专利名称：电弧炉全过程高效泡沫渣埋弧炼钢方法
技术领域：
本发明涉及一种电弧炉炼钢方法，特别是一种电弧炉泡沫渣埋弧炼钢方法。
近年来，国外电炉采用较高的二次电压、较小的电流，较高的功率因数(0.76-0.83)进行长电弧操作，提高了熔化速率，缩短了冶炼时间，提高了电炉生产率。但是，长电弧有较强的幅射能力，废钢熔清后，虽然水冷炉壁可承受，但对渣线附近的耐火材料有较大影响，从而降低炉衬寿命，降低了炉子热效率。因此，在熔化后期和精炼期，必须保持良好的泡沫渣操作，将电极埋入炉渣中，炉渣对弧光有了遮蔽作用，既保护了炉壁免受热幅射，提高了炉衬的使用寿命，又强化了熔池的热传导。
现有泡沫渣埋弧工艺是在装料时，采用单一的石灰或单一的石灰石，单一的焦炭块作垫底炉料。待炉料熔完后，在渣面覆炭吹氧，或用惰性气体作载体向熔池内喷入炭粉再吹氧，这样，在熔化期中则不易造泡沫渣，氧化期中泡沫不饱满并且持续时间短，渣子易返平，在穿井至氧未这一阶段中，不利于采用提高二次侧电压的长弧操作，造成功率因数低，热量损失大，冶炼时间长，另外，在还原期扒渣后新添加的渣料成渣速度慢，钢液易吸气，熔末钢样中磷、硫含量均偏高，不利于冶炼操作。
本发明的目的在于，在泡沫渣形成较差的熔化、氧化、还原期中，制造高效泡沫渣，实现炼钢全过程埋弧操作，缩短冶炼时间、降低电耗，减少钢中的有害气体和有害杂质，提高钢的质量及炉体、炉盖耐火材料的使用寿命。
本发明的技术构成是，在熔化、氧化、还原等三个时期中，均采用了泡沫渣埋弧作业，即本发明所述的全过程高效泡沫渣埋弧炼钢方法，采取在电弧炉整个冶炼过程中，以向电弧下方高温区供给具有脱磷、硫能力的复合发泡剂作垫底炉料，采用从炉门口投入，以及喷枪喷吹等供给复合发泡剂。
所述复合发泡剂是指由石灰石、生白云石、粘土砖、氧化铁皮、方解石粉、炭粒、炭粉、石灰以及碳化硅粉组合而成。其粒度范围分别为(mm)石灰石①小于80，石灰石②小于10，生白云石小于10，粘土砖小于20，氧化铁皮小于10、方解石粉小于3，炭粒小于10，炭粉小于2，石灰小于70，碳化硅粉小于2。
用作垫底炉料的脱磷、硫的复合发泡剂，是选用零号发泡剂，用于从炉门投入的发泡剂是1号、3号、4号、发泡剂，用于喷枪喷吹的发泡剂为2号和5号。其使用方法，在熔化期中采用零号结合1号发泡剂，在氧化期中采用1号结合2号，在还原期中采用3号、4号、5号发泡剂。
所述各组复合发泡剂的组成和配比如下(均是重量%)零号发泡剂氧化铁皮40-15，石灰石30-80，炭块30-5。
1号发泡剂石灰石20-50，生白云石20-0，粘土砖20-5，氧化铁皮0-15，炭粒30-0，炭粉10-30。
2号发泡剂方解石粉0-100，炭粉100-0。
3号发泡剂石灰10-80，石灰石50-15，粘土砖30-5，炭粉10-0。
4号发泡剂炭粉0-100，碳化硅粉100-0，5号发泡剂炭粉0-100。
用作垫底炉料的零号发泡剂，由于在电极穿井过程中，CaCO3得到快速分解，所生成的CaO活性高，成渣快。另外，CaCO3的分解反应能引起熔池沸腾，改善了钢、渣界面的化学元素反应的动力学条件，有利于脱磷、脱硫，并且改善了钢液的传质，传热条件。
用作炉门投入的发泡剂，并用熔氧结合。根据不同时期的特点选用1号、3号、4号发泡剂。由于该组成均能显著降低熔渣的表面张力，提高渣的粘度，故有助于泡沫的形成。
用于喷枪喷吹的2号发泡剂，因采用向熔池深部喷吹，故不仅可以加速和助长泡沫渣的形成，而且还能进一步净化钢液，有利于钢中非金属夹杂物和有害气体氢、氮的排除。
增加助长、持续保持良好的泡沫渣的必要条件是①熔池中要有足够的炭;②向熔渣提供足够的氧化剂(FeO、O2、CO2);③保持熔渣适宜的碱度;④提高熔渣的粘度;⑤降低熔渣的表面张力;⑥提高温度。按本发明所提供的发泡剂及其使用方法，均满足了上述六个条件。因而，在电极穿井后，电弧较稳定，有利于采用长弧操作，降低了无功损耗，提高了功率因数及热效率。
下面以实施例进一步说明本发明的构成及其效果。
实施例1如
图1所示，A1为垫底发泡剂，其用量配比按所述零号发泡剂进行;A2为装入废钢料，A3为熔氧结合，用一支氧枪切割炉料(氧压力为0.8MPa)，另一支氧枪用于渣面吹氧造泡沫渣(氧压力0.5MPa)，A4为从炉门口用氧枪切割的开口处投入1号发泡剂;A5为取熔末钢样分析C、Mn、P、Si;A6为用喷枪向熔池深部点吹式喷入2号发泡剂(氩气压力0.3MPa)，喷枪插入位置为1号电极下方;A7为钢液温度达到所炼钢种的出钢温度上限时，P≤0.025%，C合适，除渣三分之二，A8为加入3号发泡剂，插Al0.5kg/t钢后，按中限加Fe-Mn;A9为稀薄渣形成后，均匀撒入4号发泡剂，用喷枪吹入5号发泡剂，(氩气压力0.3MPa);A10为渣子变灰后，按中限加入Fe-Si，按0.3kg/t钢插入Al后出钢。合金回收率按Si85%，Mn95%计算加入。
实施例2如图2所示，图中B1至B6与实施例1中的A1至A6相同，B7为为当钢液温度达到所炼钢种的出钢温度上限时，硫低于所炼钢种规格上限，碳合适，倾炉自动流渣大部分;B8为在出钢量达到五分之二时，向钢流冲击处加入锰铁、硅铁和铝块。合金回收率按硅80%，Mn90%计算，铝按0.8公斤/吨钢加入。
实施例1及例2与现有炼钢方法效果比较列在表1至表5中。
表1熔池温升速度比较
表3冶炼时间及单位电耗比较
从表1至表5对比结果得出。采用本发明所述的发泡剂及操作方法，其熔池金属温度比以往方法温升速度提高5.8℃/min，熔化期的硫含量下降0.037%，缩短冶炼时间37分钟/每炉，单位电耗降低203千瓦时/吨钢，钢中有害气体〔H〕下降0.37PPm，〔N〕下降31.0PPm，钢中总夹杂物含量减少0.0042%，综上所述，按本发明所述的发泡剂及其操作方法，不仅缩短了炼钢时间，降低了电耗，减少了钢中有害气体和夹杂物，提高了钢的质量，降低了成本，而且延长了炉体、炉盖耐火材料的使用寿命，产生了综合的经济效益和社会效益。
权利要求
1.以往电弧炉泡沫渣埋弧炼钢工艺，采用粒度为8-15mm的焦碳粒、煤粒、碳粉、碳化硅作为造泡沫渣的发泡剂，用富氧和压缩空气由压力发送罐载流着发泡剂向炉内钢渣界面喷射，由于产生大量的一氧化碳气体，使炉渣泡沫化，本发明的特征在于，所述造泡沫渣的发泡剂为石灰石、生白云石、粘土砖、氧化铁皮、方解石粉、炭粒、炭粉、石灰、碳化硅粉组成的复合发泡剂，在熔化、氧化、还原期全过程均采用泡沫渣埋弧作业，采取在电弧炉冶炼过程中，以向电弧炉下方高温区供给具有脱磷、脱硫能力的复合发泡剂作垫底料，通过炉门投入和喷枪喷吹等不同方式供给复合发泡剂。
2.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于所述各组复合发泡剂的组成及配比如下(均是重量%)零号发泡剂氧化铁皮40-15，石灰石30-80、炭块30-5。1号发泡剂石灰石20-50，生白云石20-0，粘土砖20-5，氧化铁皮0-15，炭粒30-0，炭粉10-30，2号发泡剂方解石粉0-100，炭粉100-03号发泡剂石灰10-80，石灰石50-15，粘土砖30-5，炭粉10-04号发泡剂炭粉0-100，碳化硅粉100-05号发泡剂炭粉0-100
3.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于所述造泡沫渣的发泡剂粒度分别为(mm)石灰石①小于80，石灰石②小于10，生白云石小于10，粘土砖小于20，氧化铁皮小于10，方解石粉小于3，炭粒小于10，炭粉小于2，石灰小于70，炭化硅粉小于2。
4.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于采用零号发泡剂作垫底炉料;用作从炉门投入的发泡剂根据不同时期的特点选用1号、3号、4号发泡剂，并用熔氧结合;用喷枪向熔池深部喷吹2号发泡剂和向渣面上空喷吹5号粉料发泡剂。
5.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于在熔化期中采用零号结合1号发泡剂，在氧化期中采用1号结合2号发泡剂，在还原期中采用3号、4号、5号发泡剂。
全文摘要
本发明涉及一种电弧炉泡沫渣埋弧炼钢工艺。在熔化、氧化、还原三个时期均采用泡沫渣埋弧作业，采用以石灰石、生白云石、粘土砖、氧化铁皮、方解石粉、炭粒、炭粉、石灰以及碳化硅粉组成的复合发泡剂，在不同冶炼时期加入不同的复合发泡剂，使之在冶炼全过程造成高效泡沫渣埋弧，达到了缩短冶炼时间，降低电耗，减少钢中有害气体及有害夹杂物，提高了钢的质量，延长了炉体和炉盖的使用寿命。
文档编号C21C5/52GK1071703SQ9110806
公开日1993年5月5日 申请日期1991年10月23日 优先权日1991年10月23日
发明者黄继益, 何贤壁, 韦振林, 钟桂章, 丘俊强, 周和利, 吴世铭 申请人:广西冶金研究所, 柳州钢铁厂电炉炼钢分厂