专利名称：以废钢屑熔炼钢的方法
技术领域：
本发明属于炼钢领域，特别是涉及废钢屑的回收利用。
目前，机加工行业中钢材的利用率较低，在我国仅为60%左右，即有40%左右成为废钢屑，每年多达数百万吨以上。在钢屑的回收利用方面，有的作为铸钢电弧炉原料，有的作为冲天炉原料再炼成铸铁，而绝大部分钢屑因难于运输和储存，就任其锈蚀而成废物。这显然是对能源和金属材料的极大浪费。因此，若能有效地回收利用这些废钢屑，将带来明显的社会效益和经济效益。
为了有效地回收利用废钢屑，本发明欲提供一种电耗低、回收率高、投资少的以废钢屑熔炼钢的方法。
为达到上述目的本发明提供的以废钢屑熔炼钢的方法，是在单极直流有衬电渣炉中进行的。将引弧剂和渣料分别投放到炉中，待通以电极进行化渣后，炉中投入钢屑进行熔炼。
按照图1所示的单极直流有衬电渣炉，电极(1)采用石墨电极或者以废钢块作为自耗电极，炉体(2)可以采用活动炉或者固定炉。活动炉每炼一炉出一次钢;固定炉可以连续加钢屑，待冶炼到一定量之后，定期出钢，定期换渣。引弧剂可以采用焦炭或者TiO2，渣料可以采用CaF2-Al2O3-CaO三元渣。
由于在熔渣中正极区和负极区发生不同的电解反应，因而采用不同的电极、不同的电源接法势必会影响正极和负极附近渣池的导电性能。渣中正极区和负极区的电化学反应如下负极区反应
正极反应
从上述的正极和负极的电解反应可以看出，当采用石墨电极时，若石墨电极为负，则石墨电极端部渣区由(1)、(2)、(3)及(4)式反应而生成的Mn、Fe、Ca等金属和非金属碳不影响渣层导电性能，因而和交流电渣重熔一样，能够进行正常电能输入，维持正常电渣熔炼;相反，石墨电极为正，则由(8)、(9)、(10)及(11)式发生的电解反应在电极端部渣区生成非导电物质O2、CO、F2等，致使石墨电极端渣区不能正常导电，其结果电能输不进渣池，电渣熔炼也就无法进行。因此，当采用石墨电极炼钢时，电源必须采用DCSP接法，即电源A为负、B为正。
当采用废钢块作为电极时，不管电极为正或负，都能实现渣池导电，进行电渣熔炼。金属电极为负，和石墨电极为负一样，电解反应不影响渣池导电，而且由于存在金属熔滴，使电极下渣导电性能更好，因而金属电极浸入渣中深度要小于石墨电极浸入渣中深度，渣中可输入更高的电能量。如果使金属电极为正，渣池能导电的原因是由于不断熔化的电极端部熔滴破坏了(8)、(9)、(10)及(11)式电解反应而产生的O2、CO、F2等产物组成的绝缘层;此外，不断熔化的金属熔滴穿过渣池，减小了金属电极下渣池电阻，加强了渣池导电，与金属电极为负的情形相比可输入渣池更大电能。试验发现，采用金属电极时，电极为正比电极为负熔炼每吨钢屑降低电耗100度以上，其原因在于电子、阴离子等载流粒子轰击正极电极，从而提高了电极端部温度和渣池表面温度，加快了金属电极和加入的钢屑熔化。因此，采用废钢块作为电极时，电源最宜采用DCRP接法，即电源A为正、B为负。
本发明按照上述的原理所提供的以废钢屑熔炼钢的方法，具有以下优点电耗低，熔炼每吨钢屑消耗电能750度左右，比同容量感应炉或电弧低100～500度/吨;电抗小，功率因数高达0.9以上;电流稳定。对电网冲击小，三相功率平衡;金属回收率高，熔炼每吨钢屑可获850kg钢水;钢水含硫量低、夹杂物少;所熔炼的每吨钢水相当于市场废钢价，与同容易感应炉、电弧炉相比，成本降低100～300元/吨;设备投资少，只为同容易感应炉的一半;操作、维护容易。若以一台0.3吨电渣炉生产碳钢铸件为例，设备投资为3.5万元，年产钢水800吨，年产铸件400吨，吨钢铸件总成本为1700元/吨(税收以15%扣除)，吨钢铸件净利润800元，纯年经济效益达28万元。
图1为本发明所采用的单极直流有衬电渣炉示意图。
图2为本发明所提供的熔炼钢屑工艺流程图。
本发明实施例之一。
熔炼中高碳各种钢铸件。电板采用石墨电极，引弧剂采用焦炭块，渣料可用CaF2-Al2O3-CaO三元渣。炉中先放一小块焦炭，然后下降电极，通电引弧，加上述渣料造渣，渣升到一定温度之后，加碎钢屑进行熔炼，熔炼中进行合金化，熔炼结束后进行充分脱氧。最后出钢浇注由此可以生产中高碳各种钢铸件。
本发明提供的实施例之二
熔炼碳钢铸件。电极采用废碳钢块作为自耗电极，电极为正，采用TiO2引弧剂，渣料可采用CaF2，CaO，Al2O3三元渣。
炉里放TiO2引弧剂。然后降电极，引弧造渣，待渣温升到一定温度之后，投碎钢屑进行熔炼。由此可以生产碳钢铸件。
本发明提供的实施例之三熔炼低碳不锈钢铸件。电极采用与所要生产的不锈钢铸件成份接近的废钢块焊成。电极为正，采用TiO2引弧剂，渣料采用CaF2，CaO，Al2O3三元渣。
炉里先投放TiO2引弧剂，然后降电极，引弧造渣，待渣升到一定温度之后，再投与要生产的铸钢件成分接近的废钢屑进行熔炼，根据电极，钢屑成分加合金调成分，最后脱氧，出钢浇注，由此可生产低碳不锈钢铸件。
权利要求
1.一种以废钢屑熔炼钢的方法，其特征在于采用单极直流有衬电渣炉，炉里投放引弧剂并通以电极引弧后，投入渣料，待化渣后再投放碎钢屑进行熔炼；
2.按照权利要求1所述的以废钢屑熔炼钢的方法，其特征在于电极采用石墨电极，并石墨电极作为负极;
3.按照权利要求1所述的以废钢屑熔炼钢的方法，其特征在于电极采用废钢块作为自耗电极，并该电极为正极。
全文摘要
本发明提供的以废钢屑熔炼钢的方法，采用单极直流有衬电渣炉，通以电极起弧造渣后投放钢屑进行熔炼。本发明具有电耗低、金属回收率高、设备投资少等显著优点，因而具有广泛的社会效益和经济效益。
文档编号C22B9/18GK1039061SQ88105088
公开日1990年1月24日 申请日期1988年7月6日 优先权日1988年7月6日
发明者陆锡才, 姜景林 申请人:东北工学院