亠星如無
INDUSTRIAL HEATING
・4・
2020年第49卷第12期Vol. 49 No.12 2020
DOI ： 10. 3969/j. issn. 1002-1639.2020. 12. 002
王嫡，刘&'，方)，宋水'，刘永—，./毅
(新良特殊钢有限责任公司，江西 新余338013)
摘要：某公司电炉短流程炼钢采用高铁水比不通电冶炼，产品主要为连铸圆管坯、钢锭等多种形式铸坯，通过对顾客使用过程中的缺 陷坯料进行成分、金、扫电镜、能谱、大样电解后 ，产生缺陷的主要原因是MnS 、铝酸钙以及簇状的A.O3等夹杂物(采 用复合吹炼强化熔池搅拌有效控制 钢液氧含量；电 钢过程连 粉脱氧，减少钢中大型夹杂物；利用精炼渣系优化，促进夹 杂物上浮吸附；优化中间包渣系，改进保护浇注，抑制钢液二次氧化，有效提高了钢水纯净度( 关键词：高铁水比；电弧炉炼钢；出钢过程在线喷粉；精炼渣优化
中图分类号:TF741.5 文献标志码:A 文章编号：1002-1639(2020)12#004-05
Process Practice of Improving Purity of Molten Steel by Electric Furnace with High Hot Metal Ratio
WANG Jing, LIU Suo/en , FANG Wei, SONG Shuigen, LIU Yonggang, LI Boys
(Xinyu Xinliang Special Steel Co. Ltd. ,Xinyu 338013 , China)
Abstract : A company ' s electris furnace short-process steelmaking uses high -water-to -w ater ratio non-electris smelting. The products are main ly continuous casting round tube bOlets , steel ingots and otOer forms of cast billets. The main causes of the defects in tOe process of steel-mak ing, such as molten aluminum , molten aluminum , etc. , were analyzed by metallooraphio scanning electron microscope ( SEM). The results
show that the oxyyen content of liquid steel can be effecOvele controlled by using compound blowing te strengthen bath stirring ； continuous
powder spraying deoxidization during tapping process of EAF te reducc laroe inclusions in sted ； refining slag system optimization is used te
promote inclusion Uoating and adsorption ； tundish slaa system is optimized , protective pouring is improved , secondary oxidation of molten sted is restrained , and the purity of molten steel is effectivele improved.
Key Words ：high hot metat ratio ； EAF Steelmaking ； tapping online refining ； refining slaa optimization
电弧炉炼钢是当今世界主要炼钢方法之一 *1](
合理利用资源， 高、低耗、清洁生产是电弧炉炼
钢技术
的要求。随着冶金工艺、装备的 ，电弧
炼钢技术也随之飞速
。相对于
炼钢，其以
废钢为主要原料，具有流程短、能耗低、碳排
特
*3T ，是钢铁工业
制 的重要方向。现
代电弧炉炼钢，广泛采用强化供氧技术进行冶炼。强
化
冶炼技术在加快炼钢节奏的
，也带 冶
炼 困 问题， 钢液过氧化问题普遍
存在*5*(
本公司电炉短流程炼钢采用高铁水比不通电冶 炼，在生产过程中，通过对顾客使用过程中的缺陷坯料
进行成分、金、扫描电镜、能谱 、大样电解后发 现，产生缺陷的主要原因是MnS 、铝酸钙以及簇状的
A12O 3等夹杂物，使产品结构以及质量受限。针对此,
收稿日期：2020W4-29
作者简介：王嬪(1986#)，女，本科，助理工程师，研究方向为
特殊钢
控制.
采用复合吹炼强化熔池搅拌有效控制终点钢液氧含
[7'8]；电
钢过程连 粉脱氧*9]，减少钢中大型
夹杂物；利用精炼渣系优化，促进夹杂
浮吸附；优
化
包渣系，改进保护浇注，抑制钢液二次氧化，有
高了钢水纯净度。
1电炉炼钢终点氧控制
电炉炉型设计具有炉膛大、熔池浅的特点，同时受
废钢熔化 门流渣的影响，熔池搅拌 以提高，
冶金反应动力学条件差，造成钢液成分、温
匀，
含 渣
化铁含量偏高，最终影响电炉冶
炼指标和钢材 。 ，需通过强化电炉炼钢熔池
搅拌, 加快电 炼钢 池 能 速 , 减 钢液 过 化, 低炼钢
碳 , 电 炼钢 钢液
氧含量(
1.1炉料结构优化
料结构的合理与否关系到整个冶炼工艺、生产
成本、产品 际问题，不合的配料 成
冶炼周期 ，精炼钢水成 整难度增加等问题，甚
-5 -2020年第49卷第12期Vol. 49 No. 12 2020
INDUSTRIAL HEATING
至产生废品，影响正常生产。
根
钢种、铁水成分、温度制定合理的炉料结
构制度，如1所示，有 低冶炼波动，
成
及温
加可控。
表！电炉冶炼炉料结构制度项目
总装入量/t
铁水 tt
铁水 %
新炉第一炉
5855
94.82 ~30
52
45.587.531 ~605346.5
87.7
$61544787冶炼成品碳大于0.5 %钢种
54
48
88.9
为常规工艺 工艺
匹配示意图，图2为电炉熔
池内 耐材砌筑 图。
(a)常规冶炼4支炉壁氧 (b) 2支熔池内喷+2支炉壁集束氧
图1电炉熔池内喷吹与炉壁氧匹配优化示意图
备注：1.正常情况下入炉铁水温度要求：1 230 - 1 250 C ，铁水温度低 于1 230 C 相应增加0.5 t 铁水量(总装入量不变);
2. 停炉1 ~2 h 增加1 t 铁水，停炉2 ~3 h 增加2 t 铁水，停炉3 h
以上增加3 t 铁水；
3. 总装入量及铁水量均允许偏差0.5 h ；
4. Si 含量以0.40% ~0.60%为正常装入量，每±0. 1 %，相应减
加铁水量0.5 t
1.2熔池内氧气喷吹+炉壁供氧工艺
在 电炉炼钢多功能 技术基 ，为进一
步提高
利用 ，改善电
池冶金反应动力学
条件， “池内 吹+ ”新工艺，将电 吹方式从熔池上方移至钢液面以下，实
池内部气体大
吹，大大提高了电炉炼钢熔池
搅拌
，为电炉冶炼
控制 基础。图1
图2电炉熔池内喷安装耐材砌筑现场图
结合50t 电炉炼钢
际工况，对采用“熔池内吹+
”方 的50 t 电炉炼钢过程的物料及能
， 根
冶炼
内 电 炼钢 池
冶金反应特
作工艺需求，最
生产过程
的
渣制度，
2
3。
表2供气制度
类别加料
条形刷吹炼
钢
废钢
铁水
熔化期
排渣、
样、造渣
化期
排渣、
、渣
氧化末期
、
粉脱氧
步数123
56
7
89
1011
12
13步时1' /min
1
1
23
1028
光触媒滤网
25
222主
1001006001 0001 200100
1 000100
1 200100
100
100
1#炉壁氧
环氧5050100
200
1005010050100505050燃气
拟合直线50
50250350
100
50100
50100
505050主氧
100100
6001 0001 200100
1 000100
1 200100
100
100230ore-095
2#炉壁氧
环氧5050100
200
1005010050100505050燃气5050
250350100
50100
50100
505050氧气
380N 2
380%380500600380600380600380380Ar 380%1#熔池内喷
氮气100100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
氧气
380N 2
380%380500600380600380600380380Ar 380%2#熔池内喷
氮气100
100
100100100
100
100
100
100
100
100
100
门50
50
50050500505005050
表3造渣制度
10 ~12 mCn
20 ~22 mCn 26 ~28 mCn 30 ~34 mCn
加 600 -800 kg 排渣 1t ，加 400 kg ， 球 100 kg 加 200 kg 加 200汽车中央扶手
kg
•6•2020年第49卷第12期
Voi.49No.122020
INDUSTRIAL HEATING
2精炼过程氧含量控制
2.1出钢过程在线喷粉脱氧
电炉炼钢普遍采用强化作，钢液氧含偏高，通采用向钢包内铝、硅铁等进行钢液预脱氧，脱较高，预脱氧后钢液成分不稳，且产生大量大型夹杂物。
针对以上问题，进行了电钢过程在线连-粉脱氧改造，如图3所示，利用脱-合射流钢钢流，碳微粒与高温钢液快速，瞬态反应生成脱无铝（硅）优脱（150〜200）x10-6，钢始沉淀脱氧产物减少40%〜50%，钢液大型夹杂减少，产品（
图3电炉出钢过程在线喷粉脱氧系统
2.2精炼渣系优化
精炼渣的基本功能为：脱硫、脱氧、发泡埋弧、去除钢金属夹杂物，净化钢液、改夹杂、防止钢液二次氧化和保温。合的精炼渣成分对于降低深脱氧脱、提高LF作业具有十分重要的
为精炼渣的以上功能，要求精炼渣具有适当高的还原性，以脱氧、脱的目的；要求渣钢之间有较大的界，渣与夹杂物之间的界：要小，以具有较高的吸附夹杂物能力，特别是吸收AI2O3的能力；低的良好的能，以快速成渣埋弧加热、减热损失、保护的目的。
对精炼渣系各成分及精炼过程进行，发现渣中AI2O3偏低，各成偏差较大，且能力较差。结合公司精炼状，通过增加炉渣（CaO/ SCO）渣AI2O3含，提高炉渣还原性，如4所示，炉渣能改善，渣-钢速度加快，夹杂物吸附能高。
2.3软吹S
钢包吹Ar O以均匀成分、温夕卜，还有利气体的排金属夹杂浮。浇注前采用钙后保当的软吹，对脱氧良好的电炉钢液（渣中!（FeO）<0.5%）,、、金夹杂物都很低的钢液，如图4所示。通过工艺制度的严格执行和考核，吹>8mC合格率达到95%以上。
%
表4改进前后精炼炉终渣成分对比
渣成w(CaO)!(SO2)w(MgO)w(a.O3)w(FeO)w(MnO)最大61.3124.218.94
16-13 1.070.23改进前最小值52.5312.79 6.3810-320.840.12平均值55.4618.267.6914-450.980.16
最大值58.1810.309.5427-230.710.11改进后最52.70 6.947.94
24-100.450.05平均值54-698.428.6325-840.580.08
图4软吹时间对钢中！（［O］）的影响3减少连铸过程二次氧化
附上浮夹杂物，而且钢水增碳；如纯使用覆盖，保温能要求。采用包液面加一低碳（5），成液渣层，具有吸附上浮夹杂物的作用；在液渣再加一层碳化稻壳，实，利于钢液夹杂物的吸附和中间包钢水的保温。
3.2连铸长水口保护浇注
表5中成分%成w(C)w(CaO)w(SO2)w(AWO3)覆盖剂%1025〜3525〜358〜12碳化稻壳$45%45
3.1中间包覆盖剂改良
包液面加碳化稻壳覆盖能够绝热保温，防止钢液二次氧化。减少钢液吸、体，能吸
对大包长水口保护浇注采用不同的密封垫形式、、管对比（6），为水口保护浇注顶压是密封良的主要原因
。
・7・
2020年第49卷第12期Vot. 49 No.12 2020
INDUSTRIAL HEATING
表6保护浇注试验结果（各100炉）
xW 6
增氮无 封垫
有 封■垫
100L/min 30L/min 原管
管
最大
39.13
54. 18
38.54
46.85
45.98
38.45
最小15.5210. 1518.3315.2226.5412.22
平均值
29.68
29.3022.5526.54
33.58
25.36
对此，采 增加配重的方式：
（1） 在管 管 装板，安装 方地制 基础， 浇注 埋铁，用于, 与装板连接。（2） 排一路 管 通电磁换向阀，利用电 控制 ，向 紧时， 通过管 递到大包套管， 管与钢包下水口压紧、密封。
对连铸大包套管进行改造（见图5），保护浇
注效果改善显著。以连铸铝损%0.005%为合格计算 合格率，合格 年的30% 高到65%（
气缸配重 改进前 改进后
4实施后取得的效果
4.1钢中氧含量降低
采 述一系 后，钢水中的氧含量显
低， 含 25.45 x10 一6 14.87x10 一6，如图6所示。
图6改进前后钢中氧含量对比
4.2钢中夹杂物含量降低
技术应用后，铸坯中夹杂物含 低，由19.43 mg/10 kg 下降至 5.12 mg/10 kg ，同比下降 74.6%； ，〉300 #m 和 V 80 #m 夹杂控制，无 夹杂。大型氧化物夹杂重量及分
数据监控如表7和图7所示。
图5大包套管改进
表7改进前后大样电解夹杂物对比
样号原
重余 重
电解重
夹杂物总量
夹杂物粒径分级
V 80 #m
80 〜140 #m
140 - 00 #m
〉300 #m
k g
k g k g mg mg/10kg mg mg mg mg 改进前 1.8710.584 1.287 2.5019.430.20
1. 10
1.000.20
改进后
0.912
0.131
0.7810.40
5. 12
0.10
0.30
<80 ixm
80-140|xm
M140|xm
应用前
应用后
图7改进前后大型夹杂物分布情况（放大20倍
）
亠量 4熱
INDUSTRIAL HEATING
• 8 %
2020年第49卷第12期Voi. 49 No. 12 2020
4.3品种结构改善
连铸坯品种结构也由此发生较大变化，主要
在某重点用户，
4.8万t 提高到
5.9万t ，占公司
圆坯产量的26.66%，合金钢 32.35% 高到
70. 12%，见图 8。
5结论
(1) 通过优化炉料结构，采用“ +熔池内 ”方，形成电弧炉高铁水比条件下炼钢多
复合喷吹 控制技术，有效改善钢液 。
(2) 研 电弧 钢过程在线喷粉脱氧技术，精
准控制出钢后钢液氧含量、降低脱 、减夹杂
产生，精炼环节工艺节奏。
(3) 通过精炼渣系优化、控制软吹氟时间、 包结构优化 ，有 夹杂
，抑
制钢液二次氧化，提升产品质量。
参考文献
[1] 李士琦，郁 健，李京社.电弧炉炼钢技术进展[J ].中国
冶金，2010(4) &1 -7,16.
[2] 森井廉.电弧炉炼钢法* M ].朱果灵，译.北京：冶金工业
， 2006[3] HO M T , BUSTAMANTE A , WILEY D E. Comparison of C02
Capture Economics foe Iron and Steei Mills [ J +. Internation JouenaiofGeeenhaiseGasConieoi ,2013,19( 1 ) :145 -159.
[4] 李士琦，刘润藻，李 峰，等.电弧炉炼钢技术现状及发
[ J ] . 冶金, 2004(2) : 12 -15.[5] Y N TOULOUEVSKI , I Y ZINUROV. Innovation in Electric
Arc Furnaces [ M ]. [ S. 0 ] :Springer ,2010.
[6 ] Fruenhan R. Oxygen Versus EAF Steelmaking in the 21st Cen-
tuiy [ J +. Transactions of the Indian Institute of Metals , 2006,
59(5) : 607 -617.
[7] YANG L Z , ZHU R , DONG K , et at. Study of Optimizing
Combined - Blowing in EAF Based on K- Medoids Clustering
Alyoythm [ J +. Advanced Mateyals Research , 2014, 881 - 883:1 540 -1 544.
[8 ] MA G , ZHU R , DONG K , et ai. Development and Applica
tion of Electric Arc Furnace Combined Blowing Technolovc
[J +. Ironmaking and Swelmaking ,2016, 43(8) : 594 -599.[9]朱 荣，魏光升，董 凯，等.一种炼钢出钢过程在线喷粉脱
氧方法及系统：中国,CN106048136A [ P ]. 2019 -10 - 26.
(上接第3页)
[5] TOMLINSON W J , KHELA S. Journai of Materiai Science ,
1992,27：3 372 -3 378.
[6] 周强.碳化硅冶炼炉透气炉底的设计[J ].工业炉,
2000,22(3) ：24 ~25
[7] 王晓，李晓池，郭晓滨，等.多热源工业合成SC 技术[J ].
硅酸盐学报,2002,30：101 -104.
[8] 晓，
华，李成峰.多热源SC 合成炉温度场变化规
律的 与 [J ].无机材料学报,2005,20 ( 1 ": 199 -204.
[ 9 ] QIAN JUNMIN , WANG JIPING , JIN ZHIHAO.Peepaeaiion ot
Biomorphic SiC Ceramic by Carbothermai Reduction of Oak Wood Charcoal [J ]. Mater Sci. Eng. A ,2004 , 371 ：229 - 235.
[10] K H MEHRWALD. History and Economic Aspects of Indus-
triai SiC Manufacture [ J ]. Cfi/Ber. DKG 1992, 69(3) ：72 -81.
[11] 陈 杰，李 阳•一种热源并联式碳化硅合成炉：中国，
CN105060296B [ P ] .2017 -03 -15.
[12] SAHIN AHMED , JOAQUIN ZUECO ,L M. Numericai Modei-
ingotMHDConieciiieHeaiand MasTeansteein Peesenceot
Fict - order Chemicai Reaction and Thermai Radiation [ J ]. Chemicai Engineering Communications , 2014, 201 ( 3 ) ：419
-436.
[13] 邹艳8，刘洪波，傅 玲，等.热解温度对氧化石墨的结
构与导电性能的影响[J].硅酸盐学报,2006,36 (3) ：318 -323.
[14] 陈 杰，李 阳.碳化硅超高温合成炉内气体流动特性研
究[J].真空科学与技术学报,2016,36(3):367 - 371.
[ 15] 晓 , 华, 成峰. 多热源 SiC 合成 温 化
规律的
与 [J ].无机材料报,2005,20 ( 1 ": 199
-204.
[16] 陈杰.多热源多向流体系碳化硅材料制备理论及应用
[D ].西安：西 科技大学,2011.
[17] 李阳，陈杰，张晴.高温电加热碳化硅合成过程的数
[J ].真空科学与技术学报,2017, 37 (2 ) : 238
-244.
