CN108396102A - 电炉冶炼特钢钢水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电炉冶炼特钢钢水的方法，属于钢铁冶炼技术领域。本发明为了实现特钢电炉低成本绿色环保冶炼，提高钢液纯净度，提供了一种电炉冶炼特钢钢水的方法，包括配料、电炉冶炼和出钢预脱氧步骤。本发明方法配料时全部采用废钢进行冶炼，不配入铁水和/或生铁，实现了特钢钢水电炉低成本绿色环保冶炼；利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪同时向钢液中喷吹碳粉，可减少脱氧剂的加入量和钢液中的脱氧产物的含量，提高钢液纯净度，对冶炼需要增碳的中高碳特钢钢水喷吹过量的碳粉还能够起到增碳的作用。

Description

电炉冶炼特钢钢水的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种电炉冶炼特钢钢水的方法。
背景技术
现有电炉特钢冶炼技术在炉料结构方面，主要以大幅提高铁水和/或生铁比，甚至追求电炉生产转炉化，电炉铁水和/或生铁配比达到30～80％，导致吨钢生铁消耗增加，冶炼生铁生产工艺流程长，需要大量精矿、能源、新水的消耗以及增加废气、废水、废渣、固体排放物；同时大量使用铁水和/或生铁，钢中配碳量高，导致冶炼过程中CO、CO2气体排放量大。在电炉冶炼方面采用炉壁烧嘴和喷枪、强化用氧、优化供电等系列技术措施降低电炉工序消耗，但以上技术主要依托于大幅提高铁水和/或生铁比的原料条件来实现，未见基于全废钢冶炼，利用氧化期结束后通过电炉炉壁碳枪和炉门碳枪同时向钢液中喷吹碳粉的技术，达到减少脱氧剂的加入量和钢液中的脱氧产物的含量，提高钢液纯净度以及增碳的目的。
在电炉冶炼特钢出钢预脱氧方面，现有工艺根据出钢终点C含量加入相应的脱氧剂，但由于每炉钢冶炼条件不同，在相同终点C含量的情况下，钢中氧含量也存在不同；按出钢终点C含量加入相应的脱氧剂会导致脱氧不良或者过脱氧，影响钢液质量或造成脱氧剂的浪费。
我国电炉冶炼钢种以优特钢为主，在电炉冶炼特钢过程中，主要冶炼工艺仍然以大幅提高铁水和/或生铁比，甚至追求电炉生产转炉化，虽然能提高生产效率、降低炼钢工序能耗和生产成本，但是与充分发挥电炉节能减排优势的初衷是背道而驰。
当前，我国已经对钢铁行业可持续发展和绿色发展日益重视，如何发挥电炉钢节能环保优势的同时提高电炉冶炼特钢的市场竞争优势，在电炉冶炼特钢领域实现低成本绿色环保冶炼，已成为电炉冶炼特钢领域的新问题，但目前该问题尚未得到解决。
发明内容
本发明为了实现特钢钢水电炉低成本绿色环保冶炼，提高钢液纯净度，提供了一种电炉冶炼特钢钢水的方法，包括配料、电炉冶炼和出钢预脱氧步骤，所述配料步骤为：全部采用废钢进行配料，控制C为0.4wt％～2wt％；所述电炉冶炼步骤为：将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳粉，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后，进行定氧；所述出钢预脱氧步骤为：电炉冶炼结束后，在出钢过程加入铝锭脱氧剂。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，电炉冶炼步骤中，所述碳粉的碳质量含量≥96％。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，电炉冶炼步骤中，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪喷吹碳粉的喷吹总量为2.5～8kg/t钢水。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，电炉冶炼步骤中，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪的喷吹流量为1600～1800Nm3/h。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，电炉冶炼步骤中，炉门碳枪将碳粉均匀喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，出钢预脱氧步骤中，所述铝锭脱氧剂的加入量根据定氧所得终点钢水氧含量而定，具体按以下公式加入：铝锭脱氧剂加入量＝(12.5～18.8)kg/t钢×终点钢水氧含量，铝锭脱氧剂加入量的单位为kg/t钢水。
其中，上述所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，出钢预脱氧步骤中，所述终点钢水氧含量为0.06～0.12％。
本发明的有益效果是：
本发明方法全部采用废钢进行冶炼，不配入铁水和/或生铁，可以减少精矿的消耗，比使用生铁节省能源、新水，可减少排放废气、废水、废渣、固体排放物，还可防止高含量的有害元素P、S进入钢水中，减轻后工序脱P、S负担，实现特钢钢水电炉低成本绿色环保冶炼；利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪同时向钢液中喷吹碳粉，可减少脱氧剂的加入量和钢液中的脱氧产物的含量，提高钢液纯净度，对冶炼需要增碳的中高碳特钢喷吹过量的碳粉还能够起到增碳的作用；根据终点定氧钢水氧含量进行脱氧剂的加入，在保证钢液脱氧良好的同时减少脱氧剂的消耗，降低生产成本。
具体实施方式
具体的，电炉冶炼特钢钢水的方法，包括配料、电炉冶炼和出钢预脱氧等步骤，所述配料步骤为：全部采用废钢进行配料，控制C为0.4wt％～2wt％；所述电炉冶炼步骤为：将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳粉，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后，进行定氧；所述出钢预脱氧步骤为：电炉冶炼结束后，在出钢过程加入铝锭脱氧剂。
本发明方法所述配料步骤中，全部采用废钢进行配料，不配入铁水和/或生铁，根据测算每使用1吨废钢可以减少1.7吨精矿的消耗，比使用生铁节省60％能源、40％新水，可减少排放废气86％、废水76％、废渣72％、固体排放物(含矿山部分的废石和尾矿)97％；不配入铁水和/或生铁，可防止铁水和/或生铁中高含量的有害元素P、S进入钢水中，减轻后工序脱P、S负担；所述废钢可采用本领域常规废钢，如还原渣钢、剪切废钢、CrNiMo切头、社会废钢、冷轧切边、CrNiMo切头、G50注余等。
此外，配料还要求控制C在0.4％～2％，避免钢中碳含量过低导致冶炼过程中Fe被大量的氧化，同时也避免钢中碳含量过高，导致需要额外配入铁水和/或生铁来达到增碳的目的；钢中碳含量低，产生的废气更少，同时不使用铁水和/或生铁，取消炼铁生产工艺流程，实现短流程冶炼，减少精矿消耗，节省能源、新水，减少废气、废水、废渣以及固体排放物；由于本领域内特钢种类较多，各类特钢对元素成分要求不同，因此配料时根据所炼钢种要求控制其他元素，要求其他元素经过电炉冶炼后不能超过冶炼钢种技术条件的规定。
配料后，将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，造渣材料可采用本领域常规用料，如石灰以及白云石。
本发明方法电炉冶炼步骤中，当钢中C和P含量满足冶炼钢种要求时即可结束氧化期；当钢液的C、P含量以及温度满足冶炼钢种要求即冶炼结束，进入出钢预脱氧步骤。所述碳粉的碳质量含量≥96％，其余为不可避免的杂质；为保证碳粉充分与钢液接触，增加与钢液反应脱氧的面积，同时使碳-氧反应产生气体促使钢中夹杂物上浮搅拌熔池，开始喷碳后，炉门碳枪和炉壁碳枪同时按1600～1800Nm3/h流量进行喷碳，直到喷吹总量为2.5～8kg/t钢水的碳粉喷吹完为止。
本发明方法中，利用炉门碳枪可以保证碳粉均匀的喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方，保证整个电炉熔池碳粉喷吹均匀。
利用氧化结束后向钢液中喷入碳含量≥96％碳粉，可与钢液中的氧发生反应达到预脱氧的目的可减少脱氧剂的加入量和钢液中的脱氧产物的含量；同时对于冶炼中高碳特钢喷入过量的碳粉，在达到预脱氧的目的的同时还可以对钢液进行增碳。
本发明出钢预脱氧步骤中，铝锭脱氧剂加入量根据定氧终点钢水氧含量进行加入，在保证钢液脱氧良好的同时减少脱氧剂的消耗；所述铝锭脱氧剂的加入量根据定氧所得终点钢水氧含量而定，具体按以下公式加入：铝锭脱氧剂加入量＝(12.5～18.8)kg/t钢×终点钢水氧含量，铝锭脱氧剂加入量的单位为kg/t钢水，终点钢水氧含量的单位为％；其中，终点钢水氧含量为0.06～0.12％。计算铝锭脱氧剂加入量时，终点钢水氧含量只取数值，以实施例1为例，钢液氧含量为0.068％，则铝锭脱氧剂加入量为14.7kg/t钢×0.068＝1.0kg/t钢；加入铝锭脱氧剂后预脱氧的钢水经过本领域常规后续工序进行冶炼即可得到特钢产品。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
电炉氧化法冶炼4340中碳特殊钢钢水：
配料主要由还原渣钢、剪切废钢、CrNiMo切头以及社会废钢组成，不配入铁水和/或生铁，配碳量为0.8％，其他元素经过电炉冶炼后不能超过冶炼钢种技术条件的规定；
将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电后按现有技术正常冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳含量为98％的碳粉，碳粉喷吹总量为5kg/t钢水，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪喷吹流量为1700Nm3/h，炉门碳枪将碳粉均匀的喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后利用定氧仪从电炉炉门口伸入电炉熔池中进行定氧，测得钢液氧含量0.068％；
电炉冶炼结束后，根据终点定氧钢水氧含量，按脱氧剂加入量公式，在出钢过程加入铝锭脱氧剂1.0kg/t钢水。
本实施例中，根据测算每使用1吨废钢可以减少1.7吨精矿的消耗，比使用生铁节省60％能源、40％新水，可减少排放废气86％、废水76％、废渣72％、固体排放物(含矿山部分的废石和尾矿)97％；铝锭脱氧剂加入量减少1.5kg/t钢水。
实施例2
电炉氧化法冶炼S44SY高碳特殊钢钢水：
配料全部由剪切废钢组成，不配入铁水和/或生铁，配碳量为0.6％，其他元素经过电炉冶炼后不能超过冶炼钢种技术条件的规定；
将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电后按现有技术正常冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳含量为98％的碳粉，碳粉喷吹总量为8kg/t钢水，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪喷吹流量为1800Nm3/h，炉门碳枪将碳粉均匀的喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后利用定氧仪从电炉炉门口伸入电炉熔池中进行定氧，测得钢液氧含量0.08％；
电炉冶炼结束后，根据终点定氧钢水氧含量，按脱氧剂加入量公式，在出钢过程加入铝锭脱氧剂1.5kg/t钢水。
本实施例中，根据测算每使用1吨废钢可以减少1.7吨精矿的消耗，比使用生铁节省60％能源、40％新水，可减少排放废气86％、废水76％、废渣72％、固体排放物(含矿山部分的废石和尾矿)97％；铝锭脱氧剂加入量减少1.0kg/t钢水。
实施例3
电炉氧化法冶炼G50低碳特殊钢钢水：
配料主要由冷轧切边、CrNiMo切头以及G50注余组成，不配入铁水和/或生铁，配碳量为0.5％，其他元素经过电炉冶炼后不能超过冶炼钢种技术条件的规定；
将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电后按现有技术正常冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳含量为98％的碳粉，碳粉喷吹总量为3kg/t钢水，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪喷吹流量为1600Nm3/h，炉门碳枪将碳粉均匀的喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后利用定氧仪从电炉炉门口伸入电炉熔池中进行定氧，测得钢液氧含量0.118％；
电炉冶炼结束后，根据终点定氧钢水氧含量，按脱氧剂加入量公式，在出钢过程加入铝锭脱氧剂2.2kg/t钢水。
本实施例中，根据测算每使用1吨废钢可以减少1.7吨精矿的消耗，比使用生铁节省60％能源、40％新水，可减少排放废气86％、废水76％、废渣72％、固体排放物(含矿山部分的废石和尾矿)97％；铝锭脱氧剂加入量减少0.8kg/t钢水。

Claims (7)

1.电炉冶炼特钢钢水的方法，包括配料、电炉冶炼和出钢预脱氧步骤，其特征在于：
所述配料步骤为：全部采用废钢进行配料，控制C为0.4wt％～2wt％；
所述电炉冶炼步骤为：将配好的炉料和炼钢用所需造渣材料装入电炉内，通电冶炼至氧化期结束，然后停止送电，利用电炉炉壁碳枪和炉门碳枪向钢液中喷吹碳粉，喷碳结束后送电升温至冶炼终点，测温、取样满足冶炼钢种出钢要求后，进行定氧；
所述出钢预脱氧步骤为：电炉冶炼结束后，在出钢过程加入铝锭脱氧剂。
2.根据权利要求1所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：电炉冶炼步骤中，所述碳粉的碳质量含量≥96％。
3.根据权利要求1所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：电炉冶炼步骤中，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪喷吹碳粉的喷吹总量为2.5～8kg/t钢水。
4.根据权利要求1所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：电炉冶炼步骤中，电炉炉壁碳枪和炉门碳枪的喷吹流量为1600～1800Nm3/h。
5.根据权利要求1所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：电炉冶炼步骤中，炉门碳枪将碳粉均匀喷吹到炉壁碳枪无法喷吹到的地方。
6.根据权利要求1所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：出钢预脱氧步骤中，所述铝锭脱氧剂的加入量根据定氧所得终点钢水氧含量而定，具体按以下公式加入：铝锭脱氧剂加入量＝(12.5～18.8)kg/t钢×终点钢水氧含量，铝锭脱氧剂加入量的单位为kg/t钢水。
7.根据权利要求6所述的电炉冶炼特钢钢水的方法，其特征在于：所述终点钢水氧含量为0.06～0.12％。
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