CN101993972B

CN101993972B - 电弧炉炼钢方法

Info

Publication number: CN101993972B
Application number: CN2010105299666A
Authority: CN
Inventors: 王广连; 申景霞; 孙永喜; 马传庆; 李猛; 杨密平; 赵冠夫; 刘金玲; 范夕荣; 倪友来; 张君平
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Jinan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN101993972A

Abstract

本发明公开了一种电弧炉炼钢方法，该方法包括以下步骤：配制原料，按重量计，所述原料包括30％至70％的铁水，5％至20％的优质废钢，20％至45％的廉价废钢以及4％至5％的其它辅助料；利用电弧炉将原料炼制成钢水。利用本发明的炼钢方法，能够减少电能的消耗，从而降低冶炼成本。

Description

电弧炉炼钢方法

技术领域

本发明涉及一种电弧炉炼钢方法，具体地说，本发明涉及一种能够降低冶炼能耗的电弧炉炼钢方法。

背景技术

随着世界能源、资源的日趋短缺，煤炭、矿石等不可再生资源的循环利用越来越受到冶金行业的重视。冶金企业属于高耗能型企业，其能耗约占全国能耗的10％左右，占工业部门能耗的15.25％。电弧炉炼钢作为一种可持续发展的循环经济冶金模式，已被世界冶金行业所公认，进入新世纪以来，各发达国家的电弧炉炼钢比例逐年持续上升。作为钢铁大国，我国电弧炉钢产量已达到5000万吨/年。

传统的电弧炉炼钢工艺流程为：全废钢配料工艺→电弧炉→LF炉(→VD炉)→连铸(模铸)→轧制。然而，这种传统炼钢工艺的吨钢冶炼成本高，生产节奏慢，环境污染严重。采用这种工艺的电弧炉炼钢的能耗较大，仅电弧炉炼钢行业的能源消耗就占国内冶金总能耗的20％。

因此，需要开发一种能够降低冶炼能耗的电弧炉炼钢方法。这对降低电弧炉吨钢冶炼成本，加快生产节奏，减轻环境污染等具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的一方面提供了一种电弧炉炼钢方法，该方法包括以下步骤：配制原料，按重量计，所述原料包括30％至70％的铁水，5％至20％的优质废钢，20％至45％的廉价废钢以及4％至5％的其它辅助料；利用电弧炉将原料炼制成钢水。

本发明的炼钢方法还可包括在炼制成钢水之后，利用LF炉与VD炉对钢水进行精炼，其中，LF炉冶炼周期不低于32分钟/炉，LF炉与VD炉之间的压钢时间不超过15分钟。

在钢水进入VD炉之前还可进行扒渣处理，扒渣量为钢包内精炼渣渣量的1/2至2/3。

VD炉的真空处理过程中，氩气流量可为150L/min至280L/min，氩气压力可为0.2MPa至0.3MPa。

在VD炉真空处理之后，可加入覆盖剂，保持软吹以使渣面微动。软吹的时间可为12分钟至30分钟，然后对钢水进行连铸。

可利用电弧炉中的烟气余热产生的饱和蒸汽供应VD炉生产所需的热源。

熔清碳含量可为：低碳钢≥0.30％；中碳钢≥0.45％；高碳钢≥0.60％。终点碳含量可为：低碳钢≥0.08％；中高碳钢≥0.15％。出钢温度可为：低碳钢1530℃至1580℃；中碳钢1520℃至1570℃；高碳钢1510℃至1560℃。

根据本发明的炼钢方法，由于加入的铁水本身的热量以及吹氧过程中产生的热量，可以维持炉内的温度，因此可以减少甚至完全中断电力供应。因此，利用根据本发明的冶炼方法，能够极大地降低耗电量，从而能够降低能耗，节约生产成本。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1根据本发明的电弧炉炼钢方法的流程图；

图2是根据本发明的电弧炉炼钢方法的余热利用***的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。在附图中示出了本发明的实施例，然而提供这些实施例仅仅是为了使本公开是彻底的和完全的，而不是出于限制本发明的目的。本发明不限于在此阐述的实施例，而是意图覆盖包括在本发明的范围内的各种修改和改变。

图1根据本发明的电弧炉炼钢方法的流程图，图2是根据本发明的电弧炉炼钢方法的余热利用***的流程图。下面将参照图1和图2描述本发明的示例性实施例。

本发明的方法包括：配制原料(101)，按重量计，所述原料包括30％至70％的铁水，5％至20％的优质废钢，20％至45％的廉价废钢以及4％至5％的其它辅助料；利用电弧炉将原料炼制成钢水(102)。

其中，优质废钢是形状、尺寸和成分及密度均符合电弧炉冶炼要求的废钢，由于炉型不同和炉子大小不同，优质废钢标准不同，但优质废钢具有有害元素少、回收率高、易于操作、冶炼速度快等特点。优质废钢的非限制性示例包括钢厂内部回收的钢头、轧废等。这里，廉价废钢是指带有不同的缺点，或有害元素含量高或密度低或尺寸超标等等的废钢。廉价废钢的非限制性示例包括渣钢、罐帮、罐铁、球铁和豆钢等。辅助料包括：石灰、轻烧白云石或镁块等，均为电弧炉炼钢用造渣材料，用于电弧炉脱磷、脱气和埋弧等，轻烧白云石或镁块增加钢渣中氧化镁含量，起着保护炉衬的作用。

由于廉价废钢的缺陷，因此需要与优质废钢和铁水进行合理搭配，并采用合理的工艺，从而可以尽可能降低此类废钢带来的危害，实现资源的循环利用。例如：当铁水超过60％时，可适当加入渣钢和豆钢，既保证了节奏，又可防止铁水过剩而造成热量的浪费；在生产含硫易切削钢时，可以配合加入球铁，虽然球铁含硫较高，但对含硫易切削钢来说，硫元素为有益元素，因此降低了后续工序硫铁、硫线等的加入；在生产小方坯时，冶炼节奏较慢，可以加入部分块度、尺寸较大的废钢；当铁水偏少时，可以适当配入含碳较高的罐帮、罐铁等等。

为了便于冶炼，在配制原料过程中，应做到以下几点：下致密、上疏松、中间高、四周低、炉门口无大料。通过对原料进行这样分布，具有电极易于“穿井”、炉壁不容易挂料和易于操作等优点。

在利用电弧炉炼钢的过程中，根据不同的钢种，将熔清碳、终点碳及出钢温度控制在下面所描述的范围内。熔清碳：低碳钢≥0.30％，中碳钢≥0.45％，高碳钢≥0.60％。终点碳：低碳钢≥0.08％，中高碳钢≥0.15％。出钢温度：低碳钢1530℃～1580℃，中碳钢1520℃～1570℃，高碳钢1510℃～1560℃。经过电弧炉冶炼之后，钢水的预脱氧良好，到精炼位炉渣均为黄渣或黄白渣，这表明了低的溶解氧含量。此外，电弧炉冶炼后的钢水中的合金元素的含量均按本发明的成分要求进行控制，残余元素含量均符合标准要求。

在电弧炉炼钢的过程中，根据不同的铁水量、氧气压力情况采用不同的操作方法。具体地说：

(1)当铁水兑入量为大于或等于30％且不超过40％时，严格执行一、二次(甚至三次)料的配重，避免压料。全程以送电为主，晚吹氧；温度在1530℃之前，环氧或低氧供氧，氧气总流量不大于1500m³/h，适当增加余钢量和余渣量，且全程喷粉冶炼。

(2)氧气压力大于或等于1.0MPa且不超过1.2MPa，且铁水兑入量大于40％且不超过50％，余钢量控制在单炉出钢量的大于15％且不超过30％，有利于早成渣、早吹氧，提高电弧炉脱磷效率和氧气利用率。加料后即送电，在实际生产过程中根据熔清碳情况做适当调整，熔清碳偏高，增大氧气供应量，反之，降低氧气供应量，保证钢水不过氧化。

(3)氧气压力大于1.2MPa且不超过1.4MPa：且铁水兑入量在大于50％且不超过60％，前期适当停电吹氧。

(4)氧气压力大于1.4MPa，且铁水兑入量在大于60％且不超过70％，完全停电吹氧。

从上述操作方法中可以看出，随着铁水兑入量增大且氧气压力升高时，由于铁水本身的热量以及吹氧过程中产生的热量，可以维持炉内的温度，因此可以减少甚至完全中断电力供应。因此，利用根据本发明的冶炼方法，能够极大地降低耗电量，从而能够降低能耗，节约生产成本。

当冶炼完成后，将得到的钢水转移到钢包中。通常，钢包自由空间为大于600mm～700mm。对于新浇次第1、2炉，通常还根据生产需要适当降低出钢量。出钢时还可按工艺要求加入适量预脱氧剂，并根据实际终点情况，适当调整预脱氧剂加入量。出钢前根据冶炼钢种、出钢口大小、钢包状况、节奏状况适当调整出钢温度。本领域技术人员能够根据其掌握的专业知识来确定脱氧剂的加入量以及出钢温度。

为了进一步提高钢水的品质，还需要对钢水进行精炼处理。其中，可包括钢包精炼(LF)炉精炼(103)和真空脱气(VD)炉精炼(104)，其中，LF炉冶炼周期不低于32分钟/炉，LF炉与VD炉之间的压钢时间不超过15分钟。

在FL炉精炼过程中，可加入适量脱氧剂和铝线，保证LF炉前期脱氧，同时可加入造渣材料进行造渣。在稀薄渣造好后，立即取样分析C、Mn、Si、S、P等元素含量，并加还原碳粉。在整个冶炼过程中始终保持炉盖、炉门密封良好，以保证白渣快速形成。出钢前根据铝含量，适当调整硅钙线喂入量，进行夹杂物变性处理。

在钢水进入VD炉之前还可进行扒渣处理，扒渣量为钢包内精炼渣渣量的1/2至2/3。对于不同的钢种，可根据技术手册中的要求制定不同的VD炉真空处理及中间包钢水温度控制要求。在VD炉真空处理过程中，利用氩气对钢水进行软吹，其中氩气流量为150L/min至280L/min，氩气压力为0.2MPa至0.3Mpa，从而确保无大氩气搅拌现象。在VD炉真空处理之后，在钢水中加入覆盖剂，并保持软吹以使渣面微动，软吹保持的时间为12分钟至30分钟，然后对钢水进行连铸。

为了进一步提高能源利用效率，还可利用第四孔除尘预热***回收烟气余热，以够提高电弧炉除尘效果，从而实现余热再利用。

余热利用***的主要目的是充分利用烟气余热，产生饱和蒸汽，供给VD炉生产或作为其它热源，从而能够最大化地回收电弧炉余能。

电弧炉201产生的1200℃左右高温烟气通过移动水冷烟道、垂直烟道、水平烟道，进入燃烧沉降室202，CO等可燃物在燃烧沉降室202中进行二次燃烧，并且使大颗粒沉降之后，温度降至800℃左右；烟气通过高温烟道进入热管式余热锅炉203，经热交换后，烟气温度下降至150℃左右，然后通过管道进入除尘器204进行净化除尘，最后通过风机205排入大气。在热管式余热锅炉203中，将软水加热到200℃左右(其中软水由软水站210经除氧器211进入余热锅炉203)，产生饱和蒸汽。产生的饱和蒸汽送入蓄热器206，然后通过分气缸207供应到VD炉208或用作其它热源209。

通过上述余热利用***，当VD炉生产需要蒸汽时，可使用由蓄热器206供给的饱和蒸汽，同时还可将储热器206供给的蒸汽用作其它热源。一方面回收利用大量的电弧炉余热，另一面还可解决烟气除尘的问题。

在VD炉真空处理之后，可对所得的钢水进行连铸处理(105)，以对铸坯进行轧制(106)来生产各种钢材。为了生产无缺陷铸坯，积极推进高效连铸技术，还可在连铸过程中采用钢包长水口及中间罐浸入式水口保护浇铸技术、大容量中间罐技术、结晶器液面及二冷水***自动控制技术、电磁搅拌技术、多点矫直技术、高频率、小振幅及非正弦化结晶器振动技术、辊列合理细密化和多支点分节辊技术等。真正实现连铸机的高产量、高质量、高可靠性和高效益。

通过一系列措施的实施，使连铸机稳态浇注工艺取得了明显的成效，经过不断的研究改进，连铸机以“三恒”(恒拉速、恒温度、恒液面)操作为基础的稳态浇注工艺提高了炼钢各工序的配合意识，确保了生产的稳定顺行，保证铸坯热装热送率，有效地提高了铸坯质量，降低吨钢生产成本。

已经参照附图描述了本发明的示例性实施例，然而本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例进行各种修改和改变，本发明的范围在权利要求书及其等同物中限定。

Claims

1.一种电弧炉炼钢方法，该方法包括以下步骤：

配制原料，按重量计，所述原料包括30％至70％的铁水，5％至20％的优质废钢，20％至45％的廉价废钢以及4％至5％的其它辅助料；

利用电弧炉将原料炼制成钢水，其中，随着铁水兑入量增大且氧气压力升高，减少或完全中断电力供应。

2.如权利要求1所述的电弧炉炼钢方法，还包括在炼制成钢水之后，利用钢包精炼炉与真空脱气炉对钢水进行精炼，其中，钢包精炼炉冶炼周期不低于32分钟/炉，钢包精炼炉与真空脱气炉之间的压钢时间不超过15分钟。

3.如权利要求2所述的电弧炉炼钢方法，其中，在钢水进入真空脱气炉之前进行扒渣处理，扒渣量为钢包内精炼渣渣量的1/2至2/3。

4.如权利要求2所述的电弧炉炼钢方法，其中，在真空脱气炉的真空处理过程中，氩气流量为150L/min至280L/min，氩气压力为0.2MPa至0.3MPa。

5.如权利要求2所述的电弧炉炼钢方法，其中，在真空脱气炉真空处理之后，加入覆盖剂，保持软吹以使渣面微动。

6.如权利要求5所述的电弧炉炼钢方法，其中，软吹的时间为12分钟至30分钟，然后对钢水进行连铸。

7.如权利要求2所述的电弧炉炼钢方法，其中，利用电弧炉中的烟气余热产生的饱和蒸汽供应真空脱气炉生产所需的热源。

8.如权利要求1所述的电弧炉炼钢方法，其中，熔清碳含量为：低碳钢≥0.30％；中碳钢≥0.45％；高碳钢≥0.60％。

9.如权利要求1所述的电弧炉炼钢方法，其中，终点碳含量为：低碳钢≥0.08％；中高碳钢≥0.15％。

10.如权利要求1所述的电弧炉炼钢方法，其中，出钢温度为：低碳钢1530℃至1580℃；中碳钢1520℃至1570℃；高碳钢1510℃至1560℃。