50tUHP_EBT_电炉_LF精炼工艺参数优化及合成渣系研究_孟兆生

第21卷　第2期1999年4月山　东　冶　金

Shandong Yejin

Vol.21,NO.2

April1999

50t UHP(EBT)电炉-L F精炼工艺参数优化及合成渣系研究

孟兆生　王　洪　王勤朴　亓新平　倪友来

(莱芜钢铁总厂特殊钢厂)

摘　要　针对从德国引进的50t UHP(EBT)电炉-LF精炼生产线在试生产中存在的工艺参数不稳定、生产效率低、消耗高及钢品种开发少等问题,莱钢特钢厂从优化生产工艺参数和稳定操作入手,通过设计合理的精炼渣系,使脱硫率提高了30%以上,轴承钢中钢的含氧量降低到2.0×10-3%以下,成本降低了35.52元/t钢。

关键词　电炉,精炼,合成渣

收稿日期:1998年11月7日

Parameter Optimizing and Composition Slag System of 50t UHP(EBT)Electric Arc Furnace-LF Refining Process M eng Zhaosh eng,W an g Hong,W ang Qinpu,Qi xinping,Ni Youlai (S pecial S teel Plant of Laiw u Iron and Steel General W orks)

Abstract　50t U HP(E BT)electric arc fu rnace-LF refining produ ction lin e of special s teel plant of Laiw u iron and s teel gen-eral w orks is introduced from German y,th e main ques tion s of this production line are u nstable pr oces s param eter,low p ro-ductivity,h igh cons umption and w eak development of kinds of steel,etc,.Th rough optimiz ing proces s parameter an d stabiliz-ing operation of production s ystem,r easonable design refining s lag sys tem,the desulphuriz ation ratio is increased b y a factor of30%above,the oxygen conten t in bearing s teel is d ecr eased to below2×10-3%and th e production cos t is decreased b y 35.52yuan/t,steel.

Keywords　electric arc furn ace,refin ing,compos ition s lag

1　前　言

莱芜钢铁总厂特殊钢厂(简称莱钢特钢厂)第二炼钢车间的主体设备是1994年从德国原柏林钢厂引进的,在试生产过程中存在生产工艺不稳定、产量低、消耗高、成本高等问题,特别是电炉出钢至LF 精炼这一关键环节,工艺参数不合理,造渣方式和渣系落后,致使精炼过程中化渣慢、精炼时间长、脱氧、脱硫效果差,只能生产技术条件低的一般钢种,各种技术经济指标落后,生产成本高,严重影响了设备能力的发挥和经济效益的提高。莱钢特钢厂通过优化工艺参数和研制出多功能精炼合成渣用于LF精炼,完善了50t UHP(EBT)电炉—LF精炼工艺,经过1000多炉的试验,取得了良好的冶金效果和经济效益。

2　工艺参数优化设计

50t电炉出钢参数:出钢方式:EBT;倾炉角度:+15°～-7°;倾炉速度:3(°)/s;回倾速度:6(°)/s;留钢率:10%～15%;出钢口直径: 140mm;出钢时间:小于3m in;出钢温度降:80～100℃。

LF主要技术参数:变压器容量:15M VA(常用8MVA);二次电压:143～233V(共9级);二次电流;最大24kA;设计升温速度:3℃/min;电极直径: 30mm;吹氩量:0～300l/m in(可调);吹氩压力: 0.1～1.0M Pa(可调);钢包上口直径: 2616mm;溶池深度:2106mm;溶池面直径: 2072mm;自由空间:504m m。

2.1　试生产工艺参数

试生产工艺参数见表1。通过试生产,原工艺暴露出的主要问题是:(1)出钢量和出钢温度波动范围大。(2)U HP电炉出钢[C]控制不准,钢液过氧化情况严重。(3)出钢过程中脱氧、合金化、造渣料加入时间顺序不匹配,没有充分利用出钢动力学条件。增碳、合金化程度不够,脱硫、脱氧速度慢,造成分析次数多。(4)因化渣不好,LF送电初期电弧不稳定,钢液升温速度慢。(5)吹氩搅拌不合理。

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表1　试生产工艺参数电炉出钢量,t38～46

电炉出　a.温度,℃1640～1710

钢条件　b.钢中[C],%

c.钢中[P],%0.05～0.20≤0.015

预脱氧用铝量,kg/t钢　[C]≤0.10%时为1.5 [C]>0.10%时为1.0

渣料组成,kg/t钢石灰12～15,萤石3～4

碳化硅用量(渣脱氧),k g/t钢 1.5

出钢过程各种材料加入方法 a.出钢前包中加铝锭;

b.出钢2/3前顺序加入增碳剂、

合金、脱氧材料

c.出钢后1/3加入渣料和碳化硅

增碳方法出钢增碳小于50%,LF炉增至下

限,第二次分析后调整

合金化方法出钢增至小于50%,LF炉增至下

限,第二次分析后调整

分析制度LF送电10～15min分析第一次,

白渣增碳及部分合金化后(送电

30min±)分析第二次,[S]高或分

析成分不一致再分析第三次,平均

分析次数2.2次/炉

吹氩搅拌,l/min平均吹氩量50～60

2.2　工艺参数优化

EBT技术实现了电炉无渣出钢,与LF配合,可使化学成分稳定控制,也使LF用渣系的开发调整更加灵活,为各种操作参数定量化提供了条件。针对试生产暴露出的问题,研制了新型多功能复合精炼渣并进行了工艺参数优化,优化后参数见表2。

表2　优化后工艺参数

电炉出钢量,t42～43

电炉出钢温度,℃1650±10

钢中[C],%0.10±0.02

出钢用Al-M n-Fe,kg/t0.75

渣料,kg/t多功能合成渣14

加料方法 a.出钢前加Al-M n-Fe

b.出钢1/3加入增碳剂、铁合金

c.出钢1/2加入合成渣

增碳程度至中下限

合金化至中下限

分析制度渣变白取样,一般一次取双倍样分

析。根据分析结果微调成分,平均分

析次数1.2次/炉。

吹氩搅拌电炉出钢过程加大吹氩搅拌,以促

进化渣和熔体运动

通过优化工艺参数和采用具有脱氧、脱硫、发泡、埋弧等功能的复合精炼渣,实现了定量化操作。在出钢过程中充分利用出钢动力学条件进行渣洗,将精炼炉的部分脱氧、脱硫任务在出钢过程中完成,从而减轻了LF中的脱氧、脱硫负担,缩短了冶炼时间,稳定和简化了操作。采用优化的工艺参数和多功能精炼合成渣,经过三个阶段的试验共冶炼1000余炉钢,合金比达70%以上,开发生产了轴承钢、齿轮钢、弹簧钢、锚链钢、冷镦钢、汽车用钢等重点品种。分钢种的精炼时间均有不同程度地降低,电炉出钢到LF送电前的脱硫率提高了30%。其它主要技术经济指标明显改善,见表3。

表3　主要技术经济指标

平均精炼时间,m in/炉29.3

平均精炼时间降低值,min/炉18.2

平均精炼电耗,k W・h/t钢52.48

平均精炼电耗降低值,k W・h/t钢22.10

平均精炼电极消耗,k g/t钢0.53

平均精炼电极消耗降低值,kg/t钢0.34

平均精炼包龄,次43

平均精炼包龄提高值,次9

平均还原分析次数,次/炉 1.2

平均还原分析次数降低值,次/炉 1.0

3　精炼渣系研究

3.1　原精炼渣系的组成和成分

原精炼渣系的组成和成分分析结果分别见表4和表5。

表4　原精炼渣组成　%

钢　种石灰萤石碳化硅火砖块

一般钢种68239-

GCr155723713

3.2　原精炼渣系存在的问题

(1)渣中氧化铁高,(FeO)平均达到4.6%, (TFe)达到6.41%,说明渣脱氧不彻底。(2)渣中的硫容量低,分析渣中(S)平均为0.071%,反映出脱硫能力差,脱硫速度慢。(3)渣中(CaO)偏低,而(SiO2)偏高,平均碱度CaO/SiO2为2.29,(CaO+ M nO+M gO)/(SiO2+Al2O3)为1.97,说明硅质脱氧材料用量太大,渣碱度远不能满足脱氧、脱硫、夹杂物变性的要求。(4)炉渣各组元成分波动大,无规律可循,根据CaO-SiO2-Al2O3三元关系相图分析,都处在高熔点区,化渣不良,化渣慢,影响了出钢过程和精炼初期的渣钢反应。

3.3　渣系设计

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