废钢预热预熔、高效电炉炼钢新工艺的制作方法

专利名称：废钢预热预熔、高效电炉炼钢新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废钢预热预熔、高效电炉炼钢，属于属于钢铁冶金技术领域。
背景技术：
钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志。 近十年来，我国钢铁产业取得了长足的进步，钢铁年产量自1996年起连续蝉联世界第一， 消费量也名列世界之首。钢铁工业成为我国的支柱产业之一，对国家经济增长的贡献率不 断提升。同时，随着我国经济的快速增长，资源能源消费约束明显显现，能源供求矛盾日益 突出，高污染、高能耗的特点也使钢铁工业在防污减排、节能降耗等方面承受着巨大的压 力。我国钢铁行业是传统的耗能大户，从国家能源局统计的数据来看，全行业总能耗约占 全国总能耗的14. 71%，每年煤耗量和用水量都位居各行业前列。钢铁行业又是污染大户， 工业废水的排放量占到工业排放总量的8. 53%，工业粉尘排放量也占到工业排放总量的 5. 18%。国家“十一五”规划把单位⑶P能耗在“十五”基础上下降20%作为目标，冶金行 业节能减排首当其冲。在国家政策的指引和全社会的共同努力下，全国重点钢铁企业节能减排取得显 著成效。2009年中国重点钢铁企业产钢46593. 93万t，比上年增长11. 24% ；生铁产量为 44427. 18万t，比上年增长15. 28% ；钢材产量为43184. 88万t，比上年增长13. 73% ；能源 消耗总量2. 382亿t标准煤，比上年增长5. 24%;吨钢综合能耗为619. 43kgce/t,比上年下 降1. 74%;吨钢可比能耗为595. 38kce/t，比上年降低2. 88%;吨钢电耗为466. 73kffh/t,比 上年下降1. 25% ；吨钢耗新水为4. 4m3/t,比上年下降14. 06%。尽管钢铁工业节能减排的效果十分显著，但节能减排的潜力仍然很大。从钢铁炼 钢工序来看，总体水平与国际先进水平相比仍有很大差距。其主要原因是“铁钢比”较高， 2009年全国重点钢铁企业“铁钢比”为0. 97，较工业发达国家高0.4左右。转炉钢约占88%， 电炉钢占12%，而日本、德国、美国电炉钢比重分别为25. 6 %、30. 7 %、30. 7 %。按中国钢铁 工业协会测算，“铁钢比”每提高0. 1，可造成吨钢综合能耗上升约20kgce/t，影响吨钢综合 能耗约80kgce/t。因此，降低“铁钢比”，提高电炉钢比重对节能减排具有重要的意义。长 期以来，电炉钢比重较低的主要原因是电炉炼钢冶炼周期长、综合能耗高、金属物料回收率 低(通常仅有89% )、添加40%的生铁以加速熔化、增碳等。专利93105508. 3 “电炉采用生铁代替废钢炼钢法”提供了一种采用生铁代替废钢 电炉炼钢法，它以生铁为炉料或主要炉料，将其氧化脱碳所需矿石与炉料混合、冷料装炉， 并事先依次在炉底炉坡上复盖一层石灰和生铁，使随后装入的矿石与炉衬被其充分隔离， 在冶炼过程中，随熔化阶段结束，炉料的氧化脱碳反应亦相应完成，经还原后即可出炉。但 由于生铁价格高于废钢200 300元/吨，成本高于本发明提供的方法，且电耗不仅高于以 废钢为主原料的电炉冶炼，且大大高于本发明提供的方法。专利98117381. 0 “一种短流程电弧炉钢厂”提供了一种短流程电炉炼钢方法，通 过设置炼铁高炉，所产铁水热装入电炉替代部分废钢。所设高炉用块矿、球团矿、焦炭、煤和
3熔剂为原料，采用高风温热风炉、富氧喷煤、计算机监控高炉操作、无废弃物排放。高炉容积 与电炉容量比为2. 3-5. 0m3/t，最佳热装铁水替代废钢的比例为30-50 %。与本发明提供 的方法相比，虽减少废钢用量，但需要巨大的固定资产投入，较大的占地面积和一定的建设 期，并增加了污染源。

发明内容
本发明目的在于提供一种废钢预热预熔、高效电炉炼钢新工艺技术，可适用于高 金属物料回收率、低综合能耗、短冶炼周期、低污染物排放高效电炉冶炼优碳钢、合金钢、工 模钢、弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、压力容器用钢、锅炉钢、船体结构用钢等高端钢种。本发明的实现方法是将60%以上的废钢先进入预热预熔炉(可采用感应电炉或 感应保温炉替代)，预热预熔至初熔钢水(1450°C以上)，钢水热装热送进入电弧炉，补充剩 余部分废钢、加入少量石灰、莹石等炉料，无需添加生铁，经电弧炉吹氧熔化、调节钢水的化 学成分后，进入后续精炼炉。本发明的特点是1、废钢全部经分拣、粉碎，以提高废钢预热预熔过程传热效率，减少预热预熔能 耗。废钢预热预熔过程电磁感应效率和传热效率大幅提高，减少了预热、预熔能耗。2、钢水热送热装，无需添加生铁，减少了二次能源消耗，提高了电炉冶炼效率。平 均冶炼时间由每炉90-120分钟缩短为30-40分钟，作业效率与生产能力可提高1倍以上。3、电弧炉冶炼过程中采用短电弧、大电流操作，辅以炉壁集束PTI氧枪，有效强化 了冶炼效果，缩短了冶炼时间，减少钢水高温作业时间。4、石灰、莹石等炉料加入量少(可减少用量70%以上)，减少了钢水二次污染，提 高了钢水的纯净度。5、吹氧量少，减少了钢水氧化度，提高了金属回收率(通常可达96%)及合金收得 率(如熔清锰含量由0. 15%提高至0. 25% )。6、可比能耗约下降10%。7、本发明工艺简便、可靠，产品质量稳定，且无须改造电弧炉设备。与传统高炉、转 炉炼钢、电炉炼钢对比，投资入产出比大，投资回收期短，产品结构优势明显
具体实施例方式本发明的实施例1:用本发明所述方法生产35CrMo合金钢板坯，工艺流程为将70%的废钢先进入 预热预熔炉，预热预熔至1450°C初熔钢水，热装热送进入电弧炉，补充剩余部分废钢、加入 15kg/t石灰、3kg/t莹石，经电弧炉吹氧熔化、调节钢水的化学成分后，进入LF钢包精炼炉， 吹氩并补充Cr、Mo合金后，连铸成板坯。金属物料回收率达96.5%，平均电炉冶炼时间为 30分钟，成本下降约250元/吨。经检验，板坯所有理化性能指标均符合GB/T3077-1999《合金结构钢》和YB/T 168-2000《优质碳素钢和合金钢连铸板坯》规定的要求。本发明的实施例2:用本发明所述方法生产45优碳钢管坯，工艺流程为将70%的废钢先进入预热预熔炉，预热预熔至1450°C初熔钢水，热装热送进入电弧炉，补充剩余部分废钢、加入12kg/t 石灰、3kg/t莹石，经电弧炉吹氧熔化、调节钢水的化学成分后，进入LF钢包精炼炉，吹氩并 补充增碳后，连铸成管坯。金属物料回收率达97%，平均电炉冶炼时间为28分钟，成本下降 约230元/吨。经检验，管坯所有理化性能指标均符合GB/T699-1999《优质碳素结构钢》和YB/ T2011-2004《连续铸钢方坯和矩形坯》规定的安求。本发明的实施例3:用本发明所述方法生产GCrl5轴承钢方坯，工艺流程为将65%的废钢先进入 预热预熔炉，预热预熔至1460°C初熔钢水，热装热送进入电弧炉，补充剩余部分废钢、加入 18kg/t石灰、4kg/t莹石，经电弧炉吹氧熔化、调节钢水的化学成分后，进入LF钢包精炼炉， 吹氩并补充Cr合金、增碳后，经VD炉脱气精炼，连铸成方坯。金属物料回收率达96. 8%，平 均电炉冶炼时间为32分钟，成本下降约280元/吨。经检验，管坯所有理化性能指标均符合GB/T 18254-2002《高碳铬轴承钢》和 YBT4149-2006《连铸圆管坯标准》规定的要求。
权利要求
一种将60％以上的废钢先进入预热预熔炉(可采用感应电炉或感应保温炉替代)，预热预熔至初熔钢水(1450℃以上)，钢水热装热送进入电弧炉，补充剩余部分废钢、加入少量石灰、莹石等炉料，无需添加生铁，经电弧炉吹氧熔化、调节钢水的化学成分后，进入后续精炼炉的高金属物料回收率、低综合能耗、短冶炼周期、低污染物排放电炉炼钢工艺方法；
2.根据权利要求书1所述方法生产的优碳钢、合金钢、工模钢、弹簧钢、齿轮钢、轴承 钢、压力容器用钢、锅炉钢、船体结构用钢等高端钢种的板坯、方坯、管坯等各种连铸坯、铸 锭及加工制品；
3.根据权利要求书1所述方法生产的其它系列钢铁材料。
全文摘要
本发明提供了一种废钢预热预熔、高效电炉炼钢新工艺技术，可适用于高金属物料回收率、低综合能耗、短冶炼周期、低污染物排放高效电炉冶炼优碳钢、合金钢、工模钢、弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、压力容器用钢、锅炉钢、船体结构用钢等高端钢种。
文档编号C21C5/52GK101899548SQ201010248790
公开日2010年12月1日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者张成领, 赵勇智, 陈洪冰 申请人:无锡西城特种船用板有限公司;陈洪冰