抚顺特钢公司电炉炼钢采用USTB氧气喷吹工艺的研究

抚顺特钢公司电炉炼钢采用USTB氧气喷吹工艺的研究

抚顺特钢公司阎丽峰江国利李澍孙立国吴昱肖令之

北京科技大学朱荣焦兵李晓强王振宙仇永全

摘要：本文介绍了抚顺特钢公司第一炼钢厂50吨EBT电炉及60吨竖式炉采用USTB炉壁氧气喷吹新工艺的使用情况。该系统的采用，对提高抚顺特钢公司第一炼钢厂电炉炼钢的冶炼节奏提高起到了显著的作用，为国内同类电炉的改造提供了借鉴经验。

关键词：电炉炼钢，氧枪，铁水热装

Research of USTB oxygen injection technology in EAF steelmaking

of Fushun Special Steel Group Co.Ltd

Yan Lifeng Jiang Guoli Li Shu Sun Liguo Wu Yu Xiao lingzhi

Fushun Special Steel Group Co.Ltd

Zhu Rong Jiao Bing Li Xiaoqiang Wan Zhenzhou Qiu Yongquan

University of Science and Technology Beijing

Abstract:This article introduced the new USTB oven wall oxygen injection technology used in 50t EBT electricity arc furnace and 60t shaft furnace of 1th steel-making plant FUSHUN Special Steel Group Co.Ltd. Adoption of this system benefited the operative efficiency a lot and could supply experiences for the similar type domestic EAF.

Keywords: EAF Steelmaking, Oxygen lance, Charging hot iron

如何高效地将氧气输入到电炉炉内，对提高电炉炼钢的冶炼节奏，降低生产成本是非常重要的。目前，电炉炼钢氧气产生的化学能在电炉能量输入中已占了较大的比例，达到30％以上。特别是电炉采用热装铁水后，化学能比例达到电炉总能量输入的50％以上，大量输入氧气已成为现代电弧炉炼钢工艺的一个重要特点。

2003年11月，抚顺特钢公司与北京科技大学合作，在第一炼钢厂的50吨EBT电炉及60吨竖式电炉采用USTB炉壁氧气喷吹新工艺。经过六个月的实践，对氧气喷吹系统进行了优化及工艺配套，取得了显著的经济效益。

1、电炉设备现有条件

1# EBT电炉的变压器容量 3.5 MV A，电极直径Φ500mm，平均出钢量65t，留钢量10t，采用炉门供氧方式，进口双孔碳氧水冷枪装置，氧气常用氧压0.8~1.2 Mpa，氧气最大流量2400 m3/h。是由德国克虏伯公司引进的50t超高功率电弧炉。1992年底投产。

2# 竖炉电炉的变压器容量 4.0 MV A，电极直径Φ550mm，平均出钢量65t，留钢量10t，采用炉门供氧方式，进口双孔碳氧水冷枪装置，氧气常用氧压0.8~1.2 Mpa，氧气最大流量3000 m3/h。竖炉处采用进口油氧助熔工艺设备。是由德国Fuchs公司引进的60t超高功率竖式电弧炉。1999年投产。

电炉采用全废钢冶炼及铁水热装工艺，因铁水供应不稳定，每天40炉钢能使用铁水的炉次在12－15炉，每炉铁水使用的比例为30％左右，铁水供应严重不足。

2、USTB炉壁供氧工艺

2.1 USTB炉壁供氧工艺介绍

电炉炼钢采用超音速氧气射流是为了促进碳氧反应以及利用其动能与化学能，特别是在留钢留渣或热装铁水的情况下可促进尽早进行富氧操作并加强熔池搅拌，从而缩短冶炼时间，提高生产效率，降低电耗。

常规电炉系统一般采用：3－5个USTB喷吹模块，每个模块上装有1支炉壁集束氧枪，1支喷碳枪(或二次燃烧烧嘴)。氧枪具有燃料助熔、脱碳等功能，碳枪具有喷碳造泡沫渣的功能。

USTB的吹氧技术，氧枪射流到熔池表面的喷射面积及射程较常规的炉壁助熔烧嘴的喷射面积及射程大30%以上（根据炉子尺寸和安装位置不同而有所波动），能更有效地加速熔化废钢及加快脱碳速度。其原理是：当氧气主射流从喷嘴中心直接射向熔池时，氧气辅助射流包裹氧气主射流，形成局部的“亚真空”状态，减缓了氧气主射流速度的衰减，延长氧气主射流的射流长度。[1]

集束氧气的供氧强度为0.8 Nm3/t.min－1.3 Nm3/t.min，枪前氧压要求为0.8Mpa以上。燃料采用气体或液体燃料，使用量根据炉料的结构确定。碳粉喷吹系统的喷粉能力为5-30kg/min，可实现在线调节喷粉量。

当初炼钢水含碳范围在0.30-1.20%左右时，传统炉门枪脱碳效率平均在0.04-0.05%/min，而集束射流条件下，平均脱碳速度可达0.06%/min以上，且由于提前供氧，脱碳范围也大大加宽，这尤其适用于加入铁水或生铁比例较高或者是冶炼低碳品种的情况。

2.2 USTB炉壁供氧工艺参数确定

1# EBT电炉USTB炉壁供氧工艺参数：系统采用两支具有脱碳及助熔的集束氧枪布置在炉门两侧的冷区，一支助熔及二次燃烧氧枪布置在EBT区域。USTB炉壁集束氧枪的流量设置：助熔400－800 m3/h，脱碳1200－1500 m3/h，EBT氧枪助熔流量为300－800m3/h。

2# 竖式电炉USTB炉壁供氧工艺参数：原系统在竖炉下采用5支油氧烧嘴助熔，现采用3支具有脱碳及助熔的集束氧枪布置在竖炉下，取代炉壁的油氧烧嘴。另一支集束氧枪放置在铁水槽一侧进行脱碳操作。USTB集束氧枪的流量设置：助熔400－1000 m3/h，脱碳用集束氧枪为1200-1800 m3/h。

供氧系统采用了用氧模块化设定技术及电弧炉用氧分时段控制技术，使系统达到最优的使用效果及简洁的操作方式[2]。控制系统可根据炉料组成的不同、热装比，冶炼工艺的不同、钢种的变化等情况，系统设置了多个不同的操作程序，系统可根据终点碳含量，通过程序设计，采用不断优化控制模型，对脱碳速度进行设定。控制系统能执行安全生产所需的逻辑控制，并可提供故障诊断和报警指示。系统显示过程控制所必需的全部信息，包括各类设备的实时工作状态，介质的状态和各类相干参数的实时数值