CN102268509A - 一种中频炉电弧炉双联冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，具体包括：(1)将钢铁料装入中频炉中，出炉得1520-1530℃钢水，其中钢铁料按照电弧炉不氧化法配料计算方法进行，一般可以按照8-12％铸铁配入，终点碳按0.40％-0.60％为宜；(2)在电弧炉中加入石灰，然后加入上述的钢水，升温，脱磷，脱碳，最后出钢进入精炼程序。本发明采用中频炉加电弧炉双联冶炼工艺，缩短熔炼时间，降低成本，降低综合能耗，占地面积较少，投资较低，污染物排放低，为环境友好型炼钢流程；本发明采用双联工艺后，较传统电弧炉冶炼工艺而言节省了综合成本，降低了综合能耗。

Description

一种中频炉电弧炉双联冶炼方法

技术领域

本发明属于电弧炉冶炼领域，特别涉及一种中频炉电弧炉双联冶炼方法。

背景技术

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。

中频炉具有加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与成本的优点，且成延长模具寿命。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5％，煤气炉加热的氧化烧损为2％，燃煤炉达到3％，中频加热工艺节材，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。其材料利用率可达95％。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um工艺节能，中频加热比重油加热节能31.5％～54.3％，比煤气加热节能5％～40％。加热质量好，可降低废品率1.5％，提高生产率10％～30％，延长模具寿命10％～15％。

但是中频炉冶炼电耗高、不好脱磷。

电弧炉(electric arc furnace)是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。

随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电力工业的发展，电弧炉炼钢的成本不断下降，现在电弧炉炼钢不但用于生产合金钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其产量在主要工业国家钢总产量中的比重，不断上升。

但是电弧炉冶炼的钢铁料消耗高。

综上所述，现有的中频炉冶炼优点：钢铁料、合金收得率高，现有的电弧炉冶炼优点：脱磷快、升温快；现有的中频炉冶炼缺点：电耗高、不好脱磷，现有的电弧炉冶炼缺点：钢铁料消耗高。

电弧炉与LF钢包精炼炉匹配冶炼是目前国内外普遍采用的一种炼钢技术。对于电炉热装铁水厂家而言，由于铁水比的不断提高，给降低成本创造了有利条件(金凤奎，周伟等，电炉提高热装铁水比的生产实践，宝钢技术，2009年第六期)。而对于不采用铁水热装工艺的电弧炉而言，由于需要配入一定量的碳(一般为30％生铁料)以供吹氧助熔，不仅使得炉料结构成本高，且由于钢铁料消耗相对较高(一般为1120kg/t左右)，成本较转炉流程高150元/吨左右。因此，该流程炼钢企业在目前情况下举步维艰。

部分钢厂为解决该问题，采用中频炉冶炼替代电弧炉，钢铁料和合金收得率均较高，但采用该工艺带来的问题是：中频炉不好吹氧脱磷，导致一些磷要求高的钢种受到限制。

杨利忠，LF炉与中频炉双联冶炼高合金钢工艺实践，山西冶金，2010，No.3。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，该方法降低了成本，降低了综合耗能，适合大规模生产。

本发明的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法的工艺流程，包括：

废钢(包括部分铸件)→中频炉→电弧炉→LF炉→VD炉→连铸。

本发明的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，包括：

(1)将钢铁料装入中频炉中，出炉得1520-1530℃钢水，其中钢铁料按照电弧炉不氧化法配料计算方法进行，一般可以按照8-12％铸铁配入，终点碳按0.40％-0.60％为宜；

(2)在电弧炉中加入石灰，然后加入上述的钢水，升温，脱磷，脱碳，最后出钢进入精炼程序。

步骤(1)所述的将钢铁料装入中频炉之前，先将石灰加入中频炉底部，待所述渣料全部熔化形成液态后，在上部加入覆盖剂。

上述的石灰的用量为10kg每吨钢，覆盖剂的用量为1kg每吨钢。

步骤(1)中所述装入钢铁料，将难熔的铸件等分布在炉体中部，废钢分布在炉体的下部及上部。

步骤(1)中所述的铸铁配入的优选质量比为10％。

步骤(2)中所述的加入石灰为按40-45kg/t加入。

步骤(2)中所述加入上述的钢水时，钢水的温度为1520-1530℃。

本发明改变目前单纯中频炉冶炼或单纯电弧炉冶炼提供粗钢水的工艺路径，使用中频炉和电弧炉双联冶炼提供粗钢水，通过合理的配料使中频炉出来的钢水碳含量保持在0.40-0.60％的范围，该钢水1520-1530℃出钢后倒入电弧炉，进行脱碳脱磷快速升温后出钢进入精炼程序。

通过改变传统的工艺方法，即既通过中频炉冶炼无氧化的特点保证钢铁料消耗较低，又通过电弧炉冶炼得到低磷钢水冶炼优质粗钢水。使用本发明炼钢安全可靠，成本低，能耗低，经济和社会效益好

本发明针对目前全冷料电弧炉冶炼工艺，提出一种中频炉电弧炉双联冶炼工艺，分析其可行性，介绍了相关工艺方案，对成本和工序能耗进行了分析比较。

本发明在一座电弧炉工序前增加一座等同电弧炉容量的中频炉。中频炉中，在装料前先将石灰等渣料加人中频炉底部，保证渣料能够尽快熔化，待渣料全部熔化形成液态熔渣后，在熔渣上部加入覆盖剂，避免后期出现送电功率降低、熔渣返干，以实现熔渣对钢水的覆盖作用。

将中频感应炉功率密度每吨熔化能力提高到1000kW，能使熔化期缩短到35min。这样，中频炉冶炼节奏完全可以和超高功率电弧炉相匹配。由于中频感应炉电效率和热效率高，不但提高了熔化率，缩短了熔化时间，而且使其单位电耗相应降低。一台5吨中频感应炉，平均能耗525kw·h/t。对于炼钢企业来说，由于容量更大，连续生产，预计其平均能耗更低。

双联冶炼工艺效果分析：

1、成本分析：李世琦等(李士琦，郁健，陈泽等，全冷料电弧炉冶炼物料能量状况研究，2008年特钢会议论文集)研究了某全冷料钢厂的指标情况，见下表1：

表1某厂电弧炉冶炼主要指标

使用中频炉熔炼废钢后，预计的主要指标见表2：

表2预计指标

可见，经过中频炉和电弧炉双联冶炼工艺后，冶炼周期从67分钟下降为35分钟，产量可以大幅上升，电耗小幅上升，其他消耗均大幅下降。经计算的成本下降为：

电耗上升费用：(555-332)*0.65＝144.95元/吨            ①

钢铁料下降费用：(1094-1040)*3000/1000＝162元/吨      ②

石灰下降的费用：(64-50)*0.8＝11.2元/吨               ③

电极下降的费用：(2.51-0.4)*18.2＝38.4元/吨           ④

氧气下降的费用：(60.38-20)*0.5＝20.2元/吨            ⑤

以上几项合计后，总下降费用为：

②+⑧+④+⑤-①＝86.85元/吨，成本空间下降较大，值得尝试。

2、工序能耗分析：电炉工序由于需加入部分生铁，而电炉前工序能耗较高，李世琦等收集的国内钢前能耗数据如表3：

表3对比电炉钢厂炼钢前工序能耗kgce/t

根据上表数据，则采用双联工艺减少30％生铁降低能耗为218.96kgce/t。

由于采用双联工艺电耗上升，增加的能耗为：23*0.1229＝2.8267kgce/t

由于采用双联工艺氧气消耗下降，降低的能耗为：40.38*0.4＝16.152kgce/t

总体能耗下降为：218.96+16.152-2.827＝232.285kgce/t

有益效果

1、本发明采用中频炉加电弧炉双联冶炼工艺，缩短熔炼时间，降低成本，降低综合能耗，占地面积较少，投资较低，污染物排放低，为环境友好型炼钢流程。

2、本发明采用双联工艺后，综合成本下降86.85元/吨，综合能耗较传统电弧炉冶炼工艺下降232.285kgce/t。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)将钢铁料装入中频炉中，出炉得1580-1620℃钢水，其中钢铁料按照电孤炉不氧化法配料计算方法进行，按照10％铸铁配入，终点碳按0.50％为宜；

(2)在电弧炉中加入石灰，然后加入上述的钢水，升温，脱磷，脱碳，最后出钢进入精炼程序。

实施例2

(1)先将石灰渣料加人中频炉底部，然后装入钢铁料，待所述渣料全部熔化形成液态熔渣后，在所述液态熔渣上部加入覆盖剂，出炉得到温度为1520-1530℃钢水；其中配料中铸铁按10％，终点碳按0.50％配入；装入钢铁料时，将难熔的铸件等分布在炉体中部，废钢分布在炉体的下部及上部；

(2)在电弧炉中按40kg/t加入石灰，然后加入上述的钢水(温度为1520-1530℃)，升温，脱磷，脱碳，最后出钢进入精炼程序。

实施例3

如下所例：某厂70吨电弧炉，原配30％生铁，70％废钢，钢铁料消耗1120kg/t，电炉电耗320kwh/t。改用本发明专利工艺后，配料全部用废钢(其中10％左右铸件)，中频炉电耗600kwh/t，电炉电耗50kwh/t，钢铁料消耗1050kg/t。则主要消耗降低：

不用生铁降低费用：1120*0.3*300/1000＝100.8元/吨

降低钢铁消耗降低费用：70/1000*3200＝224元/吨

电耗上升费用：330*0.62＝204元/吨

综合降低费用：100.8+224-204＝120.8元/吨(其他降低石灰、氧气、电极消耗等均未计算)。

Claims (7)

1.一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，包括：

(1)将钢铁料装入中频炉中，出炉得1520-1530℃钢水，其中配料按照电弧炉不氧化法配料计算方法进行，按照8-12％铸铁配入，终点碳为0.40％-0.60％；

(2)在电弧炉中加入石灰，然后加入上述的钢水，升温，脱磷，脱碳，最后出钢进入精炼程序。

2.根据权利要求1所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：步骤(1)所述的将钢铁料装入中频炉之前，先将石灰加入中频炉底部，待所述渣料全部熔化形成液态后，在上部加入覆盖剂。

3.根据权利要求2所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：所述的石灰的用量为10kg每吨钢，覆盖剂的用量为1kg每吨钢。

4.根据权利要求1所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中所述装入钢铁料时，将难熔的铸件分布在炉体中部，废钢分布在炉体的下部及上部。

5.根据权利要求1所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中所述的铸铁的质量比为10％。

6.根据权利要求1所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：步骤(2)中所述的加入石灰为按40-45kg/t加入。

7.根据权利要求1所述的一种中频炉电弧炉双联冶炼方法，其特征在于：步骤(2)中所述加入上述的钢水时，钢水的温度为1520-1530℃。