一种电弧炉炼钢埋入式吹氧脱碳工艺及控制方法

摘要

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及到电弧炉炼钢吹氧脱碳工艺。本发明采用电弧炉埋入式吹氧直接脱碳方式，即将供氧用喷嘴安装在钢液面以下，从熔池的下方喷入氧化性气体，实现快速、可控脱碳。采用氧化气体流量及保护气体流量分时段控制控制方法，喷嘴采用双流道喷管，喷嘴材料采用钨铜合金、不锈钢、铬质或刚玉质管材制造。喷嘴中心管气体（氧气、二氧化碳）流量为100-3500Nm³/h，压力为0.2-0.8MPa；环缝气体（二氧化碳、天然气、氮气或氩气等惰性气体）流量为10-1000Nm³/h，压力为0.1-0.45MPa。与通常的吹氧方式比，氧直接与钢液中碳元素接触，保证脱碳反应的速度和可控性。

主权项

一种电弧炉炼钢埋入式吹氧脱碳工艺，其特征是：在电弧炉内将氧化性气体及保护气体，采用单一气体喷吹或混合气体喷吹方式，通过双流道或单流道喷嘴产生的高速气流，吹入熔池的氧能直接与碳元素发生反应；喷吹气体直接从埋入钢液一定深度的喷嘴喷出，喷嘴采用双流道喷管稳定连续喷吹；氧化性气体为氧气或二氧化碳，喷吹流量为100～3500Nm³/h，根据脱碳工艺要求，分时段控制气体流量和比例；保护气体为二氧化碳、天然气、氮气、氩气或其他惰性气体，分时段控制气体流量，按比例混合喷吹，喷吹流量为10～1000Nm³/h；采用氧化气体流量及保护气体流量分时段控制控制吹氧脱碳，根据不同的气源特点，分别按照以下实施方案控制：(1)：氧化性气体：O₂，保护气体：N₂或Ar；电弧炉冶炼过程中，在冶炼开始前中心喷管保持喷吹N₂或Ar，流量为100～800Nm³/h，环缝喷吹N₂或Ar气体流量为10～300Nm³/h，起到保护喷头，防止喷头烧损、堵塞；冶炼初期，因金属液温度低，脱碳速度控制在一定值，中心喷管喷吹O₂流量为100～800Nm³/h，环缝喷吹N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；冶炼中期为高速脱碳期，中心喷管喷吹O₂流量为100‑3500Nm³/h，环缝喷吹N₂或Ar气体流量为50～1000Nm³/h；冶炼末期，需控制脱碳速度，保证终点碳含量，中心喷管O₂流量为200‑1500Nm³/h，环缝喷吹N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；(2)、氧化性气体：O₂和CO₂，保护气体：CO₂、N₂或Ar，电弧炉冶炼过程中，在冶炼开始前中心喷管保持喷吹CO₂，流量为100～800Nm³/h，环缝喷吹CO₂、N₂或Ar气体流量为10～300Nm³/h，起到保护喷头，防止喷头烧损、堵塞；冶炼初期，因金属液温度低，脱碳速度控制在一定值，中心喷管混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为1:1～1:5，气体总流量为100‑800Nm³/h，环缝喷吹CO₂、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；冶炼中期为高速脱碳期，中心喷管混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为1:1～1:5，混合气体总流量为100‑3500Nm³/h，环缝喷吹CO₂、N₂或Ar气体流量为50～1000Nm³/h；冶炼末期，需控制脱碳速度，保证终点碳含量，中心喷管单混合喷吹混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为2:1～8:1，气体总流量为200‑1500Nm³/h，环缝喷吹CO₂、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；(3)、氧化性气体：O₂，保护气体：CH₄、N₂或Ar，电弧炉冶炼过程中，在冶炼开始前中心喷管保持喷吹CH₄、N₂或Ar，气体流量为100～800Nm³/h，环缝喷吹CH₄、N₂或Ar流量为10～300Nm³/h，起到保护喷头，防止喷头烧损、堵塞；冶炼初期，因金属液温度低，脱碳速度控制在一定值，中心喷管喷吹O₂流量为100‑800Nm³/h，环缝喷吹CH₄、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；冶炼中期为高速脱碳期，中心喷管喷吹O₂流量为100‑3500Nm³/h，环缝喷吹CH₄、N₂或Ar气体流量为50～1000Nm³/h；冶炼末期，需控制脱碳速度，保证终点碳含量，中心喷管O₂流量为200‑1500Nm³/h，环缝喷吹CH₄、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；(4)、氧化性气体：O₂和CO₂，保护气体：CO₂、CH₄、N₂或Ar，电弧炉冶炼过程中，在冶炼开始前中心喷管保持喷吹CO₂，流量为100～800Nm³/h，环缝喷吹CO₂、CH₄、N₂或Ar气体流量为10～300Nm³/h，起到保护喷头，防止喷头烧损、堵塞；冶炼初期，因金属液温度低，脱碳速度控制在一定值，中心喷管混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为1:1～1:5，气体总流量为20‑500Nm³/h；环缝喷吹CO₂、CH₄、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h；冶炼中期为高速脱碳期，中心喷管混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为1:1～1:5，气体总流量为100‑3500Nm³/h；环缝喷吹CO₂、CH₄、N₂或Ar气体流量为50～1000Nm³/h；冶炼末期，需控制脱碳速度，保证终点碳含量，中心喷管单混合喷吹混合喷吹O₂和CO₂，混合气体中O₂与CO₂比例为2:1～8:1，气体总流量为200‑1500Nm³/h；环缝喷吹CO₂、CH₄、N₂或Ar气体流量为20～500Nm³/h。