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海绵铁在电炉炼钢中的生产实践

作者:1180发布时间:2019-09-16
  杜旋、张腾飞、朱帅、申旭彪

1 引言

    中信重工拥有国内最先进的超高功率电弧炉和与之配套的精炼炉。电炉炼钢质量主要取决于原材料,包括钢铁料、造渣材料、铁合金等。用户对高质量产品的需求迅速增长,使得电炉炼钢对降低原材料有害残余元素的要求越来越严格。我厂使用的原材料大多是锻造和机加下来的返回废钢,返回废钢的长期循环利用,导致各种残余元素富集,已经很难满足钢水的质量要求。并且外购废钢匮乏,而优质废钢供需更加紧张,致使可替代优质废钢的直接还原铁市场需求日益增长。海绵铁是一种优质电弧炉炼钢原料,尤其是生产优质钢和纯净钢的理想原材料。在目前优质废钢供应日益紧张的情况下,作为废钢替代品的海绵铁被配用在电弧炉炼钢生产中,能起到稀释有害残余元素和显著改善钢水质量的作用。

2 海绵铁试验方案

    炼钢的主体设备为电弧炉,炉外精炼为LF炉,电炉采用废钢—生铁冷装法冶炼钢水。炉料中废钢和钢屑所占比例为80-90%,生铁为10-20%。生产钢种多为高附加值合金钢,品种近300种。

    此次中信重工重型铸锻厂50t电炉试用的为H94海绵铁,共采集25炉数据,前5炉为试用海绵铁炉次,后续20炉正常炉次作为对比炉次。根据所采集数据,分析计算海绵铁对钢水回收率以及残余元素的影响。

3 钢水及海绵铁回收率

3.1钢水回收率

3.1.1对比炉次钢水回收率

    对比炉次是连续的20炉,总物料明细如表1所示。

 

 

表1 对比炉次物料明细


类别

钢屑/t

重料/t

总料量/t

总钢水/t

料重

264

799.9

1063.9

928.9

料重比例

24.8%

75.2%

100%

/


        由表1可以计算出总回收率=总钢水/总料量=87.3%。另外,根据车间实际操作经验知道钢屑回收率为80%,可推算出50t电炉现阶段重料(生铁、废钢、料头)的实际回收率=(总钢水-钢屑料重×80%)/重料量=89.7%。

        3.1.2、试验炉次钢水回收率

        试验炉次的单炉物料明细如表2所示。

 

表2  试验炉次单炉物料明细

 

类别

试验炉次1

试验炉次2

试验炉次3

试验炉次4

试验炉次5

计划吨位/t

33

68

45

45

65

钢屑/t

13.9

14.8

14.5

12.7

17.2

生铁/t

6.9

13.4

9.6

9.5

12.7

废钢/t

9.3

31.1

15.1

9.2

28.9

上炉余钢/t

7

9

7

10

4

海绵铁/t

10.2

15.2

15.5

14.9

15

出钢量/t

32

67.2

44.1

43.8

63.4

本炉余钢/t

9

7

10

4

5

回收率/%

86.68

88.86

87.68

84.90

87.92

由表2数据可知,试验炉次钢水回收率较为稳定,钢水回收率加权平均值为87.4%,与对比炉次钢水回收率87.3%基本相当。

生产实践表明,采用合适的装料方式以及布料顺序,采取合理的操作方式,电炉炼钢采用海绵铁代替部分废钢可以保证钢水回收率稳定。

3.2 海绵铁回收率

    试验炉次为连续的5炉,总物料明细如表3所示。
 

表3  试验炉次总物料明细

类别

钢屑/t

重料/t

海绵铁/t

总料量/t

总钢水/t

料重

73.1

152.7

70.8

296.9

255.5

料重比例

24.6%

51.4%

23.8%

100%

/



由表3可以计算总回收率=总钢水/总料量=86.1%。根据由对比炉次测算出来的重料的实际回收率

89.7%,以及钢屑的回收率80%,可以计算出此次试验海绵铁的回收率为84.8%。

4 海绵铁残余及对钢水残余的影响

       试验炉次和对比炉次是连续开炉,两者所使用的钢屑、生铁、废钢和料头为同一批次,故各炉料组分残余元素含量维持在同一水平。

4.1 海绵铁残余元素含量

试验炉次炉料组成为生铁、钢屑、废钢、海绵铁和余钢。对各炉料组分分别取样分析,确定残余元素含量,如表3所示。
……

 

 

 

 

类别

钢屑/t

重料/t

海绵铁/t

总料量/t

总钢水/t

料重

73.1

152.7

70.8

296.9

255.5

料重比例

24.6%

51.4%

23.8%

100%