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2 0

0 6 年第, l 期新疆钢铁总1

0 0 期 八钢

7 0 t 电炉炼钢流程工艺优化实践 穆保安宋维兆(新疆八一钢铁股份有限公司) 摘要:八钢7

0 t 电炉通过 生产工艺优化和技术改进 , 进行 了电炉炼钢流程高效化实践 , 开发了品种钢生产工 艺技术 , 实现了普碳钢 、 优特钢生产集成 一体短流程生产线 . 关键词 : 电弧炉 ;

工艺优化 ;

实践 中图分类号 :T F

7 4

1 .

3 文献标识码 :B 文章编号 :1

7 6

2 ―

4 2

2 4 (

2 0

0 6 ) O

3 ―0

0 1

4 一O

4 l 前言 电炉短流程生产线( 超高功率 电炉一炉外精炼 一 连铸) 具有占地面积小 、 投资省、 建设周期短、 见效 快等优点 , 但是最大的缺点是成本高于转炉成本. 八钢电炉厂通过不断技术改造 和技术创新 , 优化生产 工艺 , 采取普碳钢生产高效化 , 品种钢生产工艺精细 化等控制措施 , 在提高产能、 降低成本及品种钢生产 方面取得 了效果 .

2 0

0 5 年产钢7

5 万t , 冶炼时间控制 在4

3 ~5

3 mi n, 电耗达~

1 J

2 9 o ~3

9 0 k Wh / t ,

2 0

0 6 年上 半年实现1 O 万t 品种钢的生产任务.

2 主要工艺设备参数 八钢 电炉厂 主要 由一座7

0 t 超高功率直流 电弧 炉,一座7

0 t L F 钢包精炼炉 , 一台四机四流R

8 m小方 坯连铸机组成 , 其主要设备参数见表1 . 表1 主要设备参数

3 流程工艺优化实践

3 .

1 电炉流程高效化实践 电炉实现高效化的实质就是缩短电炉的冶炼周 期,电炉冶炼周期测试公式 ] : 一60CW/ P A+ T

0 式中, 一一冶炼周期 , r ai n ― ― 吨钢电耗 , k W h / t ― ― 钢水 总重 量,tP一一变压器容量 , MV A 一一变压器利用率 , % . ― 一 冶炼周期 内非通 电时间总和, r ai n 由公式可以看 出, 在 出钢量、 变压器容量不变的 前提下 , 缩 短冶炼周期的主要途径 为:降低 冶炼 电耗,缩短通电时间和减少非通 电时间. 采取 的措施 : (

1 ) 造好泡沫渣 , 提高热效率 ;

(

2 ) 强化吹氧冶炼 ;

(

3 ) 热装铁水 ;

(

4 ) 强化标准化作业 , 减少补炉 、 加料 、 出钢及热停工时间.

3 .

1 .

1 全废钢冶炼高效化 八钢电炉在全废 钢冶炼时 , 主要进行了配料工 艺优化 , 强化吹氧工艺, 改进泡沫渣冶炼工艺 , 实现 熔清期、 氧化期过程泡沫渣冶炼工艺. (

1 ) 配料工 艺:优化前 电炉 主要采取配 加焦 炭60O~8

0 0 k g / 炉或 配加1 O ~2 O 生铁,由于配 碳量较低 , 常常出现泡沫渣难造 , 过吹等现象 , 优化后将 生铁配入量增~ j U N2 o V o ~3 O %, 同时在第二批料 中 配加一定量 的焦炭 , 这样既可以保证炉料足够的配 碳量, 又可以保证熔池形成后能迅速形成泡沫渣. (

2 ) 吹氧强度优化 : 优化前采取0 .

9 5 m / t ・ mi n 供氧强度 , 优化后制定出不同冶炼时期的供氧强度 , 熔化期 吹氧 的主要作用为切割废钢和元素氧化 , 采 取送 电5 mi n 以后吹氧 , 供氧强度选择1 m / t・ mi n, 氧枪插入熔池中以提高熔化期氧气利用率. 在氧化 期以吹氧脱碳为主 , 熔池温度迅速升高 . 操作上一方 联系人: 穆保安 , 男,34岁, 大学, 炼钢工程师 , 乌鲁木齐 (

8 3

0 0

2 2 ) 新疆八一钢铁股份有限公司第二炼钢厂

1 4

2 0

0 6 年第

4 期新疆钢铁总100期面提高供氧强度 , 达到脱碳的 目的 , 另一方面控制好 炉门流渣量 , 达到脱磷的 目的. 此时选择供氧强度为

1 .1 m . / t・m i n. (

3 ) 熔清期、 氧化期过程泡沫渣冶炼工艺 : 泡沫 渣的好坏是决定电能利用的关键 , 在全废钢冶炼时, 由于入炉废钢大部分为轻薄料 , 使炉渣中 ( F e O) 含 量较高及炉渣碱度下降 , 造成熔渣的表面张力降低, 炉渣变稀 , 熔渣的发泡能力减弱 , 埋弧困难. 通过改 善炉渣的成分 , 合理喷碳操作 , 并适当提高炉渣碱度 和炉渣 中Mg O的含量 , 使炉渣发泡性 能改 善,达到 电炉高档送 电的埋弧效果 , 电炉泡沫渣工艺优化前 后的泡沫渣成分对比见表2 . 表2 电炉泡沫渣工艺优化前后 的泡沫渣成分对比 八钢电炉厂通过上述工艺优化 , 同时有效控制 非生产时间, 大大降低电炉冶炼周期 , 电炉冶炼周期 下降2 .

8 mi n, 由于冶炼时间缩短 , 电炉吹氧量 、 喷吹 碳分等其它技术指标也明显下降, 具体见表3 . 表3 工艺优化前后全废钢冶炼指标对比

3 .

1 .

2 电炉兑 加铁 水冶炼 高效 化 电炉热装铁水可大大改善 电炉冶炼条件. 兑入 铁水后 , 铁水与炉 内的留钢 留渣迅速形成溶池. 这时,炉门氧枪 吹入 的氧与铁水中的碳 、 硅、锰等元素 快速反应 , 放出大量的化学热, 同时铁水的兑入使泡 沫渣的形成时间提前 , 提高了电能的效率. 尽管热装 铁水缩短了冶炼时间, 但铁水 比例超过一定临界值 后,钢水脱碳成为缩短冶炼周期的限制环节 , 随着热 装铁水 比例 的增加 , 冶炼周期降到一定值后反而增 加, 吨钢电耗也稍有上升. 铁水热装量一般在2

5 ~

4 0 比较合适_

2 ] , 八钢 电炉通过对7

0 t 电炉兑铁水实 践,得出铁水热装量在3

0 ~3

5 , 冶炼 电耗最低 、 冶炼周期最短 . 兑加热装铁水量的不 同对冶炼 电耗 及节奏的影响见表4 . 表4热装铁水量对冶炼电耗及节奏的影响 兑加铁水量 , t 冶炼周期 , mi n 通电时间 , mi n 冶炼电耗 , k Wh / t l

0 l

5 2

0 25

29 46

4 4.

2 4 3.

2 4

2 .8

4 4 .9

34 3

3 32 .3

3 2.

2 3 2.

85 3

30 .7

31 6

3 00

2 80

27 8.

8 从表4 中可看出通过合理的铁水兑加量( 控制在

2 0 ~2

5 t ) , 通电时间控制在3

2 ~3

2 .

5 mi n, 大大缩短 通电时间, 提高了电炉的产能水平.

3 .

2 连铸工序高效化实践

2 0

0 4 年以前连铸二冷存在 的主要问题 : 二冷段 水汽冷却强度不够 、 冷却效果不均匀、 二冷喷嘴经常 堵塞影响出水量 , 造成连铸坯出现脱方 、 缩孔等质量 缺陷, 连铸拉速较低影响到产能的发挥 . 通过二冷改 造将一段的冷却长度增加 , 每根竖管的喷嘴数 由原 来的5 个改为9 个,从而增加了冷却强度, 给水量控制

0 .

6 ~0 .

8 . 二冷二段竖管 由原来两点 固定改为现在 的三点固定 , 将长期高温下使用的二段竖管的形变 降到最低限度 , 确保铸坯各个面冷却程度均匀 , 并将 冷却水 、 气路合理分布 , 改善冷却水质 , 大大降低喷 嘴堵塞的情况 . 严格控制结晶器装配质量 , 固化结晶 器 使用寿命 , 提高结 晶器水量为1

1 0 ~1

2 0 m. / h, 为 实现高拉速创造条件 , 合理控制工序时间和温度 , 实 现低温快注 , 其效果见表5 .

1 5

2 5

0 6 年第4 期新疆钢 铁总loo期表5 连铸工艺优化前后主要技术指标对 比3.3生产时间节奏控制及优化 由于 电炉兑加铁水量 不稳定 , 电炉兑 加铁水

1 0 ~2 O %时冶炼周期为4

2 ~4

5 mi n, 而全废 钢时 冶炼周期为5

2 ~5

6 r ai n, 造成生产节奏的不稳定. 有 时为保证连浇 , 精炼炉备包时间延长, 要对精炼出钢 温度进行频繁调整. 为保证 电炉整个流程稳定 , 通过 对电炉、 精炼 、 装包 、 连铸等工序大量生产实践 , 决定 将原有的四个钢包运转改为三钢包周转, 加强钢包 烘烤制度 , 出钢时钢包温度要求大于1

1 0

0 C;

连铸改 四流开机 为三流开机 , 根据 电炉节奏决定第四流开 出时间;

减少精炼炉备包时间, 具体效果见表6 . 表6 三流浇注前后效果对比 而日电炉 出钢温度 精炼初炼温度 精炼终点温度 精炼备包时间 精炼 时间 精炼电耗 中包寿命 中包连浇时间 成坯率 C C C C r ai n k Wh / t 炉h3.4品种钢生产工艺技术实践及精细化控制

2 0

0 6 年 八钢加大 电炉品种钢生产力度, 上半年 生产了弹簧钢 、 抽油杆钢 、 硬线钢 、 焊丝钢及齿轮钢 等品种 , 电炉通过强化终点控制 、 延长软吹氩时间、 精确控制成分等一系列工艺措施 , 使品种钢质量大 大提高, 满足了用户对钢材质量的要求.

3 .

4 .

1 电炉终点控制实践 电炉 出钢终点碳的控制是决定电炉钢水质量的 关键 , 通过c 一0 平衡分析, 钢水碳含量的降低通常 会造成钢中氧含量成倍增长, 利用 电炉实测碳一氧 关系 曲线图可根据终点[ c ] 含量 , 精确控制 电炉 出 钢脱氧剂加入量, 电炉实测碳一氧关系曲线见图1 .

0 . .

0 0 .

1 0 .

2 0 .

3 0 .

4 0 .

5 0 .

6 0 .

7 0 .

8 【 c]% 图1实测[ c ] 一[

0 ] 关系曲线 为此, 电炉采取提高配碳量( 采用兑加铁水和用 生铁配碳 ) 将配碳量控制在1 .

2 0 ~1 .

5 0

9 ,

5 , 操作上 采取控制供氧、 留碳的操作工艺, 同时根据不 同钢种 终点E c J 标准要求 , 严格采取留碳操作工艺 , 精确控 l

6 制终点E c

3 含量 , 保证了电炉粗钢质量.

3 .

4 ,

2 精炼炉采取 白渣操作并延长软吹氩时间 电炉脱完氧的钢水 中的溶解氧含量较低 , L F 精 炼炉利用造高碱度低氧势的 白渣扩散脱氧的作用 , 可 以将钢水中的溶解氧降到更低的水平 , 同时为保 证小于5 O m的脱氧产物能够充分上浮去除, 只有利 用弱搅拌产生的微小氩气气泡携带上浮. 八钢 电炉 厂在钢水精炼 出钢前进行1

0 r ai n 的软吹操作 , 钢液 中的全氧较软吹操作前降低1 .

0 *1

0 -

5 o A.

3 .

4 .

3 成分精确控制 优钢的连浇成分稳定是决定性能稳定的关键 . 八钢 电炉制定全过程控制措施 : 将 电炉粗钢水成分 纳入炼钢工技能判定的项 目之一 ;

提高精炼炉合金 称精度;

加大连铸保护浇铸 ;

根据备钢种成分要求设 计推荐成分等措旖 . 上述措施 实施后 , 铸坯成分控制在 一个较窄的 范围内: s i 的波动在 土2 ;

Mn 、 C 的波动在 ±1 .

5 . 保证了钢的性能稳定.

3 .

4 .

4 电炉脱N工艺技术实践 电炉钢水E N] 含量高低也是影响钢水质量的关 键因素, 通常认为电炉配料 中碳含量的高低决定着 电炉氧化期的脱氮程度 . 八钢 电炉通过增加品种钢 配碳量、 控制泡沫渣操作 、 全程保护等工艺手段使 电 炉钢中[ N] 含量降低 , 氧化期脱碳量与终点[ N] 含量 关系见表7 . 从表7 中的数据可以反映出如下关系: 氧化过程

2 0

0 6 年第4 期新疆钢铁总lOO期中碳含量高, 到达 冶炼终点时 , 钢液 中氮含量就低. 因此 , 保证氧化期的脱碳量在0 .

8 ~1 .

0 , 可使冶 炼终点氮含量保持在5 .

0 *1

0 - ~ -

5 以下. 表7氧化期脱碳量与终点[ N] 含量关系 炉号

1 2

3 脱碳量 , 终点I N] 含量, *1

0 O .3

3 】 .O O .8

6 5

7 .20

4 5 .7

5 50 .4

4 3 .

4 .

5 电炉脱C、 脱P 技术实践 八钢电炉厂 在生产品种 钢 保证 配碳 量在1.2~1.4,以便 于 电炉 采 取高 拉碳的冶炼 工艺,通过电炉氧化期c 一0 反应生成的大量C O气体将钢中的 夹杂物和气体排 出钢液. 但同时要注意脱碳与脱磷 的关系 , 氧化期增大供氧强度加速脱C, 并适当补加 石灰 , 避免因为采取 留碳操作 造成的渣中F e O 含 量低 , 影响炉渣的脱磷效果 , 电炉终点[ P ] 可控制在

0 . O

1 5 以下. 八钢电炉厂在生产品种钢时电炉终点 碳和终点磷的控制情况见表8 . 表8 电炉生产品种钢终点碳和终点磷的控制情况

4 结论 八钢电炉通过工艺优化、 工序时间固化、 供氧制 度优化 、 终点控制技术 、 三钢包运转和三流浇铸 、 电 炉脱氮、 脱碳脱磷技术实践 , 达到了电炉普碳钢生产 高效化 、 品种钢规模扩大化的目的, 实现了普碳钢 、 优特钢共用一条短流程生产线 , 不但降低了生产成 本, 同时对稳定生产节奏 , 提高钢水质量也起到了................