电弧炉综合指标和碳含量的关系

2015-10-21 18:16张岭
科技与企业 2015年20期
关键词:脱碳含量

张岭

引言

通过控制配碳量、熔化期的脱碳量,可以节省消耗,缩短冶炼周期,确保冶炼顺行。本公司在冶炼ZG270-500时,将配碳量控制在成品规格中限+(0.29~0.40)%,熔化期脱碳量控制在0.30%左右,冶炼周期可缩短至200-260min,电能消耗为9000-10500kwh,原材料收得率可达92%~93%,取得最好的综合效果。

1.概述

在电弧炉冶炼过程中,需要经过装料、熔化、氧化、还原、出钢等几个较大的过程,其中碳含量的变化贯穿在整个过程,影响最大的是装料时的配碳量,熔化期和氧化期的脱碳量。配碳量合适,既可以保证充分利用化学反应的能量,又能缩短冶炼周期;脱碳量和脱碳速度合适,既可以保证脱磷效果,又可以减轻还原期的任务。

2.参数

本公司目前使用的炼钢设备是HX-5t电弧炉,目前此电弧炉主要冶炼钢种为ZG270-500和ZG20Mn。怎样通过控制碳成分更高效冶炼钢水,达到良好的综合效果,是我们一直追求的目标。目前本公司主要采用球墨生铁配碳,球墨生铁为邢台金丰球铁科技有限公司生产的,牌号为Q10。

3.影响综合效果的因素分析

3.1配碳量。炉料中含碳量应保证氧化期有足够量的碳进行碳氧反应,达到去气、去夹杂物的目的。配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期的脱碳量和还原期增碳量这3个因素来确定,要求炉料熔清时,钢中碳量高出成品规格下限0.3%~0.4%; 配碳量也不能过高, 否则会延长氧化时间并使钢液过热。工人在实际生产中,由于每炉加入的生铁量不同,因此炉料配碳量也肯定不同。炉料的配碳量可由下式求得:C炉料=C废钢+C生铁;在炉料一定的情况下,影响配碳量的就是生铁加入的多少了。目前本厂使用的球墨生铁质量稳定,C含量一直稳定在4.4%左右,因此生铁的配碳量可由下式求得:C生铁=G生铁×0.44%÷15;通过对实际冶炼的35炉的生铁量、周期和电耗进行统计,做出冶炼周期和电耗随生铁配碳量曲线图见图1。

通过图1可以看出,生铁配碳量在0.29-0.40%时,冶炼周期为200-260min,相比其他情况下有很大减少,这主要是因为配碳量合适,既减少了吹氧脱碳的时间,又可以有部分化学能可以被有效利用,节省部分通电升温时间。而在此配碳量区间电耗集中在9000-10500kwh内,相比最低电耗时仅增加12%,可以被接受。

3.2熔化期的脱碳量。电弧炉冶炼在电弧炉炼钢工艺中,从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期约占整个冶炼时间的一半左右, 耗电量占电耗总数的2/3左右。从烧损的角度看,转炉炼钢要比电炉炼钢烧损大。在熔化期后期,需要进行吹氧操作,如脱碳过多,则氧化期还要继续补加生铁,既降低了熔池温度又增加了电耗和原材料消耗;脱碳过少,则加重了氧化期的任务,延长氧化时间,所以在配碳量一定和保证吹氧脱碳的速度后,熔化期的脱碳量是保证冶炼顺行减少消耗的重要指标。熔清后第一個样子的C含量反应出熔化期吹氧脱碳的程度。下图2是冶炼周期、收得率随电弧炉首样碳含量(ZG270-500)的变化图。

钢水中的铁被氧化进入渣中,随炉渣排出炉外,导致废钢收得率降低,即平常所谓的“烧损”。首样碳含量在0.15%左右时,可有效提高废钢收得率,首样碳含量在0.25%左右时,收得率可达到最大。首样碳含量在0.21~0.34%时,冶炼周期在200~260min,可保证冶炼的顺行。在平时的生产中,将首样碳含量控制在0.25~0.35%时,既能保证周期最短,还能保证收得率最高(92%~93%)。按收得率提高4%计算,吨钢原材料节省100元左右。本厂现在的入炉料有废钢、返回料、注余、生铁、铁销等。其中注余的加入对吹氧效果影响较大。大块注余(有时甚至能达到6吨左右)加到炉中难以熔化,导致熔化期吹氧化料时间长,造成熔化期降碳量过多,因此造成熔毕碳含量偏低,因此在实际生产中我们尽量做到注余一天一清。

3.3脱碳速度。生产经验表明,中等容量的炉子(5~10T)冶炼中碳钢(含碳量0.25%~0.60%的碳素钢),6-8个大气压的氧,选用直径为6分到1寸(8分为25.4mm)的吹氧管,每分钟能氧化0.02%以上的碳。碳的氧化速度每分钟若大于0.01%碳,脱碳量大于0.3%碳,一般就可以满足氧化期去除气体和夹杂的要求。现在电弧炉冶炼所使用的吹氧管横截面直径为15mm,助熔用氧压力为1.2MPa左右,根据简化了的伯努利方程可求得每分钟脱碳量为0.012%,能满足电弧炉去除气体和夹杂的要求。

4.结论

(1)生铁配碳量在0.29-0.40%时,冶炼周期为200-260min,相比其他情况下有很大减少,这主要是因为配碳量合适,既减少了吹氧脱碳的时间,又可以有部分化学能可以被有效利用,节省部分通电升温时间。(2)首样碳含量在0.21~0.34%时,冶炼周期在200~260min,可保证冶炼的顺行。在平时的生产中,将首样碳含量控制在0.25~0.35%时,既能保证周期最短,还能保证收得率最高(92%~93%)。(3)在冶炼ZG270-500时,将配碳量控制在成品规格中限+(0.29~0.40)%,熔化期脱碳量控制在0.30%左右,冶炼周期可缩短至200-260min,电能消耗为9000-10500kwh,原材料收得率可达92%~93%,取得最好的综合效果。

(作者单位:衡水中铁建工程橡胶有限责任公司)

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