專利名稱：電爐煉鋼供氧工藝及使用該供氧工藝的電爐煉鋼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種電爐供氧工藝及使用該供氧工藝的電爐冶煉方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，提高電爐(通常所說(shuō)的電爐就是指電弧爐)短流程工藝的競(jìng)爭(zhēng)力成為日益緊迫的問(wèn)題，最為關(guān)鍵的就是采用電爐的高效強(qiáng)化冶煉技術(shù)、 進(jìn)一步縮短電爐的冶煉時(shí)間，降低消耗，降低成本。超高功率電弧爐的高效強(qiáng)化冶煉在很大程度上依賴于高效地使用氧氣，集束氧槍是將氧燃燒嘴與氧槍的功能有機(jī)的結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)超高功率電爐煉鋼時(shí)高效地使用氧氣。集束氧槍通常包括三層相互獨(dú)立的氣體通道，即，位于集束氧槍中心的、用于產(chǎn)生高速氧氣射流的拉烏爾噴嘴(也可稱為氧槍)和圍繞拉烏爾噴嘴的氧燃燒嘴，所述氧燃燒嘴包括圍繞拉烏爾噴嘴的可燃?xì)怏w噴嘴和圍繞可燃?xì)怏w噴嘴外側(cè)的氧氣噴嘴。集束氧槍可將氧氣高效地輸入到爐內(nèi)的冷點(diǎn)區(qū)域，以加速能量的轉(zhuǎn)換和冶金反應(yīng)。集束氧槍中心的拉烏爾噴嘴噴出氧氣射流被氧燃燒嘴火焰環(huán)繞包圍而得到保護(hù)，從而達(dá)到減緩射流速度衰減的目的。氧氣射流具有噴射距離長(zhǎng)、沖擊力大、氧氣利用率高等特點(diǎn)，是電爐降低成本和提高生產(chǎn)效率有效的技術(shù)手段。對(duì)于超高功率電弧爐采用集束氧槍供氧的工藝，就其供氧而言， 如果供氧時(shí)間太早，爐料溫度低，氧氣利用率不高；如果供氧強(qiáng)度過(guò)大，熱負(fù)荷高，大量的爐料未熔化，氧氣射流碰撞爐料形成的反彈射流以及氧化脫碳反應(yīng)產(chǎn)生的鋼渣噴濺對(duì)氧槍的安全運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅。因反彈射流造成的氧槍受損，會(huì)降低氧槍的使用壽命，甚至于會(huì)使氧槍發(fā)生燒壞而漏水，從而導(dǎo)致重大的安全事故；如果供氧時(shí)機(jī)太晚，必將增加吹氧脫碳的時(shí)間，延長(zhǎng)冶煉時(shí)間，從而降低電爐的生產(chǎn)效率。因此，供氧工藝對(duì)提高電爐冶煉的效率起著至關(guān)重要的作用。關(guān)于電爐煉鋼集束氧槍的用氧技術(shù)，專利文獻(xiàn)也有報(bào)道。例如，公開(kāi)號(hào)為 CN101684512A、名稱為電爐煉鋼聚合射流吹氧方法的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了電爐聚合射流吹氧裝置的設(shè)備特點(diǎn)，而對(duì)具體的吹氧方法介紹較少。其介紹的氧槍吹氧方法為當(dāng)廢鋼加入后，噴射器就進(jìn)入燒嘴模式并開(kāi)始用燒嘴火焰加熱廢鋼助熔。在開(kāi)始預(yù)熱廢鋼時(shí)使用旺火， 一旦廢鋼熔化后，就轉(zhuǎn)換為氧槍模式，進(jìn)行脫碳反應(yīng)。此方法的缺陷是在開(kāi)始預(yù)熱廢鋼時(shí)使用旺火，廢鋼靠近氧槍易產(chǎn)生回火燒壞氧槍，而后等待廢鋼熔化后，氧槍才開(kāi)始供氧。供氧時(shí)間太晚，不利于縮短電爐的冶煉時(shí)間。也未根據(jù)電能的供應(yīng)狀況和電爐冶煉的過(guò)程變化調(diào)節(jié)用氧量。同時(shí)，也未涉及氧槍壽命的報(bào)道。又如，公開(kāi)號(hào)為CN101709351A、名稱為一種電爐吹氧方法的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種電爐利用頂吹氧槍采用恒壓變槍位操作向爐內(nèi)吹氧的方法，達(dá)到降低電爐電耗的目的，電爐的爐料采用了 90%左右的熱鐵水。這種方法適用于爐頂氧槍，對(duì)電爐要進(jìn)行一定的改造，吹氧時(shí)，還要去掉電極，操作極不方便，不適用于爐壁上安裝的槍位固定的集束氧槍
供氧工藝。
又如，公開(kāi)號(hào)為CN1385666A、名稱為電弧爐用氧計(jì)算機(jī)分時(shí)段控制技術(shù)的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了這樣一種方法，所述方法將電爐用氧方式分成若干個(gè)模塊，根據(jù)電弧爐的冶煉特點(diǎn)和具體供氧模塊的功能確定了不同的時(shí)段點(diǎn)，每個(gè)時(shí)段內(nèi)的氧氣流量和其它介質(zhì)流量需要根據(jù)具體模塊的供氧目的進(jìn)行計(jì)算。采用負(fù)反饋控制法中的PID控制。但此種方法僅是針對(duì)用氧的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，更未涉及集束氧槍與電爐的爐料結(jié)構(gòu)、能量狀況、電爐冶煉的過(guò)程變化的供氧工藝參數(shù)的具體描述。在《工業(yè)爐》第27卷第4期2005年7月(P3 5)《電爐煉鋼采用USTB氧氣噴吹工藝的研究》中，對(duì)USTB爐壁供氧工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，氧槍壽命達(dá)到1000爐以上。未作具體的供氧工藝參數(shù)的描述，氧槍壽命也偏低。綜上所述，本領(lǐng)域亟需一種更有效的安全的爐壁集束氧槍供氧方法及使用該供氧方法的電爐冶煉方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題中的一種或多種技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的一方面提供了一種電爐煉鋼供氧工藝。所述電爐煉鋼供氧工藝采用具有拉烏爾噴嘴和氧燃燒嘴的集束氧槍來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括以下步驟在爐料的熔化階段，使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料，氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量控制在150 300m3/h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為1. 9 2. 1 ；待全部爐料的溫度達(dá)到600 800°C后， 拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒助熔；待鋼水溫度為 1620 1660°C時(shí)，結(jié)束供氧。本發(fā)明的另一方面提供了一種電爐煉鋼方法。所述電爐煉鋼方法包括以下步驟 將包括廢鋼、生鐵的第一罐爐料裝入爐內(nèi)；對(duì)第一罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳；當(dāng)熔化第一罐爐料使得電爐內(nèi)的空間能夠容納第二罐爐料后，停止噴吹氧氣并調(diào)減氧燃燒嘴氧氣和可燃?xì)怏w流量，然后，將包括除重型廢鋼外的廢鋼、生鐵的第二罐爐料裝入爐內(nèi)；對(duì)第二罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳；待爐料全部熔化后，對(duì)電爐中的鋼水進(jìn)行吹氧脫碳，脫碳時(shí)，拉烏爾噴嘴的供氧量控制為1.0 1. !!^/({ !!!^^，供氧壓力為1.3 1.510^，同時(shí)，氧燃燒嘴中噴出可燃?xì)怏w和氧氣燃燒形成保護(hù)氣流；待鋼水溫度為1620 1660°C時(shí)，結(jié)束供氧，出鋼。其中，所述對(duì)第一罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟或?qū)Φ诙逘t料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟包括使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料， 氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量控制在150 300m3/h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為1. 9 2. 1，待爐料的溫度達(dá)到600 800°C后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒助熔及形成保護(hù)氣流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電爐煉鋼供氧工藝或煉鋼方法具有以下有益效果1)采用本發(fā)明的供氧工藝或煉鋼方法，可有效保護(hù)集束氧槍，集束氧槍的使用壽命達(dá)8000 9000爐。2)采用本發(fā)明的供氧工藝或煉鋼方法，可減少集束氧槍的維護(hù)時(shí)間，電爐的熱停工時(shí)間減少，電爐的生產(chǎn)率提高。3)采用本發(fā)明的供氧工藝或煉鋼方法，氧氣利用率高，氧氣消耗低，可節(jié)約氧氣 10 20%。4)采用本發(fā)明的供氧工藝或煉鋼方法，根據(jù)電能的供應(yīng)可以計(jì)算得出開(kāi)始供氧的時(shí)間，便于有效地利用氧氣。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明一方面的電爐煉鋼供氧工藝通過(guò)采用具有拉烏爾噴嘴和氧燃燒嘴的集束氧槍來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述電爐煉鋼供氧工藝包括以下步驟在爐料的熔化階段，使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料，氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量控制在150 300m3/h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量之比為1. 9 2. 1 ；待全部爐料的溫度達(dá)到600 800°C后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w燃燒助熔及形成保護(hù)氣流；待鋼水溫度為 1620 1660°C時(shí)，結(jié)束供氧。在本發(fā)明中，諸如氧氣、可燃?xì)怏w等氣體的流量之比均為體積比。在本發(fā)明的電爐煉鋼供氧工藝的一個(gè)實(shí)施例中，在所述爐料溫度達(dá)600 800°C 后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣的步驟中，所述拉烏爾噴嘴的供氧量可以為0.9 1.0m3/(噸鋼·π η)，供氧壓力可以為1. 2 1. 4MPa，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量之比可以為1 1. 5，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量可以為100 150m3/h。在本發(fā)明的電爐煉鋼供氧工藝的一個(gè)實(shí)施例中，所述拉烏爾噴嘴噴吹氧氣的步驟還可包括待爐料全部熔化后，將拉烏爾噴嘴的供氧量控制為1. 0 1. Im3/(噸鋼· min)，供氧壓力為1. 3 1. 5MPa。這里，供氧量指所有氧槍的拉烏爾噴嘴噴出的氧氣的流量之和。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)將每噸爐料被加熱到拉烏爾噴嘴開(kāi)始吹氧的時(shí)刻所需的電能P控制為滿足下式來(lái)實(shí)現(xiàn)使熔煉爐料的溫度達(dá)到600 800°C，
權(quán)利要求
1.一種電爐煉鋼供氧工藝，采用具有拉烏爾噴嘴和氧燃燒嘴的集束氧槍來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，所述電爐煉鋼供氧工藝包括以下步驟在爐料的熔化階段，使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料，氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴中可燃?xì)怏w的流量控制在 150 300m3/h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為1. 9 2. 1 ；待全部爐料的溫度達(dá)到600 800°C后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒助熔；待鋼水溫度為1620 1660°C時(shí)，結(jié)束供氧。
2.如權(quán)利要求1所述的電爐煉鋼供氧工藝，其特征在于，所述拉烏爾噴嘴噴吹氧氣的步驟還包括待爐料全部熔化后，將拉烏爾噴嘴的供氧量控制為1. 0 1. Im3/· min)，供氧壓力為1. 3 1. 5MPa。
3.一種電爐煉鋼方法，其特征在于，所述電爐煉鋼方法包括以下步驟將包括廢鋼、生鐵的第一罐爐料裝入爐內(nèi)；對(duì)第一罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳；當(dāng)熔化第一罐爐料使得電爐內(nèi)的空間能夠容納第二罐爐料后，停止噴吹氧氣，然后，將包括除重型廢鋼外的廢鋼、生鐵的第二罐爐料裝入爐內(nèi)；對(duì)第二罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳；待爐料全部熔化后，對(duì)電爐中的鋼水進(jìn)行吹氧脫碳，脫碳時(shí)，拉烏爾噴嘴的供氧量控制為1.0 1. Im3/(t鋼· min)，供氧壓力為1. 3 1. 5MPa，同時(shí)，氧燃燒嘴中噴出可燃?xì)怏w和氧氣燃燒形成保護(hù)氣流；待鋼水溫度為1620 1660°C時(shí)，結(jié)束供氧，出鋼，其中，所述對(duì)第一罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟或?qū)Φ诙逘t料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟包括使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料，氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量控制在150 300m3/ h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為1. 9 2. 1，待爐料的溫度達(dá)到600 800°C后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒助熔及形成保護(hù)氣流。
4.如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，所述裝入爐內(nèi)的第一罐爐料中包括按重量百分比計(jì)占總爐料量的7% 9%的重型廢鋼，所述重型廢鋼布置在電爐內(nèi)的中下部，并避開(kāi)和遠(yuǎn)離集束氧槍噴嘴。
5.如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，所述第一罐爐料按重量百分比計(jì)占總爐料量的55% 65%。
6.如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，所述電爐煉鋼方法還包括在所述對(duì)電爐中的鋼水進(jìn)行吹氧脫碳的步驟之前向電爐中兌入鐵水的步驟，兌入鐵水的量按重量百分比計(jì)不超過(guò)總爐料量的70%，所述總爐料量等于總固體爐料量與兌入鐵水的量之和。
7.如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，所述電爐煉鋼方法還包括在所述對(duì)第二罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟與所述吹氧脫碳步驟之間，根據(jù)爐料狀況向電爐內(nèi)再裝入一罐或多罐爐料，然后，對(duì)新裝入的爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳，所述對(duì)新裝入的爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟與所述對(duì)第二罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳的步驟相同。
8.如權(quán)利要求1所述的電爐煉鋼供氧工藝或如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，在所述拉烏爾噴嘴噴吹氧氣的步驟中，所述拉烏爾噴嘴的供氧量為0.9 1.0m3/ (tiH ·π η)，供氧壓力為1. 2 1. 4MPa，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為 1 1. 5，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量為100 150m3/h。
9.如權(quán)利要求1所述的電爐煉鋼供氧工藝或如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，通過(guò)將每噸爐料被加熱到拉烏爾噴嘴開(kāi)始吹氧的時(shí)刻所需的電能P控制為滿足下式來(lái)實(shí)現(xiàn)使所述全部爐料的溫度達(dá)到600 800°C，ρ— CsjT - To)Ws - Pr- ψ Tj1, η2, Ws其中，P表示電爐煉鋼過(guò)程每噸爐料被加熱到拉烏爾噴嘴開(kāi)始吹氧所需的電能，kff · h/
10.如權(quán)利要求3所述的電爐煉鋼方法，其特征在于，在所述對(duì)第一罐爐料進(jìn)行熔化和部分脫碳之后，向電爐中兌入鐵水而不再裝入固體爐料，待爐料全部熔化后，執(zhí)行所述對(duì)電爐中的鋼水進(jìn)行吹氧脫碳的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電爐煉鋼供氧工藝及其煉鋼方法。所述電爐煉鋼供氧工藝包括以下步驟在爐料的熔化階段，使用氧燃燒嘴噴吹氧氣和可燃?xì)怏w形成火焰來(lái)切割并助熔爐料，氧氣流量和可燃?xì)怏w流量控制為逐漸增大，且每支氧燃燒嘴可燃?xì)怏w的流量控制在150～300m3/h范圍內(nèi)，氧燃燒嘴中的氧氣流量與可燃?xì)怏w流量的體積比為1.9～2.1；待全部爐料的溫度達(dá)到600～800℃后，拉烏爾噴嘴噴吹氧氣，并且氧燃燒嘴中噴出氧氣和可燃?xì)怏w燃燒形成保護(hù)氣流；待鋼水溫度為1620～1660℃時(shí)，結(jié)束供氧。本發(fā)明方法能夠提高氧槍的使用壽命，并提高了氧氣的利用率，降低了電爐煉鋼成本。
文檔編號(hào)C21C5/52GK102312043SQ201110249430
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者張珉, 李勇, 王海兵, 王鑫, 蘇雄杰, 黃國(guó)玖 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司