70吨电炉高配铁水工艺研究

70吨电炉高配铁水工艺研究

喻善均

（重庆神华薄膜太阳能科技有限公司重庆400714）

摘要：探讨了70吨电炉高配铁水工艺，通过高配铁水试验，分析试验炉次对冶炼时间、消耗指标（电耗、氧耗、碳粉消耗及天然气消耗）与成本分析、钢水中P、S含量及除尘设备等方面的影响，摸索出了70吨电炉高配铁水比例为50%的炼钢工艺。

关键词：电炉；高配铁水；工艺研究

前言

我国是一个发展中的大国，废钢严重短缺，电费昂贵，成为制约我国发展电炉钢生产的关键因素，电炉炉料中配加部分铁水时可有效地降低冶炼电耗，缩短电炉冶炼时间，提高电炉生产率。电炉在使用较大量的铁水后，其比例可达40~50%，强化用氧即等于降低电耗，供氧与供电的结合是电炉提高生产节奏和节能降耗的重要手段，强化用氧是现代电弧炉炼钢工艺的显著特点[1]。热装铁水带来大量物理、化学热，提高电炉热效率，可显著降低电耗[2]。本文重点研究增加兑入铁水比例对冶炼时间、消耗指标及钢水质量的影响，探索70吨电炉高配铁水工艺路线。

1试验情况

70吨电炉开展了高配铁水工艺试验，铁水兑入量40t左右，共试验了13炉，各炉平均使用铁水41.09t（36.6~45t）、平均铁水比为51.28%(46.7~54.5%)，其中配45t铁水2炉、配43t铁水加6.3t半钢1炉，试验炉次配料情况见表1。

表1试验炉次配料统计

试验期间电炉是避峰生产，除首日试验的3炉外，其余均是在夜班生产。试验一般从每轮复产后第二炉开始，因为高炉供电炉的铁水进场时间不确定、数量时多时少、加之铁水温度波动大，铁水兑入65吨罐后，铁水粘罐量波动大（最多1次粘罐达3吨），造成实际入炉铁水波动较大。

2效果分析

1）冶炼时间（表2）

全部试验炉次总平均冶炼时间为70.5分钟，扣除扎炉门坎、等料和设备故障后，纯冶炼时间平均66.3分钟，较同期配30t左右铁水（即1小罐铁水，纯冶炼时间58.1分钟）长8.2分钟。除去配45t铁水2炉（0084、0089炉）、配43t铁水6.3t半钢1炉外（0059炉），即配铁水43t以下炉次（平均配铁水40.16t/炉），冶炼时间平均为67.3分钟，扣除扎炉门、等料和设备故障后，纯冶炼时间平均61.8分钟，较配30t铁水长3.7分钟，但完全能与本厂连铸周期匹配。

表2试验炉次时间统计

纯冶炼时间延长的主要原因是脱C时间大大延长，试验各炉次平均停电吹氧时间为28.3分钟，而配30t铁水及全冷料炉次基本上无停电吹氧时间，所以试验炉次尽管送电时间较配30t铁水缩短了21.1分钟，但总时间仍然有所延长。

造成停电吹氧时间长的原因是：

（1）与配30t铁水比（一般外加生铁约4t/炉），配C量提高约0.3%，脱C量相应增加约0.3%；

（2）为减少炉门跑钢，被迫降低冶炼全程特别是中前期吹氧强度，这也延长了脱C时间。

各炉次纯冶炼时间波动较大（57~90分钟），主要受停电吹氧时间波动影响（19~53分钟），一是各炉次实际配C量波动较大，二是不同炉次实际控制的吹氧强度波动较大。各炉次送电时间也有波动（22~34.5分钟），送电时间波动主要受全炉冶炼时间长短、铁水比、铁水温度、前炉出钢后炉内余水余渣量、出钢温度等因素波动的综合影响。

2）消耗指标与成本比较

试验炉次与原配30t铁水炉次电耗、氧耗、天然气消耗、C粉消耗情况见表3。

表3电耗、氧耗、天然气消耗、C粉消耗比较

（1）电耗

试验炉次电耗情况见表4，各炉总平均冶炼电耗185.8kwh/t料，折算到实际钢水量，为208.3kwh/t水，较配30吨铁水降低了54.11kwh/t水，较使用全冷料炉次（电耗393kwh/t水）降低了184kwh/t水。相当于每增加1%的铁水比，电耗降低约3.6kwh/t水。

各炉电耗波动较大（159~212kwh/t料、196.69~236.24kwh/t水），受全炉冶炼时间长短、铁水比（及配C量，氧耗影响电耗）、铁水温度、前炉出钢后炉内余水余渣量、出钢温度等因素的综合影响。如0020炉，为本轮生产的第4炉，铁水温度较高、冶炼时间较短、出钢温度较低、0019炉出钢后余水余渣较多，电耗最低，为176.77kwh/t水；0061炉，其铁水比较低、铁水温度较低、冶炼时间较长、出钢温度较高、0060炉出钢后余水余渣较少，结果电耗最高，达到236.24wh/t水。

表4试验炉次电耗统计

（2）氧耗

试验炉次氧耗情况见表5，各炉总平均冶炼氧耗41.06Nm3/t料，折合到实际钢水氧耗46.11Nm3/t水，较配30t铁水炉次（40.56Nm3/t水）高5.55Nm3/t水。

试验炉次较配30t铁水炉次配C量提高了约0.3%，估算脱C所需氧耗要增加约4.2Nm3/t水（氧气利用率按70%计算，氧化0.01%的C耗氧约0.14Nm3/t水），而且因冶炼时间延长烧嘴氧耗平均增加了约3.1Nm3/t水（1min约0.37Nm3/t水），总氧耗应当增加7.3Nm3/t水以上，但实际增加要少约2Nm3/t水，其主要原因是试验炉次主要使用炉门氧枪，可根据实际钢液面高度，通过调整氧枪高度与角度，使氧气射流能较好的深入钢液，因此氧气利用率大大提高，从而降低了氧耗；而原来配30t铁水炉次采用炉壁氧枪，其氧气射流的位置与角度固定，特别在钢液面较低时，其射入钢液深度受到很大限制，氧气利用率不高。

表5试验炉次氧耗统计

试验各炉氧气消耗波动较大（40.25~58.68Nm3/t水），主要受实际配C量（影响脱C耗氧量）、冶炼时间（影响烧嘴氧耗）、采用炉门供氧的比例（影响氧气利用率）等因素影响。如0059炉，配43t铁水加6.3t半钢，配C量达2.36%，且冶炼时间长，烧嘴氧耗达19.31Nm3/t水，总氧耗达54.72Nm3/t水；0089炉，因炉门氧枪故障全采用炉壁氧枪、且冶炼时间长、配C量较高（约2.22%），结果氧耗高达58.68Nm3/t水。

（3）天然气与C粉消耗

因为电炉冶炼过程烧嘴在吹氧与不吹氧时均有一定流量，试验炉次因为冶炼时间延长，导致天然气消耗略有增加（0.38Nm3/t水）。

在冶炼前期开始吹氧后，因为炉渣发生乳化后发泡高度高，即使不喷C粉，依然可以获得较好的发泡效果，完全能保证埋弧良好。但是，在冶炼后期（即吹氧后期），炉渣泡沫程度明显减弱，钢液面也有所下沉，为了流渣，需要喷入适量C粉。试验炉次C粉略有增加（0.13kg/t水）。

2）试验对其它方面的影响

（1）对钢中[P]、[S]的影响（表6）

各试验炉次电炉出钢[P]均较低，石灰加入量较配30t铁水炉次少0.5~1t/炉，电炉出钢[P]平均为0.0031%，较配30t铁水炉次低约0.002%。本公司铁水[P]按0.080%，废钢P按0.025%计算，试验炉次脱P率约94%，较配30t铁水炉次脱P率提高约10个百分点。说明多配铁水后，采用炉门氧枪吹氧，炉膛更为活跃，化渣更好，石灰利用率更高，更有利于脱P，也就是说多配铁水不会增加电炉脱P负担。

各试验炉次电炉出钢S平均为0.024%，较同期正常炉次高约0.006%，但不影响非低S钢的生产。因为本公司铁水S含量较管头高0.060%以上，在铁水配比进一步提高后，肯定会大幅度增高电炉出钢S，增加LF脱S负担。

表6试验炉次钢中P、S统计

（2）对除尘等设备的影响

试验中观察，对于配40t左右铁水，按目前供氧强度（实际瞬时最大约6000Nm3/h），吹氧时产生的烟尘不是很大，烟道口喷火不太厉害，没有恶化除尘效果。但进一步提高铁水比例后，现有除尘能力能否满足要求将是个问题。

在采用炉壁氧枪吹氧时，炉渣发泡很容易覆盖氧枪，使得钢渣喷溅很小，试验炉次炉壁、炉盖粘渣不严重。

3结论

1）在目前装备条件下，电炉配40吨左右铁水，正常情况下冶炼时间可以控制在60分钟以内，完全能与本厂连铸周期匹配。

2）试验各炉总平均冶炼电耗为208.3kwh/t水，较配30吨铁水降低了54.11kwh/t水，较使用全冷料炉次（电耗393kwh/t水）降低了184kwh/t水。相当于每增加1%的铁水比，电耗降低约3.6kwh/t水。

3）试验各炉总平均冶炼氧耗为46.11Nm3/t水，较配30t铁水炉次（40.56Nm3/t水）高5.55Nm3/t水。炉门氧枪较之炉壁氧枪的氧气利用率要高得多。

4）多配铁水并采用炉门氧枪吹氧有利于脱P，试验炉次石灰消耗减少了0.5~1t/炉，电炉出钢P平均为0.003%，较配30t铁水炉次低约0.002%。试验炉次电炉出钢S平均为0.024%，较同期正常炉次高约0.006%。在铁水配比进一步提高后，将大幅度增高电炉出钢S，增加LF脱S负担。

5）配40吨左右铁水在控制供氧强度条件下产生的烟尘不是很大，对电炉相关设备影响暂时不明显。

参考文献

[1]贺庆，郭征.电弧炉炼钢强化用氧技术的发展[J].钢铁研究学报，2004，16(5)：46-50.

[2]王新跃.60t电炉铁水热装冶炼效果分析[J].中国重型装备，2002(1)：42-54.

作者简介：喻善均，男，硕士研究生，主要从事电炉工艺和精炼炉工艺技术管理工作。