本發明涉及特鋼冶煉技術領域，尤其是一種底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法。

　　背景技術：

　　目前世界電爐鋼約占鋼材產量的34％，我國電爐煉鋼在近年也有很大發展。在冶煉不銹鋼、模具鋼等特鋼生產領域方面，主要采用電弧爐返回吹氧法冶煉生產鎳鉻系列特鋼，其目的主要是回收廢合金鋼中價值較高的金屬元素，如鉻、鎳、鉬等，以降低生產成本。

　　但是電弧爐煉鋼是通過分布在極心圓上的三支電極對廢鋼和熔池表面加熱，并通過爐渣和金屬對整個熔池加熱，由于電弧從上方加熱，就目前行業的生產技術而言，金屬熔池表面溫度高，對流傳熱不良，這種電爐冶煉方法動力學條件明顯不足，導致鋼液的內部溫度和濃度都不夠均勻，尤其在冶煉特鋼時渣中的cr2o3含量高，鋼液流動性極差，會造成金屬收得率低、冶煉時間長等問題。申請人所處企業在生產合金鋼、模具鋼、不銹鋼等方面主要是通過電弧爐冶煉得到母液，但是其冶煉周期長、鋼液成分溫度不均、渣中cr2o3含量高、合金收得率低，生產成本也相應增高。

　　申請號為201410361792.5的中國發明專利申請《電弧爐返回吹氧法冶煉不銹鋼的工藝》，公開了一種電弧爐返回吹氧法冶煉不銹鋼的工藝。該發明針對不銹鋼生產中存在的一些問題，采用高硅(硅調整到1.0％～1.5％)、高鎳(控制在10％左右)、高溫、高壓(1.5～1.8mpa)、雙管連續吹氧18～22分鐘、及時加合金快速降低爐內鋼液溫度和合理供電等工藝技術和操作手段，使冶煉時高合金鋼返回料的使用率達到90％以上，鉻在整個冶煉過程中的回收率達到95％以上，冶煉吹氧時間縮短了約40分鐘左右。但該專利只是公開了返回吹氧法的冶煉工藝技術，并沒有公開底吹的具體工藝。

　　申請號為201910241419.9的中國發明專利申請《一種底吹co2冶煉不銹鋼的方法》，涉及一種底吹co2冶煉不銹鋼的方法，包括：(1)在轉爐中兌入脫磷鐵水，氧槍頂吹o2，底槍底吹o2和co2的混合氣體；(2)冶煉過程中加入爐料進行合金化和造渣；(3)當轉爐熔池碳含量為0.2％-0.5％時，氧槍和底槍停止吹o2，底槍繼續底吹co2；(4)在熔池中加入還原物料進行還原，當鋼水成分滿足要求時轉入vod爐精煉。該發明的底吹co2冶煉不銹鋼的方法，轉爐底吹的惰性氣體全部使用co2，不僅降低了冶煉成本，還避免了底吹n2造成的鋼水中氮元素含量的增加，保證了不銹鋼理化性能的穩定。該發明是在在轉爐中兌入脫磷鐵水，氧槍頂吹氧氣，底吹氧氣和co2的混合氣體，其生產路徑與本發明不同。

　　上述專利申請中同樣也沒有解決特鋼生產中，冶煉周期長、鋼液成分溫度不均、渣中cr2o3含量高、合金收得率低等問題。

　　技術實現要素：

　　本發明所要解決的技術問題是：提供一種底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，能夠有效提高特鋼冶煉的效率和成品質量。

　　為解決上述技術問題本發明所采用的技術方案是：底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，包括以下步驟：

　　步驟一、配料：

　　采用本鋼種及類似鋼種的返回料作為原料；

　　步驟二、熔化期：

　　對電弧爐通電將鋼水加熱，底吹氣體，將廢鋼熔清；

　　步驟三、氧化期：

　　當爐內鋼液溫度滿足要求時，底吹氣體并吹氧助熔至爐料全部熔化；

　　步驟四、還原期：

　　加入還原劑，底吹氣體，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時，取樣，調整成分溫度；

　　步驟五、出鋼，澆鑄。

　　進一步的是：步驟一中返回料的配入量為45～60％。

　　進一步的是：步驟二中底吹所采用氣體為氮氣，控制底吹氮氣的流量為15nl/min，鋼水加熱至1580～1600℃。

　　進一步的是：步驟三中控制吹氧壓力為0.8～1.8mpa；底吹所采用氣體為氬氣，控制底吹氬氣的流量為20nl/min。

　　進一步的是：步驟四中每噸鋼的還原劑加入量為3.5～4.5kg；底吹所采用氣體為氬氣，底吹氬氣時前期控制流量為25～35nl/min，當爐內脫氧良好、爐渣變白時控制流量為15nl/min。

　　進一步的是：所述還原劑為硅鐵、鋁塊、螢石中的一種或兩種。

　　進一步的是：步驟三中吹氧溫度控制為1600～1680℃。

　　進一步的是：所述電弧爐為40噸ebt爐。

　　進一步的是：底吹位置為電弧爐底部極心圓處，采用雙底吹孔，兩個底吹孔之間呈120°夾角。

　　本發明的有益效果是：本發明采用本鋼種及類似鋼種的返回料作為冶煉原料，通過在返回吹氧冶煉工藝中底吹氣體進行攪拌，可以改善電弧爐冶煉特鋼的動力學條件，促使電弧爐內金屬熔池的傳熱、傳質速度加快，均勻金屬熔液的溫度和成分，降低渣中cr2o3的含量，提高合金收得率，縮短冶煉特鋼時間，降低生產成本，從而提高電弧爐冶煉特鋼的能力。

　　附圖說明

　　圖1為本發明中底吹孔的布置示意圖；

　　圖中標記為：1-電弧爐極心圓、2-電極、3-底吹孔。

　　具體實施方式

　　為了便于理解本發明，下面結合附圖及實施例對本發明進行進一步的說明。

　　本發明所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，按照以下步驟進行：

　　配料：采用本鋼種及類似鋼種的返回料作為原料，其余原料為滿足冶煉鋼種所需成分要求的廢鋼，返回料的配入量為原料總量的45～60％；

　　熔化期：采用為40噸ebt爐，通電后對鋼水加熱，加熱的同時底吹氮氣，吹氮氣的流量為15nl/min，將廢鋼熔清，并將鋼水加熱至1580～1600℃；

　　氧化期：當電弧爐內鋼液的溫度滿足要求時即達到1580～1600℃時，采用兩根吹氧管從爐門口進行吹氧助熔至爐料全部熔化，碳含量滿足冶煉鋼種要求，吹氧的壓力控制為0.8～1.8mpa，吹氧的溫度控制為1600～1680℃，吹氧的同時底吹氬氣，控制底吹氬氣的流量為20nl/min；

　　還原期：加入還原劑，還原劑采用硅鐵、鋁塊、螢石中的一種或兩種，每噸鋼的還原劑加入量為3.5～4.5kg，底吹氬氣，底吹氬氣時前期控制流量為25～35nl/min，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時控制流量為15nl/min，取樣，調整成分溫度；

　　出鋼、澆注。

　　如圖1所示，電弧爐中三支電極2呈環形均勻分布在電弧爐底部的電弧爐極心圓1處，本發明在返回吹氧法冶煉特鋼的過程中增加了底吹氣體的工藝，采用雙底吹孔的形式，在三支電極2形成的環形圈上設置兩個底吹孔3，兩個底吹孔3之間呈120°夾角，通過兩個底吹孔3進行底吹氣體進行攪拌，促使電弧爐內金屬熔池的傳熱、傳質速度快，均勻金屬熔液的溫度和成分，縮短冶煉特鋼時間，降低生產成本，從而提高電弧爐冶煉特鋼的能力。

　　實施例1

　　以冶煉40cr13系不銹鋼為例，采用40噸ebt爐進行冶煉。配入占原料總量50％的返回料，其余采用滿足冶煉鋼種所需成分要求的廢鋼；通電加熱廢鋼，并控制底吹氮氣流量為15nl/min，將廢鋼全部熔化，并將鋼水加熱到1620℃；采用兩根吹氧管從爐門口進行吹氧助熔，吹氧壓力0.8～1.0mpa，底吹氣源為氬氣，操作流量控制10nl/min，吹氧至終點c含量0.60％～0.80％時停止吹氧；氧化結束后進入還原期，加入還原劑為每噸鋼4kg，打開底吹氣源為氬氣，操作流量控制25～35nl/min，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時，底吹氬氣流量控制在15nl/min，取樣，調整成分溫度；當溫度、成分滿足冶煉要求時，出鋼、澆鑄。

　　采用本發明所述方法冶煉40cr13系不銹鋼，冶煉時間縮短了43min/爐，降低電耗54kwh/t，渣中cr2o3含量為5.5％。

　　實施例1

　　以冶煉cr12mo1v1系模具鋼為例，采用40噸ebt爐進行冶煉。配入占原料總量60％的返回料，其余采用滿足冶煉鋼種所需成分要求的廢鋼；通電加熱廢鋼，并控制底吹氮氣流量為15nl/min，將廢鋼全部熔化，并將鋼水加熱到1610℃；采用兩根吹氧管從爐門口進行吹氧助熔，吹氧壓力0.8～1.0mpa，底吹氣源為氬氣，操作流量控制10nl/min，吹氧至終點c含量1.30％～1.45％時停止吹氧；氧化結束后進入還原期，加入還原劑為每噸鋼4kg，打開底吹氣源為氬氣，操作流量控制25～35nl/min，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時，底吹氬氣流量控制在15nl/min，取樣，調整成分溫度；當溫度、成分滿足冶煉要求時，出鋼、澆鑄。

　　采用本發明所述方法冶煉cr12mo1v1系模具鋼，冶煉時間縮短了38min/爐，降低電耗62kwh/t，渣中cr2o3含量為3％。

　　技術特征：

　　1.底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：包括以下步驟：

　　步驟一、配料：

　　采用本鋼種及類似鋼種的返回料作為原料；

　　步驟二、熔化期：

　　對電弧爐通電將鋼水加熱，底吹氣體，將廢鋼熔清；

　　步驟三、氧化期：

　　當爐內鋼液溫度滿足要求時，底吹氣體并吹氧助熔至爐料全部熔化；

　　步驟四、還原期：

　　加入還原劑，底吹氣體，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時，取樣，調整成分溫度；

　　步驟五、出鋼，澆鑄。

　　2.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：步驟一中返回料的配入量為45～60％。

　　3.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：步驟二中底吹所采用氣體為氮氣，控制底吹氮氣的流量為15nl/min，鋼水加熱至1580～1600℃。

　　4.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：步驟三中控制吹氧壓力為0.8～1.8mpa；底吹所采用氣體為氬氣，控制底吹氬氣的流量為20nl/min。

　　5.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：步驟四中每噸鋼的還原劑加入量為3.5～4.5kg；底吹所采用氣體為氬氣，底吹氬氣時前期控制流量為25～35nl/min，當爐內脫氧良好、爐渣變白時控制流量為15nl/min。

　　6.如權利要求1或5所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：所述還原劑為硅鐵、鋁塊、螢石中的一種或兩種。

　　7.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：步驟三中吹氧溫度控制為1600～1680℃。

　　8.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：所述電弧爐為40噸ebt爐。

　　9.如權利要求1所述的底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，其特征在于：底吹位置為電弧爐底部極心圓處，采用雙底吹孔，兩個底吹孔之間呈120°夾角。

　　技術總結

　　本發明公開了一種底吹電弧爐返回吹氧法冶煉特鋼的方法，配料：采用本鋼種及類似鋼種的返回料作為原料；熔化期：對電弧爐通電將鋼水加熱，底吹氣體，將廢鋼熔清；氧化期：當爐內鋼液溫度滿足要求時，底吹氣體并吹氧助熔至爐料全部熔化；還原期：加入還原劑，底吹氣體，觀察爐內氣氛，當爐內脫氧良好、爐渣變白時，取樣，調整成分溫度；出鋼，澆鑄。本發明通過在返回吹氧冶煉工藝中底吹氣體進行攪拌，可以改善電弧爐冶煉特鋼的動力學條件，促使電弧爐內金屬熔池的傳熱、傳質速度加快，均勻金屬熔液的溫度和成分，降低渣中Cr2O3的含量，提高合金收得率，縮短冶煉特鋼時間，降低生產成本，從而提高電弧爐冶煉特鋼的能力。

　　技術研發人員：付建輝;張健;劉庭耀;陳琦

　　受保護的技術使用者：成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司

　　技術研發日：2019.10.28

　　技術公布日：2019.12.31