45t电炉终点碳控制技术研究与应用

D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.s1.016 第34卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.34 Suppl.1 2012年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2012 45t电炉终点碳控制技术研究与应用 周国元彭自胜 衡阳华菱钢管有限公司，衡阳421001 通信作者，E-mail:89567802@9.com 摘要对45t电炉终点碳控制技术进行研究，优化了治炼工艺及用氧制度，改进了泡沫渣工艺.电炉氧化末期钢水碳的合 格率得到较大提高，减少了脱氧材料加入量，在一定程度上降低了L「座包钢水中的氧含量.通过优化泡沫渣工艺，电炉炉盖 结冷钢现象己基本杜绝，炉子水冷件漏水现象大幅度减少，缩短了热停时间. 关键词电炉：炼钢：碳：氧：泡沫渣 分类号TF741.5 Research and application of final carbon control in a 45-t electric arc furnace ZHOU Guo-yuan,PENG Zi-sheng Hengyang Valin Steel Tube Co.Lid.,Hengyang 421001,China Corresponding author,E-mail:89567802@qq.com ABSTRACT The final carbon control of a 45-t electric arc furnace was studied,the melting process and oxygen system were opti- mized,and the foaming slag process was improved.Therefore,the pass rate of carbon content in the molten steel is obviously improved in the end of oxidation in EAF,the addition of deoxidizing material is reduced,and the oxygen content decreases to some extent in LF. By improving the foaming slag process,there is almost no cold steel on EAF roof,the leakage of water-cooling parts decreases greatly, and the hot stopping time is reduced. KEY WORDS electric furnaces:steelmaking:carbon:oxygen:foaming slag 随着电炉炼钢技术的进步，电炉冶炼节奏不断 吹炼末期钢水的成分和温度，达到同时命中目标的 加快，人们对电炉冶炼终点控制越来越重视.电炉 目的，以确保治炼一连铸的工序衔接和生产的有序 终点控制的目标是在尽量减少能量和物料消耗的条 进行回.转炉终点成分的控制主要是指碳含量的控 件下，确保在治炼周期时间节点上钢液成分和温度 制，它是通过控制吹氧时间和吹氧量来实现的.转 的同时命中，并做到固体物料完全熔化) 炉治炼过程钢水温度的控制除与吹氧时间和吹氧量 近几年衡钢45t电炉通过不断改造，用氧量增 有关外，还与冷却剂加入量有关回 大，治炼时间持续降低.随着治炼节奏的加快，钢水 电炉炼钢与转炉有一定的区别，电炉钢水温度 终点控制的问题越来越突出，主要表现为：氧化末期 可以通过送电来调节.因此，电炉终点控制的重点 钢水过氧化严重，氧化末期钢水中碳含量([C],质 就是控制好钢水氧化末期的碳含量，确保一次吹炼 量分数)经常控制在0.05%以下，甚至低至0.01% 到位.从节能角度出发，确保终点成分和温度的同 ~0.02%,钢水氧含量([0]，质量分数)很高，导致 时命中也是电炉炼钢的追求目标. 脱氧材料消耗量大，并在钢水中形成大量内生夹杂 转炉吹炼终点控制技术经历了人工经验控制、 物，严重影响钢水和连铸坯的质量.因此，开展电炉 静态控制及动态控制几个发展阶段，目前先进的转 终点碳控制研究势在必行 炉已实现了“一键”炼钢，即计算机模型可准确地判 断治炼终点，整个炼钢过程无需人工干预.对于 1终点碳控制基本原理及方案 终点[C]的控制，转炉静态控制有理论模型、统计模 1.1终点控制基本方法 型及经验模型等方式，动态控制主要有副枪控制技 终点控制最初应用于转炉炼钢，主要是控制好 术和炉气分析技术等方式.电炉自动炼钢技术相对 收稿日期：201202-23

第 34 卷 增刊 1 2012 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 Suppl． 1 Jun． 2012 45 t 电炉终点碳控制技术研究与应用 周国元 彭自胜 衡阳华菱钢管有限公司，衡阳 421001 通信作者，E-mail: 89567802@ qq． com 摘 要 对 45 t 电炉终点碳控制技术进行研究，优化了冶炼工艺及用氧制度，改进了泡沫渣工艺． 电炉氧化末期钢水碳的合 格率得到较大提高，减少了脱氧材料加入量，在一定程度上降低了 LF 座包钢水中的氧含量． 通过优化泡沫渣工艺，电炉炉盖 结冷钢现象已基本杜绝，炉子水冷件漏水现象大幅度减少，缩短了热停时间． 关键词 电炉; 炼钢; 碳; 氧; 泡沫渣 分类号 TF741. 5 Research and application of final carbon control in a 45-t electric arc furnace ZHOU Guo-yuan ，PENG Zi-sheng Hengyang Valin Steel Tube Co． Ltd． ，Hengyang 421001，China Corresponding author，E-mail: 89567802@ qq． com ABSTRACT The final carbon control of a 45-t electric arc furnace was studied，the melting process and oxygen system were opti￾mized，and the foaming slag process was improved． Therefore，the pass rate of carbon content in the molten steel is obviously improved in the end of oxidation in EAF，the addition of deoxidizing material is reduced，and the oxygen content decreases to some extent in LF． By improving the foaming slag process，there is almost no cold steel on EAF roof，the leakage of water-cooling parts decreases greatly， and the hot stopping time is reduced． KEY WORDS electric furnaces; steelmaking; carbon; oxygen; foaming slag 收稿日期: 2012--02--23 随着电炉炼钢技术的进步，电炉冶炼节奏不断 加快，人们对电炉冶炼终点控制越来越重视． 电炉 终点控制的目标是在尽量减少能量和物料消耗的条 件下，确保在冶炼周期时间节点上钢液成分和温度 的同时命中，并做到固体物料完全熔化［1］． 近几年衡钢 45 t 电炉通过不断改造，用氧量增 大，冶炼时间持续降低． 随着冶炼节奏的加快，钢水 终点控制的问题越来越突出，主要表现为: 氧化末期 钢水过氧化严重，氧化末期钢水中碳含量( ［C］，质 量分数) 经常控制在 0. 05% 以下，甚至低至 0. 01% ～ 0. 02% ，钢水氧含量( ［O］，质量分数) 很高，导致 脱氧材料消耗量大，并在钢水中形成大量内生夹杂 物，严重影响钢水和连铸坯的质量． 因此，开展电炉 终点碳控制研究势在必行． 1 终点碳控制基本原理及方案 1. 1 终点控制基本方法 终点控制最初应用于转炉炼钢，主要是控制好 吹炼末期钢水的成分和温度，达到同时命中目标的 目的，以确保冶炼!连铸的工序衔接和生产的有序 进行［2］． 转炉终点成分的控制主要是指碳含量的控 制，它是通过控制吹氧时间和吹氧量来实现的． 转 炉冶炼过程钢水温度的控制除与吹氧时间和吹氧量 有关外，还与冷却剂加入量有关［3］． 电炉炼钢与转炉有一定的区别，电炉钢水温度 可以通过送电来调节． 因此，电炉终点控制的重点 就是控制好钢水氧化末期的碳含量，确保一次吹炼 到位． 从节能角度出发，确保终点成分和温度的同 时命中也是电炉炼钢的追求目标． 转炉吹炼终点控制技术经历了人工经验控制、 静态控制及动态控制几个发展阶段，目前先进的转 炉已实现了“一键”炼钢，即计算机模型可准确地判 断冶炼终点，整个炼钢过程无需人工干预［4--5］． 对于 终点［C］的控制，转炉静态控制有理论模型、统计模 型及经验模型等方式，动态控制主要有副枪控制技 术和炉气分析技术等方式． 电炉自动炼钢技术相对 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.s1.016

·50· 北京科技大学学报 第34卷 落后，其原因是电炉治炼状况复杂，检测手段落后 (2)制定供氧曲线，确保合理的用氧制度.电炉 目前国内电炉炼钢终点控制主要处于人工经验控制 冶炼前期主要任务是熔化炉料，氧化前期主要任务 和静态控制阶段囵 是脱磷，不能过快升温，但此时钢水碳含量高，温度 1.2电炉终点碳控制原理及方案 偏低，可以适当加大用氧：氧化中期主要任务是脱 目前电炉终点碳含量的控制主要是静态控制， 碳，钢水温度有所上升，可以最大限度地用氧，提高 其基本理论是质量平衡、热量平衡、治金过程热力学 脱碳速度，加快治炼节奏；氧化末期应防止用氧量过 等m.最基本的原理是C-0反应平衡理论 大造成钢水过氧化-.根据以上原则，确定用氧 治炼过程中C-0反应几乎发生在电炉的各个 制度为：熔化期及氧化前期适量，氧化中期较大，后 区域，但控制整个熔炼C一0反应的还是钢一渣界面 期较小. 反应图.可以描述为： (3)搞好喷吹碳粉，造好泡沫渣.治炼中后期钢 (FeO)+C]=Fe]+CO}. (1) 水中的C0反应逐渐减弱，不利于炉渣起泡，这时 在钢液内碳和氧含量达到平衡时，存如下关 应向炉内喷吹碳粉，利用炉渣中的氧与碳粉反应产 系回（图1）. 生一氧化碳气泡，达到使炉渣发泡的效果.泡沫渣 200 的益处是：防止冶炼后期氧大量进入钢水造成过氧 化，起到保碳的作用，有时还可以增加钢中碳含量； 150 有利于搞好埋弧操作，可提高电能利用率：减少钢水 100 1650℃ 的喷溅 50 1550C 2电炉终点碳控制技术应用 0.03 0.06 0.10 0.14 0.18 ICV% 2.1方案制定与实施 图1不同温度下C-0平衡图 根据电炉终点碳控制的基本原理，首先搞好电 Fig.1 C-O equilibrium diagram at different temperatures 炉原始数据的统计，这项工作是制定操作制度的基 础.本研究工作从2008年元月开始实施，开展以下 由图1可以看出，在一定温度下，终点钢水中的 一些工作： 氧含量与碳含量成反比，要控制钢水中的碳含量，主 (1)对2007年1#、2#45t电炉的治炼参数进行 要手段就是控制钢水中的氧含量.转炉终点静态控 统计.主要对每炉的用氧制度、造渣料加入制度和 制有拉碳法和增碳法两种理论或模式.电炉终点碳 喷吹碳粉情况进行统计分析，并对该炉的终点碳含 的控制可以采用类似转炉的拉碳法原理来进行. 量和钢水温度进行对比.通过统计分析，初步得出 根据各个品种[C]的技术要求，衡钢45t电炉 各个阶段的用氧和造渣情况 终点碳控制范围按以下几种方法执行. (2)规范配料，计算每炉配碳量，确保钢水配碳 (1)超低碳钢([C≤0.12%)：出钢[C]范围为 量达到1.8%~2.4%. 0.02%~0.06%: (3)设定各支氧枪的用氧量，制定各个时期的 (2)中低碳钢([C]≤0.25%)：出钢[C]范围为 用氧制度.根据2007年的统计分析结果，2008年元 0.05%-0.12%: 月确定了用氧制度（如表1所示）和各个时期的用 (3)中高碳钢(C]>0.25%):出钢[C]范围为 氧量（如图2所示） 0.07%-0.15%. (4)调整碳氧枪的碳、氧配吹量比例，氧化前期 根据C0平衡关系，通过优化电炉用氧制度， 供氧量大于供碳量，后期供碳量大于供氧量 在电炉冶炼各个阶段合理进行吹炼，可以同时达到 通过对供氧制度进行试行和跟踪，1一3月电炉 加快治炼节奏及有效控制终点钢水成分的目的0. 终点碳控制存在以下一些问题：(1)终点碳合格率 具体做法如下. 偏低，只有65%左右：(2)渣中氧化亚铁含量偏高， (1)稳定炉料配碳量，主要是控制生铁（铁水） 合格率较低：(3)氧气消耗仍然偏高，氧气利用效率 加入量，合理搭配废钢，从而保证炉料的配碳量控制 偏低.分析原因，主要是超音速氧枪开启不合理，造 在稳定的范围，要求配碳量控制在1.8%~2.4%. 成氧气的浪费，同时，氧化末期泡沫渣效果较差，加 防止钢水C]波动太大，对操作带来不稳定因素，导 上氧气用量较大，易造成钢水的过氧化.另外，氧化 致对终点碳的控制无法把握. 末期的操作节点不好把握，也造成氧气的消耗大

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 落后，其原因是电炉冶炼状况复杂，检测手段落后． 目前国内电炉炼钢终点控制主要处于人工经验控制 和静态控制阶段［6］． 1. 2 电炉终点碳控制原理及方案 目前电炉终点碳含量的控制主要是静态控制， 其基本理论是质量平衡、热量平衡、冶金过程热力学 等［7］． 最基本的原理是 C--O 反应平衡理论． 冶炼过程中 C--O 反应几乎发生在电炉的各个 区域，但控制整个熔炼 C--O 反应的还是钢--渣界面 反应［8］． 可以描述为: ( FeO) +［C］=［Fe］+ { CO} ． ( 1) 在钢液内碳和氧含量达到平衡时，存如下关 系［9］( 图 1) ． 图 1 不同温度下 C--O 平衡图 Fig． 1 C-O equilibrium diagram at different temperatures 由图 1 可以看出，在一定温度下，终点钢水中的 氧含量与碳含量成反比，要控制钢水中的碳含量，主 要手段就是控制钢水中的氧含量． 转炉终点静态控 制有拉碳法和增碳法两种理论或模式． 电炉终点碳 的控制可以采用类似转炉的拉碳法原理来进行． 根据各个品种［C］的技术要求，衡钢 45 t 电炉 终点碳控制范围按以下几种方法执行． ( 1) 超低碳钢( ［C］≤0. 12% ) : 出钢［C］范围为 0. 02% ～ 0. 06% ; ( 2) 中低碳钢( ［C］≤0. 25% ) : 出钢［C］范围为 0. 05% ～ 0. 12% ; ( 3) 中高碳钢( ［C］＞ 0. 25% ) : 出钢［C］范围为 0. 07% ～ 0. 15% ． 根据 C--O 平衡关系，通过优化电炉用氧制度， 在电炉冶炼各个阶段合理进行吹炼，可以同时达到 加快冶炼节奏及有效控制终点钢水成分的目的［10］． 具体做法如下． ( 1) 稳定炉料配碳量，主要是控制生铁( 铁水) 加入量，合理搭配废钢，从而保证炉料的配碳量控制 在稳定的范围，要求配碳量控制在 1. 8% ～ 2. 4% ． 防止钢水［C］波动太大，对操作带来不稳定因素，导 致对终点碳的控制无法把握． ( 2) 制定供氧曲线，确保合理的用氧制度． 电炉 冶炼前期主要任务是熔化炉料，氧化前期主要任务 是脱磷，不能过快升温，但此时钢水碳含量高，温度 偏低，可以适当加大用氧; 氧化中期主要任务是脱 碳，钢水温度有所上升，可以最大限度地用氧，提高 脱碳速度，加快冶炼节奏; 氧化末期应防止用氧量过 大造成钢水过氧化［11--12］． 根据以上原则，确定用氧 制度为: 熔化期及氧化前期适量，氧化中期较大，后 期较小． ( 3) 搞好喷吹碳粉，造好泡沫渣． 冶炼中后期钢 水中的 C--O 反应逐渐减弱，不利于炉渣起泡，这时 应向炉内喷吹碳粉，利用炉渣中的氧与碳粉反应产 生一氧化碳气泡，达到使炉渣发泡的效果． 泡沫渣 的益处是: 防止冶炼后期氧大量进入钢水造成过氧 化，起到保碳的作用，有时还可以增加钢中碳含量; 有利于搞好埋弧操作，可提高电能利用率; 减少钢水 的喷溅． 2 电炉终点碳控制技术应用 2. 1 方案制定与实施 根据电炉终点碳控制的基本原理，首先搞好电 炉原始数据的统计，这项工作是制定操作制度的基 础． 本研究工作从 2008 年元月开始实施，开展以下 一些工作: ( 1) 对 2007 年 1#、2# 45 t 电炉的冶炼参数进行 统计． 主要对每炉的用氧制度、造渣料加入制度和 喷吹碳粉情况进行统计分析，并对该炉的终点碳含 量和钢水温度进行对比． 通过统计分析，初步得出 各个阶段的用氧和造渣情况． ( 2) 规范配料，计算每炉配碳量，确保钢水配碳 量达到 1. 8% ～ 2. 4% ． ( 3) 设定各支氧枪的用氧量，制定各个时期的 用氧制度． 根据 2007 年的统计分析结果，2008 年元 月确定了用氧制度( 如表 1 所示) 和各个时期的用 氧量( 如图 2 所示) ． ( 4) 调整碳氧枪的碳、氧配吹量比例，氧化前期 供氧量大于供碳量，后期供碳量大于供氧量． 通过对供氧制度进行试行和跟踪，1—3 月电炉 终点碳控制存在以下一些问题: ( 1) 终点碳合格率 偏低，只有 65% 左右; ( 2) 渣中氧化亚铁含量偏高， 合格率较低; ( 3) 氧气消耗仍然偏高，氧气利用效率 偏低． 分析原因，主要是超音速氧枪开启不合理，造 成氧气的浪费，同时，氧化末期泡沫渣效果较差，加 上氧气用量较大，易造成钢水的过氧化． 另外，氧化 末期的操作节点不好把握，也造成氧气的消耗大． ·50·

增刊1 周国元等：45t电炉终点碳控制技术研究与应用 51· 表1初次优化用氧制度 根据以上情况，4月份对用氧制度进行了调整. Table 1 Primary optimized oxygen process 第二次采用的用氧制度如表2所示.同时，优化了 一次料开启 二次料开启 流量/ 流量/ 氧化末期电炉的操作工艺，氧化后期提前10~15 氧枪 时间（送电 时间（送电 (m3.h-1) (m3h-1) min进行人工取样分析和测温，并根据取样分析结 后)/min 后)/min 350 3 350 果调整用氧量，根据钢水温度调整送电制度，并适时 1#炉壁枪 四 750 750 喷吹碳粉造泡沫渣，防止钢水过氧化 12 1150 1150 2.2实施效果 中 350 350 通过实施新的操作制度，对钢水冶炼工艺进行 了优化，电炉终点碳合格率有较大提高，具体效果 2#、3#炉壁枪 10 750 750 如下： 12 1150 8 1150 (1)2008一2009年小管坯1#电炉终点碳合格 350 4#炉壁枪 不开启 率变化情况如图3所示. 8 750 手枪 2008年2月份受冰灾影响，石灰质量极差，无 5~10 400 送电后 400 法进行正常操作，因此，终点碳合格率很低.剔除该 3500r 3000 一◆一1#枪 ■一2#枪 2500 士一4#枪 兴一总氧量 2000 1500 1000 500 次料0-8in -次料812min 12 min 一次料 次料0-3min 二次料3-5mim 次料58in 氧化初期 氧化中期 氧化末期 治炼时期 图2治炼各期供氧量 Fig.2 Oxygen supply in different smelting processes 表2第二次用氧制度 Table 2 Secondary optimized oxygen process 氧枪 一次料开启时间（送电后）1min 流量/(m3.h1) 二次料开启时间（送电后）/min 流量/(m3h) 8 350 3 350 1#炉壁枪 12 750 5 750 超音速（高氧）模式不开启 12 1150 8 350 3 350 2#、3#炉壁枪 12 750 J 750 超音速（高氧）模式不开启 12 1150 5 350 4#炉壁枪 不开启 8 750 手枪 送电10min后开启，约400m3.h1 月数据，1#电炉2008年平均终点碳合格率为 全年平均为81.8%，比2007年提高了17.2%.2010 70.9%,比2007年的64.6%提高了6.3%.2009年 年1#电炉平均终点碳合格率达到91.16%

增刊 1 周国元等: 45 t 电炉终点碳控制技术研究与应用 表 1 初次优化用氧制度 Table 1 Primary optimized oxygen process 氧枪 一次料开启 时间( 送电 后) /min 流量/ ( m3 ·h － 1 ) 二次料开启 时间( 送电 后) /min 流量/ ( m3 ·h － 1 ) 8 350 3 350 1#炉壁枪 10 750 5 750 12 1 150 8 1 150 8 350 3 350 2#、3#炉壁枪 10 750 5 750 12 1 150 8 1 150 4#炉壁枪 不开启 — 5 350 8 750 手枪 5 ～ 10 400 送电后 400 根据以上情况，4 月份对用氧制度进行了调整． 第二次采用的用氧制度如表 2 所示． 同时，优化了 氧化末期电炉的操作工艺，氧化后期提前 10 ～ 15 min 进行人工取样分析和测温，并根据取样分析结 果调整用氧量，根据钢水温度调整送电制度，并适时 喷吹碳粉造泡沫渣，防止钢水过氧化． 2. 2 实施效果 通过实施新的操作制度，对钢水冶炼工艺进行 了优化，电炉终点碳合格率有较大提高，具体效果 如下: ( 1) 2008—2009 年小管坯 1 #电炉终点碳合格 率变化情况如图 3 所示． 2008 年 2 月份受冰灾影响，石灰质量极差，无 法进行正常操作，因此，终点碳合格率很低． 剔除该 图 2 冶炼各期供氧量 Fig． 2 Oxygen supply in different smelting processes 表 2 第二次用氧制度 Table 2 Secondary optimized oxygen process 氧枪 一次料开启时间( 送电后) /min 流量 /( m3 ·h － 1 ) 二次料开启时间( 送电后) /min 流量/( m3 ·h － 1 ) 8 350 3 350 1#炉壁枪 12 750 5 750 超音速( 高氧) 模式不开启 12 1 150 8 350 3 350 2#、3#炉壁枪 12 750 5 750 超音速( 高氧) 模式不开启 12 1 150 4#炉壁枪 不开启 — 5 350 8 750 手枪 送电 10 min 后开启，约 400 m3 ·h － 1 月数 据，1 # 电 炉 2008 年平均终点碳合格率为 70. 9% ，比 2007 年的 64. 6% 提高了 6. 3% ． 2009 年 全年平均为 81. 8% ，比 2007 年提高了 17. 2% ． 2010 年 1#电炉平均终点碳合格率达到 91. 16% ． ·51·

·52· 北京科技大学学报 第34卷 (2)2008一2009年小管坯2#电炉终点碳合格 率变化情况如图4所示 100 ■一2008年 88.66 g4139353 90.0091.15 90 ◆2009年 89.49 858886.97 80 75.62 74.71 72.86 69.43 70 71.17 65.76 746774i6768 61.79 60 5576 59 0 46 18 6 10 月份 图32008一2009年1#电炉终点碳合格率 Fig.3 Final carbon pass rate of 1#electric fumace from 2008 to 2009 100 94,289563951296,54 930892.1893499459406 851 86.5187.70 93.5993.12 90.1089.0188.31 80 857381283i9 8290 71.62 70 ■2008年 ◆-2009年 50 49.05 4 6 7 8 9 1011 12 月份 图42008一2009年2#电炉终点碳合格率 Fig.4 Final carbon pass rate of 2#electric furace from 2008 to 2009 同1#炉一样，2#电炉2008年2月份终点碳合 表3脱氧材料消耗及脱氧效果对比 格率较低，剔除该月数据，2008年全年终点碳平均 Table 3 Deoxidizing material consumption and deoxidizing effect 合格率为86.8%，比2007年的72.5%提高了 铝粒+硅钙钡加 座包钢水氧 座包钢水氮 时间/年 14.3%.2009年全年平均合格率为91.6%，比2007 入量/(kgt) 含量/10-6 含量10-6 年提高了19.1%.2010年2#电炉平均终点碳合格 2007 2.55 52.2 69.3 率达到93.30%.2#电炉终点碳的控制已达到国内 2008 2.03 39.8 54.5 先进水平. 2009 1.96 36.5 52.0 另外，2008年氧化末期渣中全铁含量(TFe,质 量分数)逐步降低，下半年稳定在22%左右，全年 通过优化供氧制度，在氧化末期适时喷吹碳粉， T℉e平均值为23.12%，比2007年低2.17%.2009 得到较好的泡沫渣，降低了电弧光反射对炉体的侵 年T℉e平均值达到20.50%，比2008年有所降低， 害，减少了钢水的喷溅.电炉炉盖结冷钢现象大幅 己趋于稳定. 减少，小炉盖中心块寿命由180炉/个提高到近400 用氧制度优化后，小管坯电炉氧耗从2007年每 炉/个.电炉因水冷件漏水的热停时间由2007年平 吨钢79.14m3降至2008年的每吨钢68.09m3.如排 均700~800min/月下降到目前的200min/月以内. 除冰灾限电等因素，2008年3一12月份氧耗为每吨 3结论 钢66.88m3,2009年氧耗为每吨钢61.39m3,达到了 国内同类电炉的较好水平. (1)通过对45t电炉用氧制度进行不断调整， 通过控制电炉终点碳含量，终点钢水中氧含量 合理控制各个治炼时期的用氧量，优化了治炼工艺 大幅降低，减少了脱氧材料的加入，有利于精炼炉获 45t电炉终点碳控制技术研究取得了较明显的成 得更纯净的钢水，其脱氧材料用量及脱氧效果如表 效，2008年电炉终点碳合格率综合达到了78%， 3所示 2009年达到了86%，2010年达到了92%

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 ( 2) 2008—2009 年小管坯 2 #电炉终点碳合格 率变化情况如图 4 所示． 图 3 2008—2009 年 1#电炉终点碳合格率 Fig． 3 Final carbon pass rate of 1# electric furnace from 2008 to 2009 图 4 2008—2009 年 2#电炉终点碳合格率 Fig． 4 Final carbon pass rate of 2# electric furnace from 2008 to 2009 同 1#炉一样，2#电炉 2008 年 2 月份终点碳合 格率较低，剔除该月数据，2008 年全年终点碳平均 合格 率 为 86. 8% ，比 2007 年 的 72. 5% 提 高 了 14. 3% ． 2009 年全年平均合格率为 91. 6% ，比 2007 年提高了 19. 1% ． 2010 年 2#电炉平均终点碳合格 率达到 93. 30% ． 2#电炉终点碳的控制已达到国内 先进水平． 另外，2008 年氧化末期渣中全铁含量( TFe，质 量分数) 逐步降低，下半年稳定在 22% 左右，全年 TFe 平均值为 23. 12% ，比 2007 年低 2. 17% ． 2009 年 TFe 平均值达到 20. 50% ，比 2008 年有所降低， 已趋于稳定． 用氧制度优化后，小管坯电炉氧耗从 2007 年每 吨钢 79. 14 m3 降至 2008 年的每吨钢 68. 09 m3 ． 如排 除冰灾限电等因素，2008 年 3—12 月份氧耗为每吨 钢 66. 88 m3 ，2009 年氧耗为每吨钢 61. 39 m3 ，达到了 国内同类电炉的较好水平． 通过控制电炉终点碳含量，终点钢水中氧含量 大幅降低，减少了脱氧材料的加入，有利于精炼炉获 得更纯净的钢水，其脱氧材料用量及脱氧效果如表 3 所示． 表 3 脱氧材料消耗及脱氧效果对比 Table 3 Deoxidizing material consumption and deoxidizing effect 时间/年 铝粒 + 硅钙钡加 入量/( kg·t － 1 ) 座包钢水氧 含量/10 － 6 座包钢水氮 含量/10 － 6 2007 2. 55 52. 2 69. 3 2008 2. 03 39. 8 54. 5 2009 1. 96 36. 5 52. 0 通过优化供氧制度，在氧化末期适时喷吹碳粉， 得到较好的泡沫渣，降低了电弧光反射对炉体的侵 害，减少了钢水的喷溅． 电炉炉盖结冷钢现象大幅 减少，小炉盖中心块寿命由 180 炉/个提高到近 400 炉/个． 电炉因水冷件漏水的热停时间由 2007 年平 均 700 ～ 800 min /月下降到目前的 200 min /月以内． 3 结论 ( 1) 通过对 45 t 电炉用氧制度进行不断调整， 合理控制各个冶炼时期的用氧量，优化了冶炼工艺． 45 t 电炉终点碳控制技术研究取得了较明显的成 效，2008 年电炉终点碳合格率综合达到了 78% ， 2009 年达到了 86% ，2010 年达到了 92% ． ·52·

增刊1 周国元等：45t电炉终点碳控制技术研究与应用 ·53· (2)通过本项技术的实施，降低了电炉氧化末 ing by modem electric arc furnace.Spec Steel Technol,2006,12 期钢水的氧含量，减少了脱氧材料的加入量，脱氧材 (4):58 (黄华，蔡继明.现代电炉炼钢技术发展趋势.特钢技术， 料消耗量和成本有所降低.同时，座包钢水氧含量 2006,12(4):58) 有一定降低，有利于提高钢水质量 7]Fu J.Integrated control theory of tap-to-ap time and its applica- (3)通过提高泡沫渣效果，电炉炉盖结冷钢现 tion.J Unie Sci Technol Beijing,2004,26(6):588 象已基本杜绝，炉子水冷件漏水现象大幅度减少· (傅杰.现代电弧炉治炼周期综合控制理论及应用.北京科技 大学学报，2004,26(6)：588) 参考文献 [8]Fu J.Dynamics of Steel Metallurgical Process.Beijing:Metallurgi- Fu J.Theory and Application of Modern EAF Steelmaking.Bei- cal Industry Press,2001 jing:Metallurgical Industry Press,2009 (傅杰.钢治金过程动力学，北京：冶金工业出版社，2001) (傅杰.现代电炉炼钢理论与应用.北京：治金工业出版社， [9]Chen J X.Steelmaking Commonly Used Chart Data Sheet.2nd 2009) Ed.Beijing:Metallurgical Industry Press,2010 Wang M H,Hui Z G,Shi X L.End-point control technology of (陈家祥.炼钢常用图表数据手册.2版.北京：治金工业出版 converter.Angang Technol,2005(3):6 社，2010) (王茂华，惠志刚，施雄梁.转炉终点控制技术.鞍钢技术， [10]Gao Z P.Improvement on using oxygen in the 30 ton EAF at 2005(3):6) henggang.Energy Metall Ind,2006,25(1)11 B]Gao Z P.Steelmaking Technology.Beijing:Metallurgical Industry (高泽平.衡钢301电炉用氧技术的改善.治金能源，2006,25 Press.2006 (1):11) (高泽平.炼钢工艺学.北京：治金工业出版社，2006) [1]Yang W Y,Zhang D M,Chen E.Application of the oxygen in- 4]Quan H.Technology of dynamie controlling on converter steelmak- jection technology in modern EAF steelmaking.J Iron Steel Res, ing.Yunnan Metall,2006,35(3):31 1996,8(4):62 (全红.转炉炼钢动态控制技术.云南治金，2006,35(3)：31) (杨文远，张德铭，陈峨.近代电弧炉炼钢用氧技术.钢铁研 [5]Xing M H,Yuan S Q,Zhao T L,et al.The progress of end-point 究学报，1996,8(4)：62) controlling technology for converter.Met Mater Metall Eng,2010, [12]Liu X W,Cai G,Cai J M,et al.Intensified smelting technology 38(2):54 test of 30 tons UHP EAF special steel technology.Spec Steel (邢曼华，袁守谦，赵田丽，等.转炉终点控制技术的发展.金 Technol,2000(3):1 属材料与治金工程，2010,38(2)：54) (刘新文，蔡刚，蔡继明，等.30吨UHP电炉强化治炼工艺试 6]Huang H,Cai J M.Technical development tendency of steel-mak- 验.特钢技术，2000(3)：1)

增刊 1 周国元等: 45 t 电炉终点碳控制技术研究与应用 ( 2) 通过本项技术的实施，降低了电炉氧化末 期钢水的氧含量，减少了脱氧材料的加入量，脱氧材 料消耗量和成本有所降低． 同时，座包钢水氧含量 有一定降低，有利于提高钢水质量． ( 3) 通过提高泡沫渣效果，电炉炉盖结冷钢现 象已基本杜绝，炉子水冷件漏水现象大幅度减少． 参 考 文 献 ［1］ Fu J． Theory and Application of Modern EAF Steelmaking． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，2009 ( 傅杰． 现代电炉炼钢理论与应用． 北京: 冶金工业出版社， 2009) ［2］ Wang M H，Hui Z G，Shi X L． End-point control technology of converter． Angang Technol，2005( 3) : 6 ( 王茂华，惠志刚，施雄梁． 转炉终点控制技术． 鞍钢技术， 2005( 3) : 6) ［3］ Gao Z P． Steelmaking Technology． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 高泽平． 炼钢工艺学． 北京: 冶金工业出版社，2006) ［4］ Quan H． Technology of dynamic controlling on converter steelmak￾ing． Yunnan Metall，2006，35( 3) : 31 ( 全红． 转炉炼钢动态控制技术． 云南冶金，2006，35( 3) : 31) ［5］ Xing M H，Yuan S Q，Zhao T L，et al． The progress of end-point controlling technology for converter． Met Mater Metall Eng，2010， 38( 2) : 54 ( 邢曼华，袁守谦，赵田丽，等． 转炉终点控制技术的发展． 金 属材料与冶金工程，2010，38( 2) : 54 ) ［6］ Huang H，Cai J M． Technical development tendency of steel-mak￾ing by modern electric arc furnace． Spec Steel Technol，2006，12 ( 4) : 58 ( 黄华，蔡 继 明． 现代电炉炼钢技术发展趋势． 特 钢 技 术， 2006，12( 4) : 58) ［7］ Fu J． Integrated control theory of tap-to-tap time and its applica￾tion． J Univ Sci Technol Beijing，2004，26( 6) : 588 ( 傅杰． 现代电弧炉冶炼周期综合控制理论及应用． 北京科技 大学学报，2004，26( 6) : 588) ［8］ Fu J． Dynamics of Steel Metallurgical Process． Beijing: Metallurgi￾cal Industry Press，2001 ( 傅杰． 钢冶金过程动力学，北京: 冶金工业出版社，2001) ［9］ Chen J X． Steelmaking Commonly Used Chart Data Sheet． 2nd Ed． Beijing: Metallurgical Industry Press，2010 ( 陈家祥． 炼钢常用图表数据手册． 2 版． 北京: 冶金工业出版 社，2010) ［10］ Gao Z P． Improvement on using oxygen in the 30 ton EAF at henggang． Energy Metall Ind，2006，25( 1) : 11 ( 高泽平． 衡钢30 t 电炉用氧技术的改善． 冶金能源，2006，25 ( 1) : 11) ［11］ Yang W Y，Zhang D M，Chen E． Application of the oxygen in￾jection technology in modern EAF steelmaking． J Iron Steel Res， 1996，8( 4) : 62 ( 杨文远，张德铭，陈峨． 近代电弧炉炼钢用氧技术． 钢铁研 究学报，1996，8( 4) : 62) ［12］ Liu X W，Cai G，Cai J M，et al． Intensified smelting technology test of 30 tons UHP EAF special steel technology． Spec Steel Technol，2000( 3) : 1 ( 刘新文，蔡刚，蔡继明，等． 30 吨 UHP 电炉强化冶炼工艺试 验． 特钢技术，2000( 3) : 1) ·53·