底吹惰性气体搅拌电弧炉炼钢方法.pdf

本发明属于电弧炉冶炼工艺方法。
    目前，电弧炉炼钢是采用电弧加热废钢、铁水、海绵铁和金属化球团等金属料生产钢水的冶炼工艺方法。然而，这种传统的冶炼工艺方法，使电弧炉的金属熔池流动不足，因而，导致金属熔池传热、传质速度低;熔化期中冷区金属料熔化缓慢;氧化期由于易出现爆发性的碳氧反应而引起事故发生。如果电弧从上方加热，但就目前技术而言，金属熔池上表面温度高，对流传热不良，降低了升温速度，并且造成金属熔池成份、温度不均匀。也曾有过利用电磁力搅拌电弧炉熔池的发明，但因投资高，搅拌能力低，搅拌位置不够理想等缺点，至今仍然未能得到广泛使用。因此，电弧炉熔池金属液流动不足直接影响电弧炉冶炼生产能力的问题长期以来没有解决。

    本发明的目的是：为了克服已有技术的缺点，促使电弧炉金属熔池的金属液循环流动，传热、传质速度快，均匀金属熔池温度、成份，缩短冶炼时间，降低生产成本，改善钢水质量，提高电弧炉的生产能力。

    本发明的解决方案是：采用一种能对电弧炉金属熔池进行搅拌，促使金属液流动的冶炼方法。本发明的要点在于：在电弧炉底的耐火材料中，位于电极圆之内的部位按装供气装置，冶炼过程中，向电弧炉金属熔池底吹惰性气体或惰性气体与弱氧化性气体的混合物。本发明的工艺流程是：电极圆之内按装的供气装置一头与金属熔池相通，另一头与供气管路相连。在冶炼过程中，供气装置可向炉内底吹氮气、氩气或者是一氧化碳等惰性气体，还可以底吹氮、氩和一氧化碳三种惰性气体的混合物或其中任意两种惰性气体的混合物，也可以底吹二氧化碳或空气等（弱氧化性的气体）与氮、氩和一氧化碳三种惰性气体任意一种气体的混合物。上述中的弱氧化性气体与惰性气体任意一种的混合物可以由同一管路吹入金属熔池，也可以由不同管路分别吹入，但它们必须在离开供气装置进入钢液处混合。后一种由不同管路吹入地应相应地采用多重套管式底吹供气喷咀。

    本发明通过实施例证明，在同样的底吹气体量下，供气装置位于电极圆之内的搅拌效果远远优于供气装置位于电极圆之外。最佳设计方案是供气装置位于金属熔池中心搅拌效果最好。因为金属熔池中心的金属液在气体的带动下由下向上流动，然后再从上表面处转向四周流动，它经过电弧加热区升温后到达靠近炉壁处温度较低的区域，再从炉底流回到中心部位，形成整个金属熔池不断地循环流动，完全消除已有技术里金属液基本静止的死区。

    本发明冶炼底吹供气强度范围应介于0～0.1NM3/分·吨钢。

    本发明冶炼底吹供气装置结构可以采用缝隙式、弥散孔隙式或定向微孔式的透气砖，也可以采用单管式、多重套管式或环缝式的喷管。底吹供气装置可安装1个或者数个，最佳方案是安装1个，搅拌效果最好。

    本发明采用了所属技术领域里普通技术人员能够实施的常规的工艺方法。因此对于本学科的专家来说，他们可以在冶炼过程中对底吹的气体种类、组成、流量和底吹装置进行各种各样的改变，但是最终离不开本发明的实质和范围。

    本发明所采用电弧炉底吹惰性气体或惰性气体与弱氧化性气体混合物的冶炼方法，有效地对金属熔池进行搅拌，因为惰性气体在钢液中分散出无数个气泡并且不断上浮，带动气泡附近的金属液向上流动，所以，促使整个熔池的金属液循环流动。从而，均匀金属熔池的温度、成份，分析成份取得的钢水样代表性提高，明显减少由于成份出格而造成改号或废品，有效地改善钢水质量。并且，由于金属熔池传热、传质速度提高，因此缩短了冶炼时间。降低生产成本，对于10吨电弧炉每吨钢水的电力消耗降低了40千瓦时以上。同时，金属熔池的氧化反应进行的平稳、顺利，消除了由于爆发性的碳氧反应引起的事故发生。显著地提高了电弧炉的生产能力。