專利名稱：一種適用于小功率電弧爐的煉鋼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼方法，特別涉及一種適用于20噸以下的小功率電弧爐的煉鋼方法。
背景技術(shù)：
電弧爐煉鋼需要向爐內(nèi)吹入氧氣，通常采用吹氧管法或氧槍法吹入氧氣。使用吹氧管吹入氧氣，一般是由人工或機械手夾持吹氧管，從爐門插入溶池，該法不僅存在著工作人員勞動強度大的缺陷，而且需要消耗吹氧管，使煉鋼成本高，此外，還存在重大安全隱患。 而氧槍因為具有供氧量大，高速(> 1.9G)的氧氣流，具有較大的攪拌功能，對熔池進行強攪拌，從而提高爐內(nèi)反應的速度、均勻鋼水的成分和溫度，是提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量首要條件， 這些優(yōu)點使得氧槍廣泛用于電弧爐煉鋼。供氧量大雖有利于提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量，但單位時間內(nèi)輸入的氧氣量多，稍有控制不當，在小功率電弧爐內(nèi)，特別是20噸以下電弧爐內(nèi)，碳、 氧發(fā)生激烈的氧化反應，爐膛內(nèi)瞬間產(chǎn)生大量氣體，在熔池內(nèi)產(chǎn)生大沸騰，火焰、熱浪裹帶著鋼水、鋼渣從爐門噴射而出；這種熔渣噴濺，不僅對鋼液中的金屬造成了浪費，嚴重時會造成設(shè)備不同程度損壞，甚至對工作人員的人身安全造成威脅，嚴重影響了生產(chǎn)的連續(xù)安全運行，所以目前小功率電弧爐煉鋼時，由于難以在提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量同時還兼顧到避免大沸騰事故的發(fā)生而仍然使用吹氧管向爐內(nèi)吹入氧氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的小功率電弧爐煉鋼生產(chǎn)中仍然采用吹氧管吹氧的不足，提供一種能安全和穩(wěn)定生產(chǎn)的使用氧槍吹入氧氣而且可以避免在爐內(nèi)發(fā)生大沸騰的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案一種適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，它包括以下步驟原料準備、熔化、升溫、氧化、還原及出鋼，煉鋼過程中使用氧槍供氧，(I)所述熔化步驟為通過將電弧爐通電熔化爐料，調(diào)節(jié)氧氣流量為200 800m3/ h對爐料助熔，當爐料熔清時將電弧爐斷電；(2)所述升溫步驟為熔池熔清后繼續(xù)向爐內(nèi)吹氧、造泡沫渣、升溫，至熔體溫度達到1570 1590°C，升溫步驟中氧氣流量為300 500m3/h ；(3)所述氧化步驟為當熔體溫度達到1570 1590°C時，控制氧槍的氧氣流量為 300 800m3/h,造泡沫禮:、脫碳。本發(fā)明適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，使用氧槍對電弧爐供氧，經(jīng)過發(fā)明人多年來對小功率電弧爐煉鋼的理論研究和實踐生產(chǎn)經(jīng)驗，選擇出本發(fā)明方法所述的熔化步驟、升溫步驟和氧化步驟中的氧氣流量，在本發(fā)明方法提供的氧氣流量下，可以對熔池進行充分地攪拌，提高爐內(nèi)反應的速度、均勻鋼水的成分和溫度，有利于熔池內(nèi)氣體逸出，可以提高所煉鋼的質(zhì)量，使通過本發(fā)明方法冶煉的鋼錠，內(nèi)在質(zhì)量顯著提高，其中H、0、N含量依次為H ( 3ppm, 0 ( 30ppm,N ( 50ppm。而且,在上述氧氣流量下,可以保證熔池均勻升溫， 有效避免大沸騰的產(chǎn)生(I)、可防止因爐內(nèi)氧化鐵大量富集時發(fā)生的大沸騰氧氣流量過小時，爐內(nèi)升溫速度慢，將導致氧化鐵富集，當爐內(nèi)溫度升至1470°C以上后，富集的氧化鐵內(nèi)的氧將與爐料中的碳將發(fā)生激烈的碳、氧反應，瞬間生成大量的CO氣體，容易造成大沸騰事故發(fā)生；(2)、可防止脫碳速度過快時發(fā)生的大沸騰通過調(diào)節(jié)氧化步驟的氧氣流量， 使氧化步驟的脫碳速度均勻并小于0. 5[% C]/min，有效避免了因氧氣流量過大、脫碳速度過快而導致大沸騰事故的發(fā)生。(3)、在熔池熔清時對電弧爐進行斷電操作，停止使用電弧爐對熔池繼續(xù)進行加熱，而僅通過繼續(xù)向爐內(nèi)輸入氧氣對熔池升溫，可以防止升溫速度過快，避免大沸騰事故的發(fā)生；同時，斷電可以節(jié)約能源。本發(fā)明方法能穩(wěn)定煉鋼，因為無大沸騰事故的發(fā)生，保護并增加了冶煉設(shè)備的使用壽命；在吹氧管法向電弧爐吹入氧氣的煉鋼方法基礎(chǔ)上提高了吹氧效率，縮短了冶煉時間，降低吹氧管消耗，降低耐火材料消耗(約 20% );改善工人的勞動條件，降低勞動強度；降低了生產(chǎn)成本，冶煉I噸鋼成本降低200 400 元。為了進一步控制脫碳速度，以降低爐內(nèi)大沸騰事故發(fā)生的可能性，上述方法優(yōu)選在造泡沫渣時加入氧化鐵，每次加入的氧化鐵重量為爐料總重量的1-1. 5%。。為了使上述適用于小功率電弧爐的煉鋼方法更安全穩(wěn)定，上述氧化步驟中優(yōu)選在熔體溫度達到1580 °C時控制氧槍的氧氣流量為500 700m3/h，以使脫碳速度為
0.25-0. 4[% C]/min。在熔化步驟需要對爐料造泡沫渣，利于除雜、提高鋼的質(zhì)量。此階段，為了減少爐內(nèi)氧化鐵的富集，使爐內(nèi)氧化鐵與爐料重量比小于20%，并為了有效利用氧槍輸入的氧氣， 以提高能效，同時防止熔體碳含量過低，從而降低爐內(nèi)大沸騰事故發(fā)生的可能性，上述適用于小功率電弧爐的煉鋼方法中當原料準備步驟爐料配碳低的情況下，即化清碳小于0. 5，在熔化步驟爐內(nèi)有液體時噴入碳粉，造泡沫渣，使泡沫渣厚度高于200_，當泡沫渣厚度高于 300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量為200 400m3/h來控制泡沫渣上漲速度，當泡沫厚度低于50mm時再噴碳粉。在熔化步驟造泡沫渣，為了有效利用氧槍輸入的氧氣，提高能效，防止脫碳速度過快，避免大沸騰事故的發(fā)生，上述適用于小功率電弧爐的煉鋼方法中當原料準備步驟爐料配碳高的情況下，即化清碳大于I. 0，在熔化步驟爐內(nèi)有液體時加入氧化鐵，造泡沫渣，使泡沫厚度低于300mm，若泡沫渣厚度高于300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量來控制泡沫渣上漲速度，以利于爐渣前步驟脫磷，縮短上述煉鋼方法中的還原時間；為了控制脫碳速度， 以降低爐內(nèi)大沸騰事故發(fā)生的可能性，優(yōu)選在造泡沫渣時每次加入的氧化鐵重量為爐料總重量的1-1. 5%。，待反應結(jié)束后再加下一批。為了使上述煉鋼方法的供氧效果佳且考慮到氧槍的使用安全，氧槍槍頭在爐內(nèi)距鋼液的高度< IOOmm ;造泡沫渣過程中，泡沫渣厚度高于200mm時，氧槍槍頭應埋進泡沫渣， 且距鋼液的高度> 100mm。為了使上述煉鋼方法實施時更加安全和穩(wěn)定，上述原料準備步驟，大塊料加入爐內(nèi)下層，中、小塊料加入爐內(nèi)上層，粉狀料和氧化物混合均勻加入爐內(nèi)上層。為了進一步控制煉鋼成本，減少氧氣的浪費，上述煉鋼方法中熔化步驟的供氧體積量為氧化步驟供氧體積量的40 80%。
本發(fā)明所述的小功率電弧爐具體指公稱容量為20噸以下的電弧爐。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明適用于小功率電弧爐的煉鋼方法操作安全，能穩(wěn)定持續(xù)地煉鋼，氧化步驟脫碳速度控制在小于0.5[% C]/min范圍內(nèi)，無大沸騰事故的發(fā)生，保護并增加了冶煉設(shè)備的使用壽命；顯著提高了冶煉鋼錠的內(nèi)在質(zhì)量，其中H、O、N含量依次為H ( 3ppm,
0( 30ppm, N ( 50ppm ;在吹氧管法向電弧爐吹入氧氣的煉鋼方法基礎(chǔ)上提高了吹氧效率， 縮短了約20%的冶煉時間，節(jié)省了吹氧管消耗，節(jié)省約20%的耐火材料；改善工人的安全工作環(huán)境，降低勞動強度；降低了生產(chǎn)成本，冶煉I噸鋼成本降低200 400元。
具體實施例方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例一種適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，它包括原料準備、熔化、氧化、還原及出鋼， 選用公稱容量為5噸的電弧爐，裝容量12噸鋼液，原料準備精料7噸(含95 %的塊狀鐵)，粉狀料5噸(0. 5mm〈粒度< 20mm，含 70%的鐵)，其它料3. 5噸(含70%的鐵)，鐵含量合計12. 6噸，配純碳202kg，配塊狀石灰 (20mm <粒度< 60mm) 300kg ;將精料和所述的其它料按大塊料加入爐內(nèi)下層，中、小塊料加入爐內(nèi)上層；熔化步驟開啟電弧爐電源，爐料逐漸熔化，穿井至爐內(nèi)有熔池，產(chǎn)生泡沫渣；啟動爐門氧槍吹氧，當泡沫渣不能埋住槍頭時，控制氧氣流量為200m3/h，至泡沫渣能埋住槍頭且熔體溫度低于1470°C時，爐門氧槍流量500 800m3/h吹氧；當熔體溫度高于1470°C 時，降低爐門氧槍流量在300 500m3/h范圍內(nèi)，使熔池均勻升溫，這時，熔池內(nèi)大部分固體物料已被熔化為液體，爐內(nèi)物料所占體積大大減小，為了充分利用爐內(nèi)的容積、提高所煉鋼產(chǎn)出量，在吹氧同時從爐頂將準備好的5噸粉狀料加入爐內(nèi)，隨粉狀料加入已準備好的塊狀石灰300kg ;當熔池熔清后，將電弧爐斷電；升溫當熔池熔清，即熔體溫度高于1500°C，向爐內(nèi)吹氧、造泡沫渣、升溫，氧氣流量為 300 500m3/h ；氧化步驟當熔體溫度高于1580°C時，造泡沫渣、脫碳，氧氣流量300 500m3/h， 脫碳量為0. 3%，脫碳時間I. 5min，脫碳速度為0. 2[% C]/min ；脫碳結(jié)束后，熔體溫度為1640°C，扒渣還原或出鋼進入LF精煉。本例方法操作安全，穩(wěn)定持續(xù)地煉鋼，沒有大沸騰跡象產(chǎn)生，氧化步驟脫碳速度為 0. 2[% C]/min。本例方法在爐料中配碳準確，煉鋼過程中無噴碳增碳操作。本例方法煉鋼，爐料平均含碳0. 7，配碳量達到0. 9，鐵的平均回收率96%，得到鋼液12. I噸。本例方法與現(xiàn)有技術(shù)使用的吹氧管法，各操作階段的耗時、耗電、耗氧、消耗的吹氧管所需成本、消耗耐火材料的質(zhì)量比較如下表
權(quán)利要求
1.一種適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，它包括以下步驟原料準備、熔化、升溫、氧化、還原及出鋼，煉鋼過程中使用氧槍供氧，(1)所述熔化步驟為通過將電弧爐通電熔化爐料，并調(diào)節(jié)氧氣流量為20(T800m3/h對爐料助熔，當爐料熔清時將電弧爐斷電；(2)所述升溫步驟為爐料熔清后繼續(xù)向爐內(nèi)吹氧、造泡沫渣、升溫，至熔體溫度達到 1570^1590 °C，升溫步驟中氧氣流量為30(T500mVh ；(3)所述氧化步驟為當熔體溫度達到157(Γ15901時，控制氧槍的氧氣流量為 300^800m3/h,造泡沫禮:、脫碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，所述氧化步驟中，在熔體溫度達到1580°C時，控制氧槍的氧氣流量為50(T700 m3/h，造泡沫渣、脫碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，所述造泡沫渣時加入氧化鐵,每次加入的氧化鐵重量為爐料總重量的廣I. 5%。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，當所述原料準備步驟化清碳小于O. 5，在熔化步驟爐內(nèi)有液體時噴入碳粉以造泡沫渣，使泡沫渣厚度高于200mm，當泡沫渣厚度高于300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量為200 400 m3/h,當泡沫洛厚度低于50mm時再噴碳粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，當所述原料準備步驟化清碳大于I. 0，在熔化步驟爐內(nèi)有液體時加入氧化鐵以造泡沫渣，使泡沫厚度低于300mm，若泡沫渣厚度高于300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量為200 400 m3/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，所述造泡沫渣時每次加入的氧化鐵重量為爐料總重量的廣I. 5%。。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，氧槍槍頭在爐內(nèi)距鋼液的高度< IOOmm ;造泡沫渣過程中，泡沫渣厚度高于200mm時，氧槍槍頭應埋進泡沫渣，且距剛液的高度彡100mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，所述原料準備步驟，大塊料加入爐內(nèi)下層，中、小塊料加入爐內(nèi)上層，粉狀料和氧化物混合均勻加入爐內(nèi)上層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，其特征在于，所述熔化步驟中的供氧體積量為所述氧化步驟中供氧體積量的4(Γ80%。
全文摘要
本發(fā)明公開了適用于小功率電弧爐的煉鋼方法，它包括以下步驟原料準備、熔化、升溫、氧化、還原及出鋼，煉鋼過程中使用氧槍供氧，熔化步驟通過將電弧爐通電熔化爐料，并調(diào)節(jié)氧氣流量為200~800m3/h助熔爐料，當爐料熔清時將電弧爐斷電；升溫步驟為爐料熔清后繼續(xù)向爐內(nèi)吹氧、造泡沫渣、升溫，至熔體溫度達到1570~1590℃，升溫步驟中氧氣流量為300~500m3/h；氧化步驟為當熔體溫度達到1570~1590℃時，控制氧槍氧氣流量為300~800m3/h，造泡沫渣、脫碳。本發(fā)明適用于小功率電弧爐的煉鋼方法操作安全，能穩(wěn)定持續(xù)地煉鋼，無大沸騰事故的發(fā)生，保護并增加了冶煉設(shè)備的使用壽命；顯著提高了所煉鋼的內(nèi)在質(zhì)量；提高了吹氧效率，縮短了冶煉時間，節(jié)省吹氧管消耗和耐火材料；降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C21C5/52GK102586541SQ20121010465
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者張孝云, 羅婉麗 申請人:什邡市三裕鍛件有限公司