袁杰，鮑儉

( 江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇  江陰  214429)

摘 要: 在電弧爐50%熱裝鐵水條件下，對比了不同冶煉工藝對電弧爐冶煉周期、噸鋼氧耗和噸鋼電耗的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在電弧爐熱裝鐵水比相同的條件下，采用不同的供氧制度能夠有效縮短冶煉周期，提高電弧爐鋼水化學(xué)成分命中率。

關(guān) 鍵 詞: 電弧爐; 純凈鋼冶煉; 熱裝鐵水; 冶煉周期

引  言

純凈鋼冶煉工藝研究目前主要包括兩方面內(nèi)容: 一是盡可能降低鋼中雜質(zhì)元素的含量，二是開發(fā)新技術(shù)，嚴(yán)格控制鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量和形態(tài)。近年來隨著市場要求的變化和自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，江陰興澄特種鋼鐵有限公司( 以下簡稱“興澄特鋼”) 生產(chǎn)的汽車零部件用鋼日益增多，該類產(chǎn)品的表面質(zhì)量檢測、力學(xué)性能和晶粒度等檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)很高，因此對鋼液的純凈度要求也進(jìn)一步提高。電弧爐冶煉的原料主要為廢鋼和鐵水，電弧爐煉鋼采用強(qiáng)化用氧工藝［1］。其中廢鋼來源比較復(fù)雜，許多殘余元素難以控制，因此通過電弧爐兌入熱裝鐵水的方法來降低雜質(zhì)元素含量; 產(chǎn)品質(zhì)量要求越高，電弧爐兌入鐵水的比例就越高。

1   電弧爐主要設(shè)備工藝參數(shù)

直流電弧爐主要供氧設(shè)備為ACI PyreJet 集束氧槍和Pyrox 氧燃燒嘴，爐門自耗式碳氧槍和爐門水冷氧槍，具體參數(shù)如表1 所示。

2   試驗(yàn)方案

電弧爐中氧的輸入方式有: 爐門自耗式碳氧槍、爐門水冷氧槍、爐壁燒嘴和空氣中帶入的氧氣以及造渣材料提供的少量氧，而電弧爐中氧的輸出方式則有: 煙氣煙塵中的CO 和CO₂等氧化產(chǎn)物及未反應(yīng)的氧氣，爐渣中的FeO 和SiO₂等氧化產(chǎn)物。

對興澄特鋼一分廠的超高功率100 t 直流電弧爐的設(shè)備數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和分析得出，在采用GMBH 自耗式碳氧槍和3 支ACI PyreJet 集束氧槍配合使用時(shí)，其能夠提供的最大有效供氧強(qiáng)度為0．8 m³ /( t·min) ; 采用4500 m³ /h 的超音速水冷氧槍和3 支ACI PyreJet 集束氧槍配合使用時(shí)，有效供氧強(qiáng)度可達(dá)到1．25 m³ /( t·min) 。

通過對設(shè)備參數(shù)和以往生產(chǎn)實(shí)踐及數(shù)據(jù)的總結(jié)分析，制定兩種不同試驗(yàn)方案:

方案1: 采用自耗式碳氧槍與ACI PyreJet 集束氧槍全程進(jìn)行供氧，熱裝鐵水比為50%左右，冶煉鋼種為中碳鋼，統(tǒng)計(jì)冶煉周期、噸鋼氧耗、噸鋼電耗。

方案2: 采用自耗式碳氧槍和水冷氧槍在冶煉的不同階段與ACI PyreJet 集束氧槍配合進(jìn)行供氧，熱裝鐵水比為50%左右，冶煉鋼種為中碳鋼，統(tǒng)計(jì)冶煉周期、噸鋼氧耗、噸鋼電耗。

3   試驗(yàn)結(jié)果與分析

3．1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

采用以上兩種冶煉試驗(yàn)方案分別冶煉30 爐，統(tǒng)計(jì)電弧爐的冶煉周期，噸鋼氧耗和電耗，如圖1，2所示。

3．2 結(jié)果分析

對兩種方案的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。其中方案2 的冶煉周期相對于方案1 的冶煉周期平均值少2．4 min，從冶煉周期值的分布來看，方案2也明顯低于方案1; 在噸鋼氧耗方面，方案1 比方案2 少消耗氧氣3．35 m³ /t; 噸鋼電耗方面，方案1 比方案2 多消耗電能26．93 kWh /t。綜合對比來看，方案2 要優(yōu)于方案1，為純凈鋼的后續(xù)工序處理提供了時(shí)間保證。

電弧爐熱裝一定比例的鐵水生產(chǎn)中，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，采用模塊化及分時(shí)段控制理念解決了提高供電效率問題。電弧爐熱裝鐵水冶煉，吹氧時(shí)自然形成的泡沫渣( 氧化中、后期) ，足以包覆弧光，吹煉初期隨著低堿度爐渣的放出，應(yīng)多批量加入渣料，使?fàn)t渣堿度緩慢上升，既能持續(xù)保證爐渣的流動(dòng)性，又能提高冶煉效率，縮短冶煉時(shí)間。通過集成強(qiáng)化供氧和調(diào)整爐渣堿度、粘度等，完成全程泡沫渣冶煉。相對于方案1 中的自耗式碳氧槍，方案2 中采用的4500 m³ /h 的超音速水冷氧槍，有效供氧強(qiáng)度得到提高。水冷氧槍的使用，提高了射流氧的剛性，使其對熔池有足夠的穿透深度^［2］，加快鋼水脫碳、脫磷速度，在保證鋼液氧化性、磷成分符合工藝要求的前提下，縮短冶煉周期; 由于供氧強(qiáng)度的提高，氧化反應(yīng)的程度相對加深，從而導(dǎo)致了噸鋼氧耗的增加; 同樣由于供氧強(qiáng)度和效率的提高，電弧爐中鐵水氧化供熱量增加，同時(shí)由于冶煉效率的提高，減少了熱損失，均是電耗降低的原因。

另外，水冷氧槍冶煉存在爐壁、爐蓋的濺鋼問題，分析認(rèn)為爐壁、爐蓋是否濺鋼主要取決于爐渣的流動(dòng)性。吹煉初期，鐵水中的Si 優(yōu)先氧化，渣中SiO₂濃度迅速上升，同時(shí)Fe 部分氧化，渣中FeO 濃度亦迅速上升，此時(shí)熔渣堿度很低，流動(dòng)性良好，另一方面，C-O 反應(yīng)生成的CO 氣泡迅速逸出渣面，故形不成泡沫渣; 吹煉繼續(xù)進(jìn)行，爐門放渣，加料造新渣，此時(shí)吹氧，熔渣發(fā)泡良好。影響爐壁粘鋼的另一因素是渣量。冶煉后期渣量較小時(shí)，盡管爐渣發(fā)泡好，流動(dòng)性也好，但仍有濺鋼現(xiàn)象，故應(yīng)保持合適的渣量，一般不低于鋼水重量的2%。

4   結(jié)束語

在50%熱裝鐵水條件下，直流電弧爐冶煉純凈鋼有以下特點(diǎn):

(1) 爐門自耗式碳氧槍與超音速水冷氧槍的配合使用比單獨(dú)使用爐門自耗式碳氧槍的方式可以提高氧氣使用效率，縮短冶煉周期;

(2) 爐門自耗式碳氧槍與超音速水冷氧槍的配合使用比單獨(dú)使用爐門自耗式碳氧槍的方式噸鋼氧耗要高，噸鋼電耗偏低。

參 考 文 獻(xiàn):

［1］ 韓建淮，張琪漁．電弧爐煉鋼用氧量分析和熱裝鐵水的用氧效果［J］．江蘇冶金， 1997(3) : 55—56．

［2］ 徐國慶，許曉紅，錢剛．興澄鋼鐵公司100 t 直流EBT電弧爐高效生產(chǎn)實(shí)踐［J］． 特殊鋼，2004，25( 3) : 50—51．