[发明专利]电炉炼钢供氧工艺及使用该供氧工艺的电炉炼钢方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种电炉供氧工艺及使用该供氧工艺的电炉冶炼方法。

背景技术

随着国内外冶金行业竞争的加剧，提高电炉(通常所说的电炉就是指电弧炉)短流程工艺的竞争力成为日益紧迫的问题，最为关键的就是采用电炉的高效强化冶炼技术、进一步缩短电炉的冶炼时间，降低消耗，降低成本。

超高功率电弧炉的高效强化冶炼在很大程度上依赖于高效地使用氧气，集束氧枪是将氧燃烧嘴与氧枪的功能有机的结合在一起，可以实现超高功率电炉炼钢时高效地使用氧气。集束氧枪通常包括三层相互独立的气体通道，即，位于集束氧枪中心的、用于产生高速氧气射流的拉乌尔喷嘴(也可称为氧枪)和围绕拉乌尔喷嘴的氧燃烧嘴，所述氧燃烧嘴包括围绕拉乌尔喷嘴的可燃气体喷嘴和围绕可燃气体喷嘴外侧的氧气喷嘴。集束氧枪可将氧气高效地输入到炉内的冷点区域，以加速能量的转换和冶金反应。集束氧枪中心的拉乌尔喷嘴喷出氧气射流被氧燃烧嘴火焰环绕包围而得到保护，从而达到减缓射流速度衰减的目的。氧气射流具有喷射距离长、冲击力大、氧气利用率高等特点，是电炉降低成本和提高生产效率有效的技术手段。对于超高功率电弧炉采用集束氧枪供氧的工艺，就其供氧而言，如果供氧时间太早，炉料温度低，氧气利用率不高；如果供氧强度过大，热负荷高，大量的炉料未熔化，氧气射流碰撞炉料形成的反弹射流以及氧化脱碳反应产生的钢渣喷溅对氧枪的安全运行构成极大的威胁。因反弹射流造成的氧枪受损，会降低氧枪的使用寿命，甚至于会使氧枪发生烧坏而漏水，从而导致重大的安全事故；如果供氧时机太晚，必将增加吹氧脱碳的时间，延长冶炼时间，从而降低电炉的生产效率。因此，供氧工艺对提高电炉冶炼的效率起着至关重要的作用。

关于电炉炼钢集束氧枪的用氧技术，专利文献也有报道。例如，公开号为CN101684512A、名称为电炉炼钢聚合射流吹氧方法的中国专利申请公开了电炉聚合射流吹氧装置的设备特点，而对具体的吹氧方法介绍较少。其介绍的氧枪吹氧方法为：当废钢加入后，喷射器就进入烧嘴模式并开始用烧嘴火焰加热废钢助熔。在开始预热废钢时使用旺火，一旦废钢熔化后，就转换为氧枪模式，进行脱碳反应。此方法的缺陷是在开始预热废钢时使用旺火，废钢靠近氧枪易产生回火烧坏氧枪，而后等待废钢熔化后，氧枪才开始供氧。供氧时间太晚，不利于缩短电炉的冶炼时间。也未根据电能的供应状况和电炉冶炼的过程变化调节用氧量。同时，也未涉及氧枪寿命的报道。

又如，公开号为CN101709351A、名称为一种电炉吹氧方法的中国专利申请公开了一种电炉利用顶吹氧枪采用恒压变枪位操作向炉内吹氧的方法，达到降低电炉电耗的目的，电炉的炉料采用了90％左右的热铁水。这种方法适用于炉顶氧枪，对电炉要进行一定的改造，吹氧时，还要去掉电极，操作极不方便，不适用于炉壁上安装的枪位固定的集束氧枪供氧工艺。

又如，公开号为CN1385666A、名称为电弧炉用氧计算机分时段控制技术的中国专利申请公开了这样一种方法，所述方法将电炉用氧方式分成若干个模块，根据电弧炉的冶炼特点和具体供氧模块的功能确定了不同的时段点，每个时段内的氧气流量和其它介质流量需要根据具体模块的供氧目的进行计算。采用负反馈控制法中的PID控制。但此种方法仅是针对用氧的计算机控制技术，更未涉及集束氧枪与电炉的炉料结构、能量状况、电炉冶炼的过程变化的供氧工艺参数的具体描述。

在《工业炉》第27卷第4期2005年7月(P3～5)《电炉炼钢采用USTB氧气喷吹工艺的研究》中，对USTB炉壁供氧工艺进行了简单介绍，氧枪寿命达到1000炉以上。未作具体的供氧工艺参数的描述，氧枪寿命也偏低。

综上所述，本领域亟需一种更有效的安全的炉壁集束氧枪供氧方法及使用该供氧方法的电炉冶炼方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于解决上述问题中的一种或多种技术问题。

本发明的一方面提供了一种电炉炼钢供氧工艺。所述电炉炼钢供氧工艺采用具有拉乌尔喷嘴和氧燃烧嘴的集束氧枪来实现，其包括以下步骤：在炉料的熔化阶段，使用氧燃烧嘴喷吹氧气和可燃气体形成火焰来切割并助熔炉料，氧气流量和可燃气体流量控制为逐渐增大，且每支氧燃烧嘴可燃气体的流量控制在150～300m³/h范围内，氧燃烧嘴中的氧气流量与可燃气体流量的体积比为1.9～2.1；待全部炉料的温度达到600～800℃后，拉乌尔喷嘴喷吹氧气，并且氧燃烧嘴中喷出氧气和可燃气体进行燃烧助熔；待钢水温度为1620～1660℃时，结束供氧。