CN1331347A - 超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺 - Google Patents

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Abstract

一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺操作方法,在超高功率电炉炼钢操作过程中向熔池喷吹特定的混合物的粉剂能够加速钢液脱碳、脱磷进程,减少钢液的氧化,降低氧气的消耗,提高电炉炼钢生产率。喷粉冶金的实施由专用喷粉设备将混合物粉剂喷入炼钢熔池,该设备也可并入电炉的喷碳系统。粉剂的主要原料氧化铁皮(粉)源于炼钢、连铸和轧钢工段的中间产物。

Description

超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺
本发明为超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺，属冶金技术领域操作工艺类。
在超高功率电炉炼钢实践中，电炉主要是用作废钢熔化器，绝大部分的炼钢操作过程转至其后续的钢包炉中进行。在电炉中要完成的是废钢熔化、脱碳、脱磷、部分脱氢等任务。在传统电炉炼钢中被广泛采用的是在操作过程中向熔池喷吹单一的碳粉，以形成泡沫渣，实现埋弧操作。但对超高功率电炉而言，快速熔化废钢，迅速脱磷和脱碳，高效地向后道工序提供合格的粗钢水是其科学运作的关键。喷粉冶金就是为此而产生的一种超高功率电炉炼钢工艺辅助操作方法。这里的粉已不是单纯意义上的碳粉，而是为实现更广泛的冶金目的经科学配比的各种原料的混合物。
在超高功率电炉炼钢操作过程中采用喷粉冶金工艺即通过专用喷粉设备向熔池喷吹本发明所指的特定的混合物粉剂能够加速钢液脱碳、脱磷进程，减少钢液氧化，降低氧气消耗，提高超高功率电炉炼钢生产率。
这种混合物粉剂的主要构成原料氧化铁皮(粉)源于炼轧钢生产过程中的中间产物。过去，这些中间产物往往用于烧结厂的原料，经过复杂的工艺过程变成生铁(水)再供给炼钢厂使用。另一方面，在电炉的氧化法炼钢中的强供氧过程使大量的铁被氧化到渣中，而渣中一定的氧化铁含量要求又是钢液脱磷所必需的。
这种按一定的比例配合的主要含有氧化铁皮、氧化铁粉、铁矿石粉、石灰石粉、碳粉、萤石粉等干燥的粉剂是喷粉冶金的原料，它通过专用喷粉设备在炼钢过程中喷入熔池，以实现超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺操作。超高功率电炉炼钢喷粉冶金原理是：
混合物粉剂的主要构成原料氧化铁皮(或氧化铁粉)能够调整炉渣的化学成分，提高渣中氧化铁的含量，降低炉渣的熔点，改善炉渣的流动性，有利于脱磷。氧化铁皮的化学成分：FeO≥70％，SiO2≤3％，P≤0.05％，H2O≤0.5％。
脱磷是电炉炼钢氧化期的主要任务，氧化渣的调整是脱磷的主要手段，根据脱磷反应： ΔH≤0        (1)渣中的氧化钙(CaO)源于炼钢过程中石灰的加入渣中的氧化铁(FeO)源于炼钢吹氧过程中钢中铁的氧化。即：
                                    (2)
根据化学平衡，当渣中(CaO)和(FeO)含量增加时能够促进脱磷。通常要求渣中的(FeO)达到渣量的15％左右。举例说明：如果按钢液的10％来测定渣量，则对80T钢水容量的电炉，通常炉渣中氧化铁含量为1200KG。如果仅通过吹氧来达到，根据(2)的计算结果则需消耗氧气200NM3，(假设氧气的利用率为90％)，消耗铁933KG。如果采用喷粉冶金工艺，假定吨钢消耗粉剂量为10KG，粉剂中氧化铁皮(粉)的配比为70％，则对80T电炉，实际喷入熔池的氧化铁为400KG以上。同样达到上述的渣况可降低铁耗310KG/炉，降低氧耗60NM3/炉。如果将由此而带来的工艺的改进，新技术的应用所产生的生产节奏的加快，导致的其它辅助材料消耗的下降及生产率的提高，必将带来可观的经济效益。
另外，喷粉原料中的碳粉有利于泡沫渣的形成，并提高炉渣的活性度：喷粉原料中的铁矿石粉能促进钢液脱碳；喷粉原料中的萤石粉能降低炉渣粘度；喷粉原料中的石灰石粉受热分解生成CaO，促进脱磷反应。它们都有相应的理论依据，在此不深入说明。超高功率电炉炼钢喷粉冶金实施方法：(一)、粉剂
1.配比：氧化铁皮(或除尘灰)∶碳粉(或石墨粉)∶萤石粉＝70％∶20％∶5％(其它约占5％)
2.粒度：≤7mm；氧化铁皮的直径可大些，但须≤15mm，原料必须经过筛选。
3.含水率：≤0.5％，混合粉剂必须经过干燥处理并采用防潮包装，开包后及时使用。
(二)、实施
超高功率电炉炼钢操作喷粉冶金的实现由专用喷粉设备将混合物粉剂喷入炼钢熔池，其主要由下述几部分构成：控制系统(略)，原料罐，压力罐，气动阀门组，喷粉管道及喷枪(略)等。如附图一示。以下是关于喷粉设备系统的简要说明：1.控制系统采用自动控制(图中略)和手动控制相结合，主要完成粉剂的充填和喷粉操作功能，其执行机构为气动阀门组；2.原料罐为钢制罐体，其上部为直径20的钢丝网状筛(图中略)，目的是阻止大块的杂物进入罐中以堵塞管道或阀门；3.压力罐为钢制耐压罐体，通入压缩空气在罐内形成一定的静压力，利于粉剂的喷出；4.喷粉管为内径50的厚壁耐磨钢管，可根据现场需要进行布设。但应尽可能减少弯折处，通过球阀接到喷碳管上。
为了不使炼钢炉区域的设备复杂化和简化操作，在实际中可将该系统并入电炉的喷碳系统。共用喷碳枪和部分碳粉管道，之间可加阀进行切换，能够实现操作上互不影响，根据需要选择向熔池喷吹碳粉或混合物粉剂。由于该系统的原理类似于喷碳系统，均为成熟的技术，在此也不作详细说明。

Claims (5)

1、一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺其主要技术特征是：在超高功率电炉炼钢操作过程中向熔池喷吹特定的混合物的粉剂能够加速钢液脱碳、脱磷进程，减少钢液的氧化，降低氧气的消耗。
2、根据权利要求1所述的一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺其特征是：混合物的粉剂主要含有氧化铁皮、氧化铁粉、铁矿石粉、石灰石粉、碳粉、萤石粉等，它们按一定的配比混合并经干燥后采用防潮包装供使用。
3、根据权利要求1所述的一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺其特征是：由专用喷粉设备将混合物粉剂喷入炼钢熔池，实现其功能。
4、根据权利要求1所述的一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺其特征是：该喷粉系统也可并入电炉的喷碳系统，共用喷碳枪和部分碳粉管道，之间可加阀进行切换，且能够实现操作上互不影响，根据需要选择向熔池喷吹碳粉或混合物粉剂。
5、根据权利要求1所述的一种超高功率电炉炼钢喷粉冶金工艺其特征是：混合物原料中的氧化铁皮(粉)主要源于炼钢、连铸和轧钢工段的中间产物。
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