抚钢50 t UHP电炉应用海绵铁生产实践.doc

1、抚钢 50 t UHP 电炉应用海绵铁生产实践洪世辉 江国利 王 东 闫奎兴Practice on Application of DRI in A 50 t UHP Arc Furnace at Fushun Special SteelHong Shihui, Jiang Guoli, Wang Dong and Yan Kuixing(Fushun Special Steel Co Ltd, Fushun 113001)近年来，对电炉钢水质量要求越来越高。同时，循环使用的废钢有害金属残余元素高，优质废钢资源日趋短缺，电炉生产优质钢、合金钢、特殊钢的质量难以保证。本文为抚钢四炼钢 50 t U

2、HP 电炉使用本厂生产的海绵铁的应用介绍。1 抚钢海绵铁生产工艺及产品质量抚钢海绵铁生产采用隧道窑罐式法，隧道窑长 60 m。原料主要为铁精矿粉、配入破碎、干燥、筛分后的氧化铁皮，还原剂为优质无烟煤，配料加入 15%的石灰石以利脱 S。在 1 1001 120 温度下，在窑内停留 44 h。产出的海绵铁为外径 160 mm，内径 65 mm，高 300 mm 的管状。单重 10.511 kg，这种方法是沿用粉末冶金铁粉生产海绵铁的方法，产量低、成本高、劳动强度大。该生产线年产海绵铁 5 000 t，生产能力有限，无法满足炼钢生产使用的要求。但海绵铁的质量能够满足炼钢的要求，其化学成分见表 1、

3、表 2。表 1 海绵铁的化学成分/%Table 1 Chemical compositions of DRI /%C S P TFe MFe FeO SiO2 金属化率0.66 0.0045 0.022 89.42 88.09 1.22 5.64 98.500.082 0.0110 0.020 92.51 90.03 1.04 97.320.39 0.0050 0.014 92.60 91.30 0.31 4.96 98.600.45 0.0130 0.020 90.40 88.20 3.18 97.57表 2 海绵铁杂质元素含量/%Table 2 Residual deleterious e

4、lements in DRI /%Pb Sn Sb Bi As Zn Ni Cr Cu Ti0.005 0.005 0.002 0.005 0.005 0.02 0.02 0.08 0.02 0.042 海绵铁在 50 t UHP 电炉的应用抚钢四炼钢从德国 KRUPP 公司引进 50 t UHP 电炉，配套国产 60 t LF 炉和 60 t VD 炉，组成 UHP-LF-VD 生产线，浇注 3 t 钢锭。50 t UHP电炉变压器容量 35 000 kVA，水冷炉壁面积 85%，EBT 方式出钢，年生产能力 20 万 t，主要品种为碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、弹簧钢、工模具钢和 Mn-

5、Cr 系列高级齿轮钢。四炼钢 50 t UHP 电炉 1996 年到 1998 年 9 月共使用海绵铁 9 578 t。由于隧道窑生产海绵铁能力有限，所以每炉配入的海绵铁为5%10%。2.1 海绵铁在 50 t UHP 电炉的使用工艺由于废钢质量差、轻薄料多、堆比重小，每炉配入 30%40%生铁基本可以保证二遍铁入炉(底开式料篮容积 42 m3)，冶炼全程高功率供电，富氧操作。炉料熔清 80%开始喷吹焦炭粉造泡沫渣，每炉需 5060 kg/t 石灰分批加入炉中以保证脱磷效果和泡沫渣厚度。钢水温度达到 1 6401 660 ，C、P 合适，即可出钢。国内外比较成功的海绵铁加入方式为颗粒状海绵铁电

6、炉炉顶连续加料，但抚钢管状海绵铁无法实现顶加，只能加在料篮中与废钢同时入炉。为加速海绵铁熔化，减少富氧操作对其收得率的影响，我们采用第 2 料篮加入海绵铁冶炼。2.2 海绵铁对冶炼时间和电耗的影响配入海绵铁炉数约占冶炼总炉数的 40%左右。随着海绵铁配入量的增加，冶炼时间缩短、电耗呈下降趋势(表 3)。配加 15%海绵铁是近期冶炼抽油杆钢 10CrMn2SiTiB 使用的，该钢种 C0.12%。UHP 电炉终点 C尽量低控，吹氧时间延长，增加了冶炼时间。表 3 不同海绵铁配入量的冶炼时间和电耗Table 3 Tap to tap time and power consumption with

7、different DRI charging ratio配入比例/%冶炼时间/min电耗/kWh.t-1 钢类 炉数5 98 437 高、中碳钢 2010 94 425 中、低碳钢 2015 101* 433 低碳钢 7* 终点 C 低控，吹氧时间延长。加入海绵铁使冶炼时间缩短、电耗降低：(1) 废钢质量差、轻薄料多，增加装铁次数和平铁时间，供电时间延长、能耗升高。配加海绵铁，增加炉料堆比重，克服上述弊端。(2) 入炉炉料堆比重增加，炉料间隙减少，电弧热量利用率提高，加快了熔化速度。(3) 配入海绵铁，冶炼过程渣中 FeO 含量增加，增大了与喷入渣中的 C 粉的反应能力，产生 CO 气体使泡沫

8、渣维持时间延长，提高能效。2.3 金属回收率四炼钢 50 t UHP 电炉偏心底出钢、留钢、留渣操作，有利于熔池的快速形成。采取第 2 料篮加入海绵铁，可以更好地利用熔池热量来熔化海绵铁，减少海绵铁在炉内冷区的粘渣聚集，避免氧气切割铁损增加。同时，炉门喷吹 C 粉可还原渣中 FeO，提高金属回收率。四炼钢 50 t UHP 电炉使用海绵铁金属回收率可达 85%。2.4 海绵铁对钢中残余元素的稀释作用钢中铜及五害元素等对钢材性能影响很大。但现行冶炼工艺又无法对这些元素进行有效的去除，只能依靠控制原材料降低钢中残余元素。海绵铁本身较纯净，化学成分稳定，有害金属杂质含量少，加入后可以稀释废钢、生铁中

9、的有害元素。由表 4 可见，随着海绵铁配入量的增加，钢中残余铜含量降低。表 4 海绵铁配入量对钢中铜含量的影响Table 4 Effect of DRI charging ratio on copper content in steel海绵铁比例/% 0 5 10 15Cu/% 0.12 0.10 0.09 0.08由表 5 可见，海绵铁的加入会大大降低五害元素含量，Sn、As、Sb 3 元素降低最明显。表 5 海绵铁对 40Cr 钢中五害元素的影响比较Table 5 Comparison of residual deleterious elements in steel melting wi

10、th charging DRI and non charging DRI40Cr 钢中五害元素项 目Pb Sn As Sb Bi配入海绵铁 30% 0.001 0.0015 0.0035 0.0025 0.001不配入海绵铁 0.001 0.0135 0.0070 0.0055 0.001注：1996 年 11 月统计数据2.5 海绵铁使用过程中的问题(1) 海绵铁 SiO2含量偏高，导致石灰用量增加，渣量增大，影响能耗。(2) FeO 含量有波动。FeO 含量偏高，易产生炉中沸腾，金属回收率下降。(3) S 含量不稳定，增加 LF 精炼负担。3 结语(1) 50 t UHP 电炉配加 5%10%海绵铁，工艺可行，能使冶炼时间缩短、电耗降低。(2) 在第 2 料篮中随炉料配加海绵铁，金属回收率可达 85%。作者简介：洪世辉，男，33 岁，工程师。1992 年毕业于东北大学钢铁冶金专业，从事超高功率电炉及短流程生产工艺研究。作者单位：抚顺特殊钢(集团)有限公司四炼钢厂，抚顺 113001