一種電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明一種電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,包括使用噴粉罐、噴粉罐輸送管道向電弧爐內噴吹造泡沫渣用含碳粉狀材料,控制爐渣堿度、FeO含量和熔池溫度,造泡沫渣用含碳粉狀材料是類石墨,固定碳含量≥80%,水分≤0.5%,粒度小于3mm,在電弧爐熔池溫度達到1550~1600℃時,向電爐渣面連續均勻的噴吹所述類石墨造泡沫渣,類石墨噴吹時的載氣壓力為0.3~0.5MPa;類石墨噴吹強度為15~25kg/min,類石墨噴吹量為6~7kg/t。本發明采用類石墨粉狀材料可避免噴粉罐輸送管道磨損,在30-75%鐵水比例條件下,實現全程泡沫渣操作,類石墨用量比碳粉減少20%以上。比使用焦炭更安全,延長輸送管道使用時間。
【專利說明】一種電弧爐熔池內造泡沬渣的工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電弧爐熔池內造泡沫渣工藝,屬于電弧爐冶煉【技術領域】。
【背景技術】
[0002]UHP電弧爐冶煉過程中,在熔池內造良好的泡沫渣是最重要工藝技術之一。泡沫渣技術是在電弧爐冶煉過程中,在吹氧的同時向熔池內噴碳粉,形成強烈的碳氧反應,在渣層內形成大量的CO氣體泡沫。泡沫渣可以有效地屏蔽和吸收電弧輻射能,并傳遞給熔池,提高傳熱效率,減少了輻射到爐襯、爐蓋的熱損失,鋼液升溫速度快,降低耐火材料消耗和冶煉電耗,提高冶金反應速度,縮短冶煉周期。泡沫渣的效果與合理的碳氧噴吹強度,碳粉質量,爐渣成分,堿度,FeO含量等因素有關。目前,電弧爐造泡沫渣主要是通過向熔池渣面噴吹焦炭粉,發生以下化學反應(FeO)+C = Fe+{CO}、(FeO)+ {CO} = [Fe] + {C02},同時鋼中碳與鋼中氧和渣中氧化鐵發生以下反應:[C] + [0] = {CO}、(FeO)+ [C] =Fe+{CO},也是發泡氣源。冶煉過程根據爐中泡沫渣的高度,連續或間斷向熔池渣面噴吹焦炭粉,實現全程泡沫渣操作。另外,泡沫渣還與爐渣堿度、粘度、(FeO)含氧量、熔池溫度有密切關系。控制爐渣堿度在1.8~2.2左右,使渣中含有適量的2Ca0.S12固態顆粒,可起到氣泡形核和降低表面張力增大黏度的作用,有利于爐渣發泡。保持FeO含量20%左右,有利于爐渣發泡,FeO過高爐渣黏度下降不利于發泡。保持適當的溫度,溫度過高爐渣變稀,泡沫渣保持時間短,一般溫度升高100°C,泡沫渣壽命下降70%。
[0003]目前,造泡沫渣的最重要的工藝條件之一是利用噴粉罐向爐內噴吹焦炭粉,經噴粉罐流化的焦炭粉,由輸送管道和噴槍直接射入爐中熔池渣面與渣中(FeO)反應產生CO氣泡形成泡沫渣。目前存在的問題一是流化后的焦炭粉對輸送管道產生巨大的沖擊力和摩擦力,焦炭粉硬度大,從而造成輸送管道磨損嚴重,以至于經常更換輸送管道備件。二是焦炭粉粒度不均勻,經常有大顆粒焦炭堵塞輸送管道,影響正常造泡沫渣。三是焦炭粉粒度和成分不均勻,發泡速度慢,效果不穩定,煙塵大。
【發明內容】
[0004]為解決上述技術問題,本發明提供一種電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,包括使用噴粉罐、噴粉罐輸送管道向電弧爐內噴吹造泡沫渣用含碳粉狀材料,控制爐渣堿度、FeO含量和熔池溫度,其特征在于,造泡沫渣用含碳粉狀材料是類石墨,固定碳含量> 80%,水分< 0.5%,粒度小于3_ ;
[0007]步驟如下:
[0008](I)電弧爐金屬料采用熱裝鐵水比率30-75%,電弧爐采用留鋼留渣操作,加廢鋼時,提前在料罐底部或中部加入活性石灰30~40kg/t鋼和輕燒鎂塊5~6kg/t鋼。
[0009](2)噴吹類石墨造泡沫渣
[0010]在電弧爐熔池溫度達到1550~1600°C時,向電爐渣面連續均勻的噴吹類石墨造泡沫渣,類石墨噴吹時的載氣壓力為0.3~0.5MPa ;類石墨噴吹強度為15~25kg/min,類石墨噴吹量為6~7kg/t ;
[0011]同時,控制爐渣堿度R= 1.5~3.0,FeO含量10~25% ;
[0012](3)在造泡沫渣過程中,全程供氧,供氧方式為:冶煉前期采用爐壁集束氧槍、爐門水冷氧槍、凸腔區(EBT)氧槍同時供氧助熔。冶煉前期爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在
0.9MPa~1.2MPa,爐壁集束氧槍氧氣流量800~1000m3/h,爐門氧槍氧氣壓力0.8MPa~
1.0MPa,流量1000~1200m3/h,凸腔區(EBT)氧槍氧氣壓力控制在0.6MPa~0.8MPa,氧氣總流量800~1000m3/h。熔清后,主要用爐壁集束氧槍供氧脫碳,同時用爐門氧槍向渣鋼界面吹氧快速脫磷。熔清至冶煉后期爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在1.2MPa~1.6MPa,爐壁集束氧槍氧氣流量1000~1500m3/h,爐門氧槍、凸腔區(EBT)氧槍氧氣壓力及流量范圍與冶煉前期相同。
[0013]根據本發明優選的,所述類石墨的粒度為I~3mm。
[0014]根據本發明優選的,步驟(2)噴吹類石墨造泡沫渣的噴口距鋼液面30~40mm,噴管與鋼液面的夾角為15~30° ;采取爐門口噴吹類石墨造泡沫渣的方式;另一種優選方案是,采取爐門口和電爐后側爐壁兩點噴吹類石墨造泡沫渣。
[0015]根據本發明優選的,步驟(2)中,熔化前期類石墨噴吹強度15~18kg/min,熔淸后類石墨噴吹強度20~ 25kg/min,維持泡沫渣厚度在500mm左右,保證埋弧冶煉。
[0016]根據本發明優選的,步驟(2)中,造泡沫渣的最佳工藝條件是:熔池溫度1560~1580°C,爐渣堿度R = 1.8~2.3,FeO含量15~25wt%。發泡高度不低于500mm,可使冶煉周期縮短2~4min。
[0017]根據本發明優選的,步驟(3)中,爐壁集束氧槍安裝角度與熔池鋼液面成42~45°,氧槍噴口距鋼液面400~450mm。如圖1所示。
[0018]根據不同鐵水配比,通過流量控制和開啟時間控制供氧強度,保證渣中(FeO)在泡沫洛工藝要求范圍內。爐壁集束氧槍具有主氧和環氧兩種燃燒模式,主氧分為低氧、中氧、高氧三個檔位,根據熔化不同階段,合理調整選擇供氧檔位和時間,始終保持最佳供氧量,爐壁集束氧槍系統具有二次燃燒功能,將熔池內的燃燒與熔池上方CO的燃燒有機結合起來,大大提高了熱效率。爐壁集束氧槍為現有技術,市購產品。
[0019]根據本發明優選的,步驟(3)中,吹氧助熔:冶煉前期爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在0.9~1.2MPa,流量800~100m3A,爐門水冷氧槍流量1000~1200m3/h,氧氣壓力
0.8~L OMPa,凸腔區(EBT)氧槍流量800~1000m3/h,氧氣壓力0.6~0.8MPa。熔清至冶煉后期爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在1.2~1.6MPa,流量1000~1500m3/h。
[0020]本發明的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,利用類石墨粉作為電弧爐熔池內造泡沫渣材料,可避免電弧爐噴射冶金用噴粉罐輸送管道磨損;在30-75%鐵水比例條件下,可實現全程泡沫渣操作,用量可比碳粉減少20%以上。50噸電弧爐在冶煉中全程使用5級恒功率(35MVA)供電,二次電壓513V,二次電流39.39KA,可保持最高的有功輸入功率。
[0021]工藝原理:
[0022]本發明的工藝在冶煉過程中,向電弧爐熔池渣面噴入類石墨還原渣中氧化鐵產生CO,在熔池高溫條件下(1550-160(TC)進行還原反應,反應機理是:1.類石墨噴入電爐渣子表面受高溫逸出揮發分;2.類石墨中的固定碳向碳不飽和的鋼渣中溶解并與渣中(FeO)反應;3.(FeO)與鋼水中逸出的一氧化碳反應;4.渣中氧化鐵與鋼水中的碳及鋼水中的碳和鋼水中的氧反應逸出的一氧化碳;形成泡沫渣主要由以下反應決定:
[0023](FeO)+C = Fe+{CO}(I)
[0024](FeO)+ {CO} = [Fe] + {C02} (2)
[0025](FeO) + [C] — Fe+{CO} (3)
[0026][C] + [0] = {CO}(4)
[0027]反應式(I)在熔渣中進行,描述的是氧化鐵與加入渣中的固態碳間的反應。反應式(2)描述的是渣中氧化鐵與鋼水中逸出的一氧化碳的反應。反應式(3)和(4)描述的是渣中氧化鐵與鋼水中的碳及鋼水中的碳和鋼水中的氧反應。本發明通過向電弧爐內渣面連續均勻的噴吹類石墨粉,達到爐渣發泡即形成泡沫渣的目的。
[0028]在電弧爐冶煉過程中,噴粉罐是造泡沫渣工藝的常規設備,可以市場購買。本發明沒有詳盡說明的均可參照現有技術或焦炭粉電弧爐造泡沫渣工藝。
[0029]優良效果:
[0030]本發明的工藝,用類石墨代替焦炭粉,可避免電弧爐噴射冶金用噴粉罐輸送管道磨損。類石墨與焦炭粉的主要理化指標見表1:
[0031]表1類石墨與焦炭粉的主要理化指標
[0032]
【權利要求】
1.一種電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,包括使用噴粉罐、噴粉罐輸送管道向電弧爐內噴吹造泡沫渣用含碳粉狀材料,控制爐渣堿度、FeO含量和熔池溫度,其特征在于,造泡沫渣用含碳粉狀材料是類石墨,固定碳含量> 80%,水分< 0.5%,粒度小于3_ ; 步驟如下: (1)電弧爐金屬料采用熱裝鐵水比率30-75%,電弧爐采用留鋼留渣操作,加廢鋼時,提前在料罐底部或中部加入活性石灰30~40kg/t鋼和輕燒鎂塊5~6kg/t鋼; (2)噴吹類石墨造泡沫渣 在電弧爐熔池溫度達到1550~1600°C時,向電爐渣面連續均勻的噴吹類石墨造泡沫渣,類石墨噴吹時的載氣壓力為0.3~0.5MPa ;類石墨噴吹強度為15~25kg/min,類石墨噴吹量為6~7kg/1 ; 同時,控制爐渣堿度R= 1.5~3.0,FeO含量10~25% ; (3)在造泡沫渣過程中,全程供氧,供氧方式為:冶煉前期采用爐壁集束氧槍、爐門水冷氧槍、凸腔區(EBT)氧槍同時供氧助熔;冶煉前期,爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在0.9MPa~1.2MPa、氧氣流量800~100m3A,爐門水冷氧槍氧氣壓力0.8MPa~1.0MPa,流量1000~1200m3/h,凸腔區氧槍氧氣壓力控制在0.6MPa~0.8MPa、氧氣總流量800~100mVh ;熔清后,主要用爐壁集束氧槍供氧脫碳,同時用爐門水冷氧槍向渣鋼界面吹氧快速脫磷;熔清后爐壁集束氧槍氧氣壓力控制在1.2MPa~1.6MPa,氧氣流量1000~1500m3/h,爐門水冷氧槍、凸腔區氧槍氧氣壓力及流量范圍與冶煉前期相同。
2.如權利要求1所述的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,其特征在于,步驟(2)噴吹類石墨造泡沫渣是采取爐門口噴吹類石墨造泡沫渣,噴口距鋼液面30~40mm,噴管與鋼液面的15 ~30°。
3.如權利要求1所述的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,其特征在于,步驟(2)中,熔化前期類石墨噴吹強度15~18kg/min,熔淸后類石墨噴吹強度20~25kg/min,維持泡沫渣厚度在500mm左右,保證埋弧冶煉。
4.如權利要求1所述的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,其特征在于,步驟(2)中,造泡沫渣的條件是:熔池溫度1560~1580°C,爐渣堿度R = 1.8~2.3,FeO含量15~25wt%;發泡高度不低于500mm。使冶煉周期縮短2~4min。
5.如權利要求1所述的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,其特征在于,步驟(3)中,爐壁集束氧槍安裝角度與 熔池鋼液面成42~45°,氧槍噴口距鋼液面400~450mm。
6.如權利要求1所述的電弧爐熔池內造泡沫渣的工藝,其特征在于,在30-75%鐵水比例條件下,實現全程泡沫渣操作,類石墨用量比碳粉減少20%以上;50噸電弧爐在冶煉中全程使用5級恒功率(35MVA)供電,二次電壓513V,二次電流39.39KA。
【文檔編號】C21C5/54GK104131134SQ201410323122
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】周艷麗, 吳兵, 倪友來, 武文健, 孟憲華, 石軍強 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司