电炉新炉第一炉冶炼方法

摘要

本发明属于冶金技术领域，涉及电炉炼钢的新炉第一炉冶炼方法，目的是提供一种能保证耐火材料的烧结质量和第一炉钢冶金质量的冶炼方法，它由如下步骤组成：A、配料：废钢料中配加生铁，生铁添加量为炉料总重量的25～30％，配碳量1.2～1.4％；B、第一次装料按炉料总重量的60～70％装料；第一次装料后，采用577-592V供电，起弧稳定后，依次采用637-671V、671-691V供电，供电达2～4MW·h时，开启氧燃烧嘴助熔；C、在第二次装料前停电15～25min，第二次装料为剩余炉料；采用577-592V供电，起弧稳定后，依次采用637-671V、671-691V供电，装料后开启氧燃烧嘴助熔；D、待炉料熔化完毕，熔池温度达到1540～1560℃后，停电15～25min；E、然后按常规工艺冶炼。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及电炉新炉第一炉冶炼方法。

背景技术

电弧炉(习惯称电炉)新炉第一炉冶炼工艺是至关重要的，它直接影响电炉炉衬捣打料的烧结质量以及耐火材料的使用寿命。

目前，电弧炉第一炉冶炼时间大约为4～5小时，为保证炉衬捣打料和耐火材料(以下简称耐材)的良好烧结，废钢料进炉后，以电极“穿井”后形成一定熔池先烘炉一段时间，利用高温钢水使耐材中的水分充分逸出，同时也将耐火材料逐渐烧结，为了使这个过程进行得更充分，通电升温过程是缓慢的，而且有意延长其冶炼时间。如《耐火材料》杂志(2001年第05期，P307页)安钢100t竖式电炉采用镁质捣打料，第一炉冶炼采用低档位电压的供电制度，该制度在加热一段时间形成一定量的熔池后，停电烘炉90min，然而烘炉时间太长，不利于节能。

由于电炉新炉衬采用的耐材是未使用过的，水分含量高，第一炉冶炼时，钢液将吸气，因此，电炉新炉第一炉冶炼的钢通常作为冶炼其它高级钢种的原料钢，不作为正品使用。

发明人以往尝试在电炉新炉第一炉冶炼时，采用快速升温法，提高熔池温度，使熔池温度达到1600～1660℃，完成炉衬的烧结过程。然而通过对比，电炉的炉衬寿命平均为305炉，炉龄偏低。电炉冶炼的钢水不经LF+真空处理，钢中的[H]为5～7×10^-6(质量百分数)，偏高不作为正品使用。

综上，电炉新炉第一炉冶炼时，因较长时间的烘炉，以及第一炉钢不作为正品使用，制约着电炉冶炼行业的节能降耗和成本控制。为确保耐材的烧结质量以及新炉衬第一炉钢的冶金质量，又能缩短第一炉的冶炼时间，达到节约能源，提高电炉生产效率，降低生产成本的目的，本领域急需改进电炉新炉第一炉现有的冶炼方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种既能保证耐火材料的烧结质量和第一炉钢的冶金质量，又能缩短第一炉钢的冶炼时间，达到节约电能、提高炉衬寿命、提高电炉生产效率新的电炉新炉第一炉的冶炼方法。

为解决本发明技术问题，通过以下步骤来实现的：

A、配料：废钢料中配加生铁，生铁添加量为炉料总重量的25～30％，配碳量1.2～1.4％；

B、第一次装料按炉料总重量的60～70％装料；第一次装料后，采用577-592V供电，起弧稳定后，依次采用637-671V、671-691V供电，供电达2～4MW·h时(优选2MW·h)，开启氧燃烧嘴助熔；

C、在第二次装料前停电15～25min，第二次装料为剩余炉料；采用577-592V供电，起弧稳定后，依次采用637-671V、671-691V供电，装料后开启氧燃烧嘴助熔；

D、待炉料熔化完毕，熔池温度达到1540～1560℃后，停电15～25min；

E、然后按常规工艺冶炼。

出钢后钢水经LF+真空精炼，连铸即得成品钢坯。

本发明方法利用了以下原理：炉衬耐材在有铁液存在的情况下，出现液相的温度大约为1100℃，捣打料通常含有少量的SiO₂和Al₂O₃，因此出现液相的温度比1100℃还低，在电炉作业条件下，捣打料从1100℃局部出现液相，材料开始烧结，随着炉内温度的升高，液相逐渐增加，耐材的工作面不断烧结固化，到1500℃左右烧结基本完成，形成致密的烧结层。

本发明方法利用上述原理设计了本发明方法：

(1)配料时：采用废钢料中配加生铁的方式，配加生铁比例为炉料总重量的25～30％，配碳量1.2～1.4％，有利于冶炼时吹氧脱碳，去气、去夹杂，净化钢液。

(2)为了便于耐材的排汽及其低温烧结，当第一次装料熔化一段时间后(大概在第二次装料15-25min前)，停电可充分排出水汽，防止后期升温过快损坏炉衬。

(3)由于炉衬耐材到1500℃左右烧结基本完成，形成致密的烧结层，因此，炉料熔化完毕，熔池温度达到1540～1560℃后，停电15～25分钟，便于耐材的烧结，耐材烧结后再强化吹氧，保证脱碳量大于0.6％，可充分去除钢中的气体、夹杂、确保钢的冶金质量。

(4)按照本发明方法电炉冶炼出钢后，可继续采用LF+真空精炼、连铸制成成品钢坯。

本发明方法的有益效果为：缩短电炉新炉的冶炼时间，电炉炉衬耐材寿命大大提高，而且第一炉又可生产合格钢坯，取得了较好的冶金效果。具体优点如下：

(1)缩短冶炼时间：由于电炉炉底捣打料在1500℃左右烧结基本完成，形成致密的烧结层。因此，电炉第一炉冶炼时，炉料熔化完毕后，熔池温度达到1540～1560℃后，停电15～25分钟。利用此最佳的温度进行炉衬烧结，可使炉衬烧结进行得更充分，从而缩短烧结时间。电炉冶炼时间控制在2.5小时左右，较以往缩短2-2.5小时。若停电时间长，炉内温度降低过快，对炉衬烧结起不到作用。

(2)提高钢的品质：电炉第一炉冶炼，炉料中配加生铁，配碳量1.2～1.4％，前期相对低温时停电排汽，待到熔池温度1560℃以上，炉衬烧结好以后，才吹氧脱碳去气、去夹杂，同时钢水经LF+真空处理，进一步净化钢液，可以冶炼成合格钢，满足用户对产品质量的较高要求，提高了电炉的效率。

(3)确保耐火材料的烧结质量，提高炉衬使用寿命：电炉耐材烧结效果良好，采用本发明方法之前，炉衬寿命平均只有462炉，采用本发明方法后，炉衬寿命平均达到625炉。

(4)节约成本：本发明方法，缩短冶炼时间可降低能耗；而电炉耐材烧结质量的提高和炉衬使用寿命的延长可降低维护成本；钢的冶金质量的提高，第一炉钢可作为成品钢使用，不用二次回炉，减少能源消耗。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

特别说明：

1、本发明冶炼方法应用的废钢料为重废、中废、炉料级废钢等，如破碎料、打包块、边角料等，符合中国废钢铁标准GB 4223-2004中的熔炼用废钢的应用标准即可。

2、发明人所采用的供电设备4档对应592V，8档对应655V、10档对应691V。

实施例1：

在某公司70吨高阻抗电炉采用本方法生产电炉新炉第一炉钢，钢种B，其步骤：

(1)配料：废钢料中配加生铁，生铁比例为炉料总重量26％，其余为废钢料。第一篮料按总装入量的62％控制；

(2)第一次装料后，采用4档位电压(592V)通电，起弧稳定后，依次采用8档位655V、10档位691V供电，供电达2MW·h时，开启氧燃烧嘴助熔；

(3)在第二次装料前停电18min后，再进行第二次装料，即总量剩余的38％。采用4档位电压592V通电，起弧稳定后，依次采用8档位电压655V、10档位电压691V供电，装料后开启氧燃烧嘴助熔，待炉料熔化完毕，熔池温度达到1545℃后，停电18分钟后，即可按正常工艺冶炼；

(4)电炉出炉后，钢水经LF+真空处理，钢中的[H]为1.2×10^-6，浇铸成合格的连铸坯，铸坯低倍评级1级。

本届电炉炉龄635炉。

实施例2：

在某公司70吨高阻抗电炉采用本方法生产电炉新炉第一炉钢，钢种20，其步骤：

(1)配料：废钢料中配加生铁，生铁比例为炉料总重量的28％，其余为废钢料。第一篮料按总装入量的65％控制；

(2)第一次装料后，采用4档位电压(592V)通电，起弧稳定后，依次采用8档位电压655V、10档位电压691V供电，供电达4MW·h时，开启氧燃烧嘴助熔；

(3)在第二次装料前停电20min后，再进行第二次装料，即余量：总量的35％。采用4档位电压592V档位电压通电，起弧稳定后，依次采用8档位电压655V、10档位电压691V供电，装料后开启氧燃烧嘴助熔，待炉料熔化完毕，熔池温度达到1560℃后，停电20分钟后，即可按正常工艺冶炼；

(4)电炉出炉后，钢水经LF+真空处理，钢中的[H]为1.2×10^-6，浇铸成合格的连铸坯，铸坯低倍评级1级。

本届电炉炉龄640炉。

实施例3：

在某公司70吨高阻抗电炉采用本方法生产电炉新炉第一炉钢，钢种B，其步骤：

(1)配料：废钢料中配加生铁，生铁比例为炉料总重量的30％，其余为废钢料。第一篮料按总装入量的68％控制；

(2)第一次装料后，采用4档位电压(592V)通电，起弧稳定后，依次采用8档位电压655V、10档位电压691V供电，供电达3MW·h时，开启氧燃烧嘴助熔；

(3)在第二次装料前停电22min后，再进行第二次装料，即余量：总量的32％。采用4档位592V电压通电，起弧稳定后，依次采用8档位655V、10档位691V供电，装料后开启氧燃烧嘴助熔，待炉料熔化完毕，熔池温度达到1550℃后，停电22分钟后，即可按正常工艺冶炼；

(4)电炉出炉后，钢水经LF+真空处理，钢中的[H]为1.5×10^-6，浇铸成合格的连铸坯，铸坯低倍评级1级。

本届电炉炉龄657炉。

发明人曾采用的冶炼方法(简称现有方法)与本发明冶炼方法的方案及效果对比：

1、配料：现有方法采用废钢料，配碳量0.2-0.5％；本发明冶炼方法采用废钢料配加生铁，配碳量1.2-1.4％远高于现有方法的配碳量。本发明方法中采用较高的配碳量，冶炼期脱碳可去除钢中的气体、夹杂，净化钢质。

2、装料时，现有方法也是采用两次装料，但是第一装料50-60％；第二次装料40-50％。本发明方法中第一次装料60-70％；第二次装料30-40％。本发明冶炼方法第一次装料比例高，可用炉料来保护炉衬，避免电弧辐射炉衬，损伤炉衬。

3、现有方法采用低电压供电升温至600～800℃时，烧结炉衬20～40min，继续升温至1100～1200℃时，烧结炉衬20～40min后二次装料。本发明冶炼方法第一次装料熔化形成熔池后停电15～25min后再进行二次装料，可避免停电时间过长，第二次装料使炉内温度降低过快，达不到炉衬的烧结效果。

4、第一次装料后现有方法同本发明冶炼方法相同，均是先采用低档位(4档位)电压通电，依次升档后，氧燃烧嘴助熔，以便炉衬排汽，炉衬烧结。

5、第二次装料后，现有方法与本发明冶炼方法均先采用低档位(4档位)电压通电，依次升档后，氧燃烧嘴助熔。但是现有方法是待炉料熔化完毕，熔池温度快速升温达1600～1660℃后，停电20～40min。再升温出钢；本发明冶炼方法是待炉料熔化完毕，熔池温度达到1540～1560℃后，停电15～25min，如此处理是因新炉衬在1500℃左右，烧结基本完成，考虑炉内温度梯度的问题，熔池温度适当提高到1540～1560℃，完成新炉衬的烧结。

6、现有方法出钢所得钢中[H]为5～7×10^-6(质量百分数)，偏高不作为成品钢使用，直接浇铸成钢锭作原料钢；而本发明冶炼方法电炉所炼的钢，电炉出炉温度1640～1660℃，出钢后经LF+真空精炼，钢中[H]低，连铸即得成品钢坯。

6、现有方法冶炼时间约4.5-5小时，本发明冶炼时间为2.5小时左右，可缩短冶炼时间2-2.5小时。

综上，本发明方法用于电炉新炉第一炉冶炼的方法，简单易行，可行性强，既能保证耐火材料的烧结质量和第一炉钢冶炼的质量，又能缩短第一炉的冶炼时间，达到节约电能、提高炉衬寿命、提高电炉生产效率的目的，应用前景广。