本發(fā)明屬于冶煉工藝技術領域，具體公開一種EBT電弧爐冶煉鎳不銹鋼系列的方法，涉及300系列不銹鋼冶煉新工藝路徑。

背景技術：

在特鋼冶煉技術發(fā)展的近十年來，冶煉設備及生產(chǎn)工藝都發(fā)生了巨大的變化，電弧爐煉鋼對于特鋼生產(chǎn)主要采用兩類設備：一類是EAF電弧爐(槽式出鋼)；另一類是EBT電弧爐(偏心底出鋼)。國內(nèi)外在電弧爐冶煉不銹鋼工藝路徑方面，一直采用單一的EAF槽式出鋼方式生產(chǎn)模式，EAF電弧爐只具備生產(chǎn)不銹鋼系列中的鉻不銹鋼和鎳不銹鋼的能力；生產(chǎn)鎳不銹鋼工藝主要有兩種：第一種是采用EAF電弧爐將所有合金及冷料徹底熔化，除渣還原后，再調(diào)整成份合格后出鋼；第二種是采用EAF電弧爐將冷料及合金熔化，經(jīng)AOD爐脫碳保鉻補加含鎳合金冶煉工藝。EBT電弧爐主要應用于生產(chǎn)氧化法系列品種，由于其耐材使用壽命高、冶煉電耗低、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)勢，已在國內(nèi)電弧爐煉鋼領域得到了推廣并普及,但是采用EBT電弧爐生產(chǎn)300系列鎳不銹鋼確屬空白。由于氧化法系列品種與不銹鋼系列是采取兩種不同的工藝路徑，煉鋼系統(tǒng)在生產(chǎn)氧化法和非氧化法不同系列的品種時，被迫頻繁更換EAF與EBT電弧爐爐體，導致熱停時間長、生產(chǎn)效率低下、爐體耐材使用成本居高不下，嚴重制約了煉鋼系統(tǒng)的順利生產(chǎn)。如果要實現(xiàn)EBT電弧爐生產(chǎn)300系列鎳不銹鋼，需解決如下五個方面的問題：一是冶煉過程中出鋼口易漏鋼事故；二是出鋼口引流沙燒結(jié)，出鋼口無法打開的難題；三是300系列全熔后Si含量高，爐體耐材局部侵蝕嚴重，爐體耐材使用壽命低；四是EBT冷區(qū)爐料難溶，出鋼口處鋼、渣堆積無法正常出鋼；五是爐內(nèi)鋼液溫度不均，攪拌力不夠，造成鎳合金成份不均、回收率低。上述問題在300系列冶煉過程中頻繁發(fā)生，甚至造成惡性停爐事故。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種EBT電弧爐冶煉鎳不銹鋼系列的方法，通過工藝創(chuàng)新，實現(xiàn)采用EBT電弧爐一種煉鋼工藝路徑即可統(tǒng)一標準化生產(chǎn)此前需要兩種不同的煉鋼工藝路徑生產(chǎn)的品種。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

1、出鋼口漏鋼主要是由兩方面原因造成：一是分析得出是引流沙高溫后乳化后所致，從提高引流沙耐火度入手；二是冶煉300系列后期供氧脫硅時，爐內(nèi)鋼液激烈反應時出鋼口引流沙浮騰而漏鋼，措施是解決引流沙水份超標的問題；

2、分析出鋼口打不開，是由于填充料引流沙高溫后乳化過早與含鎳鋼水凝結(jié)，燒結(jié)生成高熔點Ni₃S₂(熔點1890℃)的不氧化類化合物物質(zhì)，造成出鋼口打不開，需要從引流沙理化指標入手，調(diào)整氧化鎂含量，通過完善引流沙填充工藝，利用熱渣對引流沙進行前期熱覆蓋，能阻止鋼液進入出鋼口內(nèi)與引流沙混合燒結(jié)；

3、300系列鋼液中硅含量在0.60～1.20％,電弧爐出渣口及2#熱區(qū)的耐材侵蝕嚴重，出鋼口頂部出現(xiàn)形成大塊、高熔點的不氧化類化合物，出鋼時長時間燒氧無法熔化，通過調(diào)整爐體受損部位耐材的理化指標，優(yōu)化砌筑工藝，縮小出鋼口內(nèi)徑，減小不氧化類化合物的尺寸，達到快速疏通出鋼口，延長爐體使用壽命；

4、EBT冷區(qū)爐料難溶，出鋼口處鋼、渣堆積無法正常出鋼，通過發(fā)揮冷區(qū)1#氧槍優(yōu)勢促進爐料熔化，加強溶池的攪拌力；

5、爐內(nèi)鋼液溫度、成份不均，通過優(yōu)化供氧制度、供電曲線、造渣制度，提高300系列鎳合金成份均勻性及收得率。

技術方案的具體工藝步驟如下：

1、根據(jù)出鋼口引流沙的理化指標結(jié)果，調(diào)整引流沙中氧化鎂含量；對引流沙進行烘干處理；干燥后密封存放；

2、采用管式漏斗對出鋼口填充引流沙，保證引流沙填充高度,防止鎳不銹鋼鋼液進入出鋼口內(nèi)凝結(jié)；出鋼口磚內(nèi)徑改小為130mm，盡量縮小出鋼口內(nèi)高熔點物質(zhì)生成的尺寸，出鋼后燒氧處理出鋼口內(nèi)壁鎳渣，確保爐體水平為后爐渣覆蓋出鋼口填充料；

3、優(yōu)化爐體耐材砌筑工藝，將2#電極熱區(qū)鎂碳磚理化指標進行調(diào)整；改變2#電極熱區(qū)鎂碳磚磚型尺寸及砌筑工藝；提高出渣口鎂碳磚的砌筑高度；

4、調(diào)整EBT偏心區(qū)域水冷氧槍與鋼液面的角度；加快冷區(qū)的熔化速度，保證溫度均勻；

5、優(yōu)化供電曲線、供氧模型及造渣工藝，解決溫度不均及提高合金收得率。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點：

1、EBT電弧爐冶煉300系列實現(xiàn)了留渣操作，為次爐生產(chǎn)提供了熱源，快速成渣且化學成分穩(wěn)定；

2、采用EAF電弧爐生產(chǎn)不銹鋼系列的爐體耐材使用壽命在150爐左右；EBT電弧爐生產(chǎn)不銹鋼系列的爐體耐材使用壽命提高到320爐～360爐，(見圖4)，大幅降低電弧爐耐材使用成本；

3、實現(xiàn)EBT電弧爐生產(chǎn)鎳不銹鋼系列以來，解除被迫頻繁更換爐體的困擾；打通以往不銹鋼系列與氧化法系列不能統(tǒng)一路徑生產(chǎn)的瓶頸；電弧爐的生產(chǎn)效率大幅提高，使煉鋼系統(tǒng)的生產(chǎn)銜接更加順暢；

4、采用EBT電弧爐工藝路徑生產(chǎn)鎳不銹鋼系列品種后，加快了單爐冶煉效率；提高鉻、鎳回收率，鉻、鎳回收率(見圖5)。

附圖說明

圖1是50tEBT電弧爐加引流沙管式漏斗示意圖；

圖2是改型后的50tEBT電弧爐出鋼口磚；

圖3是電弧爐供電工藝曲線；

圖4是50tEBT電弧爐爐體耐材使用壽命；

圖5是50tEBT電弧爐Cr、Ni回收率。

圖標說明：加沙斗1、下料管2、出鋼口袖磚3、出鋼口內(nèi)經(jīng)4、單節(jié)套磚5。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明進一步說明。

實施例1

1.調(diào)整引流沙理化指標，增加氧化鎂含量由30％調(diào)整至35％提高耐火度，杜絕了冶煉300系列過程快速脫硅，爐內(nèi)鋼液溫度瞬間達到1670℃左右，出鋼口頂部引流沙發(fā)生高溫乳化現(xiàn)象；將引流沙在使用前進行200℃左右2h烘烤干燥處理后，引流沙進行防潮包裝，固定20kg/袋，密封存放。此措施解決了因引流沙受潮后與爐內(nèi)高溫的渣、鋼接觸后，產(chǎn)生激烈沸騰引發(fā)的漏鋼問題。調(diào)整后的引流沙理化指標見表3；

表3

2.解決出鋼口填充料燒結(jié)問題。一是根據(jù)實際出鋼過程中，多次發(fā)現(xiàn)引流沙當中夾雜半鋼半沙帶有孔洞狀物質(zhì)，分析得出是由于出鋼口填充料密度不夠滲鋼后產(chǎn)生的化合物。調(diào)整引流沙的顆粒度，由原顆粒度2mm～8mm調(diào)整到1mm～5mm,避免了出鋼口內(nèi)因為滲鋼而生成的渣、沙、鋼高熔點混合物；二是要減少出鋼口內(nèi)高熔點物質(zhì)生成的幾率，同時必須得保證引流沙不能與鋼液接觸。采用管式漏斗(見圖1，包括加沙斗1、下料管2)填充引流沙，確保引流沙加入位置精準、填充密實，填充高度標準為出鋼口水平面以上10cm±10mm，并規(guī)定引流沙加入量按出鋼口使用次數(shù)加入：出鋼口前期磚內(nèi)徑130mm～140mm時，填充料加入量為2袋；出鋼口中期磚內(nèi)徑140mm～150mm時，填充料加入量為3袋；出鋼口后期磚內(nèi)徑150mm～160mm時，填充料加入量為4袋，并充分發(fā)揮EBT留渣操作的優(yōu)勢，利用爐內(nèi)熱渣對引流沙進行熱覆蓋；三是要降低出鋼口內(nèi)高熔點物質(zhì)的尺寸，將原出鋼口袖磚內(nèi)徑為150mm更改為130mm(見圖2，出鋼口袖磚3、出鋼口內(nèi)經(jīng)4、單節(jié)套磚5)；3.根據(jù)50t電弧爐電極極心圓，測定2#電極與2#熱區(qū)為高溫區(qū)間，電弧侵蝕爐襯耐材較嚴重。提高2#熱區(qū)渣線磚的耐火度有助于延長爐體耐材使用壽命,調(diào)整后的渣線磚理化指標見表4；由于2#電極與2#熱區(qū)距離為1200mm,供電時2#電極電弧半徑達到400mm,弧光侵蝕2#熱區(qū)耐材，使該區(qū)域渣線磚快速縮短，在不影響溶池有效容積的前提,將原2#熱區(qū)渣線磚磚型長度規(guī)格為450mm更改為500mm。將2#熱區(qū)渣線磚原砌筑工藝規(guī)定為砌筑5層修改為到6層，擴大爐渣與渣線磚接觸面積。調(diào)整熱區(qū)渣線磚的；優(yōu)化砌筑工藝,將出渣口鎂碳磚的砌筑高度提高120mm，減少了因出渣口位置過低，爐體被迫后傾導致熔池燒損EBT區(qū)水冷件；將2#熱區(qū)溶池部位原3層熔池磚調(diào)整為渣線磚。調(diào)整后的渣線磚理化指標見表4；

表4

4.調(diào)整EBT的1#爐壁氧槍裝配角度，由原夾角40度改為夾角45度。使氧氣流股攪拌深度由原來的300mm提高到400mm,促進冷區(qū)物料的快速熔化，加強了低溫區(qū)的攪拌力，使該冷區(qū)的溫度及成份更加均勻；解決了爐內(nèi)出鋼口上方物料堆積堵塞的問題；

5.優(yōu)化供電曲線、供氧模型及造渣工藝

5.1優(yōu)化50tEBT電弧爐供電曲線：原50tEBT電弧爐冷料初期供電均采用10檔電壓8檔電流，造成電弧裸露，爐蓋水冷設備及爐襯耐材侵蝕嚴重；升溫均采用10檔電壓、12檔電流強行供電，造成熔池上下溫度不均；調(diào)整后實施新的供電曲線暨返回法冶煉供電曲線見圖3，每次裝料供電時采用8檔電壓6檔電流供電冶煉；通電2min～3min后，電極埋弧至爐料中后根據(jù)料型適當提高電流檔位至8檔～10檔，具體供電制度如下

穿井期：8檔電壓6檔電流，運行2～3min；

熔化期：8檔～10檔電壓6檔電流，爐料塌落后改5檔電流；

升溫期：8檔電壓6檔電流至出鋼；

5.2優(yōu)化供氧制度：調(diào)整爐壁氧槍、自耗式爐門氧槍的供氧制度，將爐壁氧槍開氧時間由預熱末期改為熔化中期，同時供氧流量調(diào)整為1800m/h，促進溫度控制均勻，減少冶煉過程爐內(nèi)大沸騰的幾率；

5.3確定不同造渣工藝：針對氧化法系列、300鎳不銹鋼系列不同的冶煉模式，采用兩種不同的造渣制度，穩(wěn)定工藝流程；

5.3.1氧化法造渣制度：冶煉前期加入石灰及少量白云石；全程供氧助熔并噴碳粉造泡沫渣；爐渣堿度一般控制在2.2～3.0范圍；中、后期放渣操作以滿足過程鋼液脫磷目的；

5.3.2非氧化法造渣制度：冶煉前期加入少量石灰；過程少量供氧助熔，因爐渣黏稠(熔煉前期爐渣中三氧化二鉻含量在2％～7％)；爐渣堿度一般控制2.0～2.5范圍；此冶煉方法當配碳控制在2.0％左右時，冶煉過程中只具備微量脫磷能力；出鋼前快速少量供氧脫硅至0.60％左右時，攪拌鋼液并進行爐門碳槍噴碳粉造泡沫渣操作，還原鋼水合金化學成份后快速出鋼。