CN114015831B - 一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，包括：装料制度、供电制度、供氧制度、以及造渣制度。本申请的提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法通过装料制度，供电制度，供氧制度和造渣制度的合理规划和设计，可以减少钢水中铁的氧化，提高金属料回收率；降低钢水氧含量，减少精炼炉脱氧剂的消耗，减少脱氧产物对钢水的污染；提高合金化精度，缩短精炼炉冶炼时间；减少碳排放，有利于环境保护。

Description

一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法

技术领域

本申请涉及电炉炼钢技术领域，特别是涉及一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法。

背景技术

现代电炉炼钢工艺的发展是围绕缩短冶炼周期和降低电耗进行的，强化供氧技术的应用和发展，改善了熔池搅拌效果，提高了化学能输入，使电炉冶炼时间及电耗持续降低。但是随着用氧量的不断增大，钢水终点碳低，钢液过氧化的问题越来越严重，主要表现为：金属收得率降低，脱氧材料消耗增加，增加原料成本；脱氧和增碳时间延长，提高精炼操作难度和时间；产生大量氧化物夹杂，严重影响产品质量。因此，提高电炉终点碳，对降低物料消耗，稳定生产节奏，提高产品质量有重要意义。

专利CN201310707961.1中公开了一种高铁比电炉炼钢终点碳控制方法，该发明通过在冶炼末期向熔池中加入铁水来提高电炉终点碳含量。专利CN201310707961.1在冶炼末期向熔池中加入铁水，冶炼末期钢水和炉渣中氧含量极高，此时加入铁水会引起剧烈的碳氧反应导致大沸腾，同时铁水的加入会引起炉渣氧化性降低，铁水中的磷和炉渣中的磷一起进入钢水，造成成分出格。

专利CN202010704588.4中公开了一种降低电炉终点碳氧积的方法，该发明通过在冶炼过程中持续加入大量碳粉和硅铁来提高电炉终点碳氧积。专利CN202010704588.4在冶炼过程中加入大量碳粉和硅铁，这些脱氧剂会严重降低渣中氧化亚铁含量，炉渣缺乏氧化性，流动性极差，丧失脱磷和埋弧的作用，钢水脱磷困难，电耗高。

另外，以上两种方法都是通过向钢水中加入大量含碳原辅料来提高终点碳含量，但是大大增加了碳的氧化，提高碳排放量，不利于环保。

为解决现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，通过供氧、供电以及造渣的联合控制，减缓冶炼过程中碳的氧化速度，达到电炉高碳出钢的目的，不增加额外操作，不增加含碳原辅料消耗，不影响脱磷效果，安全环保。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，包括：装料制度：钢铁料按照质量百分比计，废钢为60-65％，铁水为35-40％；

供电制度：当废钢熔化大于80％时，变压器切换至精炼档位；

供氧制度：第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪由炉壁枪低氧模式切换至炉壁枪高氧模式运行4-6分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式；废钢熔化大于80％时，炉门氧枪切换至炉门枪高氧模式，第一炉壁氧枪切换至炉壁氧枪中氧模式；当钢水温度达到1570-1590℃时第一炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式，炉门氧枪切换至炉门枪低氧模式；

造渣制度：当钢水温度达1530-1550℃时，开启碳粉枪，碳粉枪流量为10-20kg/min，电炉向出渣方向倾斜1-3度进行流渣操作，同时分三次向炉内加入石灰，每次间隔1-3分钟，每次加入4-7kg/吨钢的石灰；当钢水温度达到1570-1590℃时，电炉炉体回正并取样，取样后向炉内加入2-4kg/吨钢的石灰。

优选的，所述装料制度中，所述废钢最大长度1000mm，所述铁水中碳含量≥4％，铁水加入速度为7-12t/min。

优选的，所述供电制度中，冶炼开始时，变压器采用起弧档位；当电耗大于5kWh/吨钢时，变压器切换至穿井档位；当电极下降大于行程的70％时，变压器切换至熔化档位；当钢水温度达到1600-1620℃时，停止供电。

优选的，所述供电制度中，所述起弧档位为额定功率最大，额定电流最大的档位；所述熔化档位为额定功率最大，额定电压最大的档位；所述穿井档位为起弧档位与熔化档位的中间档位，在穿井过程中随电极行程的增大而提高；所述精炼档位为额定电压小于起弧档位电压的档位，精炼档位需要根据钢液升温速度及电弧埋弧情况调整，控制电弧处于埋弧状态。

优选的，供氧制度中，冶炼开始时，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪采用炉壁枪烧嘴模式，炉门氧枪采用炉门枪低氧模式；采用炉壁枪烧嘴模式运行2-3分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式；采用炉壁枪低氧模式运行1-2分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪高氧模式；当钢水温度达到1600-1620℃时，进行第二次取样，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪保持模式，炉门氧枪关闭。

优选的，所述供氧制度中，所述炉壁枪保持模式：主氧流量100-300Nm³/h，燃气流量100-300Nm³/h，环氧流量100-300Nm³/h；

所述炉壁枪烧嘴模式：主氧流量250-450Nm³/h，燃气流量400-800Nm³/h，环氧流量200-400Nm³/h；

所述炉壁枪低氧模式：主氧流量800-1200Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉壁枪中氧模式：主氧流量1500-1800Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉壁枪高氧模式：主氧流量2200-2500Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉门枪低氧模式：氧气流量1000-1500Nm³/h，所述炉门枪高氧模式：氧气流量2500-3000Nm³/h。

优选的，所述供氧制度中，所述第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪为超音速集束氧枪；所述炉门氧枪为超音速氧枪。

优选的，所述第一炉壁氧枪位于炉门中线逆时针方向90-180°。

优选的，所述造渣制度中，废钢加入前，电炉中加入10-17kg/吨钢的石灰；废钢熔化大于80％时，加入8-13kg/吨钢的石灰；当钢水温度达到1600-1620℃时碳粉枪关闭，取样并出钢。

优选的，所述石灰中氧化钙含量≥90％。

优选的，所述燃气为煤气。

与现有技术相比，本申请的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法通过合理的装料制度，供电制度，供氧制度，造渣制度等设计参数的规划，可以减少钢水中铁的氧化，提高金属料回收率；降低钢水氧含量，减少精炼炉脱氧剂的消耗，减少脱氧产物对钢水的污染；提高合金化精度，缩短精炼炉冶炼时间；减少碳排放，有利于环境保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法的氧枪与碳粉枪的分布图；

其中：1、电炉；2、铁水溜槽；3、第一炉壁氧枪；4、第二炉壁氧枪；5、第三炉壁氧枪；6、炉门氧枪；7、碳粉枪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

结合图1所示，本实施例采用100吨EBT电炉冶炼高碳钢。高碳钢满足：碳含量：0.78-1.85％，磷含量≤0.016％。

采用额定功率65MW的变压器供电，设定9档为起弧档位，10-14档为穿井档位，15档为熔化档位，1-8档为精炼档位。具体参数见下表

具体的结合图1所示，电炉1设置第一炉壁氧枪3，第二炉壁氧枪4，第三炉壁氧枪5、炉门氧枪6以及碳粉枪7。第一炉壁氧枪3，第二炉壁氧枪4和第三炉壁氧枪5为超音速集束氧枪，炉门氧枪6为超音速氧枪。炉门氧枪6位于炉门中线上，碳粉枪7位于炉门中线逆时针方向30°，第一炉壁氧枪3位于炉门中线逆时针方向120°，第二炉壁氧枪4位于炉门中线逆时针方向220°，第三炉壁氧枪5位于炉门中线顺时针方向50°。电炉1炉体后侧设置有铁水溜槽。电炉氧枪及碳粉枪流量模式设定见下表。

本申请的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法具体包括：

(1)上炉冶炼结束，电炉准备就绪，利用上料系统向炉内加入石灰1500kg，石灰加完后旋开炉盖，用料篮从炉顶加入废钢70t，废钢加入后关闭炉盖，开始加入铁水，同时开始通电，开启氧枪，铁水自炉后铁水溜槽2加入，加入量46t，铁水加入速度控制在10t/min左右，铁水在5分钟之内加完，一方面减少铁水温降，另一方面避免高强度供氧时加铁口沸腾溢渣。

(2)通电开始采用9档电压起弧，电耗达到500KWh后换档至12档，当电极下降一半时换档至14档，电极下降超过70％时换档至15档。供氧开始，炉门氧枪开启低氧模式，辅助熔化炉门口区域的废钢，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪开启烧嘴模式，烧嘴模式运行2分钟后三把炉壁枪切换至低氧模式，以上供氧操作主要是为了对废钢进行预热供烤，防止高氧模式下返火烧枪；低氧模式运行2分钟后三把炉壁枪切换至高氧模式，对废钢进行切割熔化，同时高强度供氧快速提高渣中氧化亚铁含量，快速化渣，此时炉内温度较低，碳氧反应相对较弱，有利于保碳脱磷；高氧模式运行5分钟后，炉渣化渣完成，电弧被炉渣包裹，熔池升温速度提高，将三把炉壁枪切换至低氧模式，减少熔化过程中碳氧化。

(3)废钢熔化大于80％，电压换档至5档，并向炉内加入石灰1200kg，同时第一炉壁枪切换至中氧模式，炉门氧枪切换至高氧模式，以上操作是为了降低熔池升温速度，并提高供氧强度，为强化脱磷创造条件。

(4)钢水温度大于1530℃，废钢熔清，开启碳粉枪，并将炉体向出渣侧倾斜3度开始流渣，同时分3次向炉内加入石灰，单次加入量500kg，每次间隔时间2分钟，石灰加完后电压换档至3档；一次性加入大量石灰熔池温降大，石灰堆积难熔化，无法起到脱磷的作用，待石灰熔化后熔池温度迅速提高，脱磷时间不足，脱磷效果不稳定，多次少量加入石灰可以稳定熔池温度，化渣快，确保足够的脱磷时间和流渣时间。

(5)钢水温度超过1570℃时进行第一次取样。第一次取样结束后，炉体回正，第一炉壁氧枪切换至低氧模式，炉门氧枪切换至低氧模式，电压换档至8档，同时向炉内加入石灰400kg。脱磷结束后迅速降低供氧强度，减少碳的氧化，加石灰补允渣量可以埋弧并防止升温回磷。

(6)钢水温度超过1600℃时停电，三把炉壁枪切换至保持模式，炉门氧枪和碳粉枪关闭，进行第二次取样，取样完成后出钢，冶炼结束。钢水碳含量高可以降低熔点，为低温出钢创造了条件，终点温度低可以降低电耗，减少碳氧化，壁免高温回磷。

根据上述冶炼方法，可以控制第一次取样时钢水中碳含量为0.5-0.7％，磷含量不大于0.02％，控制第二次取样时钢水中碳含量为0.4％左右，磷含量不大于0.016％。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：包括：

装料制度：钢铁料按照质量百分比计，废钢为60-65％，铁水为35-40％；

供电制度：当废钢熔化大于80％时，变压器切换至精炼档位；

供氧制度：第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪由炉壁枪低氧模式切换至炉壁枪高氧模式运行4-6分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式；废钢熔化大于80％时，炉门氧枪切换至炉门枪高氧模式，第一炉壁氧枪切换至炉壁氧枪中氧模式；当钢水温度达到1570-1590℃时第一炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式，炉门氧枪切换至炉门枪低氧模式；

造渣制度：当钢水温度达1530-1550℃时，开启碳粉枪，碳粉枪流量为10-20kg/min，电炉向出渣方向倾斜1-3度进行流渣操作，同时分三次向炉内加入石灰，每次间隔1-3分钟，每次加入4-7kg/吨钢的石灰；当钢水温度达到1570-1590℃时，电炉炉体回正并取样，取样后向炉内加入2-4kg/吨钢的石灰；所述供电制度中，冶炼开始时，变压器采用起弧档位；当电耗大于5kWh/吨钢时，变压器切换至穿井档位；当电极下降大于行程的70％时，变压器切换至熔化档位；当钢水温度达到1600-1620℃时，停止供电；

所述供氧制度中，所述炉壁枪低氧模式：主氧流量800-1200Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉壁枪中氧模式：主氧流量1500-1800Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉壁枪高氧模式：主氧流量2200-2500Nm³/h，燃气流量150-250Nm³/h，环氧流量100-200Nm³/h；

所述炉门枪低氧模式：氧气流量1000-1500Nm³/h，所述炉门枪高氧模式：氧气流量2500-3000Nm³/h。

2.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述装料制度中，所述废钢最大长度1000mm，所述铁水中碳含量≥4％，铁水加入速度为7-12t/min。

3.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述供电制度中，所述起弧档位为额定功率最大，额定电流最大的档位；所述熔化档位为额定功率最大，额定电压最大的档位；所述穿井档位为起弧档位与熔化档位的中间档位，在穿井过程中随电极行程的增大而提高；所述精炼档位为额定电压小于起弧档位电压的档位，精炼档位需要根据钢液升温速度及电弧埋弧情况调整，控制电弧处于埋弧状态。

4.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述供氧制度中，冶炼开始时，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪采用炉壁枪烧嘴模式，炉门氧枪采用炉门枪低氧模式；采用炉壁枪烧嘴模式运行2-3分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪低氧模式；采用炉壁枪低氧模式运行1-2分钟后，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪高氧模式；当钢水温度达到1600-1620℃时，进行第二次取样，第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪切换至炉壁枪保持模式，炉门氧枪关闭。

5.根据权利要求4所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述供氧制度中，所述炉壁枪保持模式：主氧流量100-300Nm³/h，燃气流量100-300Nm³/h，环氧流量100-300Nm³/h；

所述炉壁枪烧嘴模式：主氧流量250-450Nm³/h，燃气流量400-800Nm³/h，环氧流量200-400Nm³/h。

6.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述供氧制度中，所述第一炉壁氧枪、第二炉壁氧枪和第三炉壁氧枪为超音速集束氧枪；所述炉门氧枪为超音速氧枪。

7.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：第一炉壁氧枪位于炉门中线逆时针方向90-180°。

8.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述造渣制度中，废钢加入前，电炉中加入10-17kg/吨钢的石灰；废钢熔化大于80％时，加入8-13kg/吨钢的石灰；当钢水温度达到1600-1620℃时碳粉枪关闭，取样并出钢。

9.根据权利要求1所述的一种提高电炉高碳钢终点碳的冶炼方法，其特征在于：所述石灰中氧化钙含量≥90％。

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