一種以廢鋼為原料進(jìn)行電弧爐煉鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以廢鋼為原料進(jìn)行電弧爐煉鋼的方法，屬于電弧爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)國(guó)際能源總署的公布數(shù)據(jù)顯示，在2010年的碳排放總量中，鋼鐵相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)占了 8.3%。在國(guó)際和國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度日益加大的情況下，研究降低能耗和碳排放的方法已成為鋼鐵行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)內(nèi)容之一。其中，由于利用廢鋼進(jìn)行二次煉鋼的生產(chǎn)能耗顯著較低，因此，大力發(fā)展二次煉鋼規(guī)模是今后鋼鐵行業(yè)的必然趨勢(shì)。
[0003]然而，自金融危機(jī)之后，中國(guó)的鋼鐵行業(yè)面臨著國(guó)內(nèi)外需求不足、原材料價(jià)格高位波動(dòng)、鋼價(jià)持續(xù)下降以及庫(kù)存不斷上漲的多重壓力，使得利用廢鋼進(jìn)行煉鋼的企業(yè)面臨著巨大的經(jīng)濟(jì)困難。
[0004]一般而言，利用廢鋼煉鋼采用的是“電弧爐-精煉爐-鑄造”的生產(chǎn)工藝，其成本主要集中在原料和電力耗費(fèi)上。目前，對(duì)于降低電弧爐煉鋼成本的研究主要是從設(shè)備的改進(jìn)入手，其目的是使得熱量得以更充分的使用。不過(guò)，由于設(shè)備的研發(fā)難度高、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大以及成本高，并不適于所有的企業(yè)。
[0005]因此，在金融危機(jī)爆發(fā)后，許多企業(yè)采用了向廢鋼中加入鐵水來(lái)進(jìn)行煉鋼的方法，通過(guò)利用鐵水的余溫來(lái)降低煉鋼的電力耗費(fèi)(PROMISING TECHNOLOGY FOR MAKING STEELWITH THE USE OF SCRAP AND A METALLIZED RAW MATERIAL.Metallurgist,Vol.53,Nos.3-4,2009)。
[0006]Blazek和Fosnacht曾運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)模型研究了鐵水溫度對(duì)煉鋼整體成本的影響，所得結(jié)果表明:當(dāng)加入鐵水煉鋼時(shí)，提高4.5%的廢鋼的加入量，需將鐵水溫度提高200°C。為了使得鐵水過(guò)熱，必須提高高爐鐵水溫度，則必定增加焦比，使得整體能耗上升。
[0007]據(jù)北京科技大學(xué)的傅杰報(bào)道，在1993年之后，安鋼在國(guó)內(nèi)外首先研究了鐵水加入比對(duì)電弧爐冶煉周期和電耗的影響。研究結(jié)果表明，隨著鐵水加入比從0%提高到20%左右時(shí)，冶煉周期及其電耗呈緩慢下降趨勢(shì)；當(dāng)鐵水加入比從20%提高到35%時(shí)，冶煉周期及其電耗呈快速下降趨勢(shì)；當(dāng)鐵水加入比高于35%時(shí)，冶煉周期及其電耗呈快速上升趨勢(shì)，由此確定鐵水的加入比最好為30-35%。
[0008]然而，長(zhǎng)期來(lái)看，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的深度轉(zhuǎn)型，提高廢鋼的利用率已經(jīng)迫在眉睫。
[0009]但目前對(duì)如何提高廢鋼的利用率卻尚未出現(xiàn)特別行之有效的辦法，使得大量的廢鋼被丟棄，不但造成污染，更重要的是使得可用的資源沒有得到有效的利用。其原因主要有如下兩個(gè)方面:(I)現(xiàn)有技術(shù)尚未出現(xiàn)能顯著降低利用廢鋼進(jìn)行電弧爐煉鋼的綜合生產(chǎn)成本的方法；(2)現(xiàn)階段國(guó)際和國(guó)內(nèi)的行業(yè)困難迫使企業(yè)轉(zhuǎn)向向廢鋼中加入鐵礦和鐵水的方法，以降低生產(chǎn)成本。
[0010]因此，如何在不用鐵水的情況下，降低煉鋼的成本，不僅考驗(yàn)著企業(yè)當(dāng)下的生存能力，更考驗(yàn)著企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種不用鐵水，可以降低生產(chǎn)成本的電弧爐煉鋼方法。為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種以廢鋼為原料進(jìn)行電弧爐煉鋼的方法，包括步驟:1)將煉鋼原料在電弧爐中煉制成鋼水;2)對(duì)鋼水進(jìn)行精煉除雜;3)出鋼，對(duì)鋼水進(jìn)行鑄造，得到鋼材；
[0012]其中，步驟I)中，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為:30-70份鋼渣、10-15份豆鋼、5-10份乳制廢棄鋼和30-50份煉鋼除塵灰;所述煉制鋼水的過(guò)程中，分批加入石灰造渣，石灰的總量為原料重量的3.2?4 %，當(dāng)原料熔化65?70 %時(shí)進(jìn)行淺度吹氧助熔，氧氣壓力為0.30-0.35MPa;步驟2)中，所述精煉過(guò)程中，當(dāng)鋼水溫度升高至1550 V時(shí)，進(jìn)行深度吹氧脫碳，氧氣壓力為0.85_0.9010^。
[0013]為了降低電弧爐煉鋼的電力成本，本發(fā)明的發(fā)明人最初研究了如何降低鐵水的加入量的問題。所得結(jié)果如實(shí)驗(yàn)例I的圖1所示，當(dāng)以鐵水和乳制廢棄鋼為原料時(shí)，鐵水加入的重量含量為30% (以下鐵水加入量均為重量含量)時(shí)，冶煉周期最低。因此，本發(fā)明的發(fā)明人以鐵水加入量為30%的工藝作為對(duì)照(以下及實(shí)施例中均稱為對(duì)照例)，考察了鐵水加入量對(duì)整體成本的影響。結(jié)果如實(shí)驗(yàn)例I圖2所示，當(dāng)鐵水加入量為高于30%但不超過(guò)40%時(shí)，成本與對(duì)照例相近，但當(dāng)鐵水加入量低于30 %時(shí)，成本比對(duì)照例高。由此可見，從成本角度而言，難以將鐵水的加入量進(jìn)行調(diào)低。
[0014]經(jīng)過(guò)對(duì)原料選配的不斷摸索，本發(fā)明的發(fā)明人意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)按重量份計(jì)，將30-70份鋼渣、10-15份豆鋼、5-10份乳制廢棄鋼和30-50份煉鋼除塵灰作為原料時(shí)(下稱本發(fā)明方案)，與加入30%鐵水的對(duì)照例相比，可以顯著地降低煉鋼生產(chǎn)成本。結(jié)果如實(shí)驗(yàn)例2圖3所示，本發(fā)明方案的整體成本比對(duì)照例的低10-15%左右。不過(guò)，當(dāng)上述原料配比不在本發(fā)明方案的范圍內(nèi)之時(shí)，冶煉周期和整體成本將會(huì)大幅上升，如圖3中對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2所示，煉鋼成本比對(duì)照例高出20 %左右。
[0015]本發(fā)明的發(fā)明人在將本發(fā)明的原料配比關(guān)系不變的前提下，研究了鐵水的加入量對(duì)成本的影響，如實(shí)驗(yàn)例3中對(duì)比方案I和對(duì)比方案2。結(jié)果如圖4所示，當(dāng)鐵水的加入量為30-70%時(shí)，整體成本均高于本發(fā)明方案。本發(fā)明的發(fā)明人還研究了在不同鐵水加入量的情況下，調(diào)整本發(fā)明原料種類和配比對(duì)整體成本的影響，如實(shí)驗(yàn)例3中對(duì)比方案3和對(duì)比方案
4。結(jié)果如圖4所示，整體成本均顯著的高于本發(fā)明方案。
[0016]因此，顯而易見的，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)在于，找到了一種不用鐵水、可以降低生產(chǎn)成本的電弧爐煉鋼方法，為提高廢鋼的利用率技術(shù)以及今后長(zhǎng)期的節(jié)能減排領(lǐng)域的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。
[0017]優(yōu)選的，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為:60-68份鋼渣、13-14份豆鋼、7_9份乳制廢棄鋼和35-48份煉鋼除塵灰。
[0018]如實(shí)驗(yàn)例2中圖3所示，當(dāng)煉鋼原料為上述配比時(shí)，整體成本更低。
[0019]優(yōu)選的，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為:66份鋼渣、13.5份豆鋼、8份乳制廢棄鋼和45份煉鋼除塵灰。
[0020]如實(shí)驗(yàn)例2中圖3所示，當(dāng)煉鋼原料為上述配比時(shí)，整體成本最低。
[0021]本發(fā)明還提供了一種以廢鋼為原料煉制通用型304鋼材的方法，包括:1)將煉鋼原料在電弧爐中煉制成鋼水;2)對(duì)鋼水進(jìn)行精煉除雜;3)出鋼，對(duì)鋼水進(jìn)行鑄造，得到鋼材；
[0022]其中，步驟I)中，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為:55-65份鋼渣、10_12份豆鋼、6-8份乳制廢棄鋼和42-45份煉鋼除塵灰;所述煉制鋼水的過(guò)程中，分批加入石灰造渣，石灰的總量為原料重量的3.5?3.9%，當(dāng)原料熔化65?70%時(shí)進(jìn)行淺度吹氧助熔，氧氣壓力為
0.32-0.35MPa;步驟2)中，所述精煉過(guò)程中，當(dāng)鋼水溫度升高至1550 °C時(shí)，進(jìn)行深度吹氧脫碳，氧氣壓力為0.86-0.89MPa。
[0023]優(yōu)選的，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為60份鋼渣、11份豆鋼、7份乳制廢棄鋼和44份煉鋼除塵灰;采用該原料配比煉制的304型鋼材成本更低。
[0024]本發(fā)明另外還提供一種以廢鋼為原料煉制高耐蝕性316L鋼材的方法，包括:I)將煉鋼原料在電弧爐中煉制成鋼水;2)對(duì)鋼水進(jìn)行精煉除雜;3)出鋼，對(duì)鋼水進(jìn)行鑄造，得到鋼材；
[0025]其中，步驟I)中，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為68-70份鋼渣、14-15份豆鋼、8_10份乳制廢棄鋼和48-50份煉鋼除塵灰;所述煉制鋼水的過(guò)程中，分批加入石灰造渣，石灰的總量為原料重量的3.6?3.8%，當(dāng)原料熔化65?70%時(shí)進(jìn)行淺度吹氧助熔，氧氣壓力為
0.33-0.34MPa;步驟2)中，所述精煉過(guò)程中，當(dāng)鋼水溫度升高至1550 °C時(shí)，進(jìn)行深度吹氧脫碳，氧氣壓力為0.87-0.88MPa。
[0026]優(yōu)選的，所述煉鋼原料，按重量份計(jì)，為69份鋼渣、14.5份豆鋼、9份乳制廢棄鋼和49份煉鋼除塵灰;采用該原料配比煉制的316L型鋼材成本更低。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0028]1、本發(fā)明可以在不使用鐵水的前提下，大幅降低電弧爐煉鋼的生產(chǎn)成本，降幅達(dá)15-30% ；
[0029]2、本發(fā)明符合國(guó)際國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期環(huán)境政策的要求，具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為以鐵水和乳制廢棄鋼為原料時(shí)，鐵水的加入率與冶金周期的關(guān)系圖；
[0031]圖2為以鐵水的加入率為30%為對(duì)照例，鐵水加入率的變化對(duì)整體成本的影響結(jié)果圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的對(duì)照例、各實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例1-2的整體成本的比較結(jié)果圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1與其它技術(shù)方案的整體成本對(duì)比圖；
[0034]圖5為本發(fā)明所得產(chǎn)品的照片；
[0035]圖6為本發(fā)明所得316L型鋼材產(chǎn)品的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
所做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]實(shí)施例1
[0038]按重量份計(jì)，將30份鋼渣、10份豆鋼、5份乳制廢棄鋼和30份煉鋼除塵灰從爐頂加入到電弧爐中，加料前預(yù)先在爐底鋪一層石灰，石灰的重量為原料重量的1.2%，裝料時(shí)按如下順序進(jìn)行填放:將鋼渣放入底部，中間放入乳制廢棄鋼和豆鋼，最上面放入煉鋼除塵灰，利用電弧爐的高溫將原料全部熔煉成鋼水，熔煉鋼水的過(guò)程中加入石灰造渣，加入石灰的重量為原料總重量的2%，當(dāng)原料熔化65%時(shí)進(jìn)行淺度吹氧助熔，吹氧管插入鋼水深度為60mm，氧氣壓力為0.30MPa，熔化末期采用中級(jí)電壓和3/4左右功率進(jìn)行熔化，待原料全部熔煉成鋼水后，對(duì)鋼