[发明专利]一种熔化钢铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电弧熔炉(EAF)中熔化钢铁的方法，该方法包括步骤：

-在EAF中提供热余留物(hot heel)，

-将金属废料装载入EAF中，以及

-熔化EAF中的金属废料。

背景技术

EAF钢铁制备是高度能量密集的过程。其消耗大量的电能和化学能。热余留物是之前的熔化操作之后在熔炉内残留的液体钢。实际操作中，多种常规的钢铁熔化过程中都会残留下这些热余留物。当完成钢铁熔化过程时，常规来讲单纯通过倾斜熔炉将熔化的钢铁排出，因此，由于熔炉的几何形状会使得熔化钢铁的一部分残留。保留热余留物的另一个原因是为了避免熔炉壁过大的温度波动。热余留物的一个积极效果是可进一步减少熔化过程的电能供应。

为了提供最佳的工艺条件，搅拌熔液是有益的。这是因为如果没有搅拌，熔液会凝滞而导致严重的问题。不均匀的熔液会产生冷点。为了达到期望的钢铁品质，不得不增加熔化的时间和熔池的温度以形成平的熔池。这会导致高能量消耗。此外，熔化大块的废料会花费很长的时间。钢铁熔液在高熔池温度梯度下会产生严重的热层叠现象。该梯度会导致不均匀的反应区域。

通过搅拌能够消除或至少减少这个以及相关的问题。应用于搅拌的已知主要技术是电磁搅拌(EMS)和气体搅拌。气体搅拌相比于EMS具有一些缺点。

EMS能够横向移动固体废料，而气体搅拌则不能这样。EMS对废料的熔化具有较好的搅拌效果。由于无法充分地配合EAF几何形状，因此气体搅拌的效果还会受到限制。由于维持及操作的难度，气体搅拌具有低可靠性并且还承受底部注入孔阻塞的风险。可能发生熔化的钢铁从气体注入孔泄露。

为了实现有效的EMS，需要使熔炉中的大部分物质为液态。由于应用常规容量的热余留物，将废料装入热余留物会导致至少部分热余留物固化，因为其被废料冷却。于是由于电弧的加热，液态的比例会逐渐增大并且经过一段时间，直至液态部分对于有效地启动EMS来说足够多。这一般在处理已经进行了大部分之后才会发生，典型地在总处理时间的大约40-50％之后。处理时间一般是指从起初将金属废料倒入熔炉内直至熔化钢铁从中排出的时间跨度，并且在当前申请中也为此含义。

因此，只有在处理的一部分期间才能获得应用EMS的益处。

GB2192446A中公开了现有技术中的示例性实例，描述了应用气体搅拌的钢铁熔化过程。利用在该公开中提及的有限容量的热余留物为之前排放的10至30％来操作熔炉。如上所述，在装入废料时该有限容量的热余留物通常不足以避免热余留物的一部分的固化。因此，在处理的早期阶段不能有效地搅拌，尤其是在使用EMS时。

DE9422137U1也公开了一种熔化工艺，其中热余留物从之前的处理周期中得以保持。不限定热余留物的质量并且如果热余留物的质量在常规范围内时，其将不足以避免热余留物的至少部分固化。

例如，GB1601490中公开了如这样的EMS搅拌。

发明内容

本发明的目的是改善钢铁制备工艺中的这类问题。更具体地，目的在于减少处理中电能的消耗。尤其是，目的在于使在更长的处理期间有效地应用EMS成为可能，优选地是在整个处理期间。

这一目的是通过以下实现的，即在本说明书介绍部分具体描述的一种方法，包括以对应于如下公式的量来提供热余留物的另外的具体步骤：