專利名稱：電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電爐煉鋼方法的改進(jìn)，特別是電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的鋼鐵廠在煉鋼時(shí)要用到電爐或轉(zhuǎn)爐等冶煉設(shè)備，電爐在冶煉時(shí)所排放的溫室效應(yīng)氣體(CO2)量是用轉(zhuǎn)爐時(shí)排放量的1/4，因而符合鋼鐵業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。但是電爐煉鋼的不足之處是其冶煉時(shí)間比較長(zhǎng)，是轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間的2-3倍，生產(chǎn)效率較低。造成這一現(xiàn)象的原因是現(xiàn)有電爐工作時(shí)，考慮到為了脫碳、造渣及供電合理匹配等因素，要采用不同時(shí)期不同供電模式，分為好幾級(jí)供電，其供電電壓較低，功率小，致使冶煉時(shí)間長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，能有效地縮短電爐冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，包括如下步驟1、保持電爐整流器的無功功率不變，將其觸發(fā)角前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓繼而提高電爐變壓器的輸出功率，除電爐穿井期外，電爐的冶煉全程采取高電壓；2、吹氧向電爐內(nèi)投入由煙煤及瀝青焦組成的爐門快化料，控制電爐留鋼量為出鋼量的10-20％，且爐內(nèi)留有熱渣，電爐送電后2分鐘，旋入碳-氧槍，提高氧壓以4500-5300Nm3/h進(jìn)行大氧量吹氧，氧氣吹向爐門坑處的快化料，同時(shí)熔化爐門廢鋼，氧槍不斷向爐內(nèi)熔池深入，當(dāng)爐門周圍廢鋼發(fā)紅時(shí)，氧槍縮回，吹掃爐門處廢鋼和爐門兩側(cè)廢鋼，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期為止，后加入第二批料，送電，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均為大氧量吹氧；3、泡沫渣冶煉首先調(diào)整廢鋼配料及兌鐵水量的比例為15-40％，鐵水隨第一批料加完后兌入；調(diào)整爐渣堿度為1.8-2.5，確定渣中MgO含量為4-10％；設(shè)置噴碳流量檔位為三檔，1檔為12-18kg/min，2檔為25-35kg/min，3檔為45-60kg/min，選用含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向電爐內(nèi)噴碳，當(dāng)爐門廢鋼發(fā)紅時(shí)，用電爐的1檔噴碳助熔并持續(xù)到第一批料熔化完，電爐第二批料熔化2分鐘后用1檔噴碳，快熔清時(shí)改用2檔，后改為3檔，直到氧化期，保持泡沫渣，測(cè)溫取樣后，保持3檔噴碳，泡沫渣起泡后可減檔噴碳，直至達(dá)到出鋼條件。
要達(dá)到電爐高效化生產(chǎn)目的，必須縮短電爐冶煉時(shí)間，即在較短時(shí)間內(nèi)輸入所需電能和氧氣(化學(xué)能)，二者缺一不可，這樣才能達(dá)到電爐出鋼溫度和成分要求，本發(fā)明的冶煉方法，將增加電爐電壓與全程泡沫渣工藝有機(jī)地結(jié)合起來，從而達(dá)到縮短電爐冶煉時(shí)間的目的。
采用本發(fā)明的方法，保留電爐整流器的原無功功率Q(|α1-α2|)不變；將其觸發(fā)角α1、α2前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓繼而提高電爐變壓器的輸出功率，除電爐穿井期外，電爐的冶煉全過程采取高電壓供電模式。
根據(jù)有功功率P和無功功率的關(guān)系P＝Ud0Id(cosα1+cosα2)＝UdId；Q＝Ud0Id(sinα1+sinα2)其中Ud、Id、P分別為直流側(cè)電壓、直流側(cè)電流、輸入功率；Ud0為觸發(fā)角α1＝α2＝0°時(shí)的整流電壓，Ud0＝1.35U21，U21整流變壓器副邊電壓。在Ud、Id、P已知的條件下，當(dāng)α1＝α2時(shí)，無功功率Q最大；當(dāng)|α1-α2|最大時(shí)，無功功率Q最小。本發(fā)明的方法適用于各種不同噸位的電爐煉鋼使用，現(xiàn)以70噸電爐為例，其所用的電爐變壓器制造參數(shù)見表1。
表1 根據(jù)變壓器的制造參數(shù)和整流器接線特點(diǎn)可以做如下的理論計(jì)算整流后的直流電壓Ud＝1.35U21cos0＝1.35×575＝776(V)(當(dāng)α＝0°時(shí))Ud＝1.35U21cos30°＝1.35×575＝672(V) (當(dāng)α＝30°時(shí))整流后的直流電流Id＝I2/0.816＝30991/0.816＝37979(A)從上可看出，電爐原設(shè)定直流電壓為525V，但該電爐最大直壓為776V，有一定的富裕量，這就使提高電爐的工作電壓以及輸入功率成為可能。電爐供電參數(shù)設(shè)定及調(diào)整見表2。
表2 根據(jù)以上表格，我們作以下計(jì)算
提高功率前電爐有效功率P＝2×525×40000＝42(MW)提高功率后電爐有效功率P＝2×595×40000＝47.6(MW)可以看出有效功率提高了5.6MW；由于提高電壓，電爐整流變壓器的利用效率得到很大提高。
傳統(tǒng)模式電爐冶煉工藝是根據(jù)電爐冶煉期不同而采用不同的供電制度和供氧制度，見表3，其中P為輸入功率(MW)，Q為氧氣流量。其分為好幾級(jí)供電，其供電電壓較低，功率小，致使冶煉時(shí)間長(zhǎng)。
表3傳統(tǒng)模式電爐供電、供氧制度本發(fā)明的電爐冶煉方法是在電爐冶煉期中采用全程高電壓供電制度和大氧量供氧制度，如表4。
表4本發(fā)明電爐供電、供氧制度實(shí)踐證明，對(duì)于70噸直流電爐應(yīng)用此冶煉方法，達(dá)到了電爐高效化目的，在全廢鋼條件下冶煉時(shí)間可以縮短8分鐘，電爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到極大提高，本發(fā)明的冶煉方法中采用的大氧量吹氧模式是指電爐的整個(gè)冶煉周期采用大流量氧氣吹氧，吹氧可以實(shí)現(xiàn)有效節(jié)電，一般情況下，1Nm3/t氧氣可節(jié)電3-5KWh/t。與傳統(tǒng)模式電爐冶煉相比，吹氧時(shí)間縮短了，冶煉周期縮短了，但氧氣消耗總量并未增加。
本發(fā)明的冶煉方法中提高電爐的電壓只是一個(gè)方面，由于冶煉初期爐門處有大量的冷廢鋼，氧槍吹入氧氣難以打著火，同時(shí)，冷廢鋼也難以熔化，這樣，通過在爐門處掂入易著火，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的碳質(zhì)材料或其它材料可使氧氣槍迅速熔化廢鋼，伸入熔池，實(shí)現(xiàn)最大氧量供氧條件。再配合使用在大氧量供氧條件下的泡沫渣冶煉步驟，即可有效的縮短電爐的冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的冶煉方法適合各種噸位的電爐煉鋼使用，既適合電爐全廢鋼冶煉條件又適合鐵水比20-35％條件，適合電爐配置有消耗式碳—氧槍吹氧方式。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，包括如下步驟1、保持電爐整流器的無功功率不變，將其觸發(fā)角前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓繼而提高電爐變壓器的輸出功率，除電爐穿井期外，電爐的冶煉全程采取高電壓；對(duì)于70噸電爐，可以提高其電壓至595伏，該電壓值低于電爐的最大電壓(776V)。2、吹氧向電爐內(nèi)投入由煙煤及瀝青焦組成的爐門快化料，控制電爐留鋼量為出鋼量的10％，且爐內(nèi)留有熱渣，電爐送電后2分鐘，旋入碳-氧槍，提高氧壓以4500Nm3/h進(jìn)行大氧量吹氧，氧氣吹向爐門坑處的快化料，同時(shí)熔化爐門廢鋼，氧槍不斷向爐內(nèi)熔池深入，當(dāng)爐門周圍廢鋼發(fā)紅時(shí)，氧槍縮回，吹掃爐門處廢鋼和爐門兩側(cè)廢鋼，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期為止，后加入第二批料，送電，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均為大氧量吹氧；其中，爐門快化料中煙煤與瀝青焦的配比為3∶1，該快化料的粒度為5-40mm，使用時(shí)，該快化料的用量為每爐30-60kg；3、泡沫渣冶煉首先調(diào)整廢鋼配料及兌鐵水量的鐵、水比例為15％，最佳鐵、水比為20％，鐵水隨第一批料加完后兌入，渣鐵、渣廢鋼使用比例為1-5％，最佳比例為2-3％，最好和有鐵水時(shí)搭配使用，廢鋼配料按料籃上、中、下分別搭配好。全廢鋼時(shí)可配入焦炭，焦炭配比按15-20kg/t配加，分兩批料加入，第一批加入總量的40％，第二批為總量的60％，焦炭加入料籃的底部。調(diào)整爐渣堿度為1.8，最好為2.0，以便將FeO對(duì)泡沫渣的影響程度減至最小。確定渣中MgO含量為4％，最佳值是7％，以便減輕耐材侵蝕。渣中MgO含量過低，降低爐渣流動(dòng)性，無法形成泡沫渣，過高，渣子干，也無法形成泡沫渣。設(shè)置噴碳流量檔位為三檔，1檔為12kg/min，2檔為25kg/min，3檔為45kg/min，選用用炭化爐技術(shù)生產(chǎn)的含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向電爐內(nèi)噴碳，當(dāng)爐門廢鋼發(fā)紅時(shí)，用電爐的1檔噴碳助熔并持續(xù)到第一批料熔化完，電爐第二批料熔化2分鐘后用1檔噴碳，快熔清時(shí)改用2檔，后改為3檔，直到氧化期，保持泡沫渣，測(cè)溫取樣后，保持3檔噴碳，泡沫渣起泡后可減檔噴碳，直至達(dá)到出鋼條件。
實(shí)施例2一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，包括如下步驟1、保持電爐整流器的無功功率不變，將其觸發(fā)角前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓繼而提高電爐變壓器的輸出功率，除電爐穿井期外，電爐的冶煉全程采取高電壓。對(duì)于70噸電爐，可以提高其電壓至595伏。2、吹氧向電爐內(nèi)投入由煙煤及瀝青焦組成的爐門快化料，控制電爐留鋼量為出鋼量的20％，且爐內(nèi)留有熱渣，電爐送電后2分鐘，旋入碳-氧槍，提高氧壓以5300Nm3/h進(jìn)行大氧量吹氧，氧氣吹向爐門坑處的快化料，同時(shí)熔化爐門廢鋼，氧槍不斷向爐內(nèi)熔池深入，當(dāng)爐門周圍廢鋼發(fā)紅時(shí)，氧槍縮回，吹掃爐門處廢鋼和爐門兩側(cè)廢鋼，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期為止，后加入第二批料，送電，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均為大氧量吹氧；其中，爐門快化料中煙煤與瀝青焦的配比為3∶1，該快化料的粒度為5-40mm，使用時(shí)，該快化料的用量為每爐30-60kg；3、泡沫渣冶煉首先對(duì)全廢鋼配料及兌鐵水量進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于低碳鋼鐵、水比為40％，最佳鐵、水比為20％，鐵水隨第一批料加完后兌入，渣鐵、渣廢鋼使用比例為1-5％，最佳比例為2-3％，最好和有鐵水時(shí)搭配使用，廢鋼配料按料籃上、中、下分別搭配好。全廢鋼時(shí)可配入焦炭，焦炭配比按15-20kg/t配加，分兩批料加入，第一批加入總量的40％，第二批為總量的60％，焦炭加入料籃的底部。確定爐渣堿度為2.5，以便將FeO對(duì)泡沫渣的影響程度減至最小。確定渣中MgO含量為10％，以便減輕耐材侵蝕。渣中MgO含量過低，降低爐渣流動(dòng)性，無法形成泡沫渣，過高，渣子干，也無法形成泡沫渣。設(shè)置噴碳流量檔位為三檔，1檔為18kg/min，2檔為35kg/min，3檔為60kg/min，選用用炭化爐技術(shù)生產(chǎn)的含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向電爐內(nèi)噴碳，當(dāng)爐門廢鋼發(fā)紅時(shí)，用電爐的1檔噴碳助熔并持續(xù)到第一批料熔化完，電爐第二批料熔化2分鐘后用1檔噴碳，快熔清時(shí)改用2檔，后改為3檔，直到氧化期，保持泡沫渣，測(cè)溫取樣后，保持3檔噴碳，泡沫渣起泡后可減檔噴碳，直至達(dá)到出鋼條件。
當(dāng)然，本發(fā)明的方法還可以用于其它噸位的電爐煉鋼使用，只要適當(dāng)?shù)靥岣咂潆妷涸倥浜鲜褂帽景l(fā)明方法中的大氧量吹氧及泡沫渣冶煉步驟即可。需要額外指出的是，電壓值不宜提的太高，電壓如果提得過高，則電弧的長(zhǎng)度長(zhǎng)，損壞電爐水冷設(shè)備，加速爐襯侵蝕。由于電壓提高，電爐水冷爐壁、水冷爐蓋負(fù)荷增加，同時(shí)，由于電壓提高，電爐偏弧程度增大，偏弧區(qū)的水冷件及爐襯壽命將降低。對(duì)此，需要加大偏弧區(qū)水冷件冷卻水量，同時(shí)，對(duì)其它部位水冷件水量進(jìn)行適量增加，偏弧區(qū)使用銅質(zhì)水冷盤；為了防止偏弧對(duì)爐襯侵蝕，可以通過在偏弧區(qū)加裝壓縮空氣噴吹管將電弧吹開。
權(quán)利要求
1.一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，包括如下步驟1、保持電爐整流器的無功功率不變，將其觸發(fā)角前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓繼而提高電爐變壓器的輸出功率，除電爐穿井期外，電爐的冶煉全程采取高電壓；2、吹氧向電爐內(nèi)投入由煙煤及瀝青焦組成的爐門快化料，控制電爐留鋼量為出鋼量的10-20％，且爐內(nèi)留有熱渣，電爐送電后2分鐘，旋入碳-氧槍，提高氧壓以4500-5300Nm3/h進(jìn)行大氧量吹氧，氧氣吹向爐門坑處的快化料，同時(shí)熔化爐門廢鋼，氧槍不斷向爐內(nèi)熔池深入，當(dāng)爐門周圍廢鋼發(fā)紅時(shí)，氧槍縮回，吹掃爐門處廢鋼和爐門兩側(cè)廢鋼，之后，再插入熔池吹氧直到第一批料熔化期為止，后加入第二批料，送電，立即吹氧，操作同上，熔化期和氧化期均為大氧量吹氧；3、泡沫渣冶煉首先調(diào)整廢鋼配料及兌鐵水量的比例為15-40％，鐵水隨第一批料加完后兌入；調(diào)整爐渣堿度為1.8-2.5，確定渣中MgO含量為4-10％；設(shè)置噴碳流量檔位為三檔，1檔為12-18kg/min，2檔為25-35kg/min，3檔為45-60kg/min，選用含固定碳大于86％、粒度小于3mm的泡沫渣碳粉向電爐內(nèi)噴碳，當(dāng)爐門廢鋼發(fā)紅時(shí)，用電爐的1檔噴碳助熔并持續(xù)到第一批料熔化完，電爐第二批料熔化2分鐘后用1檔噴碳，快熔清時(shí)改用2檔，后改為3檔，直到氧化期，保持泡沫渣，測(cè)溫取樣后，保持3檔噴碳，泡沫渣起泡后可減檔噴碳，直至達(dá)到出鋼條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，其特征是爐門快化料中煙煤與瀝青焦的配比為3∶1，該快化料的粒度為5-40mm，該快化料的用量為每爐30-60kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，其特征是爐渣堿度為2.0。
全文摘要
一種電爐高電壓及大氧量泡沫渣冶煉方法，保持電爐整流器的無功功率不變，將其觸發(fā)角前移，提高電爐整流器的直流側(cè)電壓，在電爐的冶煉全程采取高電壓；向電爐內(nèi)投入爐門快化料，電爐送電后2分鐘，旋入碳－氧槍，以4500－5300Nm
文檔編號(hào)C21C5/52GK1629323SQ20041005530
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月14日
發(fā)明者宋維兆, 王領(lǐng)瑩, 王新成, 侯小平, 狄明軍, 穆保安 申請(qǐng)人:新疆八一鋼鐵股份有限公司