一种电弧炉快速脱磷的方法与流程

本发明属于金属冶炼技术领域，具体来说是一种电弧炉快速脱磷的方法。

背景技术：

在钢铁冶炼过程中，会存在很多杂质，这些杂质对钢的性能会造成不良影响。特别是杂质磷的存在，磷在钢中的主要危害是引起冷脆现象，随着磷含量的增加，钢的抗热裂纹性能会降低，所以在电弧炉冶炼钢水时，需要进行脱磷操作。随着大型铸锻件对磷的要求越来越高，承担着脱磷任务的电弧炉在脱磷方法上也在持续改进。按照以前脱磷的方法，冶炼时间比较长，吨钢电耗和吨钢电极耗会增加，这就无形中增加了冶炼成本，同时降低了生产效率。

经检索，已授权中国发明专利：一种电弧炉炼钢脱磷方法(申请号为201610312880.5；申请日为2016.05.12)，该申请案提出一种电弧炉炼钢高效脱磷方法，属于电弧炉炼钢领域。该方法利用同一喷枪直接向电弧炉熔池内部输送氧气、保护性气体及载气-脱磷粉剂，所述载气-脱磷粉剂为由载气携带的脱磷粉剂，上述气流剧烈冲击搅拌炼钢熔池，使脱磷粉剂直接与钢液充分接触，为熔池脱磷反应提供良好的热力学和动力学条件，以提高电弧炉炼钢过程脱磷效率，降低脱磷剂等造渣料消耗，提升冶炼过程脱磷率和终点钢水质量，降低生产成本。但是该申请案的不足之处在于延长了电弧炉的冶炼时间，增加了成本且脱磷效果一般。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有的电弧炉脱磷成本高且增加了工序时间的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种电弧炉快速脱磷的方法，包括如下步骤：

s100、预加石灰，预先在电弧炉底内加入石灰；

s200、一次加料，向电弧炉内加入原料，原料为废钢、钢屑及生铁的混合料；

s300、一次熔化，电弧炉通电将原料熔化，在熔化的过程中加入石灰和萤石；

s400、二次加料，向电弧炉再次加入原料；

s500、二次熔化，电弧炉通电将原料熔化；

s600、一次流渣，原材料熔化完全且温度达到1560℃～1620℃时，倾斜炉体使电弧炉内的熔渣缓慢流出，电压控制在547v～587v，电流控制在30000a～40000a；

s700、三次加料，加入石灰和萤石；

s800、二次流渣，当熔渣流出80％～90％时，停止流渣；

s900、放钢，当温度≥1650℃时，即可进行无渣放钢，并保留部分钢水和剩余熔渣于炉体内。

优选的，所述步骤s100中，石灰的加入量为原材料重量的2％～3％。

优选的，所述步骤s200中，加入原料的量为50～70吨，废钢、钢屑和生铁的质量比为(9～11):(5～7):(3～5)。

优选的，所述步骤s300中，通电电压为547v～716v，通电电流为30000a～40000a，当原材料熔化50％～60％时，加入原材料重量的1％～2％的石灰和原材料重量的0.3％～0.6％的萤石，且石灰和萤石的质量比为3～5：1，并开启炉壁氧枪，炉壁氧枪的流量为8～15nm3/min，当原材料熔化70％～80％时，停止通电和炉壁氧枪供氧。

优选的，所述步骤s400中，加入原料的量为20吨～60吨。

优选的，所述步骤s500中的熔化具体为控制电弧炉电压为547v～716v，电流为30000a～40000a，当原料熔化40％～50％时，开启炉壁氧枪并控制炉壁氧枪的流量为8～15nm3/min，当原料熔化60％～70％时，开启炉门氧枪供氧。

优选的，所述步骤s700中的加入石灰和萤石具体为当步骤s600中的熔渣流出70％～80％时，停止流渣操作和炉壁氧枪、炉门氧枪的供氧操作，补加石灰的重量为原材料重量的0.5％～1.5％，补加萤石的重量为原材料重量的0.0％～0.4％，其中石灰和萤石的质量比为3～5：1。

优选的，所述步骤s800中的二次流渣具体为开启炉壁氧枪和炉门氧枪供氧，并控制流量为6～10nm³/min，向炉内喷入碳粉，且钢水温度达到1610℃～1640℃时，倾斜炉体使电弧炉内的熔渣快速流出，电弧炉电压控制在547v～587v，电弧炉电流控制在10000a～30000a，当熔渣流出80％～90％时，停止流渣和供氧，单一地向炉内喷入碳粉。

优选的，所述步骤s800中，喷入碳粉的量为200～700kg。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的一种电弧炉快速脱磷的方法，包括如下步骤：s100、预加石灰，预先在电弧炉底内加入石灰；s200、一次加料，向电弧炉内加入原料，原料为废钢、钢屑及生铁的混合料；s300、一次熔化，电弧炉通电将原料熔化，在熔化的过程中加入石灰和萤石；s400、二次加料，向电弧炉再次加入原料；s500、二次熔化，电弧炉通电将原料熔化；s600、一次流渣，原材料熔化完全且温度达到1560℃～1620℃时，倾斜炉体使电弧炉内的熔渣缓慢流出，电压控制在547v～587v，电流控制在30000a～40000a；s700、三次加料，加入石灰和萤石；s800、二次流渣，当熔渣流出80％～90％时，停止流渣；s900、放钢，当温度≥1650℃时，即可进行无渣放钢，并保留部分钢水和剩余熔渣于炉体内。与以往的脱磷技术达到相同的磷含量值(p≤0.005％)相比，改进后的电弧炉冶炼时间缩短约20％，所用石灰和萤石的量也相对减少20％左右，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的一种电弧炉快速脱磷的方法的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

参照附图1，本实施例的一种电弧炉快速脱磷的方法，包括如下步骤：

s100、预加石灰，预先在电弧炉底内加入2吨石灰，预先铺设石灰的作用是为后续快速脱磷做准备，当温度升到一定程度时，炉底的石灰开始向上翻腾，与钢水充分搅拌，增大石灰与钢水的接触面积，利于脱磷；

s200、一次加料，向电弧炉内加入65吨原料，原料为废钢、钢屑及生铁的混合料；

s300、一次熔化，电弧炉通电将原料熔化，在熔化的过程中加入石灰和萤石，这一步加入石灰和萤石一是充分利用熔化过程中的低温环境，让部分熔液开始脱磷，减少脱磷时间。因为脱磷是一个放热反应的过程，低温对脱磷有利；二是利用脱磷需要的大渣量和高碱度，让生成的p2o5与cao结合成稳定的cao·p2o5留在渣中，这样就提高了脱磷的能力，加入萤石是为了保持熔渣的流动性，利于脱磷的进行；这一步还提供了炉壁氧枪供氧操作，一是为了助熔，减少原料熔化时间，二是为了向熔池提供脱磷所需要的高氧化性环境；

s400、二次加料，向电弧炉再次加入35吨原料；

s500、二次熔化，电弧炉通电将原料熔化，这一步提供的炉壁、炉门氧枪供氧操作，作用和步骤s300一样；

s600、一次流渣，原材料熔化完全且温度达到1560℃～1620℃时，倾斜炉体使电弧炉内的熔渣缓慢流出，电压控制在547v～587v，电流控制在30000a～40000a，取样分析，p为0.015％，电压电流的控制是为了把温度控制在1560℃～1620℃的低温范围内，缓慢流出一是为了让熔池里的脱磷反应充分，二是根据平衡常数，当生成物cao·p2o5减少时，整个反应就有利于向生成物方向进行，即利于脱磷；这一步还提供了炉壁氧枪供氧操作，一是为了助熔，减少原料熔化时间，二是为了向熔池提供脱磷所需要的高氧化性环境；

s700、三次加料，加入石灰和萤石，这一步的目的是为了继续脱磷，因为此时磷含量还没达到工艺要求；

s800、二次流渣，当熔渣流出80％～90％时，停止流渣，先流渣操作是为了将脱磷产物cao·p2o5排至炉外，促进脱磷，这个步骤基本都能把剩下的含磷量去除掉，剩下10％～20％的渣量不排掉是保温和升温之用；这一步还提供了炉壁、炉门氧枪供氧操作，是为了向熔池提供脱磷需要的高氧化性环境，利于脱磷；喷碳粉的目的是利用碳氧反应形成泡沫渣，增大脱磷反应的接触面积以利于脱磷以及减少弧光对炉壁的损坏，泡沫渣可以吸收更多的弧光，提高用电量的利用率，利于升温；

s900、放钢，当温度≥1650℃时，即可进行无渣放钢，并保留部分钢水和剩余熔渣于炉体内，保留部分钢水和炉渣为了充分利用热源，下一炉做准备，节约冶炼时间和降低成本。

具体的，所述步骤s100中，石灰的加入量为原材料重量的2％～3％，当加入石灰少于原材料重量的2％时，难以达到良好的脱磷效果，当石灰的加入量大于原材料重量的3％时，虽然可以保证脱磷效果，但是成本过高且过量的石灰会影响正常反应过程。

具体的，所述步骤s300中，通电电压为547v～716v，通电电流为30000a～40000a，当原材料熔化50％～60％时，1500kg的石灰和500kg的萤石，并开启炉壁氧枪，炉壁氧枪的流量为8～15nm³/min，当原材料熔化70％～80％时，停止通电和炉壁氧枪供氧。这是由于炉壁氧枪是大氧枪，流量比较大，是安装在炉体内壁上的，是固定住的，成斜坡状，只要炉体内有熔液形成，就可以开启氧枪供氧助熔，炉门氧枪是小氧枪，在炉体外，氧枪可成直线伸缩，是为炉门口的原料助熔而设计的，要开启的话还得等熔液较多时，才能达到助熔的效果。若和炉壁氧枪一起开启的话，但是有炉门口大范围未熔化的炉料挡着，达不到助熔的效果或者效果很低。

具体的，所述步骤s500中的熔化具体为控制电弧炉电压为547v～716v，电流为30000a～40000a，当原料熔化40％～50％时，开启炉壁氧枪并控制炉壁氧枪的流量为8～15nm³/min，当原料熔化60％～70％时，开启炉门氧枪供氧。

具体的，所述步骤s700中的加入石灰和萤石具体为当步骤s600中的熔渣流出70％～80％时，停止流渣操作和炉壁氧枪、炉门氧枪的供氧操作，补加1000kg的石灰和300kg的萤石。炉体内留少量熔渣，一是因为我们倾斜炉体是利用遥杆来控制的，炉体内熔渣不可能流得很干净；二是为了减少电弧光(热辐射)对炉壁的侵蚀，有一部分熔渣在炉体内，通电的时候，部分电弧光可以被余下的熔渣吸收；三是加入的石灰要熔化才能达到脱磷的效果，从加入到熔化也需要时间，留下小部分的熔渣有利于升温，可以快速将新加入的石灰熔成浮渣，从而脱磷。

具体的，所述步骤s800中的二次流渣具体为开启炉壁氧枪和炉门氧枪供氧，并控制流量为6～10nm³/min，向炉内喷入碳粉，且钢水温度达到1610℃～1640℃时，倾斜炉体使电弧炉内的熔渣快速流出，电弧炉电压控制在547v～587v，电弧炉电流控制在10000a～30000a，当熔渣流出80％～90％时，停止流渣和供氧，单一地向炉内喷入碳粉，取样分析p为0.002％。

具体的，所述步骤s800中，喷入碳粉的量为400kg。

补加石灰和萤石。当熔渣流出70％～80％时，停止流渣操作和炉壁炉门氧枪供氧操作，补加1000kg的石灰和300kg的萤石。

与以往的脱磷技术达到相同的磷含量值(p≤0.005％)相比，改进后的电弧炉冶炼时间缩短约20％，所用石灰和萤石的量也相对减少20％左右，降低了生产成本，提高了生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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