底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法及步骤

　　

　　本发明涉及特钢冶炼技术领域，尤其是一种底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法。

　　背景技术：

　　目前世界电炉钢约占钢材产量的34％，我国电炉炼钢在近年也有很大发展。在冶炼不锈钢、模具钢等特钢生产领域方面，主要采用电弧炉返回吹氧法冶炼生产镍铬系列特钢，其目的主要是回收废合金钢中价值较高的金属元素，如铬、镍、钼等，以降低生产成本。

　　但是电弧炉炼钢是通过分布在极心圆上的三支电极对废钢和熔池表面加热，并通过炉渣和金属对整个熔池加热，由于电弧从上方加热，就目前行业的生产技术而言，金属熔池表面温度高，对流传热不良，这种电炉冶炼方法动力学条件明显不足，导致钢液的内部温度和浓度都不够均匀，尤其在冶炼特钢时渣中的cr2o3含量高，钢液流动性极差，会造成金属收得率低、冶炼时间长等问题。申请人所处企业在生产合金钢、模具钢、不锈钢等方面主要是通过电弧炉冶炼得到母液，但是其冶炼周期长、钢液成分温度不均、渣中cr2o3含量高、合金收得率低，生产成本也相应增高。

　　申请号为201410361792.5的中国发明专利申请《电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺》，公开了一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺。该发明针对不锈钢生产中存在的一些问题，采用高硅(硅调整到1.0％～1.5％)、高镍(控制在10％左右)、高温、高压(1.5～1.8mpa)、双管连续吹氧18～22分钟、及时加合金快速降低炉内钢液温度和合理供电等工艺技术和操作手段，使冶炼时高合金钢返回料的使用率达到90％以上，铬在整个冶炼过程中的回收率达到95％以上，冶炼吹氧时间缩短了约40分钟左右。但该专利只是公开了返回吹氧法的冶炼工艺技术，并没有公开底吹的具体工艺。

　　申请号为201910241419.9的中国发明专利申请《一种底吹co2冶炼不锈钢的方法》，涉及一种底吹co2冶炼不锈钢的方法，包括：(1)在转炉中兑入脱磷铁水，氧枪顶吹o2，底枪底吹o2和co2的混合气体；(2)冶炼过程中加入炉料进行合金化和造渣；(3)当转炉熔池碳含量为0.2％-0.5％时，氧枪和底枪停止吹o2，底枪继续底吹co2；(4)在熔池中加入还原物料进行还原，当钢水成分满足要求时转入vod炉精炼。该发明的底吹co2冶炼不锈钢的方法，转炉底吹的惰性气体全部使用co2，不仅降低了冶炼成本，还避免了底吹n2造成的钢水中氮元素含量的增加，保证了不锈钢理化性能的稳定。该发明是在在转炉中兑入脱磷铁水，氧枪顶吹氧气，底吹氧气和co2的混合气体，其生产路径与本发明不同。

　　上述专利申请中同样也没有解决特钢生产中，冶炼周期长、钢液成分温度不均、渣中cr2o3含量高、合金收得率低等问题。

　　技术实现要素：

　　本发明所要解决的技术问题是：提供一种底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，能够有效提高特钢冶炼的效率和成品质量。

　　为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，包括以下步骤：

　　步骤一、配料：

　　采用本钢种及类似钢种的返回料作为原料；

　　步骤二、熔化期：

　　对电弧炉通电将钢水加热，底吹气体，将废钢熔清；

　　步骤三、氧化期：

　　当炉内钢液温度满足要求时，底吹气体并吹氧助熔至炉料全部熔化；

　　步骤四、还原期：

　　加入还原剂，底吹气体，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时，取样，调整成分温度；

　　步骤五、出钢，浇铸。

　　进一步的是：步骤一中返回料的配入量为45～60％。

　　进一步的是：步骤二中底吹所采用气体为氮气，控制底吹氮气的流量为15nl/min，钢水加热至1580～1600℃。

　　进一步的是：步骤三中控制吹氧压力为0.8～1.8mpa；底吹所采用气体为氩气，控制底吹氩气的流量为20nl/min。

　　进一步的是：步骤四中每吨钢的还原剂加入量为3.5～4.5kg；底吹所采用气体为氩气，底吹氩气时前期控制流量为25～35nl/min，当炉内脱氧良好、炉渣变白时控制流量为15nl/min。

　　进一步的是：所述还原剂为硅铁、铝块、萤石中的一种或两种。

　　进一步的是：步骤三中吹氧温度控制为1600～1680℃。

　　进一步的是：所述电弧炉为40吨ebt炉。

　　进一步的是：底吹位置为电弧炉底部极心圆处，采用双底吹孔，两个底吹孔之间呈120°夹角。

　　本发明的有益效果是：本发明采用本钢种及类似钢种的返回料作为冶炼原料，通过在返回吹氧冶炼工艺中底吹气体进行搅拌，可以改善电弧炉冶炼特钢的动力学条件，促使电弧炉内金属熔池的传热、传质速度加快，均匀金属熔液的温度和成分，降低渣中cr2o3的含量，提高合金收得率，缩短冶炼特钢时间，降低生产成本，从而提高电弧炉冶炼特钢的能力。

　　附图说明

　　图1为本发明中底吹孔的布置示意图；

　　图中标记为：1-电弧炉极心圆、2-电极、3-底吹孔。

　　具体实施方式

　　为了便于理解本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行进一步的说明。

　　本发明所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，按照以下步骤进行：

　　配料：采用本钢种及类似钢种的返回料作为原料，其余原料为满足冶炼钢种所需成分要求的废钢，返回料的配入量为原料总量的45～60％；

　　熔化期：采用为40吨ebt炉，通电后对钢水加热，加热的同时底吹氮气，吹氮气的流量为15nl/min，将废钢熔清，并将钢水加热至1580～1600℃；

　　氧化期：当电弧炉内钢液的温度满足要求时即达到1580～1600℃时，采用两根吹氧管从炉门口进行吹氧助熔至炉料全部熔化，碳含量满足冶炼钢种要求，吹氧的压力控制为0.8～1.8mpa，吹氧的温度控制为1600～1680℃，吹氧的同时底吹氩气，控制底吹氩气的流量为20nl/min；

　　还原期：加入还原剂，还原剂采用硅铁、铝块、萤石中的一种或两种，每吨钢的还原剂加入量为3.5～4.5kg，底吹氩气，底吹氩气时前期控制流量为25～35nl/min，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时控制流量为15nl/min，取样，调整成分温度；

　　出钢、浇注。

　　如图1所示，电弧炉中三支电极2呈环形均匀分布在电弧炉底部的电弧炉极心圆1处，本发明在返回吹氧法冶炼特钢的过程中增加了底吹气体的工艺，采用双底吹孔的形式，在三支电极2形成的环形圈上设置两个底吹孔3，两个底吹孔3之间呈120°夹角，通过两个底吹孔3进行底吹气体进行搅拌，促使电弧炉内金属熔池的传热、传质速度快，均匀金属熔液的温度和成分，缩短冶炼特钢时间，降低生产成本，从而提高电弧炉冶炼特钢的能力。

　　实施例1

　　以冶炼40cr13系不锈钢为例，采用40吨ebt炉进行冶炼。配入占原料总量50％的返回料，其余采用满足冶炼钢种所需成分要求的废钢；通电加热废钢，并控制底吹氮气流量为15nl/min，将废钢全部熔化，并将钢水加热到1620℃；采用两根吹氧管从炉门口进行吹氧助熔，吹氧压力0.8～1.0mpa，底吹气源为氩气，操作流量控制10nl/min，吹氧至终点c含量0.60％～0.80％时停止吹氧；氧化结束后进入还原期，加入还原剂为每吨钢4kg，打开底吹气源为氩气，操作流量控制25～35nl/min，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时，底吹氩气流量控制在15nl/min，取样，调整成分温度；当温度、成分满足冶炼要求时，出钢、浇铸。

　　采用本发明所述方法冶炼40cr13系不锈钢，冶炼时间缩短了43min/炉，降低电耗54kwh/t，渣中cr2o3含量为5.5％。

　　实施例1

　　以冶炼cr12mo1v1系模具钢为例，采用40吨ebt炉进行冶炼。配入占原料总量60％的返回料，其余采用满足冶炼钢种所需成分要求的废钢；通电加热废钢，并控制底吹氮气流量为15nl/min，将废钢全部熔化，并将钢水加热到1610℃；采用两根吹氧管从炉门口进行吹氧助熔，吹氧压力0.8～1.0mpa，底吹气源为氩气，操作流量控制10nl/min，吹氧至终点c含量1.30％～1.45％时停止吹氧；氧化结束后进入还原期，加入还原剂为每吨钢4kg，打开底吹气源为氩气，操作流量控制25～35nl/min，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时，底吹氩气流量控制在15nl/min，取样，调整成分温度；当温度、成分满足冶炼要求时，出钢、浇铸。

　　采用本发明所述方法冶炼cr12mo1v1系模具钢，冶炼时间缩短了38min/炉，降低电耗62kwh/t，渣中cr2o3含量为3％。

　　技术特征：

　　1.底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：

　　步骤一、配料：

　　采用本钢种及类似钢种的返回料作为原料；

　　步骤二、熔化期：

　　对电弧炉通电将钢水加热，底吹气体，将废钢熔清；

　　步骤三、氧化期：

　　当炉内钢液温度满足要求时，底吹气体并吹氧助熔至炉料全部熔化；

　　步骤四、还原期：

　　加入还原剂，底吹气体，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时，取样，调整成分温度；

　　步骤五、出钢，浇铸。

　　2.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：步骤一中返回料的配入量为45～60％。

　　3.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：步骤二中底吹所采用气体为氮气，控制底吹氮气的流量为15nl/min，钢水加热至1580～1600℃。

　　4.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：步骤三中控制吹氧压力为0.8～1.8mpa；底吹所采用气体为氩气，控制底吹氩气的流量为20nl/min。

　　5.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：步骤四中每吨钢的还原剂加入量为3.5～4.5kg；底吹所采用气体为氩气，底吹氩气时前期控制流量为25～35nl/min，当炉内脱氧良好、炉渣变白时控制流量为15nl/min。

　　6.如权利要求1或5所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：所述还原剂为硅铁、铝块、萤石中的一种或两种。

　　7.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：步骤三中吹氧温度控制为1600～1680℃。

　　8.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：所述电弧炉为40吨ebt炉。

　　9.如权利要求1所述的底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，其特征在于：底吹位置为电弧炉底部极心圆处，采用双底吹孔，两个底吹孔之间呈120°夹角。

　　技术总结

　　本发明公开了一种底吹电弧炉返回吹氧法冶炼特钢的方法，配料：采用本钢种及类似钢种的返回料作为原料；熔化期：对电弧炉通电将钢水加热，底吹气体，将废钢熔清；氧化期：当炉内钢液温度满足要求时，底吹气体并吹氧助熔至炉料全部熔化；还原期：加入还原剂，底吹气体，观察炉内气氛，当炉内脱氧良好、炉渣变白时，取样，调整成分温度；出钢，浇铸。本发明通过在返回吹氧冶炼工艺中底吹气体进行搅拌，可以改善电弧炉冶炼特钢的动力学条件，促使电弧炉内金属熔池的传热、传质速度加快，均匀金属熔液的温度和成分，降低渣中Cr2O3的含量，提高合金收得率，缩短冶炼特钢时间，降低生产成本，从而提高电弧炉冶炼特钢的能力。

　　技术研发人员：付建辉;张健;刘庭耀;陈琦

　　受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院有限公司

　　技术研发日：2019.10.28

　　技术公布日：2019.12.31