一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法技术

本发明专利技术公开一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，本发明专利技术提供的方法通过控制耗电量≥70kwh/吨时才进行氧燃助熔，选择采用全水喷淋冷却控制石墨电极的红热长度不超过800mm，配合特定的氧燃助熔、喷吹碳粉工艺、供电参数，以及出钢时留钢18‑22wt％的操作，有效降低了电弧炉冶炼过程中石墨电极的氧化损失和电极下端面的气化升华损失，石墨电极消耗≤3.45kg/1000kwh，平均冶炼周期≤55分钟，钢铁料单耗≤1050kg/吨坯，冶炼电单耗≤400kwh/吨坯，氧气单消耗≤20Nm

【技术实现步骤摘要】
一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法
本专利技术涉及电弧炉炼钢
，尤其涉及一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法。
技术介绍
超高功率石墨电极以针状焦为原料，经成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成，《中华人民共和国黑色金属行业标准:超高功率石墨电极(YB/T4090-2000)》规定了超高功率石墨电极的外形、尺寸及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、储存、运输和质量证明书。超高率石墨电极主要应用于超高功率电弧炉炼钢。随着全球钢铁工业的不断发展，电弧炉逐渐向大型、超高功率以及电子计算机控制等方面发展，超高功率电弧炉的使用量不断增加，促进了超高功率石墨电极的应用。电弧炉冶炼的生产成本主要包括原料消耗、超高功率石墨电极消耗、电耗和设备折旧等，其中超高功率石墨电极消耗和电耗属于变动成本，且超高功率石墨电极消耗费用约占变动成本的20％左右。超高功率石墨电极的消耗分为有功消耗和无功损耗，无功损耗主要来源于电极折断、脱落和掉块等造成的损失，约占电极总损耗的2％左右；有功消耗是指在送电过程中电极侧面的氧化消耗和电极下端面的气化升华消耗，约占电极总损耗的98％。因此，降低超高功率石墨电极的有功消耗对于降低电炉冶炼成本具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有超高功率石墨电极损耗大，电炉冶炼成本高的问题，本专利技术提供一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供的技术方案是：一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，包括如下步骤：步骤a，向电弧炉内加入第一批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第一批废钢铁料的熔化率达70～80％时进行吹氧助熔，加入石灰，喷吹碳粉造泡沫渣；步骤b，造渣结束后，第一批废钢铁料的熔化率达90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第二批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第二批废钢铁料的熔化率达70～80％时，进行吹氧助熔，喷吹碳粉；步骤c，第二批废钢铁料熔化90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第三批废钢铁料，重复步骤b的操作，得冶金熔体；步骤d，将步骤c所得冶金熔体吹氧脱碳，喷吹碳粉造渣埋弧，升温至温度≥1580℃时流出45-55％的钢渣，温度≥1610℃、成分符合要求组织出钢，出钢后电弧炉内的留钢量为钢水总重量的18～22wt％；步骤e，重复步骤a至步骤d的操作继续下一次的电弧炉冶炼；其中，步骤a至步骤d中，送电开始的同时，采用全水喷淋冷却的方式冷却超高功率石墨电极，使超高功率石墨电极下端的红热电极的长度不超过800mm。相对于现有技术，本专利技术提供的降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，通过控制耗电量≥70kwh/吨时才进行氧燃助熔，并选择采用全水喷淋控制石墨电极的红热长度不超过800mm，以及出钢时留钢18-22wt％的操作，有效降低了电弧炉冶炼过程中石墨电极的氧化损失，从而有效降低了石墨电极的有功消耗，提高了能源的利用率，减少了冶炼过程中电弧炉的电量消耗，降低了电弧炉冶炼的生产成本，符合节能降耗的生产要求，具有十分广阔的实际推广价值。优选的，送电时，起弧电压为784V，电流为40～42KA；电极穿井后的供电电压为812V，电流为40～42KA。根据本领域的常规操作，在每批炉料熔化结束加入下一批炉料时进行断电。即第一个批次和除最后一个批次炉料在熔化过程中均是电极穿井后至加入下一批次炉料前的供电电压为812V，电流为40～42KA，最后一个批次的炉料在熔化过程中是电极井穿后至出钢结束的供电电压为812V，电流为40～42KA。石墨电极下端面的气化升华损失随电极下端面温度升高而增加，而电极下端面的温度与电流密度成正比，较小的供电电流能有效降低电极下端面的气化升华损失，但是，较小的供电电流会导致电弧炉炉料熔化速度慢，影响生产效率。本专利技术优选的供电制度，不但有利于降低石墨电极端面的氧化损失以及气化升华损失，同时还可保证炉料的快速熔化，保证电弧炉的生产效率，在电耗降低的同时还降低了电极消耗。优选的，氧燃助熔开始的2min内，氧气和天然气的流量比为3.0～3.5:1，2min后至氧燃助熔结束，氧气和天然气的流量比为2.2:1。加入每批废钢铁料后的氧燃助熔均采用上述方法。进一步优选的，氧燃助熔工序中天然气的流量为700-800m3/h。优选的，所述天然气中各组分的体积百分含量为：甲烷95％，乙烷3％，丙烷2％。当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，会导致电弧炉底部熔池形成较慢，不利于缩短冶炼周期，本专利技术通过控制氧燃助熔过程中氧气和天然气的比例，有利于提高氧燃助熔的效果，促进电弧炉内熔池的快速形成，同时将主熔期氧气和天然气的流量比为2.2:1，不仅可保证天然气的充分燃烧，还能保证炉气中氧含量较低，减少石墨电极的氧化损失。优选的，吹氧助熔工序中氧气的流量为5000～6000m3/h，氧气与天然气的流量比为22:1～25:1。优选的，吹氧脱碳工序中氧气的流量为5000～6000m3/h，氧气与天然气的流量比为22～25:1。优选的，步骤a至步骤d中，喷吹碳粉的流量均为30～40kg/min，喷吹碳粉的量均为6～8kg/t钢。优选的喷吹碳粉的流量，一是可以保证良好的埋弧效果，二是，配合优选的吹氧脱碳工序中的氧气流量，可以降低电弧炉炉渣中的FeO含量，控制炉渣中FeO含量为12-20％，减少炉渣对与其接触的电极末端的氧化损失，同时，还能实现自动流渣。优选的，全水喷淋冷却的装置包括依次连接的水包、水输送管和用于向所述超高功率石墨电极喷水的喷淋环，水输送管上设有减压阀；其中，所述喷淋环的内侧设有若干组喷孔，所述喷孔的朝向倾斜向上，用于使喷淋水斜向上喷出。现有技术中冷却石墨电极一般采用汽水雾化冷却，电极冷却效果差，电极红热面积大，电极氧化损失严重，电极消耗高。为了解决上述问题，本专利技术采用全水冷却，设置喷淋环上的喷孔的朝向倾斜向上，并在水输送管上设置减压阀，使喷淋水有效附着在电极表面，覆盖整个电极表面，进而提高电极表面下流的水量，使喷淋水可沿整个电极表面均匀流下，电极冷却面积大，红热面积小，电极末端的红热长度能有效控制在800mm以下，有效减少了电极的氧化损失。优选的，喷淋环、水水输送管及其固定连接件均采用304奥氏体不锈钢材质。优选的，所述喷孔的轴线与水平方向成43°～47°。优选的，所述喷淋孔的开孔直径为3.5～4.5mm，孔间距为78-82mm。优选的喷孔方向以及直径、孔间距，在保证合适的冷却水量的前提下，还可以保证没有冷却水流入电弧炉内，并可以避免喷淋环出水孔堵塞的问题，减少喷淋环清理更换的频次。优选的，电弧炉炉体、喷淋环和石墨电极的相对固定设置，所述电弧炉在冶炼过程中处于竖直状态，石墨电极竖直插入炉体内。优选的，喷淋水的压力为0.15～0.20MPa。优选的喷淋水压能使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤a，向电弧炉内加入第一批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第一批废钢铁料的熔化率达70～80％时进行吹氧助熔，加入石灰，喷吹碳粉造泡沫渣；/n步骤b，造渣结束后，第一批废钢铁料的熔化率达90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第二批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第二批废钢铁料的熔化率达70～80％时进行吹氧助熔，喷吹碳粉；/n步骤c，第二批废钢铁料的熔化率达90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第三批废钢铁料，重复步骤b的操作，得冶金熔体；/n步骤d，将步骤c所得冶金熔体吹氧脱碳，喷吹碳粉造渣埋弧，升温至温度≥1580℃时流出45～55％的钢渣，温度≥1610℃、成分符合要求组织出钢，出钢后电弧炉内的留钢量为钢水总重量的18～22wt％；/n步骤e，重复步骤a至步骤d的操作继续下一次的电弧炉冶炼；/n其中，步骤a至步骤d中，送电开始的同时，采用全水喷淋冷却的方式冷却超高功率石墨电极，使超高功率石墨电极下端的红热电极的长度不超过800mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a，向电弧炉内加入第一批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第一批废钢铁料的熔化率达70～80％时进行吹氧助熔，加入石灰，喷吹碳粉造泡沫渣；
步骤b，造渣结束后，第一批废钢铁料的熔化率达90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第二批废钢铁料，送电，当耗电量≥70kwh/吨时进行氧燃助熔，第二批废钢铁料的熔化率达70～80％时进行吹氧助熔，喷吹碳粉；
步骤c，第二批废钢铁料的熔化率达90～95％时，向所述电弧炉中继续加入第三批废钢铁料，重复步骤b的操作，得冶金熔体；
步骤d，将步骤c所得冶金熔体吹氧脱碳，喷吹碳粉造渣埋弧，升温至温度≥1580℃时流出45～55％的钢渣，温度≥1610℃、成分符合要求组织出钢，出钢后电弧炉内的留钢量为钢水总重量的18～22wt％；
步骤e，重复步骤a至步骤d的操作继续下一次的电弧炉冶炼；
其中，步骤a至步骤d中，送电开始的同时，采用全水喷淋冷却的方式冷却超高功率石墨电极，使超高功率石墨电极下端的红热电极的长度不超过800mm。


2.如权利要求1所述的降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，其特征在于，送电时，起弧电压为784V，电流为40～42KA；电极穿井后的供电压为812V，电流为40～42KA。


3.如权利要求1所述的降低电弧炉超高功率石墨电极消耗的冶炼方法，其特征在于，氧燃助熔开始的2min内，氧气和天然气的流量比为3.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楚江，李金伟，
申请(专利权)人：达力普石油专用管有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13