CONSTEEL电炉炼钢工艺是20世纪90年代新的电炉炼钢技术.该技术具有连续加料、连续预热、连续熔化、连续冶炼的特点.它具有冶炼周期短、冶炼能耗低、冶炼噪音小、投资成本低等优点.广东省韶关钢铁集团公司(以下简称“韶钢”)是首家在CONSTEEL电炉进行铁水热装.己获国家专利技术.自投产以来.韶钢90 t CONSTEEL电炉加铁水比例相对稳定,冶炼工艺能很好的控制.
1 CONSTEEL电炉铁水热装的实施
1.1 CONSTEEL.电炉铁水热装的设计
韶钢现有5座高炉.4座小转炉.因小转炉消化不完高炉生产出来的铁水.向电炉加入一定量的铁水代替部分废钢和生铁作为原料就成为可行条件.由于废钢资源短缺且废钢中的Cu ,Cr ,Ni ,As等有害残余元素含量较高.在冶炼过程中难于去除.从而造成钢水的质量达不到要求.所以在CONSTEEL电炉的设计过程中考虑到了铁水热装.总的思路为la中10个月按70%废钢+ 30%铁水.2个月按80%废钢+20%生铁来生产.加铁水冶炼电耗为240 kWh/t.电极消耗为1. 40㎏/t钢;加生铁冶炼电耗为330kWh/ t.电极消耗为1. 65 kg/ t钢.
1.2 铁水热装的冶炼条件
铁水热装的冶炼条件见表1.
表1 铁水热装的冶炼条件
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项目 |
参数 |
|
炉壳直径/㎜ |
6100 |
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变压器功率/MVA |
60 |
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二次侧电压/V |
700~344 |
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供氧方式 |
炉壁水冷碳氧枪 |
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吹氧量/m3.t-1 |
35 |
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出钢量/t |
90 |
|
留钢量/t |
45 |
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冶炼周期min/ |
51 |
|
电极直径/mm |
600 |
1.3 铁水的加入
铁水倾翻装置由两个液压缸把铁水包慢慢倾动.通过炉墙上固定的铁水溜槽把铁水导入炉中(见图1).铁水加入速度控制在1. 0~1.5 t/ min.
图1 铁水倾翻装置
2 铁水热装效果及分析
2.1 冶炼时间
CONSTEEL电炉一般留钢量为出钢量的40% .因此.前期钢水的含C量对供氧很重要.由于废钢和生铁通过预热段加入炉中.加入速度约为2. 5 t/min.生铁不可能均匀加入到废钢输送带上.所以熔池的C含量较难控制.吹氧强度和供氧量受到制约.出完上一炉.填好出钢口摇平炉后.在电炉开始冶炼时.铁水就开始以1. 0~1. 5 t/ min加入炉中.同时废钢也从预热段加入炉中.此时炉中的C有一个相对稳定的含量.水冷碳氧枪可加大供氧强度.随着供氧量的增大.产生的化学热增多.加之铁水的显热,从而使废钢熔化加快,缩短了冶炼时间约8 min.
2.2 冶炼能耗
由于热装铁水带入了大量物理热.装入30%左右的铁水.在冶炼周期内一直大功率供氧.产生的化学热量也多.可降低冶炼电耗80 kWh以上.
2.3 降低钢铁料消耗
铁水热装后.熔池中形成了相对稳定金属液.氧气直接吹入金属熔池中.氧气主要与C进行反应.减少了铁的烧损.提高了金属的收得率.
2.4 电极消耗
加铁水后.熔池中碳含量比较稳定.容易起弧、起泡沫渣.电极不跟废钢直接接触.不穿井.所以电极消耗低.2001年没加铁水和2002年加铁水的情况对比见表2.
表2 2001年没加铁水和2002年加铁水的情况对比
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2001年 |
2002年 |
|
月份 |
炉冶炼时间/min |
电极消耗/㎏·t-1 |
冶炼电耗/kWh |
月份 |
炉冶炼时间/min |
电极消耗/㎏·t-1 |
冶炼电耗/kWh |
|
1 |
102 |
2.16 |
876 |
7 |
57 |
1.37 |
299 |
|
2 |
105 |
3.15 |
533 |
8 |
52 |
1.56 |
303 |
|
3 |
80 |
2.63 |
578 |
9 |
51 |
1.16 |
272 |
|
4 |
60 |
2.31 |
476 |
10 |
58 |
1.44 |
306 |
|
5 |
60 |
1.96 |
434 |
11 |
55 |
1.62 |
286 |
|
6 |
62 |
2.3 |
427 |
12 |
53 |
1.95 |
279 |
从表1可看出.铁水热装后.各项指标得到明显改善.说明铁水热装是成功的.
2.5 冶炼工艺的优化
2.5.1 热装铁水的比例
最初设计加入30%的铁水.氧耗为35 m3/ t钢.但从实际生产来看.每炉钢加入铁水35 t为最合适.既能满足C- O反应所需要的C.又不会因为C高白白浪费时间.可以取得最好的生产效果.(见图2,图 3).
2.5.2 供电曲线的选择
热装铁水带来了大量的物理热和化学热，选择适当的供电曲线，防止钢水过热浪费能量成为供电的关键.由于加入铁水，炉中产生大量的CO气体，炉渣易于起泡，泡沫渣从炉门流出，怎样减少这部分能量损失，就需相应控制熔池温度，这样在保证加入废钢熔化的同时，尽可能用较低的电压档位10~ 12档来控制熔池温度，在升温阶段由于时间短，可相应把电压档位提高，使熔池快速提温，达到出钢温度.
2.5.3 造泡沫渣
石灰按比例与废钢一起加入.使熔渣的成分相对稳定.发泡效果好.易于埋弧操作.提高电弧的传热系数.同时加入白石石.减少因热装铁水带来的对耐火材料的侵蚀.
3 存在问题
3.1 供氧不足
根据两年来的生产证明,氧耗达不到设计的要求35m3/t钢.2002年氧耗情况见表3.
表3 2002年氧耗
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月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
氧耗/m3·t-1 |
37 |
33 |
30 |
33 |
34 |
31 |
32 |
33 |
32 |
32 |
33 |
33 |
为了进一步提高铁水热装的比例.降低冶炼电耗和缩短冶炼周期.在炉壁再各加一支碳枪和氧枪.以保证熔池的C-O反应.获得更多的化学能.
3.2 铁水溜槽和铁水包口的维护
铁水是通过包口和溜槽加入炉中.铁水溜槽容易被铁渣堵住.造成铁水加入困难.铁水倒入溜槽时容易散流.散流的铁水冲到铁水溜槽边上形成飞溅.影响了铁水的加入.所以必须补好每个铁水包口和及时吹铁水溜槽.保证铁水溜槽的畅通.
3.3 生产的组织协调
由于炼铁和炼钢是两个互相独立的工艺.CON-STEEL电炉的冶炼周期为1h左右.而高炉出铁为两个小时多.再加上铁路运输的情况.所以有时铁水不能及时到位,给生产的组织带来一定的困难.
4 结论
实践证明.在CONSTEEL电炉加入一定量的铁水是有效的.也是成功的.它有效的降低冶炼电耗、缩短冶炼时间和降低钢铁料消耗.同时可以降低电极消耗.通过规范热装铁水的冶炼操作.可进一步改善相关的技术经济指标.
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