一种电弧炉零电耗炼钢方法

摘要

本发明公开了一种电弧炉零电耗炼钢方法，该方法具体为：炉料结构中废钢比例控制在20%～30%，铁水比例控制在70%～80%；通过液压装置将竖井中的废钢推入炉内，推入的速度为1～3t/min；通过炉壁专用的加铁水溜槽将铁水分两次加入炉内，一次铁水占铁水总量的40%～80%，兑铁的速度为15～30t/min，二次铁水占铁水总量的20%～60%，兑铁的速度为4.5～6.5t/min；同时，向炉内加入石灰进行造渣、吹入氧气进行熔炼。当钢水的温度和成分达到工艺要求时，完成电弧炉冶炼。本发明可减少钢水和炉渣从炉门溢出，从而减少冶炼过程中渣料的消耗和钢铁料的消耗。

说明书

技术领域

本发明是一种电弧炉零电耗炼钢方法，具体说，本发明涉及一种在高热装 铁水比条件下减少冶炼过程中钢水和炉渣从炉门溢出的电弧炉炼钢方法，属于 钢铁冶金领域。

背景技术

传统电弧炉炼钢以废钢、生铁等为原料，主要通过电弧加热对炉料进行熔 化、升温，电能消耗量较大，并且冶炼时间也较长。近年来，随着废钢价格和 电价的持续上升，电弧炉炼钢的成本压力越来越大。为此，江苏沙钢集团、安 阳钢铁公司、南京钢铁集团等国内各大钢厂纷纷采用电弧炉热装铁水技术来降 低生产成本和缩短冶炼周期。但随着热装铁水比例的提高，冶炼过程将存在以 下问题：（1）由于电弧炉熔池较浅，炉内碳氧反应剧烈，炉内易产生喷溅，大 量的钢水和炉渣从炉门溢出，导致石灰的利用率低、钢铁料消耗较高；（2）熔 池中的温度主要受化学能控制，因此不容易控制炉内的脱磷反应。

专利CN1598000A公开了一种电炉转炉化生产工艺，其热装铁水比例达到 55%～70%，耗电量低、电极消耗量小。但当炉内产生喷溅时，需立即停止供氧， 不利于生产过程的顺行和生产节奏的提高。

专利CN102534112A公开了一种模拟转炉全吹炼的电弧炉冶炼工艺，其热 装铁水比例为71%～79%，冶炼过程无需进行通电操作。但该方法中将废钢一次 性从炉顶加入，兑入一次铁水后3～8min时间内熔池很难熔清，此时迅速兑入二 次铁水将会导致熔池温度不均匀，底部温度较低，因此在后续的冶炼过程中熔 池很容易产生喷溅和沸腾问题，从而导致大量的钢水和炉渣从炉门口溢出；且 冶炼过程需全程采用流渣操作，因此热量的损失较大，石灰和钢铁料的消耗较 高。

专利CN102634637A公开了一种热装铁水比例为85%～95%的电弧炉转炉化 的操作工艺。该方法中由于铁水的比例高达85%～95%，且炉内留钢留渣量较大， 因此熔池很容易熔清；并通过连续慢兑铁水的方式保持熔池温度的均匀性，从 而解决电炉转炉化生产喷溅严重的问题。但该方法中兑铁水的时间需要20～40 min，热量损失较大。并且当铁水的比例为70%～80%时，若采用此方法，熔池 很难熔清，冶炼时间将会增加。

发明内容

为克服现有电弧炉在不通电条件下进行冶炼所存在的问题，本发明的目的 在于提供一种电弧炉炼钢工艺，该工艺可在热装铁水比例为70%～80%的条件下 实现零电耗冶炼，并能解决冶炼过程的喷溅和脱磷困难等问题，还可降低钢铁 料和渣料的消耗。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本方案包括装料操作、吹氧操作、造渣操作、出钢操作；装入的炉料为废 钢和铁水，其中废钢料占装入量的20%～30%，铁水占装入量的70%～80%；通过 液压装置将竖井中的废钢推入炉内，推入的速度为1～3t/min；通过炉壁专用的加 铁水溜槽将铁水分两次加入炉内，一次铁水占铁水总量的40%～80%，兑铁的速 度为15～30t/min，二次铁水占铁水总量的20%～60%，兑铁的速度为4.5～6.5t/min； 同时，向炉内加入石灰进行造渣、吹入氧气进行熔炼；当钢水的温度达到 1600～1650℃、钢水中磷的质量分数小于0.02%、碳的质量分数为0.04%～0.5%时， 完成电弧炉冶炼。

所述的电弧炉炼钢方法，新的冶炼周期开始后，首先向炉内装入废钢，1～2 min后开始兑入一次铁水，10～30min后开始兑入二次铁水。

所述的电弧炉炼钢方法，开始兑入二次铁水时，熔池的温度为1450～1550℃。

所述的电弧炉炼钢方法，废钢料的尺寸要求为：堆密度大于0.8t/m³，最大 单重不超过100kg。

所述的电弧炉炼钢方法，在一次铁水兑完后，向炉内分批少量加入5～15kg/t 石灰提前造渣；并在兑二次铁水的过程中向炉内分批少量加入5～15kg/t石灰， 炉渣的碱度控制在2.0～2.5；兑完二次铁水后，将P₂O₅含量较高的炉渣从炉门排 出，再向炉内分批少量加入5～15kg/t石灰造新渣。

所述的电弧炉炼钢方法，兑完一次铁水后，开启炉壁氧枪和炉门氧枪进行 吹炼，炉壁氧枪的氧气流量控制在1.0～1.5m³/(min·t)，炉门氧枪的氧气流量控制 在0.4～0.8m³/(min·t)；当氧枪的吹氧量为30～35m³/t时，退出炉门氧枪，只用炉 壁氧枪进行吹炼。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

（1）通过连续向炉内少量推入废钢的方法，有利于废钢的熔化和熔池的快 速形成，从而可提高氧气的利用率、缩短冶炼周期；

（2）较容易控制留渣放渣操作，可在炉渣与钢水间的脱磷反应充分进行后 再进行排渣，减少了排渣量，提高了炉渣的利用率，从而可降低渣料和钢铁料 的消耗、减少热量的损失、解决钢水脱磷困难的问题；

（3）通过连续向炉内慢兑二次铁水的方法，可使炉内的化学反应比较平稳， 减轻了炉内的喷溅，减少了炉门口的钢水和炉渣的溢出量，从而可降低钢铁料 的消耗。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例采用本发明的技术方案在公称容量为100t的FUCHS电弧炉冶炼 SWRH82B钢。

上一冶炼周期出钢后，在电炉内留钢水5～15t、留炉渣3～8t。在电炉EBT出 钢孔处添加引流砂，然后将炉体摇正。

然后，通过液压装置将竖井中的32t废钢推入炉内，推入的速度保持在 2.5～3.0t/min，其中废钢的堆密度大于0.8t/m³，最大单重不超过100kg。1～2min 后，通过液压缸的倾动，将一次铁水从炉壁专用的加铁水溜槽兑入炉内，一次 铁水兑入量为45t，兑入速度为20～25t/min；15～25min后，当熔池的温度为1505 ℃时开始兑入二次铁水，二次铁水兑入量为38t，兑入速度为4～5t/min。

兑完一次铁水后，开启3支炉壁超音速集束氧枪进行吹炼，每支氧枪的氧气 流量控制在2500～2800m³/h，并开启炉门氧枪进行供氧，氧气流量控制在 3000～3500m³/h；当氧枪的吹氧量为3500～4000m³时，退出炉门氧枪，只用炉壁 氧枪进行吹炼，防止钢水的过氧化。

冶炼的过程中，全程开启集成在超音速氧枪上的3支氧燃-烧嘴为熔炼提供辅 助能量，每支烧嘴的功率为1.5～2.0MW。

兑完一次铁水后，向炉内加入400kg石灰、3min后再加入600kg石灰进行提 前造渣。兑二次铁水的过程中，分三批加入900kg石灰，注流冲击到石灰料上， 可促进其熔化造渣。兑完二次铁水后，从炉门排出P₂O₅含量较高的炉渣后，再 向炉内分两批加入700kg石灰造新渣。

当钢水成分和温度满足出钢要求后，完成电弧炉冶炼。

冶炼终点钢水中磷的质量分数为0.009%、碳的质量分数为0.28%，温度为 1605℃。

电弧炉的冶炼周期为43min，与常规工艺基本一致。炉渣中的金属铁含量较 常规工艺降低8%～12%，石灰的消耗较常规工艺降低0.8～1.2t。渣坑中的渣钢重 量小于1t，较常规工艺降低1～4t。