一种基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法
阅读说明：本技术 一种基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法 (Method for reducing total iron in slag based on high molten iron ratio electric furnace steelmaking ) 是由 李晶 谢吉祥 闫威 刁承民 李波 张宝富 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法,涉及钢铁工艺流程冶炼控制领域。该方法包括：上一炉冶炼结束炉内留钢量大于出钢量的15％,冶炼开始前先加入废钢,并兑入铁水,兑铁水过程速度基本恒定；连续兑入铁水2.5min后开始吹氧,吹氧由炉壁氧枪完成,熔池碳含量稳定在0.6-0.8％范围；分批加入石灰和白云石,兑铁水量为总钢铁料的75～85％；连续兑完铁水2-5min,将碳含量控制在出钢要求的碳含量,停止吹氧；取样、测温,开始出钢。本发明通过优化冶炼过程供氧操作,控制炉壁氧枪的供氧流量,保持金属熔池中碳含量在0.6-0.8％范围内冶炼,出钢前2～5min内将熔池碳含量降低到出钢要求范围,实现高铁水比电炉冶炼出钢时渣中全铁含量小于15％。(The invention discloses a method for reducing total iron in slag in electric furnace steelmaking with high molten iron ratio, and relates to the field of smelting control of steel process flows. The method comprises the following steps: after the last smelting is finished, the steel amount remained in the furnace is more than 15% of the steel tapping amount, scrap steel is added before the smelting is started, molten iron is added, and the speed of the molten iron adding process is basically constant; blowing oxygen from an oxygen lance on the furnace wall after continuously adding molten iron for 2.5min, wherein the carbon content of the molten pool is stabilized within the range of 0.6-0.8%; adding lime and dolomite in batches, wherein the amount of the added iron water is 75-85% of the total iron and steel materials; continuously adding molten iron for 2-5min, controlling the carbon content to the carbon content required by tapping, and stopping oxygen blowing; sampling, measuring temperature and tapping. According to the invention, by optimizing the oxygen supply operation in the smelting process, the oxygen supply flow of the furnace wall oxygen lance is controlled, the carbon content in the metal molten pool is kept in the range of 0.6-0.8% for smelting, the carbon content in the molten pool is reduced to the required range of tapping within 2-5min before tapping, and the full iron content in the slag is less than 15% when the high molten iron ratio is smelted and tapped by an electric furnace.)
技术领域
本发明涉及钢铁工艺流程冶炼控制领域，具体是指一种基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法。
背景技术
目前，废钢价格偏高，全废钢电弧炉冶炼成本高，在长流程钢铁联合企业，高铁水比电弧炉炼钢已成为重要的冶炼方式。高铁水比含铁原料为电炉炼钢过程带来大量物理热和化学热，在高铁水比冶炼工艺条件下，即在入炉含铁原料结构75-85％铁水，15-25％废钢条件下，可以不供电冶炼，取消通电升温，降低电耗和电极消耗，电炉中钢水的提温主要依靠入炉铁水中碳、硅、锰等元素发生氧化反应放出的化学热，现代电炉炼钢供氧方式主要有炉门供氧、炉壁供氧、EBT供氧、炉顶供氧等。在电炉高铁水比冶炼模式下，化学能在电炉能源输入中的比例大大提高，吹氧控制已经成为高铁水比电炉炼钢工艺的关键技术，一般电弧炉炼钢终点渣中全铁含量＞20％，这是由于吹氧过量所致。因此，优化供氧制度，发明一种基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的高效用氧技术非常重要，这将对加快高铁水比电炉冶炼生产节奏、降低吨钢成本非常有利。
在高铁水比电炉冶炼过程中，由于铁水由铁水包通过兑铁溜槽向炉内缓慢加入，因此需要采用全程供氧的冶炼技术，保持比较高的吹氧量，为了防止熔池过氧化以及保证合适的冶炼终点出钢碳含量，需要一种高效合理的吹氧控制技术。入炉铁水成分变化、入炉铁水量变化等多种因素都深刻影响了高铁水比电炉供氧的准确控制，如果供氧制度不合理，将会延长冶炼时间、降低炉衬使用寿命，特别是对渣中全铁含量影响较大，会增加金属消耗。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法。通过优化冶炼过程供氧操作，控制炉壁氧枪的供氧流量，保持金属熔池中碳含量在0.6-0.8％范围内冶炼，出钢前2～5min内将熔池碳含量降低到出钢要求范围，实现高铁水比电炉冶炼出钢时渣中全铁含量小于15％。
根据本发明的技术方案，提供一种高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法，所述电炉设置四支炉壁氧枪，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：上一炉冶炼结束炉内留钢量大于出钢量的15％，冶炼开始前先加入废钢，并兑入铁水，兑铁水过程速度基本恒定；
步骤2：连续兑入铁水2.5min后开始吹氧，吹氧由炉壁氧枪完成，熔池碳含量稳定在0.6-0.8％范围；
步骤3：分批加入石灰和白云石，兑铁水量为总钢铁料的75～85％
步骤4：连续兑完铁水2-5min，将碳含量控制在出钢要求的碳含量，停止吹氧；
步骤5：取样、测温，开始出钢。
进一步的，步骤1中，留钢钢液成分为上一炉钢冶炼终点成分。
进一步的，步骤1中，铁水入炉温度大于1300℃，入炉铁水成分4.2％＜C＜4.5％，0.065％＜P＜0.085％。
进一步的，步骤2中，炉壁氧枪开始供氧后，氧枪总供氧流量保持不变，靠近炉门口的两支氧枪从开始供氧到供氧结束，吹氧流量始终保持在35Nm3·h-1·t-1，不发生变化，远离炉门口的两支氧枪供氧流量分别为30Nm3·h-1·t-1和20Nm3·h-1·t-1。
进一步的，氧枪供氧流量能够根据炉门口溢渣情况进行微调，每个炉壁氧枪供氧流量调整变化范围±3Nm3·h-1·t-1，调整时需要保证这两支炉壁氧枪供氧流量总和始终保持不变。
进一步的，通过调整氧枪开度，调整供氧流量。
进一步的，步骤3中，石灰分时段分批加入，每一炉加石灰分三批次加入，第一批开始兑铁之后加入石灰9-13kg/t，第二批在开始兑铁8分钟之后，加入石灰7-11kg/t，第三批在开始兑铁16分钟之后，加入石灰4-8kg/t。
进一步的，第二批和第三批通过调整石灰料仓振筛减慢石灰加入速度，石灰加入量和连续加入铁水的量相匹配。
进一步的，在加入石灰的同时加入白云石，且石灰与白云石总加入量≤35kg/t。
进一步的，步骤5中，炉渣控制：终点炉渣碱度在2.5，终渣全铁含量为13.68％；终点控制目标：出钢碳含量：[C]>0.10％，出钢磷含量：[P]<0.025％。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明操作简便易于掌握，在只有炉壁氧枪供氧的情况下，根据入炉铁水条件，采用石灰分时分批加入操作，冶炼过程熔池恒碳操作，单位时间供氧总量稳定，在满足脱磷的条件下，实现高铁水比电弧炉炼钢出钢时渣中全铁含量低于15％，本发明有效杜绝了原有冶炼工艺条件下供氧过量和造渣剂消耗过多的问题，大幅度降低了高铁水比电炉炼钢渣中全铁含量，具有生产过程平稳、操作简单、易于掌握的特点。
(2)本发明在炉壁氧枪供氧条件下，实现了高铁水比电弧炉炼钢吨钢耗氧量降低至55Nm3/t以下，为高铁水比电炉炼钢合理供氧和合理造渣提供了一种方法，有利于降低渣中全铁含量，提高金属收得率。
(3)本发明能实现高铁水比电炉炼钢冶炼终点碳含量[C]>0.10％、磷含量[P]<0.025％；且渣料加入量低，可以有效降低吨钢成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1示出根据本发明的基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
多个，包括两个或者两个以上。
和/或，应当理解，对于本公开中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本发明公开了一种基于高铁水比电炉炼钢降低渣中全铁的方法，如图1所示，包括：
步骤101：上一炉冶炼结束炉内留钢量大于出钢量的15％→步骤102：冶炼开始前先加入废钢→步骤103：开始兑铁水，兑铁水过程速度基本恒定→步骤104：兑铁水2.5min后开始吹氧，吹氧由炉壁氧枪完成，熔池碳含量稳定在0.6-0.8％范围→步骤105：分批加入石灰和白云石，兑铁水量为总钢铁料的75～85％→步骤106：兑完铁水2-5min，将碳含量控制在出钢要求的碳含量，停止吹氧→步骤107：取样、测温，开始出钢。其中，入炉含铁原料构成为75-85％铁水，15-25％废钢，铁水由铁水包通过兑铁溜槽向炉内缓慢加入，兑铁水过程速度基本恒定。采用炉壁氧枪供氧，兑铁开始后开始供氧，炉壁氧枪始终处于吹氧状态，直到出钢前，停止供氧。
一般电炉EBT出钢会有留钢操作，留钢钢水碳含量较低，兑铁开始后供氧熔池中碳将迅速被氧化，存在过氧化现象，渣中全铁含量高。本发明在连续兑入铁水的冶炼模式下，兑铁时间占每炉次冶炼时间的90％以上，通过高效合理的供氧技术，可以有效避免冶炼过程中金属熔池过氧化所造成的渣中全铁含量高的问题，并且在保证合适的出钢温度和冶炼终点碳含量均满足要求的情况下，能有效控制渣中全铁含量低于15％。操作通过合理调节炉壁氧枪的供氧时间及供氧流量，提高氧气利用率，降低渣中全铁含量。同时，吹炼过程中将熔池碳含量稳定控制在0.6-0.8％，本发明可以有效降低高铁水比电炉炼钢时渣中全铁含量及氧气消耗，实现吹炼时减少铁损，提高电炉炼钢的经济效益。
实施例1
入炉铁水73t(78.5％)，加入废钢20t(21.5％)，铁水碳含量为4.3％，铁水P含量为0.075％，铁水温度1381℃，炉内留钢大于出钢量的15％，共加入石灰28.36kg/t，白云石3.70kg/t，出钢量81.1t，吹氧冶炼时间22.6min，共计渣料32.06kg/t，氧耗53.477Nm3/t，终点C为0.12％，P为0.02％。
主要按照以下步骤进行处理：
(1)上一炉EBT出钢结束后，炉内留钢大于出钢量的15％，留钢钢液成分为上一炉钢冶炼终点成分；
(2)铁水入炉温度大于1300℃，入炉铁水成分C：4.3％，P：0.075％；
(3)吹氧只依赖炉壁氧枪，炉壁氧枪开始供氧后，氧枪总供氧流量保持不变，靠近炉门口的两支氧枪从开始供氧到供氧结束，吹氧流量始终保持在2850Nm3·h-1(35Nm3·h-1·t-1)，不发生变化，远离炉门口的两支氧枪供氧流量分别为2450Nm3·h-1(30Nm3·h-1·t-1)和1650Nm3·h-1(20Nm3·h-1·t-1)，这两个炉壁氧枪供氧流量可根据炉门口溢渣情况进行微调，每个炉壁氧枪供氧流量调整变化范围±300Nm3·h-1(3Nm3·h-1·t-1)，调整时需要保证这两支炉壁氧枪供氧流量总和始终保持不变；
(4)加石灰应分时段分批加入，每一炉加石灰分三批次加入，第一批开始兑铁之后加入石灰12.18kg/t，第二批在开始兑铁8分钟之后，加入石灰10.18kg/t，第三批在开始兑铁16分钟之后，加入石灰8kg/t，综合考虑熔池温度变化，为了满足出钢温度要求，后两批可以通过调整石灰料仓振筛减慢石灰加入速度，石灰加入量要和连续加入铁水的量相匹配，石灰、白云石总加入量≤35kg/t；；
(5)炉渣控制：终点炉渣碱度在2.5，终渣全铁含量为13.68％；
(6)终点控制目标：出钢碳含量：[C]>0.10％，出钢磷含量：[P]<0.025％；
通过上述控制，在冶炼终点符合温度和成分要求的同时，采用连续兑入铁水过程恒碳吹氧操作和造渣剂分时分批加入操作，将吨钢渣料量控制在了32.06kg/t，渣中全铁含量在13.68％。
实施例2
铁水74.3t(80.5％)，加入废钢18t(19.5％)，铁水碳含量为4.4％，铁水P含量为0.073％，铁水温度1368℃，炉内留钢大于出钢量的15％，共加入石灰29.05kg/t，白云石3.63kg/t，出钢量82.6t，吹氧冶炼时间23.2min，共计渣料32.68kg/t，氧耗53.95Nm3/t，终点C为0.12％，P为0.023％，终点炉渣碱度在2.5，渣中全铁含量为14.24％。
实施例3
铁水71.8t(76.5％)，加入废钢22t(23.5％)，铁水碳含量为4.3％，铁水P含量为0.068％，铁水温度1387℃，炉内留钢大于出钢量的15％，共加入石灰28.71kg/t，白云石3.75kg/t，出钢量80.1t，吹氧冶炼时间22.4min，共计渣料32.46kg/t，氧耗53.93Nm3/t，终点C为0.11％，P为0.022％，终点炉渣碱度在2.4，渣中全铁含量为14.19％。
如上所述，便可较好的实现本发明。
本发明工艺流程简单操作方便，能有效实现高铁水比电炉炼钢渣中全铁含量＜15％的目的。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
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