CN103667590B - 电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺 - Google Patents

电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，属于冶金领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种冶炼时间短、耗电量低的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。本发明为解决该技术问题所采用的技术方案是：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。该方法充分利用铁水带入物理热和化学热，加速炉料的熔化及炉内熔池中的形成，缩短冶炼时间，降低冶炼电耗，提高产能、降低生产成本。

Description

电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。
背景技术
在高炉铁水富余的条件下，将铁水兑入电炉内，充分利用热装铁水带入的物理热和化学热提高钢水的温度，辅以吹氧助燃，是可以实现电炉操作转炉化的。目前，电转炉化技术主要在国内部分大型电炉炼钢企业应用，主要以废钢、生铁为原料热装部分铁水进行电弧炉炼钢生产。
由于渣钢渣铁原料具有块度大、含渣量大、杂质多、含水量高、铁渣包混、熔点差异大、铁渣分离困难、粉料重、等特性，其冶炼时间较长，冶炼电耗较高，相应的产能受到限制，生产成本较高。故冶炼过程有别于以废钢、生铁为原料的炼钢过程，其冶炼时间长、冶炼电耗高，生产成本高。
中国专利CN103014231A公开了以渣钢渣铁的装入比例在90%以上，铁含量70%，碳含量1.0%，其余为纯度较高的废钢的冶炼实例。但冶炼时间长，耗电量高，导致电极、合金、耐火材料消耗量大致使生产成本过高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冶炼时间短、耗电量低的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括：
方案1：炉料装入制度：炉料由废钢、铁水、渣钢渣铁组成；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%，装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；若初次装料时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
方案1与优选供氧制度结合所得优选方案2：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度：准备加料或停炉待料时，炉壁氧枪调到低氧模式，当炉料发红或熔池形成，将炉壁氧枪调到中氧模式，当熔清碳≥0.30%时，炉壁氧枪调到高氧模式，当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁氧枪调到低氧模式；炉门氧枪控制方法：炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，每支氧枪流量600m3/h～799m3/h，熔池形成后，炉门氧枪伸入钢水中，每支氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门氧枪；
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0～150m3/h，中氧模式为每支氧枪流量151m3/h～600m3/h，高氧模式为每支氧枪流量601m3/h～900m3/h。
方案1与优选供电制度结合所得优选方案3：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
方案1与优选供氧制度、供电制度结合所得优选方案4：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度：准备加料或停炉待料时，炉壁氧枪调到低氧模式，当炉料发红或熔池形成，将炉壁氧枪调到中氧模式，当熔清碳≥0.30%时，炉壁氧枪调到高氧模式，当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁氧枪调到低氧模式；炉门氧枪控制方法：炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，每支氧枪流量600m3/h～799m3/h，熔池形成后，炉门氧枪伸入钢水中，每支氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门氧枪；
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0～150m3/h，中氧模式为每支氧枪流量151m3/h～600m3/h，高氧模式为每支氧枪流量601m3/h～900m3/h。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
上述任一技术方案中：
优选的，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%。
由于渣钢渣铁中金属铁含量过低会导致导电率降低，导致冶炼难度加大，故本发明所述炉料装入制度，优选渣钢渣铁中金属铁含量大于70%。
因炉料堆密度较小，为达到出钢量需求，所述炉料装入制度，优选渣钢渣铁分1次或多次装入；若多次装入渣钢渣铁，待已装入的渣钢渣铁熔化70%以上再装入渣钢渣铁。
为节约能耗，所述炉料装入制度，优选铁水分1次或多次装入。
为充分利用铁水所带入的物理热和化学热，优选铁水1次装入时，初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水；铁水分多次装入时，初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
为防止铁水飞溅，缩短冶炼时间，优选的，所述炉料装入制度，铁水装入速度2.5t/min～5t/min。
因炉料堆密度的原因，为达到出钢量需求，铁水、渣钢渣铁可多次装入，其每次装入量视电弧炉出钢量而定，根据本领域公知技术，为节约能耗，缩短冶炼时间，每次装入铁水、渣钢渣铁的量以尽量达到出钢量、减少装料次数为准。
有益效果
1、冶炼时间短，冶炼成本低。铁水兑入电炉内，充分利用热装铁水带入的物理热和化学热，提高钢水的温度，可以有效缩短渣钢渣铁的冶炼时间，降低冶炼电耗，提高氧气利用效率，减少电极、合金、耐火材料消耗，降低成本。
2、本发明冶炼主要原料是钢渣铁渣。提高了渣钢渣铁的利用效率，开辟了一条废旧资源再利用的新途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明所采用的技术方案包括：
方案1：炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
方案1与优选供氧制度结合所得优选方案2：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度：准备加料或停炉待料时，炉壁氧枪调到低氧模式，当炉料发红或熔池形成，将炉壁氧枪调到中氧模式，当熔清碳≥0.30%时，炉壁氧枪调到高氧模式，当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁氧枪调到低氧模式；炉门氧枪控制方法：炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，每支氧枪流量600m3/h～799m3/h，熔池形成后，炉门氧枪伸入钢水中，每支氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门氧枪；
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0～150m3/h，中氧模式为每支氧枪流量151m3/h～600m3/h，高氧模式为每支氧枪流量601m3/h～900m3/h。
方案1与优选供电制度结合所得优选方案3：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
方案1与优选供氧制度、供电制度结合所得优选方案4：
炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35%～70%；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5%；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上。
供氧制度：准备加料或停炉待料时，炉壁氧枪调到低氧模式，当炉料发红或熔池形成，将炉壁氧枪调到中氧模式，当熔清碳≥0.30%时，炉壁氧枪调到高氧模式，当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁氧枪调到低氧模式；炉门氧枪控制方法：炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，每支氧枪流量600m3/h～799m3/h，熔池形成后，炉门氧枪伸入钢水中，每支氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门氧枪；
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0～150m3/h，中氧模式为每支氧枪流量151m3/h～600m3/h，高氧模式为每支氧枪流量601m3/h～900m3/h。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
上述任一技术方案中：
优选的，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%。
优选的，渣钢渣铁中金属铁含量大于70%。
优选的，渣钢渣铁分1次或多次装入；若多次装入渣钢渣铁，待已装入的渣钢渣铁熔化70%以上再装入渣钢渣铁。
优选的，铁水分1次或多次装入。
优选的，铁水1次装入时，初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水；铁水分多次装入时，初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
优选的，所述炉料装入制度，铁水装入速度2.5t/min～5t/min。
废钢装入量根据渣钢渣铁品位确定，当渣钢渣铁中含渣量＜20%，能完成起弧，则可不装入废钢。因电弧炉规格、类型及冶炼出钢量不同，故供氧制度所用炉壁氧枪数量存在差异，但总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t～50m3/t。
发明人进行了铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%的冶炼实验，发现随铁水出钢量占全部炉料出钢量的比例增加，冶炼周期下降幅度较快，当装入的铁水出钢量占全部炉料出钢量大于50%时，理论分析冶炼时间也会缩短，但实际结果甚至会延长。据发明人推测，主要原因是在供氧强度一定的情况下，入炉炉料碳含量太高，导致熔清碳含量太高，脱碳速度较慢，脱碳速度成为制约冶炼周期缩短的限制性环节，同时因为钢水铁水中硅、磷含量增加，石灰装入量相应增加，含渣量增加，钢水铁水升温速度也会减慢。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。特别的，下述实例中电弧炉规格、氧枪类型均为发明人实际生产所采用，并不起限定作用，能够实现本发明的设备及操作方法均属于本发明保护范围。
某批铁含量70%的渣钢渣铁，高炉铁水，配碳量1.0%～3.5%，电炉出钢量按照75吨/每炉控制，以额定功率为60000kvA的电弧炉进行冶炼，配料时，装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%～5%，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%～60%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的35%～68%。以该批原料按以下记载完成冶炼实例一～四。
冶炼实例一：
炉料装入制度：装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%～5%，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的30%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的65%～68%。渣钢渣铁分两次装入，首次装入渣钢渣铁及废钢共50t，其中大块渣钢渣铁装于炉底，废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后，将25t铁水以2.5t/min～5t/min的速度装入炉内。铁水装完后，开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。待渣钢渣铁熔化70%后，退出炉门自耗式氧枪，调整炉壁集束氧枪为低氧模式，停电装入渣钢渣铁25t，进料后通电升温并开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度：配备一支炉门自耗式氧枪和三支炉壁集束氧枪供氧。
炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，氧枪流量600m3/h～799m3/h；熔池形成后，炉门自耗式氧枪枪头与钢水液面成30°～45°，***钢水200～400mm中不断搅拌，氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门自耗式氧枪，停止供氧。准备加料或停炉待料时，炉壁集束氧枪调到氧气流量为每支氧枪0～150m3/h；当炉料发红或熔池形成，将炉壁集束氧枪调整到氧气流量为每支氧枪151m3/h～600m3/h；待炉内熔池基本形成，取熔清样后，当熔清碳≥0.30%时，炉壁集束氧枪调到氧枪流量601m3/h～900m3/h进行脱碳升温造渣；当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁集束氧枪调整至0～150m3/h，温度满足出钢条件后即可出钢。总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t～50m3/t。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
冶炼实例二：
炉料装入制度：装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%～5%，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的40%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的55%～58%。渣钢渣铁分两次装入，首次装入渣钢渣铁及废钢共40t，其中大块原料装于炉底，废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后，将35t铁水以2.5t/min～5t/min的速度装入炉内。铁水装完后，开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧，待渣钢渣铁熔化70%后，退出炉门自耗式氧枪，调整炉壁集束氧枪为低氧模式，停电装入渣钢渣铁25t，进料后通电升温并开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度和供电制度同冶炼实例一相同。
冶炼实例三：
炉料装入制度：装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%～5%，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的50%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的45%～48%。装入渣钢渣铁及废钢共50t，其中大块渣钢渣铁装于炉底，废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后，将45t铁水以2.5t/min～5t/min的速度装入炉内。
供氧制度：配备一支炉门自耗式氧枪和三支炉壁集束氧枪供氧。
炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，氧枪流量600m3/h～799m3/h；熔池形成后，炉门自耗式氧枪枪头与钢水液面成30°～45°，***钢水200～400mm中不断搅拌，氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门自耗式氧枪，停止供氧。准备加料或停炉待料时，炉壁集束氧枪调到氧气流量为每支氧枪0～150m3/h；当炉料发红或熔池形成，将炉壁集束氧枪调整到氧气流量为每支氧枪151m3/h～600m3/h；待炉内熔池基本形成，取熔清样后，当熔清碳≥0.30%时，炉壁集束氧枪调到氧枪流量601m3/h～900m3/h进行脱碳升温造渣；当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁集束氧枪调整至0～150m3/h，温度满足出钢条件后即可出钢。总供氧量与全部炉料的出钢量比例为40m3/t～50m3/t。
供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
冶炼实例四：
炉料装入制度：装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的2%～5%，装入铁水使铁水出钢量占全部炉料出钢量的60%，装入渣钢渣铁使渣钢渣铁出钢量占全部炉料出钢量的35%～38%。装入渣钢渣铁及废钢共40t，其中大块原料装于炉底，废钢布于渣钢渣铁上。通电冶炼待炉料处于发红状态后，将52t铁水以2.5t/min～5t/min的速度装入炉内。铁水兑完后，开启炉门自耗式氧枪和炉壁集束氧枪供氧。
供氧制度和供电制度同冶炼实例三相同。
冶炼实例一～四的吨钢冶炼电耗和冶炼时间如表1。
表1
项目 冶炼电耗，kWh/t 冶炼时间，min
冶炼实例一 525.4 92
冶炼实例二 502.6 85
冶炼实例三 476.5 72
冶炼实例四 490.6 76
由表2可知，当铁水装入量使铁水出钢量占全部炉料出钢量50%时，冶炼时间和冶炼电耗最低。

Claims (7)

1.电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，包含炉料装入制度、供氧制度、供电制度，其特征在于：
所述炉料装入制度：炉料由铁水、渣钢渣铁、废钢组成；装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的30％～60％；装入渣钢渣铁使渣钢渣铁的出钢量占全部炉料出钢量的35％～70％；初次装料时装入废钢使废钢的出钢量占全部炉料出钢量的0～5％；若初次装入渣钢渣铁时装入废钢，则废钢布于渣钢渣铁上；
所述供氧制度：准备加料或停炉待料时，炉壁氧枪调到低氧模式，当炉料发红或熔池形成，将炉壁氧枪调到中氧模式，当熔清碳≥0.30％时，炉壁氧枪调到高氧模式，当出钢碳含量达到钢种要求，炉壁氧枪调到低氧模式；炉门氧枪控制方法：炉料发红开启炉门氧枪供氧，吹氧部位为渣钢渣铁界面，每支氧枪流量600m3/h～799m3/h，熔池形成后，炉门氧枪伸入钢水中，每支氧枪流量800m3/h～1200m3/h，当出钢碳含量达到钢种要求，退出炉门氧枪；
所述炉壁氧枪低氧模式为每支氧枪流量0～150m3/h，中氧模式为每支氧枪流量151m3/h～600m3/h，高氧模式为每支氧枪流量601m3/h～900m3/h；
所述供电制度：起弧后稳定电弧，铁水兑入后，调整供电升温熔化炉料，待炉料熔清后埋弧造泡沫渣，调整供电使钢水温度至出钢温度。
2.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：所述渣钢渣铁中金属铁含量大于70％。
3.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：所述渣钢渣铁分1次或多次装入；若多次装入渣钢渣铁，待已装入的渣钢渣铁熔化70％以上再装入渣钢渣铁。
4.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：所述铁水分1次或多次装入。
5.根据权利要求4所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：铁水1次装入时，初次装入或1次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后装入铁水；铁水分多次装入时，初次装入渣钢渣铁后通电冶炼至渣钢渣铁发红后初次装入铁水。
6.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：所述铁水装入速度2.5t/min～5t/min。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电弧炉冶炼渣钢渣铁转炉化工艺，其特征在于：装入铁水使铁水的出钢量占全部炉料出钢量的50％。
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