莱钢50 t电炉提高热装铁水比例实践

黄涛，梁晨，亓福川

（山钢股份莱芜分公司特钢事业部，山东莱芜　271104）

莱钢50 t电炉提高热装铁水比例实践

黄涛，梁晨，亓福川

（山钢股份莱芜分公司特钢事业部，山东莱芜271104）

分析了50 t电炉高铁水比冶炼的可行性，并通过调整配料结构，优化冶炼工艺和操作等手段，将50 t电炉热装铁水比例从60%～70%提高至70%～80%，降低了钢铁料消耗和冶炼电耗，缩短冶炼时间，提高了钢水质量，吨钢降低冶炼成本3.38元。

电炉；铁水比；热装；冶炼成本

1　前言

近年来，随着莱钢50 t电炉供氧技术的进步，电炉供氧强度有了很大提高，为电炉提高铁水比创造了条件，电炉热装铁水比从30%～40%提高到60%～70%，对提高生产效率、节能降耗起到了很大促进作用。近期由于市场原因莱钢钢材产量下降，铁水富余，轧废减少，自循环废钢短缺，为解决废钢短缺问题，决定进一步研究提高50 t电炉热装铁水比。

2　设备及生产现状

2.1电炉及氧枪

50 t电炉主体设备是从德国引进的偏心炉底出钢电炉，后经不断技术改进，主要技术参数见表1。

表1　莱钢50 t电炉主要技术参数

50 t电炉炉壁集束氧枪为4支，每支氧枪供氧强度l 200 Nm3/h，氧气压力1.0～1.6 MPa；炉门氧枪1支，供氧强度l 800 Nm3/h，氧枪供氧设计参数:管道氧流量2 000～5 000 Nm3/h，主氧流量800～1 500 Nm3/h，压缩空气压力0.5～0.7 MPa，环氧流量200～300 Nm3/h，氧气压力0.8～1.6 MPa。

从50 t电炉氧枪配置来看，4支炉壁集束氧枪的总供氧量可达4 800 Nm3/h，1支炉门氧枪供氧强度l 800 Nm3/h，能满足热装80%以上铁水的脱碳速度要求。但集束氧枪的供氧强度大，而用环氧保护射流长度仅1.0 m左右，铁水比超过80%时，会导致吹氧反应界面较浅，局部升温快，易产生沸腾现象。同时，由于在吹炼过程中炉内局部发生剧烈C-O反应，导致炉门跑渣，造成钢铁料消耗上升。从目前的设备状况和生产经验看，50 t电炉热装70%～80%铁水是可行的。

2.2铁水温度和成分要求

在高炉铁水富余的条件下，充分利用热装铁水带入的物理热和化学热来提高钢水的温度，可以实现电炉高铁水比操作［1］。通过热平衡计算，电炉热装铁水量达到80%以上时，利用铁水中碳、硅、锰等元素与氧反应产生的化学热能，可以将温度提升到l 650℃左右［2］，大幅度减少电炉电能输入。

综合考虑铁水温度在运输过程损失及铁水能顺利兑入电弧炉内等因素，一般电弧炉要求热装铁水温度≥l 200℃［3］。在铁水化学成分中，Si对电弧炉冶炼影响最大，一是氧化产生的SiO2会降低炉渣碱度脱P困难，待炉渣碱度合适时，温度又升得很高，依然脱P困难；二是Si高导致炉渣变稀侵蚀炉衬严重；三是由于Si先氧化，抑制了脱C反应，待Si氧化完毕后，脱C反应开始，此时熔池钢水温度因Si氧化已经升得很高，脱C反应会十分激烈，容易产生大沸腾，造成热损增大，喷溅严重，甚至酿成事故［4］。因此，一般电炉对铁水成分中Si的含量要求≤1.0%，最好≤0.5%。莱钢50 t电炉所用铁水成分中Si含量在0.5%～0.7%，能够满足电炉高铁水比的要求。另外，铁水比提高后电炉脱P比较困难，需加强铁水中P、S含量控制，才能保证电炉高铁水比正常冶炼。

3　电炉冶炼工艺优化

1）电炉热装70%～80%铁水的配料模式。严格控制上炉留钢留渣量，铁水兑入量控制在（42±2）t，总料重控制在55 t左右。

2）供氧制度。提高炉门氧枪供氧强度，控制氧气流量1 800 Nm3/h，压力1.2～1.8 MPa，炉门两边的炉壁氧枪置保护模式，根据兑入铁水中C、Si的成分决定吹氧时间。

3）熔化期不送电，全部靠吹氧熔化废钢升温，目的是将大部分配入C在熔化期得到脱除。

4）冶炼过程中造好泡沫渣，避免强化冶炼后炉内发生喷溅。要形成泡沫和泡沫渣并维持一定体积比，必须具备以下条件:气相供给，炉渣的高黏度和低表面张力。在高铁水比冶炼模式中，氧气与铁水中的碳产生剧烈的碳氧反应形成大量CO气泡，通过调整炉渣碱度、黏度可以稳定气泡。随着冶炼的不断进行，不断补加新渣料，控制碱度和温度，可以在渣中形成2CaO·SiO2，从而增大炉渣黏度，同时渣-钢反应形成的（P2O5），具有较强的表面活性，可以降低液膜表面张力，维持泡沫渣的高度和时间。

电炉采用高铁水比冶炼，为防止炉内发生大沸腾现象，电炉工序要根据铁水化学成分调整兑铁水操作，保证铁水检测数据准确。在高铁水比冶炼时，应该格外注重安全措施，冶炼前认真检查、确认炉门氧枪位置，枪头与电极之间必须留有足够的安全距离；操作时需要熔池搅拌，炉内渣量应适度；熔清后炉前应有警戒工作，炉门前方不得有行人逗留；熔清后炉后附近不得有行人逗留，取样、测温等操作必须注意安全和防护。

4　效果分析

1）主要消耗指标明显下降。表2为60%～70%铁水比的各项技术经济指标与70%～80%铁水比的指标对比。从指标对比分析看，电耗、钢铁料消耗、渣中氧化亚铁、电极消耗和冶炼周期均有不同程度降低，而氧气消耗没有显著增加。

表2　不同铁水比各项技术经济指标对比

2）产品质量影响。随着铁水加入量的提高，电炉熔清碳有所提高，这有利于冶炼后期脱碳氧化去除气体和夹杂物，提高钢水质量。铁水比提高后电炉［P］＜0.015%的比例下降，这是由于铁水中的磷含量较废钢中的磷含量高所致，操作人员要强化脱磷措施，防止出现成分出格。

3）冶炼成本降低。提高铁水比例后，吨钢降低冶炼成本3.38元，经济效益显著。

5　结语

莱钢50 t电炉通过调整配料结构、优化供氧送电制度和泡沫渣工艺等，建立高铁水比冶炼操作标模型，实现了电炉热装铁水比70%～80%条件下的正常冶炼，缩短了冶炼周期，提高了生产效率和钢铁料回收率，降低了冶炼电耗、电极消耗，吨钢降低冶炼成本3.38元。

［1］姜周华，芮树森，刘喜海.电弧炉兑铁水冶炼工艺的试验研究［J］.宝钢技术，1997（5）:41-45.

［2］纪国军，张会全，王国庆.50 t电炉提高铁水比实践［J］.天津冶金，2009（5）:3-6.

［3］俞海明，程杰.70 t电炉热装铁水的实践与进步［J］.山东冶金，2004，26（1）:13-15.

［4］金凤奎，周伟，张新文.电炉提高热装铁水比的生产实践［J］.宝钢技术，2009（6）:51-55.

Abstrraacctt::The feasibility of higher hot metal ratio smelting used in 50 t EAF was analyzed.By adjusting the structure of ingredients，optimizing smelting process and operation，the molten iron proportion was improved from 60%-70%to 70%-80%.The steel consumption and melting electric consumption are significantly reduced，and the duration for heating was shortened.At the same time，the quality of the molten steel is improved.The smelting cost was reduced 3.38 Yuan per ton.

Key worrddss::EAF；hot metal ratio；hot charging；smelting cost

Study and Improvement on the Molten Iron Proportion in 50 t EAF of Laiwu Steel

HUANG Tao，LIANG Chen，QI Fuchuan
（The Special Steel Division of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271105，China）

TF741.3

B

1004-4620（2016）05-0012-02

2016-03-11

黄涛，男，1984年生，2007年毕业于重庆科技学院炼钢及铁合金专业。现为山钢股份莱芜分公司特钢事业部技师，从事电炉炼钢工艺技术工作。