50t电弧炉热装铁水工艺实践与应用

【摘 要】电炉热装铁水是冶炼纯净钢的最佳途径，莱钢特钢事业部50t电炉采用在加完废钢后，通过行车吊起铁水罐直接从炉顶热装铁水工艺。该工艺通过近些年来的不断改善与优化，使50t电炉的生产周期、冶炼电耗、产品质量等各项经济指标得到了显著提高。

【关键词】电弧炉 铁水热装 冶炼电耗

中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-073-01

0 前言

在现代化的“EAF一LF一CC”短流程炼钢工艺中，现代电弧炉已取消了传统的“熔化、氧化、还原” 三段式冶炼工艺，其功能主要体现在快速化料和升温上，要求冶炼周期短，以满足连铸快节奏的要求。节能降耗、高效生产也已成为当代电弧炉的主要技术发展趋势。随着电炉炼钢技术的不断发展，特别是超高功率电炉及相关技术、炉外精炼技术个连铸技术的发展及广泛应用，使电炉生产率得到了大幅度提高，电耗显著降低。莱钢特钢事业部50t电炉自2002年1月1日采用铁水热装工艺，在生产实践中通过不断优化工艺操作，使生产率、钢水的内在质量、电炉的各项经济指标得到了全面提高，降低了生产成本。

2 铁水热装方式及热装比例

特钢事业部50t电炉为偏心炉底出钢，留钢、留渣操作，如果先兑铁水，后加废钢，由于铁水碳含量高，与电炉内氧化性炉渣、钢水发生碳氧反应易发生喷溅从而影响安全，并冲刷炉底，为减少热停时间，缩短冶炼周期，选用加入废钢料后，直接兑入铁水，然后送电冶炼。自2002年开始实施铁水热装，铁水比例从20%、30%、40%、50%。自装上炉壁氧枪，提高了供

3 铁水热装后效果分析

3.1铁水兑入比例对冶炼周期的影响

全废钢冶炼时，大部分融化的能量靠电能输入，废钢的融化及形成熔池的时间较慢，平均冶炼时间达到65min，热装铁水后，铁水带入大量的物理热和化学热，利于废钢的快速融化和形成熔池，从而缩短冶炼周期。但实际冶炼时间与对铁水的比例并不成正比，除了配套设备的不完善外，主要原因还是在供氧强度一定的情况下，随铁水比例的增加，入炉料中的碳含量增高，导致熔清碳高（0.35-1.25%范围内均存在），为保证脱碳效果，需要停电吹氧脱碳，这将延长冶炼时间。

3.2铁水兑入比例对冶炼电耗的影响

兑入炉内的铁水温度一般在1250～1350℃，可带入的物理热约300～350kWh/t[1]，同时铁水中的C、Si、Mn氧化时可释放出大量的化学热约200kWh/t，由此热装一定的铁水后，每吨铁水了带入热量约500kWh。从而随着铁水比例增加，电能的消耗越来越少，甚至可以出现零电耗。

3.3对泡沫渣的影响

50t电炉采用泡沫渣及留钢，留渣操作[2]。泡沫渣可使电弧埋弧操作，能使电功率和热效率显著提高。未兑铁水之前，全废钢冶炼时，形成熔池较慢，泡沫渣形成相对的较晚。而兑入一定的铁水后，铁水中的碳和氧枪吹入的氧气反应，产生大量的气体在熔池表面形成较厚的泡沫渣，从而在较短的时间内形成熔池，为提前形成泡沫渣创造好了条件。泡沫渣的提前形成对前期脱磷有着重要的作用。当工艺条件达到熔池温度1570～1580℃，炉渣碱度R=2.0～2.5，（FeO）=15%～20%，喷碳量9～10kg/t时，泡沫渣效果达到最佳状态，泡沫渣厚度可达到500～600mm。

3.4 对吹氧制度的影响

全废钢冶炼时，冶炼过程中全程送电，电耗大幅度增加，形成熔池的时间较慢，氧气利用率很低，热转部分铁水后，可以间接性的供电吹氧相结合。当铁水比例较高时，铁水中的碳含量就比较高，脱碳时间较长，所以在高铁水比时，加强供氧强度是缩短冶炼周期的最佳途径，莱钢特钢事业部经过一系列的优化措施，行成了一只炉门氧枪，四只集束炉壁氧枪的供氧模式，且供氧量大小可调。每只氧枪都采用可拉乌尔喷头，且与熔池表面行成43～45度的夹角，氧气流速都达到了1.7～2.0马赫，实现了稳定的超音速供氧，氧气流集中具有较高的穿透能力，增强了氧气对钢水的搅拌作用，促进钢渣反应，均匀钢液成分和温度减少喷溅，提高了氧气的利用率。在熔化期可停电，直接吹氧熔化冶炼，可使铁水中的碳大部分在熔化期就脱除掉。同时钢铁料也在碳氧反应产生的化学热中融化，从而缩短或是直接跳过了熔化期。

3.5对钢铁料回收率的影响

传统的全废钢冶炼时，钢铁料的回收率不稳定，采用铁水热装后钢铁料的回收率得到了提高。通过对电炉渣系成分的分析[3]，兑铁水后，渣中SiO2在15%左右，MnO2占4%，其主要来源于铁水中Si、Mn被氧化，同时由于碳含量增加，减少了氧对铁的氧化。使渣中的全铁含量在15-20%，与全废钢时全铁25%-35%相比，铁损减少，金属收得率得到提高。如图三：

4 结论

4.1铁水热装比例的提高，废钢的用量在逐渐减少，入炉的钢铁料成本降低。同时钢铁料的回收率的到提高。

4.2冶炼周期缩短，产量大幅度提高，由原来的日产量18炉提高到33炉，年产量提高了26万多吨。

4.3热装铁水后，钢水纯净度得到了提高，从而大幅度提高了钢水质量，提高了产品竞争度。

4.4冶炼电耗降低，炉体耐火材料消耗减少，吨钢成本降低。

参考文献：

[1] 王淑华 50t电炉热装铁水工艺节能降耗实践分析 金属学报 2000（4）36

[2] 吴 兵 50T电炉热装铁水工艺优化研究 莱钢科技 2002（8）

[3] 杜丽娜 电炉铁水热装工艺实践 太钢科技 2003