专利名称：电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法
技术领域：
本发明属于电炉炼钢方法的改进，特别是电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法。
背景技术：
现在的钢铁厂在炼钢时要用到电炉或转炉等冶炼设备，电炉在冶炼时所排放的温室效应气体(CO2)量是用转炉时排放量的1/4，因而符合钢铁业可持续发展的方向。但是电炉炼钢的不足之处是其冶炼时间比较长，是转炉冶炼时间的2-3倍，生产效率较低。造成这一现象的原因是现有电炉工作时，考虑到为了脱碳、造渣及供电合理匹配等因素，要采用不同时期不同供电模式，分为好几级供电，其供电电压较低，功率小，致使冶炼时间长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，能有效地缩短电炉冶炼时间，提高生产效率。
本发明的目的是这样实现的一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，包括如下步骤1、保持电炉整流器的无功功率不变，将其触发角前移，提高电炉整流器的直流侧电压继而提高电炉变压器的输出功率，除电炉穿井期外，电炉的冶炼全程采取高电压；2、吹氧向电炉内投入由烟煤及沥青焦组成的炉门快化料，控制电炉留钢量为出钢量的10-20％，且炉内留有热渣，电炉送电后2分钟，旋入碳-氧枪，提高氧压以4500-5300Nm3/h进行大氧量吹氧，氧气吹向炉门坑处的快化料，同时熔化炉门废钢，氧枪不断向炉内熔池深入，当炉门周围废钢发红时，氧枪缩回，吹扫炉门处废钢和炉门两侧废钢，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期为止，后加入第二批料，送电，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均为大氧量吹氧；3、泡沫渣冶炼首先调整废钢配料及兑铁水量的比例为15-40％，铁水随第一批料加完后兑入；调整炉渣碱度为1.8-2.5，确定渣中MgO含量为4-10％；设置喷碳流量档位为三档，1档为12-18kg/min，2档为25-35kg/min，3档为45-60kg/min，选用含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向电炉内喷碳，当炉门废钢发红时，用电炉的1档喷碳助熔并持续到第一批料熔化完，电炉第二批料熔化2分钟后用1档喷碳，快熔清时改用2档，后改为3档，直到氧化期，保持泡沫渣，测温取样后，保持3档喷碳，泡沫渣起泡后可减档喷碳，直至达到出钢条件。
要达到电炉高效化生产目的，必须缩短电炉冶炼时间，即在较短时间内输入所需电能和氧气(化学能)，二者缺一不可，这样才能达到电炉出钢温度和成分要求，本发明的冶炼方法，将增加电炉电压与全程泡沫渣工艺有机地结合起来，从而达到缩短电炉冶炼时间的目的。
采用本发明的方法，保留电炉整流器的原无功功率Q(|α1-α2|)不变；将其触发角α1、α2前移，提高电炉整流器的直流侧电压继而提高电炉变压器的输出功率，除电炉穿井期外，电炉的冶炼全过程采取高电压供电模式。
根据有功功率P和无功功率的关系P＝Ud0Id(cosα1+cosα2)＝UdId；Q＝Ud0Id(sinα1+sinα2)其中Ud、Id、P分别为直流侧电压、直流侧电流、输入功率；Ud0为触发角α1＝α2＝0°时的整流电压，Ud0＝1.35U21，U21整流变压器副边电压。在Ud、Id、P已知的条件下，当α1＝α2时，无功功率Q最大；当|α1-α2|最大时，无功功率Q最小。本发明的方法适用于各种不同吨位的电炉炼钢使用，现以70吨电炉为例，其所用的电炉变压器制造参数见表1。
表1 根据变压器的制造参数和整流器接线特点可以做如下的理论计算整流后的直流电压Ud＝1.35U21cos0＝1.35×575＝776(V)(当α＝0°时)Ud＝1.35U21cos30°＝1.35×575＝672(V) (当α＝30°时)整流后的直流电流Id＝I2/0.816＝30991/0.816＝37979(A)从上可看出，电炉原设定直流电压为525V，但该电炉最大直压为776V，有一定的富裕量，这就使提高电炉的工作电压以及输入功率成为可能。电炉供电参数设定及调整见表2。
表2 根据以上表格，我们作以下计算
提高功率前电炉有效功率P＝2×525×40000＝42(MW)提高功率后电炉有效功率P＝2×595×40000＝47.6(MW)可以看出有效功率提高了5.6MW；由于提高电压，电炉整流变压器的利用效率得到很大提高。
传统模式电炉冶炼工艺是根据电炉冶炼期不同而采用不同的供电制度和供氧制度，见表3，其中P为输入功率(MW)，Q为氧气流量。其分为好几级供电，其供电电压较低，功率小，致使冶炼时间长。
表3传统模式电炉供电、供氧制度本发明的电炉冶炼方法是在电炉冶炼期中采用全程高电压供电制度和大氧量供氧制度，如表4。
表4本发明电炉供电、供氧制度实践证明，对于70吨直流电炉应用此冶炼方法，达到了电炉高效化目的，在全废钢条件下冶炼时间可以缩短8分钟，电炉各项技术经济指标得到极大提高，本发明的冶炼方法中采用的大氧量吹氧模式是指电炉的整个冶炼周期采用大流量氧气吹氧，吹氧可以实现有效节电，一般情况下，1Nm3/t氧气可节电3-5KWh/t。与传统模式电炉冶炼相比，吹氧时间缩短了，冶炼周期缩短了，但氧气消耗总量并未增加。
本发明的冶炼方法中提高电炉的电压只是一个方面，由于冶炼初期炉门处有大量的冷废钢，氧枪吹入氧气难以打着火，同时，冷废钢也难以熔化，这样，通过在炉门处掂入易着火，持续时间长的碳质材料或其它材料可使氧气枪迅速熔化废钢，伸入熔池，实现最大氧量供氧条件。再配合使用在大氧量供氧条件下的泡沫渣冶炼步骤，即可有效的缩短电炉的冶炼时间，提高生产效率。
本发明的冶炼方法适合各种吨位的电炉炼钢使用，既适合电炉全废钢冶炼条件又适合铁水比20-35％条件，适合电炉配置有消耗式碳—氧枪吹氧方式。
具体实施例方式
实施例1一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，包括如下步骤1、保持电炉整流器的无功功率不变，将其触发角前移，提高电炉整流器的直流侧电压继而提高电炉变压器的输出功率，除电炉穿井期外，电炉的冶炼全程采取高电压；对于70吨电炉，可以提高其电压至595伏，该电压值低于电炉的最大电压(776V)。2、吹氧向电炉内投入由烟煤及沥青焦组成的炉门快化料，控制电炉留钢量为出钢量的10％，且炉内留有热渣，电炉送电后2分钟，旋入碳-氧枪，提高氧压以4500Nm3/h进行大氧量吹氧，氧气吹向炉门坑处的快化料，同时熔化炉门废钢，氧枪不断向炉内熔池深入，当炉门周围废钢发红时，氧枪缩回，吹扫炉门处废钢和炉门两侧废钢，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期为止，后加入第二批料，送电，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均为大氧量吹氧；其中，炉门快化料中烟煤与沥青焦的配比为3∶1，该快化料的粒度为5-40mm，使用时，该快化料的用量为每炉30-60kg；3、泡沫渣冶炼首先调整废钢配料及兑铁水量的铁、水比例为15％，最佳铁、水比为20％，铁水随第一批料加完后兑入，渣铁、渣废钢使用比例为1-5％，最佳比例为2-3％，最好和有铁水时搭配使用，废钢配料按料篮上、中、下分别搭配好。全废钢时可配入焦炭，焦炭配比按15-20kg/t配加，分两批料加入，第一批加入总量的40％，第二批为总量的60％，焦炭加入料篮的底部。调整炉渣碱度为1.8，最好为2.0，以便将FeO对泡沫渣的影响程度减至最小。确定渣中MgO含量为4％，最佳值是7％，以便减轻耐材侵蚀。渣中MgO含量过低，降低炉渣流动性，无法形成泡沫渣，过高，渣子干，也无法形成泡沫渣。设置喷碳流量档位为三档，1档为12kg/min，2档为25kg/min，3档为45kg/min，选用用炭化炉技术生产的含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向电炉内喷碳，当炉门废钢发红时，用电炉的1档喷碳助熔并持续到第一批料熔化完，电炉第二批料熔化2分钟后用1档喷碳，快熔清时改用2档，后改为3档，直到氧化期，保持泡沫渣，测温取样后，保持3档喷碳，泡沫渣起泡后可减档喷碳，直至达到出钢条件。
实施例2一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，包括如下步骤1、保持电炉整流器的无功功率不变，将其触发角前移，提高电炉整流器的直流侧电压继而提高电炉变压器的输出功率，除电炉穿井期外，电炉的冶炼全程采取高电压。对于70吨电炉，可以提高其电压至595伏。2、吹氧向电炉内投入由烟煤及沥青焦组成的炉门快化料，控制电炉留钢量为出钢量的20％，且炉内留有热渣，电炉送电后2分钟，旋入碳-氧枪，提高氧压以5300Nm3/h进行大氧量吹氧，氧气吹向炉门坑处的快化料，同时熔化炉门废钢，氧枪不断向炉内熔池深入，当炉门周围废钢发红时，氧枪缩回，吹扫炉门处废钢和炉门两侧废钢，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期为止，后加入第二批料，送电，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均为大氧量吹氧；其中，炉门快化料中烟煤与沥青焦的配比为3∶1，该快化料的粒度为5-40mm，使用时，该快化料的用量为每炉30-60kg；3、泡沫渣冶炼首先对全废钢配料及兑铁水量进行优化，对于低碳钢铁、水比为40％，最佳铁、水比为20％，铁水随第一批料加完后兑入，渣铁、渣废钢使用比例为1-5％，最佳比例为2-3％，最好和有铁水时搭配使用，废钢配料按料篮上、中、下分别搭配好。全废钢时可配入焦炭，焦炭配比按15-20kg/t配加，分两批料加入，第一批加入总量的40％，第二批为总量的60％，焦炭加入料篮的底部。确定炉渣碱度为2.5，以便将FeO对泡沫渣的影响程度减至最小。确定渣中MgO含量为10％，以便减轻耐材侵蚀。渣中MgO含量过低，降低炉渣流动性，无法形成泡沫渣，过高，渣子干，也无法形成泡沫渣。设置喷碳流量档位为三档，1档为18kg/min，2档为35kg/min，3档为60kg/min，选用用炭化炉技术生产的含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向电炉内喷碳，当炉门废钢发红时，用电炉的1档喷碳助熔并持续到第一批料熔化完，电炉第二批料熔化2分钟后用1档喷碳，快熔清时改用2档，后改为3档，直到氧化期，保持泡沫渣，测温取样后，保持3档喷碳，泡沫渣起泡后可减档喷碳，直至达到出钢条件。
当然，本发明的方法还可以用于其它吨位的电炉炼钢使用，只要适当地提高其电压再配合使用本发明方法中的大氧量吹氧及泡沫渣冶炼步骤即可。需要额外指出的是，电压值不宜提的太高，电压如果提得过高，则电弧的长度长，损坏电炉水冷设备，加速炉衬侵蚀。由于电压提高，电炉水冷炉壁、水冷炉盖负荷增加，同时，由于电压提高，电炉偏弧程度增大，偏弧区的水冷件及炉衬寿命将降低。对此，需要加大偏弧区水冷件冷却水量，同时，对其它部位水冷件水量进行适量增加，偏弧区使用铜质水冷盘；为了防止偏弧对炉衬侵蚀，可以通过在偏弧区加装压缩空气喷吹管将电弧吹开。
权利要求
1.一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，包括如下步骤1、保持电炉整流器的无功功率不变，将其触发角前移，提高电炉整流器的直流侧电压继而提高电炉变压器的输出功率，除电炉穿井期外，电炉的冶炼全程采取高电压；2、吹氧向电炉内投入由烟煤及沥青焦组成的炉门快化料，控制电炉留钢量为出钢量的10-20％，且炉内留有热渣，电炉送电后2分钟，旋入碳-氧枪，提高氧压以4500-5300Nm3/h进行大氧量吹氧，氧气吹向炉门坑处的快化料，同时熔化炉门废钢，氧枪不断向炉内熔池深入，当炉门周围废钢发红时，氧枪缩回，吹扫炉门处废钢和炉门两侧废钢，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期为止，后加入第二批料，送电，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均为大氧量吹氧；3、泡沫渣冶炼首先调整废钢配料及兑铁水量的比例为15-40％，铁水随第一批料加完后兑入；调整炉渣碱度为1.8-2.5，确定渣中MgO含量为4-10％；设置喷碳流量档位为三档，1档为12-18kg/min，2档为25-35kg/min，3档为45-60kg/min，选用含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向电炉内喷碳，当炉门废钢发红时，用电炉的1档喷碳助熔并持续到第一批料熔化完，电炉第二批料熔化2分钟后用1档喷碳，快熔清时改用2档，后改为3档，直到氧化期，保持泡沫渣，测温取样后，保持3档喷碳，泡沫渣起泡后可减档喷碳，直至达到出钢条件。
2.根据权利要求1所述的电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，其特征是炉门快化料中烟煤与沥青焦的配比为3∶1，该快化料的粒度为5-40mm，该快化料的用量为每炉30-60kg。
3.根据权利要求1所述的电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，其特征是炉渣碱度为2.0。
全文摘要
一种电炉高电压及大氧量泡沫渣冶炼方法，保持电炉整流器的无功功率不变，将其触发角前移，提高电炉整流器的直流侧电压，在电炉的冶炼全程采取高电压；向电炉内投入炉门快化料，电炉送电后2分钟，旋入碳－氧枪，以4500－5300Nm
文档编号C21C5/52GK1629323SQ20041005530
公开日2005年6月22日 申请日期2004年8月14日 优先权日2004年8月14日
发明者宋维兆, 王领莹, 王新成, 侯小平, 狄明军, 穆保安 申请人:新疆八一钢铁股份有限公司