一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺技术方案

本发明专利技术涉及炼钢技术领域，提供了一种全废钢准连续炼钢系统及工艺，通过对两工位电弧炉熔池内部不同种类介质分时段动态喷吹，利用熔池渗碳加速熔清、提高熔池碳含量；通过造渣工艺变化改善熔池脱磷条件；两台电弧炉高低位布置，位于高位的第一电弧炉在出钢过程中利用缓冲溜槽连接位于低位的第二电弧炉，钢水由缓冲溜槽直接倒入低位电弧炉，提高钢水倒包效率，出钢结束后缓冲溜槽通过导轨回归原位使两台电弧炉分离；两台电弧炉工艺分时段动态匹配，实现高效快速准连续炼钢；使用本发明专利技术，电弧炉冶炼钢液中磷含量小于0.010%，吨钢电耗降低≥10kWh，冶炼周期缩短≥5min，钢液洁净度明显提升，冶炼节奏加快，生产成本降低。

A quasi continuous steelmaking system and process for all waste steel EAF

【技术实现步骤摘要】
一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺
本专利技术涉及炼钢
，特别涉及一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺。
技术介绍
在全废钢电弧炉冶炼过程中，冶炼前期以电能输入为主、化学能输入为辅，但单纯依赖大功率输入电能和化学能，其能量利用效率有限；由于废钢熔点较高、熔池搅拌强度不足、物质间能量传递速度慢，而废钢熔清后熔池温度较高，造成钢液内部脱磷反应难以进行，冶炼电耗明显增高，冶炼周期明显变长，大大降低了电弧炉冶炼节奏。另外，由于钢中碳含量不足，冶炼过程气泡数量明显无法深度脱除[N]、[H]杂质，全废钢电弧炉难以进行洁净化冶炼。电弧炉炼钢在到达冶炼终点后，钢液通过钢包倒包，倒包过程中钢水温降过大，导致热量损失严重，冶炼成本增加。电弧炉作为短流程工序的生产核心，其生产的高效化直接影响着该生产流程效益的发挥，如何实现电弧炉快速低成本的冶炼，一直是全废钢电弧炉炼钢生产的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种高效低成本的全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺，可以解决电弧炉冶炼过程中冶炼电耗高、周期长的问题，通过对两工位电弧炉熔池内部不同种类介质分时段动态喷吹，利用熔池渗碳加速熔清、提高熔池碳含量，通过造渣工艺变化改善熔池脱磷条件，出钢过程利用缓冲溜槽连接两工位电弧炉，提高钢水倒包效率，从而加快全废钢电弧炉冶炼节奏。本专利技术一种全废钢准连续炼钢系统，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；所述第一电弧炉为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过所述缓冲溜槽连接位于低位的所述第二电弧炉；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉经所述缓冲溜槽直接流入所述第二电弧炉，实现准连续炼钢。进一步的，所述缓冲溜槽为密闭式溜槽，包括溜槽本体、溜槽盖、上贯穿口和下贯穿口；所述缓冲溜槽的内壁采用耐火材料砌筑；所述溜槽盖与所述溜槽本体连接，用于缓冲溜槽密封，减少出钢过程钢水热量损失；所述上贯穿口与所述第一电弧炉出钢口连接；所述下贯穿口为出钢口，与所述第二电弧炉连接；钢水入炉方式为从炉盖流入或炉壁流入。本专利技术还提供了一种全废钢准连续炼钢工艺，利用上述的全废钢准连续炼钢系统，所述第一电弧炉、第二电弧炉在冶炼过程中动态匹配，工艺如下：T0~T1阶段：此阶段为第一电弧炉的加料期，同时为第二电弧炉的深度脱磷期与之匹配；T1~T2阶段：此阶段为第一电弧炉废钢熔化阶段，同时为第二电弧炉脱碳升温前、中期与之匹配；T2~T3阶段：此阶段为第一电弧炉脱磷阶段，同时2号炉脱碳升温后期与之匹配；T3~T阶段：此阶段为1号炉冶炼终点出钢阶段，同时2号炉钢水入炉阶段与之匹配。进一步的，T0~T1阶段时间控制在3-10min；T1~T2阶段时间控制在10-30min；T2~T3阶段时间控制在10-20min；T3~T阶段时间控制在20-80min。进一步的，在T0~T1阶段：第一电弧炉的具体工艺为：将冶炼用废钢、石灰、辅料及碳粉加入第一电弧炉；其中，废钢入炉方式为料篮加料或连续加料方式；石灰、辅料同废钢一并加入到脱磷电弧炉中，吨钢石灰加入量为0-40kg；碳粉通过加料仓或喷枪加入到熔池中，吨钢碳粉加入量或喷入量为0-200kg；脱磷电弧炉加料期时间控制在3-10min；第二电弧炉的具体工艺为：根据第一电弧炉脱磷冶炼终点成分及温度计算钢水入第二电弧炉后钢液温度及碳含量，通过冶炼过程参数控制模块计算脱碳过程中氧耗及电耗；冶炼前期第二电弧炉内加入石灰粉造渣深度脱磷，炉渣碱度2-3.5；同时炉壁氧枪及埋入式喷枪向钢液内部喷吹氧气。其中，炉壁氧枪氧气流量100-1500Nm3/h；埋入式喷枪供氧流量50-1000Nm3/h；石灰通过料仓或埋入式喷枪加入，吨钢石灰粉加入量或喷入量为0-30kg，埋入式喷枪载气为O2或O2-CO2混合气，环缝管喷吹介质为燃气、CO2、N2或Ar的一种或几种的混合气体，石灰粉喷吹速率为0-200kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm。进一步的，在T1~T2阶段：第一电弧炉的具体工艺为：通电熔化废钢，炉壁集束氧枪为烧嘴模式，使熔池内温度升高熔化废钢，同时通过埋入式喷枪向钢液内部喷射载气-碳粉高速粉气流；废钢熔化期时间控制在10-30min；其中，电极通电时间10-30min，炉壁集束氧枪在烧嘴模式下主氧流量100-1500Nm3/h，燃气流量50-1000Nm3/h，环氧流量50-1000Nm3/h；埋入式喷枪载气、环缝保护气为氮气、燃气、二氧化碳的任意一种或几种的混合气体，载气流量50-1000Nm3/h，保护气流量10-1000Nm3/h，碳粉喷吹速率5-200kg/min，碳粉颗粒直径为15μm-3.0mm；第二电弧炉的具体工艺为：根据计算结果及工艺要求，炉壁氧枪及埋入式喷枪向钢液内部喷吹氧气，通过埋入式喷枪向钢液内喷入碳粉；其中，炉壁氧枪供氧流量50-3000Nm3/h，埋入式喷枪供氧流量50-2000Nm3/h，埋入式喷枪载气流量50-1000Nm3/h，保护气流量10-1000Nm3/h，碳粉喷吹速率5-150kg/min。进一步的，在T2~T3阶段：第一电弧炉的具体工艺为：电极停止供电，炉壁集束氧枪切换至供氧模式造泡沫渣，同时埋入式喷枪切换为脱磷模式向钢液内部喷吹载气-石灰粉高速粉气流，炉内温度控制在1450-1550℃，采用炉门自动流渣操作，炉渣碱度控制在2.5-3.5；脱磷阶段冶炼时间10-20min；其中，炉壁集束氧枪在供氧模式下主氧流量50-2000Nm3/h，燃气流量50-1000Nm3/h，环氧流量50-1000Nm3/h；埋入式喷枪载气为O2或O2-CO2混合气，环缝管喷吹介质为燃气、CO2、N2或Ar的一种或几种的混合气体，石灰粉喷吹速率为5-150kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm；第二电弧炉的具体工艺为：电极供电，同时炉壁氧枪及埋入式喷枪继续向钢液内部喷吹氧气，加快熔池升温速度，冶炼后期取样测取钢液中磷含量、碳含量及钢液温度，达到工艺要求后即可出钢，同时采用留钢操作，防止炉渣进入钢水中，钢液出钢温度控制在1600-1700℃；其中，炉壁氧枪氧气流量50-3000Nm3/h，埋入式喷枪供氧流量50-2000Nm3/h，电极供电时间5-20min，吹炼时间10-25min；脱碳过程结束后钢液碳含量按质量百分比控制在0.1%以上，超低碳钢除外；钢液磷含量控制在0.010%以下；炉内留钢量为钢水总量的20%-50%。进一步的，在T3~T阶段：第一电弧炉的具体工艺为：第一电弧炉脱磷冶炼后期，取样测取钢液中磷含量和碳含量，达预定出钢标准后采用偏心炉底出钢并采用留钢操作，防止脱磷氧化渣进入脱碳电弧炉；其中，脱磷过程结束后钢液碳含量按质量百分比控制在0.4%-2%之间，钢液磷含量控制在0.015%以下，出钢温度大于1500℃，炉内留钢量为钢水总量的20%-50%；第一电弧炉冶炼时间控制在20-80min；第二电弧炉的具体工艺为：缓冲溜槽通过导轨移动至预定位置连接第一电弧炉出钢口和第二电弧炉，钢液通过缓冲溜槽直接流入第二电弧炉；同时将石灰及辅料加入第一电弧炉，出钢完毕后缓冲溜槽回到初始位置；其中，石灰入炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全废钢准连续炼钢系统，其特征在于，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；所述第一电弧炉为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过所述缓冲溜槽连接位于低位的所述第二电弧炉；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉经所述缓冲溜槽直接流入所述第二电弧炉，实现准连续炼钢。

【技术特征摘要】
1.一种全废钢准连续炼钢系统，其特征在于，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；所述第一电弧炉为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过所述缓冲溜槽连接位于低位的所述第二电弧炉；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉经所述缓冲溜槽直接流入所述第二电弧炉，实现准连续炼钢。2.如权利要求1所述的全废钢准连续炼钢系统，其特征在于，所述缓冲溜槽为密闭式溜槽，包括溜槽本体、溜槽盖、上贯穿口和下贯穿口；所述缓冲溜槽的内壁采用耐火材料砌筑；所述溜槽盖与所述溜槽本体连接，用于缓冲溜槽密封，减少出钢过程钢水热量损失；所述上贯穿口与所述第一电弧炉出钢口连接；所述下贯穿口与所述第二电弧炉连接，钢水入第二电弧炉的方式为从炉盖流入或炉壁流入。3.一种全废钢准连续炼钢工艺，利用如权利要求1或2所述的全废钢准连续炼钢系统，其特征在于，所述第一电弧炉、第二电弧炉在冶炼过程中动态匹配，工艺如下：T0~T1阶段：此阶段为第一电弧炉的加料期，同时为第二电弧炉的深度脱磷期与之匹配；T1~T2阶段：此阶段为第一电弧炉废钢熔化阶段，同时为第二电弧炉脱碳升温前、中期与之匹配；T2~T3阶段：此阶段为第一电弧炉脱磷阶段，同时2号炉脱碳升温后期与之匹配；T3~T阶段：此阶段为1号炉冶炼终点出钢阶段，同时2号炉钢水入炉阶段与之匹配。4.如权利要求3所述的全废钢准连续炼钢工艺，其特征在于，T0~T1阶段时间控制在3-10min；T1~T2阶段时间控制在10-30min；T2~T3阶段时间控制在10-20min；T3~T阶段时间控制在20-80min。5.如权利要求3所述的全废钢准连续炼钢工艺，其特征在于，在T0~T1阶段：第一电弧炉的具体工艺为：将冶炼用废钢、石灰、辅料及碳粉加入第一电弧炉；其中，废钢入炉方式为料篮加料或连续加料方式；石灰、辅料同废钢一并加入到脱磷电弧炉中，吨钢石灰加入量为0-40kg；碳粉通过加料仓或喷枪加入到熔池中，吨钢碳粉加入量或喷入量为0-200kg；脱磷电弧炉加料期时间控制在3-10min；第二电弧炉的具体工艺为：根据第一电弧炉脱磷冶炼终点成分及温度计算钢水入第二电弧炉后钢液温度及碳含量，通过冶炼过程参数控制模块计算脱碳过程中氧耗及电耗；冶炼前期第二电弧炉内加入石灰粉造渣深度脱磷，炉渣碱度2-3.5；同时炉壁氧枪及埋入式喷枪向钢液内部喷吹氧气，其中，炉壁氧枪氧气流量100-1500Nm3/h；埋入式喷枪供氧流量50-1000Nm3/h；石灰通过料仓或埋入式喷枪加入，吨钢石灰粉加入量或喷入量为0-30kg，埋入式喷枪载气为O2或O2-CO2混合气，环缝管喷吹介质为燃气、CO2、N2或Ar的一种或几种的混合气体，石灰粉喷吹速率为0-200kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm。6.如权利要求3所述的全废钢准连续炼钢工艺，其特征在于，在T1~T2阶段：第一电弧炉的具体工艺为：通电熔化废钢，炉壁集束氧枪为烧嘴模式，使熔池内温度升高熔化废钢，同时通过埋入式喷枪向钢液内部喷射载气-碳粉高速粉气流；废钢熔化期时间控制在10-30min；其中，电极通电时间10-30min，炉壁集束氧枪在烧嘴模式下主氧流量100-1500Nm3/h，燃气流量50-1000Nm3/h，环氧流量50-1000Nm3/h；埋入式喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，吴学涛，魏光升，董凯，唐天平，赵婧鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11