一种利用无烟煤降低Consteel电炉全废钢冶炼成本的方法与流程

一种利用无烟煤降低consteel电炉全废钢冶炼成本的方法
技术领域
1.本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种利用无烟煤降低consteel电炉全废钢冶炼成本的方法。


背景技术：

2.consteel电炉是20世纪90年代兴起的一种新型电炉炼钢技术，该技术具有连续加料、连续预热、连续熔化、连续冶炼的特点，并且具有冶炼周期短、冶炼能耗低、冶炼噪音小、投资成本低等优点。
3.consteel电炉利用电弧直接加热废钢，对于电能的消耗巨大，并且冶炼周期相比于转炉来说较长，目前，国内consteel电炉全废钢冶炼周期在55min左右，电耗在420kwh/t左右；随着consteel电炉的发展，进一步降低冶炼能耗，提高冶炼效率成为其发展的方向，部分钢厂的入炉炉料由全废钢转变为废钢加铁水，通过高温铁水加速熔化废钢，该操作明显缩短了电炉冶炼周期。另外，通过向钢液中添加煤炭、石灰等辅料制造泡沫渣，将电极所产生的电弧覆盖，从而提高传热效率，降低热量损失;但是煤炭含碳量在60%左右，含杂质量较高，进一步影响钢液的质量。
4.中国专利cn202010973293.7发明了一种降低电炉电耗的方法，通过留钢操作，冶炼过程向炉内添加辅料、控制钢渣碱度以及终点温度，实现电炉电耗降低40kwh/t。中国专利cn110551871a发明了一种能缩短consteel电炉冶炼周期的方法，将冶炼过程细分为化渣阶段、脱磷阶段和吹碳升温阶段，通过分阶段控温和二次造渣脱磷处理缩短冶炼周期，降低成本。中国专利cn112609038a发明了一种电弧炉冶炼能量输入控制方法，通过选定并优化不同阶段的供电方案，得到更佳合理的供电制度，从而节约电耗。中国专利cn109022675a发明了一种全废钢电弧炉冶炼化学能供能方法，通过合理控制吹氧的强度和节奏，并配合喷吹无烟煤粉实现冶炼电能消耗，减少电极和耐材的消耗。
5.目前，留钢操作普遍应用于consteel电炉生产，而二次造渣脱磷操作在脱磷仍未达标时，需要再次造渣脱磷，这将影响整体的冶炼周期，并且喷吹无烟煤粉相对较高，因此进一步降低生产成本，成为consteel电炉生产需要解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明针对现有consteel电炉生产成本高的问题，提供一种利用无烟煤降低consteel电炉全废钢冶炼成本的方法，通过在冶炼的不同阶段加入不同粒度大小和不同量的无烟煤，结合供氧曲线，实现无烟煤利用率最优化，利用无烟煤加速废钢的熔化，并且无烟煤的碳含量高、灰成分含量低，利于快速造泡沫渣，提高金属收得率和冶炼钢水质量，从而降低生产成本。
7.本发明采用如下技术方案：一种利用无烟煤降低consteel电炉全废钢冶炼成本的方法，所述consteel电炉全废钢冶炼过程分为起弧期、穿井期、熔氧期和出钢，其中，熔氧期分为ms1-ms6六个阶段，ms1
~ms2阶段，添加块状无烟煤，侧吹氧枪和炉门碳氧枪喷吹氧气，碳氧反应加剧，使废钢快速熔化、钢液增碳，底吹喷枪喷吹ar，增强熔池搅拌，防止底吹孔堵塞；ms3~ms4阶段，侧吹碳枪喷吹无烟煤粉，侧吹氧枪喷吹氧气，维持泡沫渣的高度，底吹喷枪喷吹ar和co2混合气体，提高搅拌强度和脱磷率；ms5~ms6阶段，底吹喷枪喷吹co2，加强底吹搅拌，降低炉底温度，提高炉底耐材寿命，降低熔池co分压，进一步脱除钢液中的碳。
8.进一步地，所述熔化期ms1~ms6共六个阶段中无烟煤、co2/ar/o2、氧气的具体工艺参数如下：ms1阶段，加入300-450kg大无烟块煤（粒径为10-15cm），侧吹氧枪喷吹氧气流量1500-3000nm3/h，炉门氧枪的氧气流量为3000-3500 nm3/h，炉门碳枪流量0~20 kg/min，底吹氩气流量为50-70nm3/h。
9.ms2阶段，加入300-450kg小块无烟煤（粒径为3-5cm），侧吹氧枪流量为2500 nm3/h，炉门氧枪的氧气流量为2500-3000 nm3/h，炉门碳枪流量0~30 kg/min，底吹氩气流量为50-70nm3/h，在ms1阶段参数的基础上，降低了无烟煤的粒度，和炉门氧枪的氧气流量，提高了供电强度，加快泡沫渣的形成，减少电能的损失，进一步地加速废钢的熔化。
10.ms3阶段，侧喷碳枪开启，喷吹无烟煤粉（粒径小于5mm）流量为0~90kg/min，侧吹氧枪流量为2500-3000 nm3/h，炉门氧枪的氧气流量为3000 nm3/h，炉门碳枪喷吹无烟煤粉流量为60-90 kg/min，底吹气体为co2和ar，底吹流量为120 nm3/h，其中co2比例为50%，ar比例为50%，在ms2阶段参数的基础上，改为喷吹粉状无烟煤，提高炉门氧枪的氧气喷吹流量，底吹气体中混入一定比例co2，进一步地提高供电强度，增加泡沫渣高度，加强熔池搅拌，降低熔池中co分压，增强脱碳效果，并且利用co2弱降温效果，降低炉底耐材的侵蚀，提高电炉炉龄。
11.ms4阶段，喷吹无烟煤粉流量为20~30kg/min，侧吹氧气流量为1500-2000 nm3/h，炉门氧枪的氧气流量为2000-2500nm3/h，底吹气体流量为120 nm3/h，其中co2比例为75%，ar比例为25%，在ms3阶段参数的基础上，降低喷吹无烟煤粉量，降低侧吹氧气和炉门氧枪流量，提高底吹气体co2的混入比例，保持供电强度不变，维持泡沫渣的高度，改善钢液的脱碳的动力学，增强钢液脱碳。
12.ms5阶段，喷吹无烟煤粉流量为0~20kg/min，侧吹氧枪的氧气流量为500-1000 nm3/h，炉门氧枪停止喷吹氧气，底吹气体全部co2，流量为120 nm3/h，在ms4阶段参数的基础上，降低喷吹无烟煤粉量，降低侧吹氧气流量。
13.ms6阶段，停止喷吹无烟煤粉，侧吹氧枪的氧气流量为300 nm3/h，底吹co2流量降至60-80 nm3/h，降低搅拌强度，减少热量损失。
14.进一步地，所述consteel电炉为全废钢冶炼，不配加生铁和铁水，电炉出钢量为60t。
15.进一步地，所述出钢期，炉底喷枪停止喷吹co2，开始喷吹ar，喷吹流量为30-40 nm3/h。
16.进一步地，所述停炉期间，炉底喷枪停止喷吹ar，开始喷吹喷吹o2，气体流量为30 nm3/h。
17.本发明的有益效果如下：1.本发明通过使用无烟煤替代普通煤炭，无烟煤粉代替普通碳粉，并且分阶段加
入不同粒度无烟煤，结合供氧供电曲线，实现无烟煤利用率最优化，减少煤碳用量，提高钢液质量，吨钢电耗由420 kwh/t降低至370 kwh/t。
18.2. 本发明采用底吹co2/ar/o2，增强熔池的搅拌，使钢液终点温度均匀，并通过co2的弱吸热效应，降低炉底耐材的侵蚀，提高电炉炉龄，电炉炉龄由323炉次增加至329炉次。
附图说明
19.图1为60t电炉各个工艺参数曲线。
20.图2为90t电炉各个工艺参数曲线。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和有点更加清晰可见，下面结合附图和本发明中的实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，仅用此实施例解释本发明，并不用于限定本发明。本领域普通技术人员基于本发明实施例所得到的其他实施例，均属于本发明保护范围。
22.实施例1本发明应用于60t consteel全废钢冶炼电炉，熔化期阶段，侧吹氧枪喷吹纯o2，流量为500~2500 nm3/h，底吹ar、co2、o2、ar/co2混合气,底吹ar流量为0~60 nm3/h，底吹co2流量为0~120 nm3/h，底吹ar/co2混合气流量为120 nm3/h，ar/co2混合比为0.3~1，底吹o2流量为0~30 nm3/h。具体喷吹工艺参数如图1所示。
23.详细冶炼过程为：（1）上一炉留钢20t，废钢加入完毕后，0~5min降电极起弧和穿井，底吹ar气流量为30 nm3/h。
24.（2）6~13min为ms1阶段，顶加300kg大块无烟煤，侧吹o2流量2500 nm3/h，炉门氧枪喷吹o2流量3000 nm3/h，炉门碳枪流量10 kg/min，底吹ar流量50 nm3/h。
25.（3）14~19min为ms2阶段，顶加300kg小块无烟煤，侧吹o2流量2500 nm3/h，炉门氧枪流量2500 nm3/h，炉门碳枪流量15 kg/min，底吹ar流量50 nm3/h。
26.（4）20~24min为ms3阶段，开始喷吹无烟煤粉，流量为60kg/min，侧吹o2流量2500nm3/h，炉门氧枪流量3000 nm3/h，炉门碳枪流量60 kg/min，底吹流量120 nm3/h，其中底吹ar流量60 nm3/h，底吹co2流量60 nm3/h。
27.（5）25~29min为ms4阶段，无烟煤粉喷吹流量由60 kg/min降低至30kg/min，侧吹o2流量1500 nm3/h，炉门氧枪流量2000 nm3/h，底吹气体为ar和co2，流量分别为30 nm3/h和90 nm3/h。
28.（6）30~37min为ms5阶段，侧吹氧气流量500 nm3/h，喷吹无烟煤流量为10kg/min，依据炉况调整，底吹co2气体，流量为120 nm3/h。
29.（7）38~42min为ms6阶段，侧吹o2流量为300 nm3/h，底吹co2流量降至60 nm3/h。
30.（8）43~45min为出钢阶段，停止供电，底吹气体切换成ar，底吹流量为30 nm3/h。
31.采用本发明方法后，无烟煤用量减少200kg，渣中铁含量降低6%，钢中夹杂物略有下降，电耗由420kwh/t降低至380kwh/t。
32.实施例2
本发明应用于90t consteel全废钢冶炼电炉，熔化期阶段，侧吹氧枪喷吹纯o2，流量为500~3000 nm3/h，底吹ar、co2、o2、ar/co2混合气，底吹ar流量为0~80 nm3/h，底吹co2流量为0~150 nm3/h，底吹ar/co2混合气流量为160 nm3/h，ar/co2混合比为0.3~1，底吹o2流量为0~50 nm3/h。具体喷吹工艺参数如图2所示。
33.（1）详细冶炼过程为：上一炉留钢35t，废钢加入完毕后，0~7min降电极起弧和穿井，底吹ar气流量为40 nm3/h。
34.（2）8~16min为ms1阶段，顶加450kg大块无烟煤，侧吹o2流量3000 nm3/h，炉门氧枪喷吹o2流量3500 nm3/h，炉门碳枪流量20 kg/min，底吹ar流量70 nm3/h。
35.（3）17~23min为ms2阶段，顶加450kg小块无烟煤，侧吹o2流量2500 nm3/h，炉门氧枪流量3000 nm3/h，炉门碳枪流量30kg/min，底吹ar流量70 nm3/h。
36.（4）24~29min为ms3阶段，开始喷吹无烟煤粉，流量由0 kg/min逐渐增加至90kg/min，侧吹o2流量3000nm3/h，炉门氧枪流量3000 nm3/h，炉门碳枪流量90 kg/min，底吹流量120nm3/h，其中底吹ar流量60 nm3/h，底吹co2流量60 nm3/h。
37.（5）29~36min为ms4阶段，无烟煤粉喷吹流量由80 kg/min逐渐降低至30kg/min，侧吹o2流量2000 nm3/h，炉门氧枪流量2500 nm3/h，底吹气体为ar和co2，流量分别为40nm3/h和120 nm3/h。
38.（6）37~43min为ms5阶段，侧吹氧气流量1000 nm3/h，喷吹无烟煤流量0~20kg/min，依据炉况调整，底吹co2气体，流量为160 nm3/h。
39.（7）44~49min为ms6阶段，侧吹o2流量为300 nm3/h，底吹co2流量降至80nm3/h。
40.（8）50~55min为出钢阶段，停止供电，底吹气体切换成ar，底吹流量为40 nm3/h。
41.采用本发明方法后，无烟煤用量减少400kg，渣中铁含量降低5%，电耗由390kwh/t降低至360kwh/t。钢中夹杂物含量略有下降，并显著降低炼钢成本。