣量流渣作业；
(5)氧化后期根据钢水中磷元素的含量控制流渣。
2.根据权利要求1所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石灰的重量为1.0-2.0％NC。
3.根据权利要求1所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，步骤(2)中，所述分批次加入石灰为每隔3-8min加入500-1000kg石灰。
4.根据权利要求1或3所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，步骤(2)中，所述石灰的加入总量为0.8-1.3％NC。
5.根据权利要求1所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述造渣材料为石灰、白云石和碳粉。
6.根据权利要求1所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述造渣材料为石灰、镁球和碳粉。
7.根据权利要求1、5或6任一项所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述造渣材料的加入量应保证电弧炉中泡沫渣厚度达到600-1000mm。
8.根据权利要求6所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述镁球中MgO的含量≥60％，在电弧炉中加入的镁球总量为3-5‰NC。
9.根据权利要求5所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述石灰的加入总量为50-60kg/t钢，优选50kg/t钢；所述白云石的加入总量为14-18kg/t钢，优选15kg/t钢；所述碳粉的加入总量为17-24kg/t钢，优选18kg/t钢。
10.根据权利要求1所述的全废钢电弧炉冶炼造渣方法，其特征在于，所述磷元素的含量合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作。
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