阅读说明：本技术 一种电弧炉冶炼钢配料工艺 (Electric arc furnace steelmaking batching process ) 是由 薛正国 高英丽 王怡群 宗健 雷冲 王学玺 祁跃峰 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电弧炉冶炼钢配料工艺,取消使用生铁,配料时在料的下层配入焦炭,上部配入废钢,或分层配入焦炭和废钢,在送电开始熔化时向配置焦炭的位置吹入氧气,在氧气供应充分的条件下焦炭可剧烈燃烧,提供大量的热能熔化大部分废钢,此时停电,仅靠供氧进行熔化操作,在废钢熔化的同时,当上部熔化的钢液向熔池聚集时会经过焦炭层,焦炭中的一部分碳渗入钢液,为钢液提供足够的炭含量,当废钢全部熔化后再对钢液进行氧化冶炼,完成去气、去夹杂的冶金任务,这种工艺在实际生产中,可以有效降低材料成本,同时还能节约大量的电能,保证冶炼过程去气、去夹杂和脱磷效果的。(The invention relates to a smelting and steelmaking batching process of an electric arc furnace, which cancels the use of pig iron, coke is added at the lower layer of the material during batching, scrap steel is added at the upper part of the material, or coke and scrap steel are added in layers, oxygen is blown into the position where the coke is arranged when power is supplied for melting, the coke can be violently combusted under the condition of sufficient oxygen supply, a large amount of heat energy is provided for melting most of the scrap steel, at the moment, power is cut off, melting operation is carried out only by supplying oxygen, the molten steel melted at the time of melting the scrap steel passes through a coke layer when the molten steel melted at the upper part is gathered to a molten pool, part of carbon in the coke permeates into the molten steel to provide enough carbon content for the molten steel, and oxidation smelting is carried out on the molten steel after the molten steel is completely melted, thereby completing the metallurgical tasks of degassing and degassing, and simultaneously saving a large amount of electric energy, ensuring degassing, Removing impurities and dephosphorizing effect.)

一种电弧炉冶炼钢配料工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶炼中的电弧炉冶炼钢配料工艺技术领域，具体涉及一种能够满足钢液配碳要求，降低原材料成本和电能消耗，保证冶炼过程去气、去夹杂和脱磷效果的电弧炉冶炼钢配料工艺。

背景技术

目前国内有30％以上比例的钢铁产品是由电弧炉冶炼生产的，对于有高炉的炼钢企业，如果采用电弧炉冶炼则可以在装料时热装部分铁水，满足钢液配碳需要，但大多数拥有电弧炉的炼钢企业没有高炉供给铁水，为保证钢液配碳要求，最常规的作法是在配料时配入10％-30％的生铁，这些生铁是高炉出铁后注入专用模中冷却后得到的，所带热量全部损失，在电弧炉冶炼配料时已是冷料，入炉后需重新加热熔化，且生铁价格较高，导致冶炼成本上升。有些钢铁厂为节约生铁，会在配料时配入粉状或块状增炭剂，但这种方式效果不好，物料消耗大，回收率低，且产生大量粉尘，污染环境，给后续除尘带来较大压力，增加了环保成本。

在常规的电弧炉冶炼生产中，大多数配料组成为各种废钢和生铁，配入生铁的目的是为废钢熔化后氧化冶炼提供必须的碳，以便在氧化冶炼开始后产生碳氧反应，生成气体促进钢液沸腾，去除钢中的气体和夹杂，但这种配入生铁的方式往往是凝固后的冷铁，一方面是减少了高炉铁水连续热态利用的比例，损失了热量，装入电弧炉后需要电能重新熔化，浪费能源；另一方面是生铁本身成本较高，较之废钢每吨价格高500-2000元，推高了生产成本，因此，需要一种新的配炉方式来代替常规工艺，正是在这种情况下，为降低生产成本，改进配碳方式，提高配碳后去气、去夹杂和脱磷效果，需要研发进行多种配料工艺试验，将“废钢+焦炭”作为优化后的配料工艺，全面代替了“废钢+生铁”或“废钢+增炭剂”配料方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可以有效降低材料成本，同时还能节约大量的电能的电弧炉冶炼钢配料工艺，在配料时取消使用生铁，在料的中下层配入冶金焦炭，上层配入废钢，也可以分层配入焦炭和废钢。

本发明的目的是这样实现的：

一种电弧炉冶炼钢配料工艺，与常规的电弧炉冶炼炉料由各种废钢和生铁组成不同，在配料时按照配料比例和钢种氧化冶炼所需的碳含量计算配入冶金焦炭，具体控制参数和方式如下：

1)、在电弧炉炼钢配料时，按照钢种不同的含碳量，焦炭的配入量控制在全部钢铁料的2％-7％范围之内；

2)、具体配入比例的控制：要根据钢种而定，对于碳含量上限低于0.25％的钢种，焦炭的配入量为全部钢铁料的2％-3％；对于碳含量上限在0.26％-0.60％的钢种，焦炭的配入量为全部钢铁料的3％-5％；其余钢种配入量为全部钢铁料的5％-7％；

3)、配入方式的控制：第一种方式是：先在料包或料篮最下部按照重量百分比配入全部钢铁料的10％-20％，然后配入全部焦炭，配置在料包或料篮中心位置，最后在焦炭上部配入剩下的全部钢铁料；第二种方式是是从下部开始，将焦炭与钢铁料分层配入，不超过3层，最上层必须是废钢；

4)、焦炭的要求：选用GB/T1996标准中的一级冶金焦炭，粒度按40-100mm,上述的百分比均为重量百分比。

一种电弧炉冶炼钢配料工艺，具体操作步骤如下：

步骤1)、装料完成后合上炉盖，开始送电，如果炉内有预留钢水则直接启动炉壁氧枪吹氧，如果采用炉门氧枪则提前引燃自耗氧枪后吹燃焦炭，并采用引燃方式向焦炭配料区供氧，并逐步加大供氧量，或者在送电15-30分钟电极穿井接近焦炭时再开始供氧；

步骤2)、在氧气的助燃作用下，随着供氧的增加，焦炭会迅速剧烈燃烧，并产生大量的热能；此时停电并升起电极，仅靠供氧和焦炭的燃烧反应来熔化钢铁料，当焦炭上部或周围的钢铁料熔化向熔池聚集时，焦炭中的碳会渗入已熔化的钢液中，当钢液全部熔化时，钢中的碳含量达到0.6％-1.2％，完全满足氧化冶炼需要脱碳量大于等于0.4％的工艺需要，并在氧化冶炼时产生足够的气体对钢液进行充分搅拌，促进气体、夹杂的上浮和去除，保证脱磷反应的彻底进行，使钢液具有更好地纯净度；

步骤3)、等焦炭燃烧基本完成后再恢复送电操作，并用氧气吹熔低温区的全部钢铁料；

步骤4)、观察炉内情况，对于少量还未完全燃烧漂浮在渣面的焦炭，用氧气吹燃、放渣、扒除方式在正式氧化前处理干净，操作完成后可取样、测温，符合条件后正式进入氧化冶炼操作阶段，后续操作工艺与正常生产工艺相同。

本发明具有如下积极效果：

采用此配料工艺后，可以大幅度降低生产成本，缩短冶炼时间，提高生产效率，避免了生产重新熔化冶炼造成的能源浪费。

实施效果对比如下：

1、按此种工艺配料，42CrMo钢的熔清后碳含量为一般在0.65％-0.77％之间，在氧化结束后碳含量控制在0.25％-0.35％之间，这个范围的碳含量正好可以满足后续正常冶炼需要，加上出钢后还原过程炭质脱氧剂增碳和合金中带入的碳，冶炼过程中不需要额外增碳，且一定的碳含量也保证了电炉初炼钢液中的氧含量处于较低水平，减少了还原剂的加入量，缩短了还原时间，提高了生产效率。

2、取消生铁后，按照物料价格核算，不同期内吨生铁价格高于废钢500-2000元，按照平均1000元每吨计算，吨钢配入量为250Kg,价值为250元。使用焦炭后，吨钢配入量平均为50Kg,一级焦炭价格约为1900元/吨，则吨钢费用为95元，与生铁相比吨钢可节约155元，以一个年产10万吨的特钢企业核算，年节约生产成本约1500万元。

3、使用焦炭代替生铁后，与生铁完全靠吸热熔化不同，焦炭本身氧化会产生大量的热能，会使吨钢电耗降低100-150度，按节电100度、每度0.5元核算，吨钢降低电费50元，仍以一个年产10万吨的特钢企业核算，年节约生产成本约500万元。

本发明这种配料方式在冶炼过程中，可以在送电开始熔化之初即向配置焦炭的位置吹入氧气，在氧气供应充分的条件下焦炭可剧烈燃烧，提供大量的热能熔化大部分废钢，此时可以停电，仅靠供氧进行熔化操作，在废钢熔化的同时，当上部熔化的钢液向熔池聚集时会经过焦炭层，焦炭中的一部分碳渗入钢液，为钢液提供足够的炭含量，当废钢全部熔化后再对钢液进行氧化冶炼，完成去气、去夹杂的冶金任务。

本发明与通常电弧炉冶炼以废钢、生铁作为主要的钢铁物料不同，这种工艺可完全放弃生铁，仅用废钢和焦炭作为主要配料组成，具体配入焦炭量和配入方式可以根据钢种来确定，主要的工艺操作原则如下：

1、对于以电弧炉冶炼的钢种来说，焦炭的配入量在2％-7％范围之内。

2、具体配入比例的控制：要根据钢种而定，对于碳含量上限低于0.25％的钢种，配入量为2％-3％；对于碳含量上限在0.26％-0.60％的钢种配入量为3％-5％；其余钢种配入量在5％-7％。

3、配入方式：在料包(或料篮)的中下部一次性配入，最下部先配入钢铁料总量的10％-20％，然后配入全部焦炭，配置在料包(或料篮)中心位置，然后配入全部钢铁料(即废钢)；另一种方式是从中下部开始与钢铁料分层配入，不超过3层，最上层必须是废钢。焦炭的要求：选用GB/T1996标准中的一级冶金焦炭，粒度按40-100mm。

具体实施方式

实施例1：以60吨电弧炉冶炼42CrMo钢为例，具体操作工艺如下：

步骤1)、配料：42CrMo钢的含碳量为0.38％-0.45％，由于合金含量较少，为保证炉料熔化后的氧化期有足够的脱碳量(不少于0.4％)，并防止过氧化，实际炉料熔化并开始氧化前，钢中的碳含量应在0.70％，加上熔化期吹氧助熔和前期为脱磷而进行的提前氧化操作过程中氧化的碳(0.3％)，原始炉料的配碳量需达到1.0％以上，如果用生铁则配入量为每吨钢不少于250Kg,占钢铁料配入总量的1/4，当改用焦炭代替生铁时，作为中碳钢吨钢配入量为50Kg(5％)；焦炭的要求：选用GB/T1996标准中的一级冶金焦炭，粒度按40-100mm；

步骤2)、配料时，先在料包或料篮下部按照重量百分比配入全部钢铁料总量的10％-20％的钢铁料，然后配入全部焦炭，焦炭要放在料包或料篮的中心，最后在焦炭上部配入剩下的全部钢铁料；

步骤3)、装料完成后合上炉盖，开始送电，开始送电后，如果炉内有预留钢水可以直接启动炉壁氧枪吹氧，如果采用炉门氧枪则可以提前引燃自耗氧枪后吹燃焦炭，并逐步加大供氧量，也可以在送电15-30分钟电极穿井接近焦炭时再开始供氧；

步骤4)、随着供氧的增加，焦炭剧烈燃烧，此时可以停电并升起电极，仅靠吹氧熔化钢铁料，等焦炭燃烧基本完成后再恢复送电操作，并用氧气吹熔低温区的全部钢铁料；

步骤5)、观察炉内情况，对于少量还未完全燃烧漂浮在渣面的焦炭，可以用氧气吹燃、放渣、扒除方式在正式氧化前处理干净，操作完成后可取样、测温，符合条件后可正式进入氧化冶炼操作阶段，后续操作工艺与正常生产工艺相同。

根据统计，此种配料工艺生产中电弧炉吨钢电耗可降低100-150度。当焦炭上部或周围的废钢熔化向熔池聚集时，焦炭中的碳会渗入已熔化的钢液，当钢液全部熔化时，钢中的碳可以达到0.6％-1.2％，完全满足氧化冶炼需要脱碳量大于等于0.4％的工艺需要，能够在氧化冶炼时产生足够的气体对钢液进行充分搅拌，促进气体、夹杂的上浮和去除，保证脱磷反应的彻底进行，使钢液具有更好地纯净度。