萊鋼50 t電爐提高熱裝鐵水比例實(shí)踐

黃濤，梁晨，亓福川

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪　271104）

萊鋼50 t電爐提高熱裝鐵水比例實(shí)踐

黃濤，梁晨，亓福川

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪271104）

分析了50 t電爐高鐵水比冶煉的可行性，并通過調(diào)整配料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化冶煉工藝和操作等手段，將50 t電爐熱裝鐵水比例從60%～70%提高至70%～80%，降低了鋼鐵料消耗和冶煉電耗，縮短冶煉時(shí)間，提高了鋼水質(zhì)量，噸鋼降低冶煉成本3.38元。

電爐；鐵水比；熱裝；冶煉成本

1　前言

近年來，隨著萊鋼50 t電爐供氧技術(shù)的進(jìn)步，電爐供氧強(qiáng)度有了很大提高，為電爐提高鐵水比創(chuàng)造了條件，電爐熱裝鐵水比從30%～40%提高到60%～70%，對提高生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗起到了很大促進(jìn)作用。近期由于市場原因萊鋼鋼材產(chǎn)量下降，鐵水富余，軋廢減少，自循環(huán)廢鋼短缺，為解決廢鋼短缺問題，決定進(jìn)一步研究提高50 t電爐熱裝鐵水比。

2　設(shè)備及生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1電爐及氧槍

50 t電爐主體設(shè)備是從德國引進(jìn)的偏心爐底出鋼電爐，后經(jīng)不斷技術(shù)改進(jìn)，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　萊鋼50 t電爐主要技術(shù)參數(shù)

50 t電爐爐壁集束氧槍為4支，每支氧槍供氧強(qiáng)度l 200 Nm3/h，氧氣壓力1.0～1.6 MPa；爐門氧槍1支，供氧強(qiáng)度l 800 Nm3/h，氧槍供氧設(shè)計(jì)參數(shù):管道氧流量2 000～5 000 Nm3/h，主氧流量800～1 500 Nm3/h，壓縮空氣壓力0.5～0.7 MPa，環(huán)氧流量200～300 Nm3/h，氧氣壓力0.8～1.6 MPa。

從50 t電爐氧槍配置來看，4支爐壁集束氧槍的總供氧量可達(dá)4 800 Nm3/h，1支爐門氧槍供氧強(qiáng)度l 800 Nm3/h，能滿足熱裝80%以上鐵水的脫碳速度要求。但集束氧槍的供氧強(qiáng)度大，而用環(huán)氧保護(hù)射流長度僅1.0 m左右，鐵水比超過80%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致吹氧反應(yīng)界面較淺，局部升溫快，易產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象。同時(shí)，由于在吹煉過程中爐內(nèi)局部發(fā)生劇烈C-O反應(yīng)，導(dǎo)致爐門跑渣，造成鋼鐵料消耗上升。從目前的設(shè)備狀況和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看，50 t電爐熱裝70%～80%鐵水是可行的。

2.2鐵水溫度和成分要求

在高爐鐵水富余的條件下，充分利用熱裝鐵水帶入的物理熱和化學(xué)熱來提高鋼水的溫度，可以實(shí)現(xiàn)電爐高鐵水比操作［1］。通過熱平衡計(jì)算，電爐熱裝鐵水量達(dá)到80%以上時(shí)，利用鐵水中碳、硅、錳等元素與氧反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)熱能，可以將溫度提升到l 650℃左右［2］，大幅度減少電爐電能輸入。

綜合考慮鐵水溫度在運(yùn)輸過程損失及鐵水能順利兌入電弧爐內(nèi)等因素，一般電弧爐要求熱裝鐵水溫度≥l 200℃［3］。在鐵水化學(xué)成分中，Si對電弧爐冶煉影響最大，一是氧化產(chǎn)生的SiO2會(huì)降低爐渣堿度脫P(yáng)困難，待爐渣堿度合適時(shí)，溫度又升得很高，依然脫P(yáng)困難；二是Si高導(dǎo)致爐渣變稀侵蝕爐襯嚴(yán)重；三是由于Si先氧化，抑制了脫C反應(yīng)，待Si氧化完畢后，脫C反應(yīng)開始，此時(shí)熔池鋼水溫度因Si氧化已經(jīng)升得很高，脫C反應(yīng)會(huì)十分激烈，容易產(chǎn)生大沸騰，造成熱損增大，噴濺嚴(yán)重，甚至釀成事故［4］。因此，一般電爐對鐵水成分中Si的含量要求≤1.0%，最好≤0.5%。萊鋼50 t電爐所用鐵水成分中Si含量在0.5%～0.7%，能夠滿足電爐高鐵水比的要求。另外，鐵水比提高后電爐脫P(yáng)比較困難，需加強(qiáng)鐵水中P、S含量控制，才能保證電爐高鐵水比正常冶煉。

3　電爐冶煉工藝優(yōu)化

1）電爐熱裝70%～80%鐵水的配料模式。嚴(yán)格控制上爐留鋼留渣量，鐵水兌入量控制在（42±2）t，總料重控制在55 t左右。

2）供氧制度。提高爐門氧槍供氧強(qiáng)度，控制氧氣流量1 800 Nm3/h，壓力1.2～1.8 MPa，爐門兩邊的爐壁氧槍置保護(hù)模式，根據(jù)兌入鐵水中C、Si的成分決定吹氧時(shí)間。

3）熔化期不送電，全部靠吹氧熔化廢鋼升溫，目的是將大部分配入C在熔化期得到脫除。

4）冶煉過程中造好泡沫渣，避免強(qiáng)化冶煉后爐內(nèi)發(fā)生噴濺。要形成泡沫和泡沫渣并維持一定體積比，必須具備以下條件:氣相供給，爐渣的高黏度和低表面張力。在高鐵水比冶煉模式中，氧氣與鐵水中的碳產(chǎn)生劇烈的碳氧反應(yīng)形成大量CO氣泡，通過調(diào)整爐渣堿度、黏度可以穩(wěn)定氣泡。隨著冶煉的不斷進(jìn)行，不斷補(bǔ)加新渣料，控制堿度和溫度，可以在渣中形成2CaO·SiO2，從而增大爐渣黏度，同時(shí)渣-鋼反應(yīng)形成的（P2O5），具有較強(qiáng)的表面活性，可以降低液膜表面張力，維持泡沫渣的高度和時(shí)間。

電爐采用高鐵水比冶煉，為防止?fàn)t內(nèi)發(fā)生大沸騰現(xiàn)象，電爐工序要根據(jù)鐵水化學(xué)成分調(diào)整兌鐵水操作，保證鐵水檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在高鐵水比冶煉時(shí)，應(yīng)該格外注重安全措施，冶煉前認(rèn)真檢查、確認(rèn)爐門氧槍位置，槍頭與電極之間必須留有足夠的安全距離；操作時(shí)需要熔池?cái)嚢瑁瑺t內(nèi)渣量應(yīng)適度；熔清后爐前應(yīng)有警戒工作，爐門前方不得有行人逗留；熔清后爐后附近不得有行人逗留，取樣、測溫等操作必須注意安全和防護(hù)。

4　效果分析

1）主要消耗指標(biāo)明顯下降。表2為60%～70%鐵水比的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與70%～80%鐵水比的指標(biāo)對比。從指標(biāo)對比分析看，電耗、鋼鐵料消耗、渣中氧化亞鐵、電極消耗和冶煉周期均有不同程度降低，而氧氣消耗沒有顯著增加。

表2　不同鐵水比各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

2）產(chǎn)品質(zhì)量影響。隨著鐵水加入量的提高，電爐熔清碳有所提高，這有利于冶煉后期脫碳氧化去除氣體和夾雜物，提高鋼水質(zhì)量。鐵水比提高后電爐［P］＜0.015%的比例下降，這是由于鐵水中的磷含量較廢鋼中的磷含量高所致，操作人員要強(qiáng)化脫磷措施，防止出現(xiàn)成分出格。

3）冶煉成本降低。提高鐵水比例后，噸鋼降低冶煉成本3.38元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5　結(jié)語

萊鋼50 t電爐通過調(diào)整配料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化供氧送電制度和泡沫渣工藝等，建立高鐵水比冶煉操作標(biāo)模型，實(shí)現(xiàn)了電爐熱裝鐵水比70%～80%條件下的正常冶煉，縮短了冶煉周期，提高了生產(chǎn)效率和鋼鐵料回收率，降低了冶煉電耗、電極消耗，噸鋼降低冶煉成本3.38元。

［1］姜周華，芮樹森，劉喜海.電弧爐兌鐵水冶煉工藝的試驗(yàn)研究［J］.寶鋼技術(shù)，1997（5）:41-45.

［2］紀(jì)國軍，張會(huì)全，王國慶.50 t電爐提高鐵水比實(shí)踐［J］.天津冶金，2009（5）:3-6.

［3］俞海明，程杰.70 t電爐熱裝鐵水的實(shí)踐與進(jìn)步［J］.山東冶金，2004，26（1）:13-15.

［4］金鳳奎，周偉，張新文.電爐提高熱裝鐵水比的生產(chǎn)實(shí)踐［J］.寶鋼技術(shù)，2009（6）:51-55.

Abstrraacctt::The feasibility of higher hot metal ratio smelting used in 50 t EAF was analyzed.By adjusting the structure of ingredients，optimizing smelting process and operation，the molten iron proportion was improved from 60%-70%to 70%-80%.The steel consumption and melting electric consumption are significantly reduced，and the duration for heating was shortened.At the same time，the quality of the molten steel is improved.The smelting cost was reduced 3.38 Yuan per ton.

Key worrddss::EAF；hot metal ratio；hot charging；smelting cost

Study and Improvement on the Molten Iron Proportion in 50 t EAF of Laiwu Steel

HUANG Tao，LIANG Chen，QI Fuchuan
（The Special Steel Division of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271105，China）

TF741.3

B

1004-4620（2016）05-0012-02

2016-03-11

黃濤，男，1984年生，2007年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院煉鋼及鐵合金專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部技師，從事電爐煉鋼工藝技術(shù)工作。