电炉热兑转炉液态钢渣的炼钢工艺

摘要

本发明提供的电炉热兑转炉液态钢渣的炼钢工艺，以120吨转炉和70吨直流电炉的操作为例，在电炉出钢后首先兑加转炉的液态钢渣5-15t，然后兑加第一批废钢料40～60吨，或在电炉穿井后，将液态钢渣兑入，兑加时间为0.8-5.0min，然后进行正常的炼钢操作；电炉在第一批料入炉4-6min，或接近熔清时，流放四分之一到三分之一的钢渣，然后转入常规作业；在第二批料中配加300-1500kg的石灰，电炉的出钢温度为1600-1700℃；其中盛装液态钢渣使用6-30m3的渣罐，其液渣面上保留30-50cm的距离，防止吊装拉运的钢渣溢出；其中液渣的兑加转运时间控制在35min内，温度在1350℃以上；其中以计算公式，获取钢渣兑入量与电炉冶炼电耗量的合理比值。该工艺适用于直流电炉、交流电炉、中频炉、感应炉的冶炼、电渣炉的冶炼。

说明书

技术领域

 本发明涉及转炉渣处理和电炉炼钢技术，尤其突出在转炉钢渣的科学利用，可有效的降低电炉炼钢的石灰用量，为企业的降耗型工艺。

背景技术

转炉钢渣的碱度和电炉冶炼的钢渣的碱度各不相同，其中转炉钢渣的二元碱度在2.8～4.2之间，渣中氧化镁的含量维持在8%～14%之间；维持较高的碱度是为了保持炉渣有较强的向熔池传递氧的，在钢渣界面进行脱磷脱碳，以及满足溅渣护炉之需求；传统的转炉液态钢渣中间含有大量的物理热，处理方法是热泼、热闷，浅盘，滚筒渣、风淬等方法，其中的热能回收利用效率较低；电炉炼钢过程中，为了脱磷需要吨钢加入45-60kg的石灰，电炉钢渣的二元碱度最佳的范围为2.0～2.5之间，渣中的氧化镁含量在4%～8%之间，其满足电炉脱磷脱碳的需求以外，主要工艺是促使炉渣具有最佳的发泡高度，其中氧化镁起到调整炉渣流动性和增加炉渣中间发泡质点的作用；电炉的主要能量70%来源于电能转换为热能，节能的主要方法是增加化学热，也就是喷吹有机燃料和增加氧气的使用量。

检索文献获悉：①高少平的“电炉冶炼纯净钢技术” 上海金属2001（4）：1。②邱绍岐、祝桂华，“电炉炼钢原理及工艺”冶金工业出版社2001.7。③利顺添“广钢电炉热装铁水工艺实践”南方钢铁2000（12）:27。④张建良、刘玉全、张宗旺 “一种新型优质电炉炉料钢铁研究”钢铁研究2001（4）:69。⑤彭兵、张传福等“国外电弧炉炼钢的最新进展”钢铁研究2000（3）:47。⑥宋嘉鹏、姜桂连“150t超高功率电弧炉生产高质量钢的工艺技术”炼钢2000(5):17。在冶炼中，将转炉液态钢渣的热能和炉渣高碱度特性转化为能源和资源并加以利用的技术未见披露。   

本发明工艺成功的将转炉液态钢渣应用于电炉炼钢，既节约了电炉炼钢需要的一部分石灰原料，也节约了部分的冶炼电耗，还能够提高产能，节约了转炉渣处理的成本，为企业的节能减排提供了优质的技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于：将液态转炉钢渣中间的热能用于电炉炼钢过程中的节电，高碱度的炉渣用于替代电炉炼钢过程中使用的大部分石灰，达到节约石灰使用量的目的。

本发明的目的是这样实现的：电炉热兑转炉液态钢渣的炼钢工艺，以120吨转炉和70吨直流电炉的操作为例，在电炉出钢后首先兑加转炉的液态钢渣5-15t，然后兑加第一批废钢料40-60吨，或在电炉穿井后，将液态钢渣兑入，兑加时间为0.8-5.0min，然后进行正常的炼钢操作；电炉在第一批料入炉4-6min，或接近熔清时，流放四分之一到三分之一的钢渣，然后转入常规作业；在第二批料中配加300-1500kg的石灰，电炉的出钢温度为1600-1700℃；

其中盛装液态钢渣使用6-30m3的渣罐，其液渣面上保留30-50cm的距离，防止吊装拉运的钢渣溢出；

其中液渣的兑加转运时间控制在35min内，温度在1350℃以上；

其中以计算公式，获取钢渣兑入量与电炉冶炼电耗量的合理比值。

所述的炼钢工艺，钢渣兑入量与电炉冶炼电耗之间的计算公式：

公式中的耗电量与实际的误差不大于1MWh，即1Mwh=10³Kwh。

本发明的作用原理：将转炉的液态钢渣兑加在电炉内，进行废钢的冶炼，即利用液态钢渣的碱度，在2.8～4.2、ΣCaO/ΣSiO2及热容为0.8KJ/kg·℃，又利用了良好的导电性及热能和渣中富裕的氧化钙等，特别是电炉热兑转炉的液态钢渣以后，渣料石灰只需要加入原有工艺（不兑加转炉液态钢渣的工艺）的四分之一到三分之一，就可以满足冶炼需求；因为减少了石灰加入量，相应的减少了石灰的消耗，也降低了熔化石灰所需要的热能，同时液态转炉钢渣带入的物理热也节约了部分电能，从而实现节能降耗的目的；转炉的液态钢渣，在正常的气候条件下（零下30摄氏度～零上40摄氏度）等待40～90min，三分之二的钢渣仍然能够保持液态，只是粘度略有增加，仍然能够满足热兑的需要，彰显技术进步。

 

具体实施方式

实施例

转炉的操作要点：120t转炉吹炼结束倒渣，将其渣倒入专用的渣罐内（以铸钢为材料），转运到电炉；待70t电炉出钢,将转炉的液态钢渣兑加在电炉内，然后再加入废钢原料，实施冶炼作业。

生产流程：

1）以转炉和直流电炉试验为例；

2）在电炉出完钢，首先加入液态钢渣10t，然后加入废钢50t，特殊情况下也可以电炉穿井以后，液态钢渣兑入电炉井内, 兑加时间3.0min;转炉液态钢渣拉运到电炉的转运时间控制在25min以内，等待兑加的时间控制在35min以内，温度控制在1350℃以上；

3）液态钢渣兑加电炉的时间控制在35min以内，超过时间，表面易结壳，结壳严重退回渣场处理；其中盛装液态钢渣使用20m3的渣罐，其液渣面上保留40cm的距离，防止吊装拉运的钢渣溢出。

4）70吨的电炉在第二批料内配加石灰500-1500kg，目的是保证电炉熔清以后电炉炉渣碱度在2.0左右，转炉液态渣的碱度较高，加入量较多时。

5）电炉兑加热态转炉钢渣以后，第一批料入炉5min后，或者接近熔清时，流放四分之一到三分之一的钢渣，然后转入常规的冶炼作业；流放钢渣的目的，既减少了炉渣的碱度，又减少了炉渣中的酸性物质SiO₂、P₂O₅的含量。

6）转炉钢渣兑入量越大，电耗愈低；以出钢1630℃为标准，钢渣兑入量和电炉终点冶炼电耗之间的耗电量与实际的误差不大于1 MWh，即1Mwh=10³Kwh。

例如：电炉装入量80吨，热兑钢渣8吨，冶炼出钢的电字公式为：80×400-500×8）/1000=28MWh；即电字到达28 MWh，为理论计算的电耗电字，与实际的误差不大于1 MWh。

本发明产生的经济效益：

1）与相同装入量的全废钢冶炼相比，加入液态钢渣1%（业态钢渣占所有炉料，包括废钢生铁的质量百分比），吨钢节省电耗5KWh，比如一座150吨的电炉，加入15吨液态转炉钢渣，吨钢电耗节约50 KWh，按照电价0.4元计算，吨钢降低用电成本20元，按照150吨钢计算，每炉节电效益3000元。

2）节约石灰0.5～5.5吨，冶炼过程中吹氧操作简单，成分控制容易，每炉节约石灰使用费用200～2000元。

3）电炉的冶炼周期缩短3～8min，增加电炉的台时产量3～10吨，按照吨钢效益50元计算，增加效益150-500元；为公司减少石灰产量，降低钢渣的排放量等间接的效益。

本发明的炼钢工艺，适用于直流电炉、交流电炉的普钢和特殊钢的冶炼，或不锈钢母液的冶炼、中频炉铸钢的冶炼，感应炉的冶炼、电渣炉的冶炼。