專利名稱：一種電磁感應(yīng)爐噴吹CO₂脫碳的潔凈鋼冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潔凈鋼的冶煉工藝，涉及電磁感應(yīng)爐冶煉過程對鋼液碳含量、氧含量 及溫度的控制，采用吹(X)2生產(chǎn)潔凈鋼的方法。
背景技術(shù)：
在潔凈鋼生產(chǎn)過程中為實現(xiàn)低碳出鋼的目標(biāo)，往往會以鋼液過氧化為代價。這樣 不僅會導(dǎo)致脫氧合金用量增加，而且脫氧夾雜去除困難，間接導(dǎo)致鋼材質(zhì)量下降。已查得的文獻材料均未對應(yīng)用電磁感應(yīng)爐冶煉潔凈鋼時的鋼中氧含量做出控制， 為實現(xiàn)低碳出鋼經(jīng)常需要多吹02，因此往往會導(dǎo)致鋼液過氧化，致使后期脫氧合金用量增 加，夾雜物去除難度增大。在現(xiàn)有技術(shù)中，一種COMI (O)2 and O2 Mixed Injection)的實驗方法，通過采用冶 金反應(yīng)的熱力學(xué)分析、熱平衡計算及熱態(tài)實驗，研究了(X)2與O2混合噴吹煉鋼工藝，對噴吹 過程中金屬熔體內(nèi)的脫碳過程，鐵液、爐渣及爐氣成分及溫度的變化進行了測試及分析，并 得出(X)2與A混合噴吹煉鋼工藝的可行性結(jié)論。理論認為，在真空電感應(yīng)爐煉鋼過程中，由 于電能熱量的補充，使得能滿足煉鋼過程的熱量要求，噴入(X)2與A混合氣體可以脫除鋼中 的碳。在COMI技術(shù)中還提到利用(X)2減少煉鋼煙塵產(chǎn)生的探索性實驗，實驗結(jié)果表明，隨 著混合噴吹(X)2比例的提高，煙塵的產(chǎn)生量逐步減少，鐵損呈明顯的下降趨勢。這種理論為 鋼冶煉過程的脫碳和(X)2利用提出了一種新的方法，但如何實現(xiàn)利用(X)2與A混合氣體控 制鋼中氧含量未及說明。申請?zhí)枮?00510011478. 5噴吹(X)2的電爐煉鋼工藝，就是基于這種理論而提 出的，它的技術(shù)方案是在煉鋼過程以A和ω2或( - 混合氣體為氣源，氣體噴入量為 50-50000Nm3/h,壓力為0. 4-1. 6MPa。該工藝減少冶煉過程鐵和其他金屬元素的燒損，降低 了生產(chǎn)成本，減少了氧氣的消耗。但主要缺點是不僅對操作控制及基礎(chǔ)級設(shè)施均提出更高 要求，而且也未對鋼中氧含量做出控制，從而無法為脫氧合金的使用提供指導(dǎo)。尤其是全 程噴吹( + 的混合氣體，因(X)2與碳和鐵均是吸熱反應(yīng)，由此引起的溫降需要額外供電升 溫，與其加入CO2的所帶來的效果與外加電源的成本相比，不得而知，因此該專利申請的實 用性從某種角度來講還待考證。實驗證明，當(dāng)熔池中碳含量> 1. 0%時，CO2的脫碳能力與A相比效率很低，所以， 從氣體利用率、節(jié)能及生產(chǎn)效率等角度考慮，當(dāng)熔池中碳含量> 1.0%時采用(X)2的方法是 不可行的。因此電磁感應(yīng)爐中只有鋼液碳含量< 1.0%時，噴吹CO2或混合氣體才有意義。另一種申請?zhí)枮?00610165219. 2的轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護爐中使用(X)2的方法，屬于 鋼鐵冶金領(lǐng)域。對于30-300噸轉(zhuǎn)爐，在轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入焦炭粉或煤粉和添加劑，其配碳量為 10-1200kg，利用噴槍頂吹(X)2濺渣2-6min，氣體噴入量為1000-100000Nm7h，工作壓力為 0. 4-1. 6MPa。CO2超音速射流與高溫熔渣中的碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CO和(X)2混合煙氣，進 行回收并分離的CO2，再次作為濺渣護爐用氣源，實現(xiàn)廢氣在轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的循環(huán)利用。本 發(fā)明的特點是，采用(X)2取代N2氣進行濺渣護爐操作時，可以進行煤氣回收和實現(xiàn)(X)2循環(huán)利用，使濺渣護爐和轉(zhuǎn)爐煤氣回收技木達到耦合與優(yōu)化，降低(X)2排放。還有一種申請?zhí)枮?00810104127. 2的涉及煉鋼煙塵的治理方法。該發(fā)明用少量 CO2氣體摻混到氧氣射流中，當(dāng)混合氣體射流噴射到熔池時，降低了熔池“火點區(qū)”溫度，當(dāng) 火點區(qū)溫度降低到2750°c以下時，鐵的蒸發(fā)將受到控制，煉鋼冶煉過程中煙塵排放將減少。 混合氣體中，CO2的含量控制在1 % 9 %，氧氣的含量控制在99 % 91 %。采用該發(fā)明實 現(xiàn)鐵的蒸發(fā)量減少約30% 70%，煙塵造成的鐵損減少5 10kg/t。以上幾種方法都集中在如何降低氧氣消耗、減少煙塵量及(X)2回收利用的研究上， 除濺渣護爐采用ω2取代N2氣進行操作外，其余冶煉全程均采用混合氣體，而且隨著冶煉 的進行混合氣體的比例需要不斷進行調(diào)整，這對操作控制及基礎(chǔ)級設(shè)備都提出了更高的要 求，另外，這些專利申請都沒有針對生產(chǎn)潔凈鋼時利用吹(X)2進行脫碳的闡述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，在應(yīng)用電磁感應(yīng)爐 冶煉潔凈鋼時噴吹純(X)2氣體，實現(xiàn)低碳出鋼目標(biāo)的同時又降低鋼中氧含量，從而減少合金 用量及降低鋼水中夾雜物種類和數(shù)量，提高鋼水質(zhì)量。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，在應(yīng)用電磁感應(yīng)爐冶煉潔凈鋼時，當(dāng)鋼液中碳含量
<1.0%時，采用噴吹(X)2氣體進行脫碳，通過爐氣分析系統(tǒng)控制脫碳量。具體方法包括數(shù)據(jù)采集、原料控制、操作控制、工藝過程，a數(shù)據(jù)采集實驗過程的爐氣數(shù)據(jù)由爐氣流量檢測計和爐氣成分分析系統(tǒng)完成， 利用爐氣流量計對爐氣流量進行在線檢測，同時爐氣成分分析系統(tǒng)對取得的爐氣樣氣進行 分析，并把所檢測到的信息通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)傳輸至主控室的計算機，由數(shù)學(xué)模型進行分 析計算；b原料控制選用生鐵與中、低碳鋼進行原料配比，生鐵與中、低碳鋼的比例控制 在 0-1/3 ；c操作控制熔化后測得碳含量已< 1. 0%，直接噴吹(X)2氣體；d工藝過程1)噴吹 CO2 的強度為 1. 0-8. ONm3/ (min · t)，氣體壓力為 0. 5-1. OMPa ；2)槍位控制在 100_250mm ；3)全程底吹 Ar，Ar 流量為 0. 1-0. 3Nm3/ (min · t)；4)溫度控制為 1500-1700°C ；5)當(dāng)碳含量滿足目標(biāo)要求時，停吹提槍。本發(fā)明為保持由于廢鋼熔化后為減少爐體熱損失，維持供電功率100_300kwh/t ；本發(fā)明如果熔化后測得鋼液中碳含量> 1.0%，則噴吹O2，直至鋼液中碳含量
<1. 0%，噴吹 A 的強度為 1. 0-8. ONm3/ (min · t)，氣體壓力為 0. 5-1. OMpa ；本發(fā)明采用爐氣分析系統(tǒng)進行在線檢測爐氣信息，按下列數(shù)學(xué)模型進行分析計算 脫碳速率
權(quán)利要求
1.一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，其特征在于，在應(yīng)用電磁感應(yīng)爐冶 煉潔凈鋼時，當(dāng)鋼液中碳含量< 1.0 %時，采用噴吹CO2氣體進行脫碳，通過爐氣分析系統(tǒng)控 制脫碳量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，其特征在 于，具體方法包括數(shù)據(jù)采集、原料控制、操作控制、工藝過程，a數(shù)據(jù)采集實驗過程的爐氣數(shù)據(jù)由爐氣流量檢測計和爐氣成分分析系統(tǒng)完成，利用 爐氣流量計對爐氣流量進行在線檢測，同時爐氣成分分析系統(tǒng)對取得的爐氣樣氣進行分 析，并把所檢測到的信息通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)傳輸至主控室的計算機，由數(shù)學(xué)模型進行分析 計算；b原料控制選用生鐵與中、低碳鋼進行原料配比，生鐵與中、低碳鋼的比例控制在 0-1/3 ；c操作控制熔化后測得碳含量< 1. 0%，則直接噴吹(X)2氣體； d工藝過程1)噴吹C02 的強度為 1. 0-8. ONm3/ (min · t)，氣體壓力為 0. 5-1. OMPa ；2)槍位控制在100-250mm；3)全程底吹A(chǔ)r, Ar 流量為 0. 1-0. 3Nm3/ (min · t)；4)溫度控制為1500-1700°C；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，其特 征在于，電磁感應(yīng)爐的供電功率100-300kwh/t。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，其特征在 于，當(dāng)廢鋼熔化后測得鋼液中碳含量> 1.0%時，則噴吹O2，直至鋼液中碳含量< 1.0%，噴 吹 A 的強度為 1. 0-8. ONm3/ (min · t)，氣體壓力為 0. 5-1. OMpa0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁感應(yīng)爐噴吹(X)2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，其特征在 于，采用爐氣分析系統(tǒng)進行在線檢測爐氣信息，并按下式計算脫碳速率
全文摘要
本發(fā)明公開一種電磁感應(yīng)爐噴吹CO2脫碳的潔凈鋼冶煉方法，在應(yīng)用電磁感應(yīng)爐冶煉潔凈鋼時，當(dāng)鋼液中碳含量＜1.0％時，采用噴吹CO2氣體進行脫碳，通過爐氣分析系統(tǒng)控制脫碳量。本發(fā)明的優(yōu)點及效果在于，采用吹CO2的方法進行脫碳，減輕鋼水過氧化現(xiàn)象，提高鋼水質(zhì)量，減少脫氧合金的使用量。對減少CO2排放、減緩溫室效應(yīng)有重要的社會效益，而且對降低鋼中氧含量、減少合金用量、提高鋼液質(zhì)量有著極其重要的現(xiàn)實意義。
文檔編號C21C5/52GK102146493SQ201010108198
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者萬雪峰, 唐復(fù)平, 曹東, 李德剛, 趙剛, 趙成林 申請人:鞍鋼股份有限公司