[发明专利]在电炉中装入熔融生铁料的炼钢方法

说明书

本发明涉及一种在电炉中装入熔融生铁料的炼钢方法。

使用电炉，比如电弧炉，高比例的废钢得以循环利用。这些炉子使得按此方式处理的废钢的熔化和再利用成为可能，从而炼制出新的钢产品。

废钢中含有的一些残留元素如铜、镍等，不能从钢中分离出，因而会在最终产品中出现。这就意味着，循环使用的废钢越多，这些残留元素的浓度越高。这些元素会引起某些产品如薄钢板等的生产出现问题。

一种减少源自于废钢的钢中残留元素浓度而且同时又改进电炉能量效率的方法是向电炉中装入熔化的生铁。现在，由于熔化的生铁中碳和硅的含量相当高(典型含量：4.5％C和0.6％Si)，装入熔化的生铁料会导致金属熔池中这些元素的浓度明显增加。其结果是延长金属熔池中的精炼阶段，以使得金属熔池中碳和硅浓度度降至目标值，所说的目标值一般很低，比如，对于碳浓度，其目标值为0.05-0.1％。

为达到这一目的，传统的装料方法是在装入生铁料后，再喷吹一种精炼气体，比如氧气，以降低碳和硅的浓度。由于这些元素的浓度相当高，供氧速度必须适当以避免脱硅和脱碳反应过于激烈。事实上，当碳和硅的浓度很高时，喷吹的氧在金属熔池中的冲击点处反应非常激烈，会造成局部区域的能量和反应气体如CO的急剧释放。很明显，如此激烈的反应会伴随钢和生铁的飞溅，这就存在污染和损害炉内衬有的冷却壁的危险。所以，需要降低供氧速度，以使精炼反应的动态过程平稳进行。

然而，由于精炼过程中，供氧速度受到限制，后面的操作就需相长的时间，而且，对于装入的一定量的熔化生铁料而言，它就成了炉子熔炼期时间长短的限制因素。为了改进电弧炉的性能，比如其生产率，即缩短熔炼期时间，因此就必需缩短金属熔池中精炼时间。

文献EP-A-0630977描述了在至少装有一个电极的转炉中处理熔融生铁的方法，该文献涉及一种方法，其中在电弧启动前就将全部生铁装入转炉内。

本发明的目的是提供一种在电炉中装入熔化的生铁料的炼钢方法，这种方法能缩短熔炼期时间。

依据本发明，这一目的由一种电炉炼钢的方法实现了，该方法中，一定量的废钢装入电炉中，并用电弧熔化，在部分废钢熔化后，电炉中装入预定量的熔化的生铁料，而且在计划量的生铁装入炉内后，向炉内喷吹一种精炼气体，直至金属熔池中的碳和/或浓度达到目标值。连续地且以可控的速度装入所述量的熔化的生铁料而同时又不中断电弧加热，而且在连续装料期间，在金属熔池中的碳和/或硅的浓度达到预定极限值之前，就开始向炉内喷吹所述精炼气体，喷吹不断进行直至装料过程结束。

这种方法有其优越之处，首先，装料过程在不中断供电，即不止电弧加热的情况下进行。结果，废钢的熔化不仅未被打断，而且比装入熔融生铁的传统方法更快。其次，喷吹气体的精炼过程在装料结束前就已开始，即开始时间早于传统的装料方法。结果，熔炼期时间缩短，尽管喷吹气体速度并未增加。

由于精炼过程在装料结束前就已开始，所以，用这种方法有可能在熔炼期内，通过调整装料和喷吹气体的速度，来降低金属熔池中碳和/或硅的最高浓度。在精炼的开始阶段，金属熔池中如碳的浓度，实际上，与只是在装入全部熔融的生铁料后才开始精炼的传统方法相比，其值显著降低(对硅浓度也如此)。而且，熔池中至少一部分碳在其被装入时就被氧化，这样，装料期间金属熔池中碳浓度的增加明显减小，因此，其浓度不超过预定的极限值，此极限值，比如对于碳，是小于2％，而且优选小于1.5％。硅浓度的变化规律相同，只是量值较小。硅浓度的预定极限值比如小于0.3％，优选小于0.2％。

由于这种方式中，碳和硅的浓度受到限制，因而有可能增加氧的喷吹速度但又不会造成精炼反应太过激烈。事实上，由于硅和碳的局部含量有限，精炼反应不再局限于气体在熔池中的冲击点，而是氧气在铁水中间迅速传递。在搅动熔池中存在的各相(金属和炉渣)之后，以这种方式产生的铁的氧化物，继而和其在冲击点之外的地方遇到的硅和碳反应。结果，反应气体比如CO的释放和由其引起的喷溅在金属熔池的整个表面上更为均匀，因而该过程就不会很剧烈。这样，就可以增加供氧速度，进而提高精炼速度，而同时又不会引起钢和生铁的喷溅，这种喷溅非常大且存在污染和损害炉内衬有的冷却壁的危险。结果，炉子的熔炼期得以缩短，炉子的生产率得到提高。