CN102321783A - 一种实验用感应炉的炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实验用感应炉的炼钢方法。其步骤：通电并使炉内固体金属料完全融化；采用定位或逐步变低水冷氧枪位方式从炉顶向炉内吹氧气；造渣；在顶吹氧到15～16min时改变底吹气体流量；当钢水中碳的质量百分比＜0.1％时，结束顶部供氧；炉内除渣，然后根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化及出钢。本发明的特点：处理时间短、操作灵活有效；对感应炉内熔融金属并进行脱碳、气及除磷、硫杂质，可使铁水迅速冶炼成钢，对扩展感应炉的冶金功能、控制品种成分和产品质量好处很大；为炼钢优先脱磷提供了良好条件，出钢磷含量降至0.010～0.0045Wt.％，可以消除萤石等固体助溶剂对环境的污染及炉衬的侵蚀。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体属于一种碱性炉衬的感应炉的炼钢方法。
背景技术
中频感应炉是不少企业用来对固体金属进行融化及成分调整的常用手段，大学和研究机构也往往通过小型中频感应炉进行材料研制或工艺性基础试验，这种方法受中频感应炉耐火材料寿命、冶炼条件限制，难以在同一装置集中完成脱碳、脱气、脱磷、脱硫等综合精炼。在钢水成分高于规格要求的场合，往往采用不同成分钢水勾兑的办法，或者与炉外处理相结合来实施多功能精炼。
例如，中国专利申请号：CN200710034451.7公开的一种微碳铬铁合金的生产工艺，需要把高碳铬铁装入中频感应炉熔化升温，然后将金属液兑入罐中，再移入真空精炼工位进行氩氧混吹，以生产低微碳铬铁。中国专利申请号：CN01108113.9公开的一种变频感应炉冶炼中低碳锰铁的方法，将固态碳素锰铁放入第一感应炉熔化，然后兑入第二感应炉再进行顶底吹，最后通过添加还原剂和搅拌，使渣中锰还原至铁中。中国专利申请号：CN201010268043.X]公开的一种奥氏体不锈钢的生产方法，需要采用电炉-AOD炉-LF炉串联的方法来熔炼和调整金属成分温度，以得到奥氏体不锈钢。上述专利文献所公开的内容，熔料和冶炼操作不是在同一反应装置内完成的，需要结合炉外处理来完成多功能精炼。
中国专利申请号：CN 01108112.0公开了一种变频感应电炉全废钢冶炼不锈钢的方法，通过向炉内熔化的不锈钢废料添加渣料进行顶底吹，最后加入还原剂将渣中铬还原至钢中。JP专利申请号：JP19870008777公开了一种经济制造含铬钢铁的方法，把铬矿石、含碳材料、造渣剂加入精炼炉，通过顶供氧-底吹氩进行脱碳和渣中铬还原，以获得含铬钢铁。其两项文献所公开的内容属于采用电弧炉或精炼炉制备含铬不锈钢铁的生产方案，未包括使生铁迅速冶炼成钢必须的脱碳和脱磷脱硫任务。
所检索到的KR专利申请号：KR20040074725专利文献，公开了一种提高电弧炉炼钢金属还原率的方法，在熔池侧上方喷吹氧和氮气提高金属还原率。专利申请号为CN201110032086.2的专利文献，公开了一种电炉炼钢还原期的冶炼方法，其在加入Fe-Si后，通过插入渣面下的喷枪吹氮搅拌提高还原效率。US专利申请号：US19880276612公开了一种铁矿石还原方法，把预热及预还原后的铁矿石、含碳材料放入融化还原炉进行顶底吹搅拌还原铁。所述的三项专利文献均未涉及中频感应炉炼钢的氧化精炼过程。
中国专利申请号：CN200610040303.1公开了一种用感应炉直接炼钢的方法，先将铁矿粉、氧化铁皮、磁选加工的铁渣置于感应炉内熔炼成铁水后扒渣，再通入石灰粉和氧气进行吹炼，最后铸成钢锭或钢坯。文献Pozzi，Marcello.Operating results of the EAF optimizationsystem at Riva Verona.Metall Plant Technol Int.-60-69公开的是一种EAF炉炼钢专家系统，主要涉及碳/氧、甲烷转换，烟气、电力调整，甲烷及注碳功能，未见其方法和技术参数涉及感应条件下采用顶底吹快速脱碳并去除磷硫的方案。
因此，进一步发掘现有中频感应炉的精炼功能和效率，使之转变为可以进行多功能精炼的方法，对冶金工作者开展试验研究，提高感应炉炼钢的技术水平和品种质量具有重要的意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有中频感应炉冶金功能的不足提供一种基于中频感应炉的顶底吹炼钢方法，可以在同一感应炉内对熔融金属脱碳、脱气和去除磷、硫等杂质元素，使铁水迅速冶炼成钢，出钢磷含量可降至0.010～0.0045Wt.％的实验用感应炉的炼钢方法。
实现上述目的的技术措施：
一种实验用感应炉的炼钢方法，其步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位固定不变，供氧强度为3.1～3.3Nm3/min，同时从炉底供气元件吹入氩气或氮气搅拌，供气强度为每吨钢0.05～0.15Nm3/min；
3)造渣：采用石灰和白云石，加入量为石灰50～52kg/吨钢，白云石16～18kg/吨钢；
4)在顶吹氧时间到15～16min时，改变底吹气体流量，按每吨钢0.08～0.18Nm3/min吹入氩气搅拌；
5)当钢水中碳的质量百分比＜0.1％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.7～3.0，底部按每吨钢0.10～0.20Nm3/min继续吹入氩气搅拌，处理时间为4～8分钟；
6)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
其特征在于：感应炉炼钢过程供电输出功率为20～45千瓦。
其特征在于：所述的氧枪枪位固定在氧枪喷头距钢水静止深度时的40～45处％。
一种实验用感应炉的炼钢方法，其步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位为逐步变低操作，供氧强度为每吨钢3.3～3.5Nm3/min；
3)造渣：采用石灰、白云石和萤石，加入量为石灰53～54kg/吨钢，白云石18～20kg/吨钢，萤石≤4.5kg/吨钢；
4)当钢水中碳的质量百分比＜0.1％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.8～3.2，底部按每吨钢0.15～0.25Nm3/min吹入氩气搅拌，处理时间为6～10分钟；
5)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
其特征在于：感应炉炼钢过程供电输出功率20～45千瓦。
其特征在于：所述的氧枪枪位逐步变低操作按照以下方式进行：0～5min内氧枪枪位在钢水静止深度时的50％，5～15min内氧枪枪位在钢水静止深度时的60％，15min～吹氧结束时氧枪枪位在钢水静止深度时的70％。
采用本发明的有益效果是：
(1)提供了一种具有感应加热和顶底吹特点的多功能冶炼方法，处理时间短、操作灵活有效。
(2)对感应炉内熔融金属进行脱碳、脱气、去除磷、硫杂质元素，可以使铁水迅速冶炼成钢，对扩展感应炉的冶金功能、控制品种成分和产品质量好处很大。
(3)本发明为炼钢优先脱磷提供了良好条件，出钢磷含量降至0.010～0.0045Wt.％，可以消除萤石等固体助溶剂对环境的污染及炉衬的侵蚀。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的描述：
实验条件为中频感应炉。
实施例1
在中频感应炉内装入固体金属料61Kg，冶炼低碳低磷钢，冶炼过程供电输出功率30～45千瓦。其试验炼钢步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位在氧枪喷头距钢水静止深度时的40处％固定，供氧强度为每吨钢3.1Nm3/min，同时从炉底供气元件吹入氮气搅拌，供气强度为每吨钢0.05～0.10Nm3/min；
3)造渣：采用石灰和白云石，加入量为石灰50kg/吨钢，白云石16kg/吨钢；
4)在顶吹氧时间到15min时，改变底吹气体流量，按每吨钢0.08Nm3/min吹入氩气搅拌；
5)当钢水中碳的质量百分比为0.06％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.7，底部按每吨钢0.10Nm3/min继续吹入氩气搅拌，处理时间为4分钟；
6)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
本实施例的钢水成分，碳含量为0.04wt.％，磷含量为0.0045wt.％，硫含量为0.023wt.％，氮含量为0.0013wt.％。
实施例2
在中频感应炉内装入固体金属料60Kg，冶炼低碳钢，冶炼过程供电输出功率20～40千瓦。其试验炼钢步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位固定在氧枪喷头距钢水静止深度时的45处％固定，供氧强度为每吨钢3.3m3/min，同时从炉底供气元件吹入氩气搅拌，供气强度为每吨钢0.08～0.15Nm3/min；
3)造渣：采用石灰和白云石，加入量为石灰52kg/吨钢，白云石18kg/吨钢；
4)在顶吹氧时间到16min时，改变底吹气体流量，按每吨钢0.18Nm3/min继续吹入氩气搅拌；
5)当钢水中碳的质量百分比为0.085％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在3.0，底部按每吨钢0.20Nm3/min继续吹入氩气搅拌，处理时间为8分钟；
6)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
本实施例的钢水成分，碳含量为0.06wt.％，磷含量为0.01wt.％，硫含量为0.020wt.％，氮含量为0.0020wt.％。
实施例3
在中频感应炉内装入固体金属料60Kg，冶炼低碳低磷钢，冶炼过程供电输出功率30～45千瓦。其试验炼钢步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位变低操作按照以下方式进行：0.5min在钢水静止深度时的50％，5.5min在钢水静止深度时的60％，吹氧结束时在钢水静止深度时的70％；供氧强度为每吨钢3.3Nm3/min；
3)造渣：采用石灰、白云石和萤石，加入量为石灰53kg/吨钢，白云石18kg/吨钢，萤石4.5kg/吨钢；
4)当钢水中碳的质量百分比为0.06％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.8，底部按每吨钢0.15Nm3/min吹入氩气搅拌，处理时间为6分钟；
5)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
本实施例的钢水成分，碳含量为0.04wt.％，磷含量为0.006wt.％，硫含量为0.025wt.％，氮含量为0.0028wt.％。
实施例4
在中频感应炉内装入固体金属料61Kg，冶炼低碳低磷钢，冶炼过程供电输出功率20～40千瓦。其试验炼钢步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位变低按照以下方式进行：4.5min在钢水静止深度时的50％，15min在钢水静止深度时的60％，到吹氧结束时在钢水静止深度时的70％；供氧强度为每吨钢3.5Nm3/min；
3)造渣：采用石灰、白云石和萤石，加入量为石灰54kg/吨钢，白云石20kg/吨钢，萤石2kg/吨钢；
4)当钢水中碳的质量百分比为0.074％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在3.0，底部按每吨钢0.20Nm3/min吹入氩气搅拌，处理时间为8分钟；
5)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
本实施例的钢水成分，碳含量为0.05wt.％，磷含量为0.009wt.％，硫含量为0.024wt.％，氮含量为0.0026wt.％。
实施例5
在中频感应炉内装入固体金属料62Kg，冶炼钢种为低碳钢，供电输出功率为25～45千瓦。其试验炼钢步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位变低按照以下方式进行：3min在钢水静止深度时的50％，9min在钢水静止深度时的60％，15分钟在钢水静止深度时的70％；供氧强度为每吨钢3.4Nm3/min；
3)造渣：采用石灰和白云石，加入量为石灰54kg/吨钢，白云石18kg/吨钢，萤石0kg/吨钢；
4)当钢水中碳的质量百分比为0.054％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在3.2，底部按每吨钢0.25Nm3/min吹入氩气搅拌，处理时间为10分钟；
5)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
本实施例的钢水成分，碳含量为0.02wt.％，磷含量为0.01wt.％，硫含量为0.020wt.％，氮含量为0.0022wt.％。
上述实施例仅为例举，并非全部。
Claims (6)
1.一种实验用感应炉的炼钢方法，其步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位固定不变，供氧强度为每吨钢3.1～3.3Nm3/min，同时从炉底供气元件吹入氩气或氮气搅拌，供气强度为每吨钢0.05～0.15Nm3/min；
3)造渣：采用石灰和白云石，加入量为石灰50～52kg/吨钢，白云石16～18kg/吨钢；
4)在顶吹氧时间到15～16min时，改变底吹气体流量，按每吨钢0.08～0.18Nm3/min吹入氩气搅拌；
5)当钢水中碳的质量百分比＜0.1％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.7～3.0，底部按每吨钢0.10～0.20Nm3/min继续吹入氩气搅拌，处理时间为4～8分钟；
6)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
2.如权利要求1所述的一种实验用感应炉的炼钢方法，其特征在于：感应炉炼钢过程供电输出功率为20～45千瓦。
3.如权利要求1所述的一种实验用感应炉的炼钢方法，其特征在于：所述的氧枪枪位固定在氧枪喷头距钢水静止深度时的40～45处％。
4.一种实验用感应炉的炼钢方法，其步骤：
1)通电，使炉内的固体金属料完全融化；
2)采用水冷氧枪从炉顶向炉内喷吹氧气，吹炼过程氧枪枪位为逐步变低操作，供氧强度为每吨钢3.3～3.5Nm3/min；
3)造渣：采用石灰、白云石和萤石，加入量为石灰53～54kg/吨钢，白云石18～20kg/吨钢，萤石≤4.5kg/吨钢；
4)当钢水中碳的质量百分比＜0.1％时，结束顶部供氧，炉渣二元碱度CaO/SiO2控制在2.8～3.2，底部按每吨钢0.15～0.25Nm3/min吹入氩气搅拌，处理时间为6～10分钟；
5)在炉内除渣，然后，根据所炼钢种进行铝脱氧及合金化，最后出钢。
5.如权利要求4所述的一种实验用感应炉的炼钢方法，其特征在于：感应炉炼钢过程供电输出功率为20～45千瓦。
6.如权利要求4所述的一种实验用感应炉的炼钢方法，其特征在于：所述的氧枪枪位逐步变低操作按照以下方式进行：0～5min内氧枪枪位在钢水静止深度时的50％，5～15min内氧枪枪位在钢水静止深度时的60％，15min～吹氧结束时氧枪枪位在钢水静止深度时的70％。
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