电弧炉冶炼工艺喷碳技术探索与实践

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1、http://www.gtjia.com电弧炉冶炼工艺喷碳技术探索与实践郭亚飞，韦维科(兰州兴元钢铁有限公司，甘肃兰州730200)摘要:电弧炉冶炼过程中的配碳增碳及其效果，始终是影响冶炼能耗指标、钢铁料消耗指标及冶炼时间的重要课题。对此，本文针对电弧炉冶炼过程中，配碳难导致的化清碳低、化学能难以充分利用的现象，提出了采用自耗式喷碳枪，克服炉渣阻碍，直接向熔池喷碳的新工艺，从而实现了节能降耗、缩短冶炼时间的目的。实践证明:效果良好，简便易行。关键词:电弧炉冶炼;熔池喷碳新工艺;实践1引言钢铁行业是一个高耗能行业

2、，其冶炼过程则是能耗的集中点，包含着复杂的化学反应过程，同时也蕴藏着巨大的节能潜力。因此，不断地采用新技术、新工艺、新方法，对冶炼过程严格控制，不断优化，是节能降耗的有效途径，往往能取得事半功倍的作用。据国家工信部今年4月份发布的资料证明，今年一季度，我国粗钢产量已达1．7亿吨，预计全年将突破7亿吨大关。目前我国采用电弧炉炼钢的比例约为20%，即有1．5亿吨钢为电弧炉冶炼，据预测，到“十二五”末，这一比例将超过30%，即2亿吨以上。2技术背景电弧炉炼钢的主要能量来源是电能和化学能，电能由外部供给，化学能主要由废

3、钢原料带入的元素氧化产生。在冶炼过程总能耗不变的条件下，提高化学能的利用率，就意味着减少电能消耗。因此，优化冶炼过程中的元素配比，充分利用化学能，就成为冶炼过程中节能降耗的主攻方向之一。在以废钢为原料的电炉冶炼中，一般情况下，碳元素含量均不足，各冶炼厂普遍采用加入生铁的办法，以增加钢水中的碳含量。但由于生铁价格较高，且不断上涨，已由2010年的每吨2750元，上涨到今年的每吨3500元，导致加入生铁的费用超过了节约电能的费用，最终结果是得不偿失。于是，人们用相对便宜的碳粉代替生铁，但依然效果不佳。3技术现状事实

4、上，在冶炼过程中加碳粉以优化元素配比的路子并没有错，只是在方法和操作上不得要领。如目前大多数冶炼厂采用的“炉底加焦丁”、“炉门和炉壁碳氧枪”等技术，由于炉内钢渣阻碍，碳粉大部分喷在钢渣上，不能均匀地分布于钢水中而被浪费，致使增碳效果差，浪费大，成本高，且难以准确有效地控制增碳量。4新工艺操作方法我们探索成功的方法是，使用喷补机，以压缩空气为动力和载体，通过插入钢水中的特殊制作的自耗式喷碳枪，将碳粉直接喷融于钢水中间，同时搅拌均匀。每次炉料熔化形成熔池即可喷吹。在氧化末期，当熔池温度超过1560℃时，喷吹碳粉后温

5、度即可升至1600℃。在此过程中，我们通过光谱分析仪，随时分析炉内钢水化学成分，及时调整使其最优化，从而准确、有效地控制了整个冶炼过程。具体的工艺操作步骤是:⑴填装碳粉，将经过筛选的碳粉，粒度Ф≤3mm，含水量≤3%，含硫量≤2．5%，再将筛选后的碳粉装入喷补机内;⑵调整压缩空气压力，将喷补机压力与自耗式喷碳枪压力均调整为0．2～0．3MPa;⑶打开喷补机碳粉下料阀;⑷将自耗式喷碳枪穿过炉渣层插入电弧炉熔池钢水中;⑸电弧炉冶炼，分3次加料，当熔池温度升高，废钢全部熔清，打开喷补机喷入碳粉，每次三分钟的喷吹，达到

6、冶炼钢种的化学成分要求，具备出钢条件，即可出钢。5新工艺操作实例5．1实施例一(一次喷吹法)本发明包括下述顺序步骤:⑴填装焦炭粉。将经过筛选的焦炭粉，粒度为0～3http://www.gtjia.commm，含水量≤3%，含硫量≤2．5%，将0．8t焦炭粉罐装入喷补机。喷补机为外购件，型号为PB-Y1．2。⑵调整压缩空气压力。将罐压调整至0．2～0．3MPa，枪压调整至0．2～0．3MPa。⑶打开喷补机碳粉下料阀。⑷将自耗式喷碳枪插入电弧炉熔池中。⑸电弧炉冶炼:分3次加料，计废钢重34．5t。当熔池温度升高，废

7、钢全部熔清，当温度＞1550℃取样①要求P＜0．20%。稍等再次测温T=1560℃时，打开喷补机喷入焦炭粉，通过3min的喷吹，电弧炉炉顶火焰渐小时，停止喷吹，测温T=1611℃，取样②分析达到所冶炼钢种Q235的化学成分要求(表1)。具备出钢温度，即可出钢。本炉冶炼时间为84min，较平均冶炼90min缩短6min，钢水重30．95t，回收率为89．7%，较平均回收率提高1．2%，电耗408kWh，故平均电耗34kWh。5．2实施例二(多次喷吹法)本实例为多次加料、喷碳，故称为多次喷吹法。⑴装入碳粉。要求碳粉

8、:含碳量＞70%，含水量≤3%，含硫量≤2．5%，粒度Ф0～3mm，罐入补炉机(实用型号PB-Y1．2)0．8t碳粉。⑵通过Ф25mm管道连接到自耗式喷碳枪。⑶电弧炉分三次加料，计废钢重34．5t。⑷每次加料熔清后，即喷吹碳粉3min，保证加料后吹氧所需碳含量。当废钢全部加完熔清后，当温度＞1550℃取样①要求P＜0．20%。稍等当温度T=1565℃时再次喷碳3min，当氧碳反应衰减，