一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法技术

一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，属于钢铁冶金领域。在采用电弧炉炼钢时，以氢气代替氮气或氩气作为底吹气体，在熔化期和氧化期，底吹氢气为熔池输送热量，加快废钢融化，搅拌钢液，促进熔池传热和传质；采用3

【技术实现步骤摘要】
一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金领域，具体是一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法。

技术介绍

[0002]电炉炼钢过程中常需向炼钢熔池中喷入碳粉、重油、天然气等燃料补充能量，促进废钢的熔化和熔池温度的提升，但这些燃料在燃烧过程中均有一氧化碳或二氧化碳生成，造成电炉炼钢过程碳排放仍然较高。
[0003]本专利技术所公布的一种方法是在电炉冶炼过程中，通过电炉底吹氢气进行底搅拌，促进熔池的传热和传质；同时，氢气还与熔池中氧发生反应，发出热量，促进熔池温度提升，缩短电炉冶炼时间，并降低炼钢过程碳排放；另外，吹入的氢气与熔池中氧反应，同时降低钢液和炉渣的氧含量，抑制钢液的过氧化，降低炼钢过程铁损及其他金属元素的损耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，在通电冶炼时，采用H2替代N2或Ar作为底吹气体，实现加快炉料熔化、缩短冶炼周期、减少炉料烧损、灵活补偿热量和环保减排的目标。对于少量溶解于钢液的氢，可通过后期真空精炼轻易去除，不影响冶炼钢水最终质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]提供了一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，其特征在于，用氢气完全替代N2或Ar作为底吹气体，在不同冶炼阶段采用不同的底吹强度，利用氢氧反应产生的热量，加强化学能输入，辅助调控熔池温度，减少电炉冶炼时间。
[0007]进一步地，采用3
‑
20块透气砖分散分布于电炉底部，促进氢气在钢中的溶解，促进钢中溶解氢与溶解氧反应，生成弥散气泡，促进电炉熔池全体积搅拌，并提高氢在钢液内部的氧化的比例，提高加热效率；
[0008]进一步地，底吹氢气通过底吹喷嘴进入电炉，底吹氢气强度为0.001
‑
1.5Nm3/(min
·
t)，吹气时间为20～100min。
[0009]进一步地，吹炼过程不同阶段，底吹氢气强度可根据实际生产需求自由变动，通过调节底吹氢气强度，可实现灵活控制氢氧反应提供的热量。其中，熔化期是主要耗电环节，需要尽快将炉料熔化升温，形成熔池后可底吹大气量氢气强化化学能输入，并减少炉料烧损，底吹氢气强度为0.001
‑
1.5Nm3/(min
·
t)；氧化期主要任务是除磷、脱碳，对能量输入要求较低，可底吹氢气辅助提升钢液温度，控制出钢温度及终点氧含量，底吹氢气强度为0.001
‑
1.2Nm3/(min
·
t)；吹氧结束后吹入氢气，对熔池进一步搅拌，促进成分与温度的均匀性，并还原降低钢液及炉渣中的氧，底吹氢气强度为0.001
‑
1.0Nm3/(min
·
t)，吹炼时间1
‑
3min。
[0010]采用上述技术方案，底吹氢气的主要去向包括：溶解于钢液、与钢液中的[O]反应、与渣中(FeO)反应、与熔池上方的O2反应以及进入炉气。
[0011]相比传统电炉炼钢工序，本专利技术采用底吹H2替代N2或Ar，在底吹气体搅拌熔池功能的基础上，充分利用氢氧反应放热，缩短电炉冶炼周期，降低电耗，减少炉料烧损，提高钢水质量，并实现绿色减排的目的。
具体实施方式
[0012]实例1:
[0013]90t高功率电弧炉底吹氢气工艺：在该电炉底部分散布置6块透气砖，通过透气砖向电炉内部供气。该电炉原料中铁水约占20％，其余为废钢及渣料。送电前的补炉、装料等准备工作耗时10min，装料完毕后开始送电并底吹H2，其中熔化期底吹强度约为0.66Nm3/(min
·
t)，氧化期底吹强度约为0.31Nm3/(min
·
t)，冶炼末期底吹强度约为0.07Nm3/(min
·
t)。冶炼周期内合计吹入氢气2262m3，为熔池中输入约50kW
·
h/t的能量，相较原工艺额外吹入氧气量1136m3，减少CO2排放14m3/t，降低1％的铁损及0.5％的锰损，缩短电弧炉冶炼周期约2.3min，电炉终点钢液中全氧含量减少至270ppm，减少钢包铝粒用量0.25kg/t，并进一步缩短后续LF精炼时造还原渣时间3分钟。
[0014]实例2：
[0015]50t超高功率电弧炉底吹氢气工艺：在该电炉底部分散布置3块透气砖，通过透气砖向电炉内部供气。该电炉原料中铁水约占30％，其余为废钢及渣料。送电前的补炉、装料等准备工作耗时5min，装料完毕后开始送电并底吹H2，其中熔化期底吹强度约为0.71Nm3/(min
·
t)，氧化期底吹强度约为0.34Nm3/(min
·
t)，冶炼末期底吹强度约为0.11Nm3/(min
·
t)。冶炼周期内合计吹入氢气851m3，为熔池中输入约30kW
·
h/t的能量，相较原工艺额外吹入氧气量424m3，减少CO2排放8m3/t，降低0.6％的铁损，缩短电弧炉冶炼周期约0.5min，电炉终点钢液中全氧含量减少至250ppm，减少钢包硅铁用量0.22kg/t，并进一步缩短后续LF精炼时造还原渣时间4分钟。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，其特征在于：在电弧炉通电冶炼时，采用氢气作为底吹气体，吹入熔池，搅拌钢液，促进熔池中的传热和传质；同时，吹入的氢气与熔池中氧发生反应，提供热量，部分取代碳粉、重油燃料，降低炼钢过程碳排放；采用3
‑
20块透气砖分散分布于电炉底部，促进氢气在钢中的溶解，促进钢中溶解氢与溶解氧反应，生成弥散气泡，促进电炉熔池全体积搅拌，并提高氢在钢液内部的氧化的比例，提高加热效率；另一方面，吹入氢与钢液中氧和熔渣中氧发生反应，控制钢液和炉渣的氧含量，降低钢液的过氧化程度，减少炉料烧损。2.根据权利要求1所述的一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，其特征在于，电炉冶炼时，通过电炉底部透气砖向熔池中吹入氢气，在熔化期，底吹氢气强度为0.001
‑
1.5Nm3/(min
·
t)；在氧化期，底吹氢气强度为0.001
‑
1.2Nm3/(min
·
t)；电炉出钢前，停止吹氧后，底吹氢气强度为0.001
‑
1.0Nm3/(min
·
t)，吹搅1
‑
3分钟。3.根据权利要求1所述的一种底吹氢气强化电炉冶炼的方法，其特征在于，吹入氢的同时，可调整电炉炉壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，潘宇康，何杨，张杰，闫柏军，邓振强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：