[0001] 本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法。

[0002] 电弧炉炼钢相比于转炉工艺来说，生产成本偏高；仅就碳氧积而言，电弧炉碳氧积的平均值在0.0032‑0.0045之间，转炉碳氧积的平均值在0.0020以下，两者相比差距巨大，出钢时钢水中的氧含量高势必造成金属收得率低，因而有必要解决电弧炉碳氧积偏高的技术难题。

[0003] 现有技术，如专利申请CN111635978A公开的降低电弧炉终点碳氧积的方法，包括以下步骤：1）上一炉冶炼留钢10t，向炉内加入石灰和废钢物料，使废钢物料熔化，熔化过程中加入碳粉和化渣剂，同时向炉内吹氧气，待废钢物料完全熔化后加入硅铁；2）冶炼过程中底吹气体，熔化期采用N2，氧化期采用CO2；3）造渣过程中钢渣碱度控制在2.8～3.2，冶炼终点温度控制为1650～1680℃。通过上述步骤，该方法确实实现电弧炉冶炼终点碳氧积降低的效果，但是其出钢温度偏高，达到1650‑1680℃，这会增加电弧炉冶炼电耗，造成电耗成本上升；另外，在废钢物料完全熔化后加入硅铁，虽然降低了碳氧积，但因为使用了硅铁，额外增加了合金成本；并且，在冶炼过程中底吹气体，目前电弧炉底吹砖寿命短，底吹技术仍不成熟，存在一定的安全隐患。

[0004] 因此，现有技术缺乏一种成本可控、工艺成熟且安全隐患低的降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法。

[0020] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

[0021] 本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样， 除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、 操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0022] 基于常规电弧炉碳氧积水平在0.0032‑0.0045之间，而现有技术提出的降低电弧炉碳氧积数值的方法虽然能够达到目的，但是方法成本较高，而且技术实现较为不成熟，存在安全隐患；因此，本发明旨在于提出一种降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法，通过控制入炉原料配碳量、优化冶炼过程的供电、供氧制度达到电氧平衡以实现泡沫渣最大化冶炼，实现出钢时在同等碳含量条件下，降低钢水中氧含量的目的。

[0023] 具体的，本发明公开的降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法，包括如下步骤：1)根据留钢制度确定电弧炉内留钢量，向电弧炉内加入的原料废钢并在通电熔化后经炉后溜槽向电弧炉内兑入原料铁水，使电弧炉内原料的配碳量控制为1.6‑2.5%；
由于碳优先于铁氧化，通过控制入炉原料配碳量，可减少熔化期吹氧助熔时铁的烧损，还可降低废钢熔点，加速熔池形成；
配碳量计算公式为：（铁水量×铁水碳含量+生铁量×生铁碳含量+废钢量×废钢碳含量）/（铁水量+生铁量+废钢量），因此，如果原料中铁水较少，则通过增加生铁的方式增加配碳量到目标范围。

[0024] 其中，留钢制度为通过炉内残留钢水和高氧化性炉渣为下一炉冶炼初期熔化提供条件，留钢量控制为冶炼完成后炉内钢水质量的10%；按重量百分比计，所述留钢制度中残留钢水的C含量为0.05‑0.20%、P含量≤0.015%；按重量百分比计，所述高氧化性炉渣中T.Fe含量为20‑30%，MgO含量为8‑10%。

[0025] 另外，向电弧炉加入的原料废钢的尺寸不超过1m；按重量百分比计，所述原料铁水中C含量≥4.0%、Si含量≤0.7%、P含量≤0.12%、S含量≤0.005%，向电弧炉兑入原料铁水的速度为8‑12t/min。

[0026] 2)按预设供电制度和供氧制度进行冶炼吹氧，冶炼过程中采取炉底电磁搅拌，炉底电磁搅拌的电流强度为100‑1000A，电磁搅拌频率为2‑30Hz，使得电弧炉内钢水的平均运动速度不低于0.5m/s；电弧炉内原料在冶炼吹氧过程依次经历熔化期、氧化期，且温度达到预设目标后按预设造渣制度造渣，造渣过程中钢渣碱度控制为2.0‑2.5；所述供电制度为电弧炉供电档位选择，包括：冶炼起弧档位控制在8档，穿井过程用10‑13档，冶炼阶段使用15档，熔清后使用10‑12档，冶炼末期电弧暴露，向下调整档位至
4‑5档；
具体的，供电制度中，各档位对应的电压及电流如下表1所示。

[0027] 表1 供电档位对应的电压及电流

[0028] 所述供氧制度为设定炉壁氧枪和炉门氧枪的供氧模式；所述炉壁氧枪的供氧模式包括烧嘴模式、低氧模式、中氧模式、高氧模式和保持模式；所述炉壁氧枪在冶炼开始时，采用烧嘴模式运行2‑3min后，切换至低氧模式运行1‑2min后，再切换至高氧模式至钢水温度达到1550‑1570℃后，采用中氧模式至钢水温度达到1600℃后，切换至保持模式；所述炉门氧枪的供氧模式包括低氧模式和高氧模式；所述炉门氧枪在冶炼开始前5‑10min采用低氧模式，直至与所述炉壁氧枪同步切换为高氧模式，并在钢水温度达到1600℃后，所述炉门氧枪关闭，喷吹碳粉；具体的，所述供氧制度中炉壁氧枪和炉门氧枪的各种模式设定流量如下表2所示。

[0029] 所述造渣制度为采用活性石灰和轻烧白云石按照质量比1.5：1造渣，以炉顶料仓分批加入的方式，每批次加入量为300‑600kg。

[0030] 表2 炉壁和炉门氧枪各种模式

[0031] 3)对电弧炉内钢水进行取样后测温、定氧，冶炼终点温度控制为1590‑1610℃，满足出钢条件后进行EBT出钢。

[0032] 下面结合具体实施例，对本发明公开的降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法，作进一步具体介绍。

[0033] 实施例1电弧炉留钢量10t，主原料废钢加入量56t，铁水兑入量62t，铁水比52.5%，计算配碳量为2.2%，关闭炉盖后，供电8档起弧，13档穿井，炉壁氧枪按照从保持模式调整为低火模式；铁水从炉后溜槽兑入，通电3min后，炉门氧枪按低火模式投入，炉壁氧枪调整为中火模式，通电6min后，炉门氧枪和炉壁氧枪均调整为高火模式，同时投入炉底电磁搅拌，通电
16min，第一次测温1570℃，通电20min，第二次测温1605℃，停电，炉壁氧枪调整为保持模式，炉门氧枪氧气关闭，喷碳粉，稠化炉渣，造渣过程中钢渣碱度控制为2.5；该炉电耗总量
3 3
18180Kwh，供氧总量280Nm，天然气消耗269Nm ，石灰消耗3083kg，轻烧白云石消耗1905kg，出钢量105t，测得该炉钢终点C含量0.062%，定氧数值为450ppm，计算碳氧积为0.0028。

[0034] 实施例2电弧炉留钢量10t，主原料废钢加入量54t，铁水兑入量66t，铁水比55.0%，计算配碳量为2.3%，关闭炉盖后，供电8档起弧，13档穿井，炉壁氧枪按照从保持模式调整为低火模式，铁水从炉后溜槽兑入，通电3min后，炉门氧枪按低火模式投入，炉壁氧枪调整为中火模式，通电5min后，炉门氧枪和炉壁氧枪均调整为高火模式，同时投入炉底电磁搅拌，通电
15min，第一次测温1550℃，通电21min，第二次测温1602℃，停电，炉壁氧枪调整为保持模式，炉门氧枪氧气关闭，喷碳粉，稠化炉渣，造渣过程中钢渣碱度控制为2.0；该炉电耗总量
3 3
17450Kwh，供氧总量2762Nm，天然气消耗223Nm，石灰消耗2818kg，轻烧白云石消耗1650kg，出钢量108t，测得该炉钢终点C含量0.04%，定氧数值为650ppm，计算碳氧积为0.0026。

[0035] 实施例3电弧炉留钢量10t，主原料废钢加入量78t（含生铁10吨），铁水兑入量40t，铁水比
33.9%，计算配碳量为1.8%，关闭炉盖后，供电8档起弧，13档穿井，炉壁氧枪按照从保持模式调整为低火模式，铁水从炉后溜槽兑入，通电4min后，炉门氧枪按低火模式投入，炉壁氧枪调整为中火模式，通电8min后，炉门氧枪和炉壁氧枪均调整为高火模式，同时投入炉底电磁搅拌，通电18min，第一次测温1570℃，通电23min，第二次测温1600℃，停电，炉壁氧枪调整为保持模式，炉门氧枪氧气关闭，喷碳粉，稠化炉渣，造渣过程中钢渣碱度控制为2.3；该炉
3 3
电耗总量21300Kwh，供氧总量2547Nm，天然气消耗260Nm，石灰消耗2980kg，轻烧白云石消耗1985kg，出钢量108t，测得该炉钢终点C含量0.052%，定氧数值为530ppm，计算碳氧积为
0.00276。

[0036] 本发明公开一种降低电弧炉炼钢碳氧积的控制方法，通过优化留钢制度、配碳量、供电制度、供氧制度、造渣制度和配备动力搅拌，有效降低碳氧积数值，在同等出钢碳含量条件下，降低钢水中氧含量，减少脱氧合金消耗，提高金属料收得率。相较于现有技术，本发明具体实施时，可在降低电炉电耗、不增加额外脱氧合金成本的基础上，将电弧炉冶炼终点碳氧积降低到0.0028以下，经济效益十分显著，且安全隐患低。

[0037] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。