TWI766691B - 電爐煉鋼的方法 - Google Patents
電爐煉鋼的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI766691B TWI766691B TW110118192A TW110118192A TWI766691B TW I766691 B TWI766691 B TW I766691B TW 110118192 A TW110118192 A TW 110118192A TW 110118192 A TW110118192 A TW 110118192A TW I766691 B TWI766691 B TW I766691B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- slag
- steel
- electric furnace
- iron
- molten
- Prior art date
Links
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 300
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 254
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 176
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 176
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 129
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 23
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 17
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 17
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 16
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 16
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 13
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 7
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims description 3
- 239000004579 marble Substances 0.000 claims description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 14
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 24
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 14
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- -1 C 2 S Chemical compound 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
本發明有關於一種電爐煉鋼的方法。藉由特定順序的佈料步驟及特定總使用量之鋼渣及/或渣鐵，此電爐煉鋼的方法可產生鹼性爐渣，以助於熔化鋼渣及渣鐵，並提早泡沫化爐渣，從而節省電能且提升脫磷效果。
Description
本發明係有關於一種電爐煉鋼的方法，且特別是有關於一種高脫磷效果且節省電能之電爐煉鋼方法。
電爐煉鋼的方法利用外加電能並使用電極棒做為熱源，故可提供足夠的能量，以熔化原料。再者，電爐煉鋼的方法可進行脫碳及脫磷等除去雜質的步驟，以確保產出的鋼液品質，其中利用高氧產生之燃燒脫除鐵水的碳，並利用爐渣脫除鐵水的磷。
傳統上，電爐煉鋼的方法之佈料步驟係先加入鋼渣及/或渣鐵於電爐中，再提供廢鋼於鋼渣及渣鐵上方，然後加入石灰等添加劑(亦稱作副原料)。利用廢鋼壓住鋼渣及渣鐵於電爐底部，以使鋼渣及渣鐵提早接觸鐵水，從而促進熔化鋼渣及渣鐵。然而，由於鋼渣及渣鐵之熔點(約1900°C至2000°C)比廢鋼高，且鋼渣及渣鐵之熱傳導速率較慢，故僅於電極棒(即熱源)附近的鋼渣及渣鐵被熔化。若欲熔化整體之鋼渣/渣鐵，需耗費大量的電能，但受到熱傳效率較差之影響，易於冶煉末期發生熔落及殘餘未熔塊等缺陷。其次，熔融廢鋼所產生的液相鋼液阻隔在鋼渣(及/或渣鐵)與爐渣之間。此造成鋼渣(及/或渣鐵)與爐渣之間無法進行化學擴散，而無法降低鋼渣及渣鐵之熔點，故降低熔化效率。再者，未被熔化的鋼渣及渣鐵導致鋼液中的磷無法完全脫除，而產生鋼液復磷的現象，且降低脫磷效果。此外，必須施加更多電量，以熔化殘餘未熔化且尺寸較大的鋼渣及渣鐵。
雖然石灰於煉鋼初期(從煉鋼起算約5至20分鐘內)加入電爐，但是石灰處於廢鋼上方，所以必須在廢鋼熔化後(至少是部分的廢鋼熔化後)，石灰才能接觸到鋼液，而此時石灰才能化學擴散並接觸鋼液中含有氧化鐵之爐渣，以形成泡沫化爐渣。換句話說，爐渣的泡沫化發生在煉鋼的中晚期(從煉鋼起算40分鐘後)，此時的爐渣之鹽基度(即氧化鈣的重量除以二氧化矽的重量之比值)小於1(即爐渣中之SiO
2的含量大於CaO的含量)。此種爐渣通常稱作酸性爐渣，而且此時(石灰接觸到鋼液時)電爐溫度已升高至不利脫磷的溫度(例如：高於1550℃)，故傳統之電爐煉鋼方法無法有效脫磷。
另一種佈料步驟係將石灰埋入於廢鋼中。雖然其可提升脫磷效果，但是必須在廢鋼坑(即廢鋼的儲存處)增設石灰料倉，故增加設備成本，且減少廢鋼的存放空間。
有鑑於此，亟需發展一種新的電爐煉鋼方法，以改善習知的電爐煉鋼方法之上述缺點。
有鑑於上述之問題，本發明之一態樣是在提供一種電爐煉鋼的方法。藉由特定順序的佈料步驟及特定總使用量之鋼渣及/或渣鐵，此電爐煉鋼的方法可產生鹼性爐渣，以助於熔化鋼渣及渣鐵，並提早泡沫化爐渣，從而節省電能且提升脫磷效果。
根據本發明之一態樣，提出一種電爐煉鋼的方法。此電爐煉鋼的方法包含進行佈料步驟及進行造渣步驟。佈料步驟通入氧氣與天然氣至電爐內，氧氣與天然氣的體積比值為1.5至2.5，且佈料步驟包含提供廢鋼、提供鋼渣及/或渣鐵於廢鋼上及提供鐵水至電爐內。基於廢鋼、鋼渣、渣鐵及鐵水之總重量為100重量百分比，鋼渣及渣鐵之總使用量為5重量百分比至15重量百分比。造渣步驟增加體積比值到大於2.5且小於或等於10，且造渣步驟包含加入添加劑至電爐內及吹送碳粉至電爐內，以獲得爐渣及鋼液。基於鋼液的重量為100重量百分比，鋼液的出鋼磷量為不大於0.03重量百分比。
依據本發明之一實施例，基於廢鋼、鋼渣、渣鐵及鐵水之總重量為100重量百分比，廢鋼的使用量為30重量百分比至90重量百分比。
依據本發明之另一實施例，鋼渣之組成包含氧化鈣及二氧化矽，且鋼渣之鹽基度為3.0至5.0。
依據本發明之又一實施例，渣鐵之組成包含氧化鈣及二氧化矽，且渣鐵之鹽基度為3.0至5.0。
依據本發明之又一實施例，基於爐渣之總相率為100百分比，爐渣之固相率為5百分比至10百分比。
依據本發明之又一實施例，爐渣之鹽基度為2.0至3.0。
依據本發明之又一實施例，爐渣之脫磷溫度為1450℃至1560℃。
依據本發明之又一實施例，基於總重量為100重量百分比，添加劑的使用量為5重量百分比至13重量百分比。
依據本發明之又一實施例，添加劑包含石灰、氧化鎂、水泥、大理石、蛇紋石、白雲石、長石、雲母及/或滑石。
依據本發明之又一實施例，提供鐵水後，電爐煉鋼的方法更包含進行送電步驟。
應用本發明之電爐煉鋼的方法，其中以先提供廢鋼，且再於提供鋼渣及/或渣鐵於廢鋼上後，提供鐵水的特定順序進行電爐煉鋼方法之佈料步驟，並使用特定總使用量之鋼渣及渣鐵，以產生鹼性爐渣，而助於熔化鋼渣及渣鐵，並提早泡沫化爐渣，從而於低溫下進行脫磷，故此方法可節省電能且提升脫磷效果。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
本發明所稱之廢鋼係指一般家庭廢鋼(例如：廢棄傢具的鋼鐵元件)、工廠廢鋼(例如：生產過程中所產生的鋼鐵廢料)、報廢的交通工具(例如：船及車輛的鋼鐵元件)或其他廢棄鋼鐵元件，其中基於廢鋼的總重量為100%，廢鋼的含鐵率平均為85%至95%。
本發明所稱之鋼渣係指煉鋼製程後，經耙渣作業所產生的渣，且基於鋼渣的總重量為100%，鋼渣的含鐵率平均為60%至85%。本發明所稱之渣鐵係指煉鐵製程後，經耙渣作業所產生的渣，且基於渣鐵的總重量為100%，渣鐵的含鐵率平均為60%至85%。
本發明所稱之爐渣係指利用電爐熔煉鋼渣及/或渣鐵之過程中所產生的爐渣，且其主要成份包含氧化鈣(CaO)、二氧化矽(SiO
2)、氧化鐵(FeO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)及氧化鋁(Al
2O
3)。
本發明之電爐煉鋼方法係以特定順序進行佈料步驟。此特定順序係先加入廢鋼，再加入鋼渣及/或渣鐵，以埋入鋼渣/渣鐵於廢鋼內，從而藉由特定總使用量之鋼渣及渣鐵的所含之氧化鈣提供爐渣所需要的鹽基度(例如：2.0至3.0，即利於產生鹼性爐渣)，以助於提早熔化鋼渣及渣鐵。此外，增加的鹽基度會降低MgO的飽和濃度(也就是增加第二相固態粒子的含量)，以增加爐渣黏度，進而產生泡沫化爐渣，故可於低溫下進行脫磷，並提早產生泡沫化爐渣，從而節省電能。因此，本發明之電爐煉鋼方法可在減少MgO及CaO等副原料的含量之情況下，提升爐渣泡沫化的效果，從而提升爐渣之脫磷效果。
請參閱圖1，其係繪示根據本發明之一實施例的電爐煉鋼方法的流程圖。此電爐煉鋼的方法100包含進行佈料步驟110。於佈料步驟110中，通入氧氣與天然氣至電爐內，其中氧氣與天然氣的體積比值為1.5至2.5，且較佳可為2.0。
當氧氣與天然氣的體積比值小於1.5時，過低的氧氣含量不利於原料的熔化。當氧氣與天然氣的體積比值大於2.5時，過高的氧氣含量容易快速提高鋼液及爐渣的溫度，而降低脫磷效果。
在一些實施例中，氧氣與天然氣可透過電爐的爐壁氧槍通入電爐內，此時爐壁氧槍採取低氧燃燒模式。在一些具體例中，天然氣可包含甲烷或其組合物。
在一些實施例中，電爐煉鋼的原料可包含廢鋼、鋼渣、渣鐵、鐵水及直接還原鐵(direct-reduced iron，DRI)之含鐵原料。在一些具體例中，鋼渣與渣鐵可單獨使用或者混合使用，以下以「鋼渣/渣鐵」表示二者單獨或混合使用的原料。
鋼渣/渣鐵之組成成份包含鐵相與渣相。相較於其他原料，鋼渣/渣鐵之組成成份中的CaO的含量較高(即鹽基度為3.0至5.0)，以提供氧化鈣給爐渣，故增加其鹽基度，進而提升脫磷效果及節省電能。
本發明之電爐煉鋼方法100係利用鋼渣/渣鐵之渣相中的CaO增加鋼液的黏度，且藉由佈料步驟的順序(即先加入廢鋼，後加入鋼渣/渣鐵)，以於煉鋼初期增加爐渣的鹽基度至等於或大於2(也就是產生鹼性爐渣)，從而可提早進行脫磷，並藉由增加的鹽基度降低MgO的飽和濃度(也就是增加第二相固態粒子的含量)，以增加爐渣黏度，進而產生泡沫化爐渣。因此，本發明之電爐煉鋼的方法100可在減少MgO及CaO等副原料的含量之情況下，提升爐渣泡沫化的效果，從而提升爐渣之脫磷效果。
在一些實施例中，鋼渣/渣鐵之組成成份包含氧化鈣及二氧化矽，且鋼渣/渣鐵之鹽基度為3.0至5.0。當鋼渣/渣鐵之組成成份包含氧化鈣及二氧化矽，且鋼渣/渣鐵之鹽基度為3.0至5.0時，鋼渣能夠增加爐渣之鹽基度，並提升其脫磷效果與節省電能。較佳地，鋼渣/渣鐵之鹽基度可為3.5至4.5。
基於廢鋼、鋼渣、渣鐵及鐵水之總重量為100重量百分比，鋼渣及渣鐵之總使用量為5重量百分比至15重量百分比。較佳地，鋼渣及渣鐵之總使用量為7重量百分比至10重量百分比。當鋼渣及渣鐵之總使用量小於5重量百分比或大於15重量百分比時，鋼渣及渣鐵無法於煉鋼初期(從煉鋼起算約30分鐘)增加爐渣之鹽基度到2.0至3.0之範圍內，而降低其脫磷效果與浪費電能。
在一些實施例中，基於廢鋼、鋼渣、渣鐵及鐵水之總重量為100重量百分比，廢鋼的使用量為30重量百分比至90重量百分比。當廢鋼的使用量為前述之範圍時，電爐煉鋼方法所製得之鋼液具有足夠的鐵含量及純度。
佈料步驟110包含提供廢鋼(如操作111所示)、提供鋼渣及/或渣鐵於廢鋼上(如操作113所示)，以及提供鐵水至電爐內(如操作115所示)。當廢鋼與鋼渣/渣鐵的加入順序不為前述之順序(即先加入鋼渣/渣鐵，再加入廢鋼)時，其與現有之電爐煉鋼技術無異，而無法有效脫磷。
在一些實施例中，在通入氧氣與天然氣的同時，一邊加入前述之原料。在廢鋼加入後，再加入鋼渣/渣鐵，然後再加入鐵水至電爐內。在一些具體例中，鐵水的溫度為1350℃至1450℃，且鐵水的加入速度為2噸/分鐘至5噸/分鐘。當鐵水的溫度及加入速度為前述之範圍時，鐵水可做為熱源，以助於其他原料的熔化。
請再參閱圖1，在佈料步驟110後，進行造渣步驟130。於造渣步驟130中，增加氧氣與天然氣的體積比值到大於2.5且小於或等於10。
當氧氣與天然氣的體積比值不大於2.5時，過低的氧氣含量不利於原料的熔化。當氧氣與天然氣的體積比值大於10時，過高的氧氣含量容易快速提高鋼液及爐渣的溫度，而降低脫磷效果。
造渣步驟130包含加入添加劑至電爐內(如操作131所示)及吹送碳粉至電爐內(如操作133所示)。前述之添加劑及碳粉可將煉鋼過程中所產生的雜質氧化還原成電爐爐渣，而提升鋼液清潔度。
在一些實施例中，在全部鐵水加入電爐後，通電至電爐的電極棒，並將氧槍從低氧燃燒模式改為高氧燃燒模式，即氧氣與天然氣的體積比值調整為大於2.5且等於或小於10，以進行脫碳。在另一些實施例中，在鐵水加入電爐前，通電並調整氧氣與天然氣的體積比值，以進行前述之脫碳。脫碳係於高氧環境下，藉由燃燒除去熔化後的原料中的碳與其他雜質，以生成較高純度的鋼液。
在一些實施例中，添加劑可包含但不限於石灰、氧化鎂、水泥、大理石、蛇紋石、白雲石、長石、雲母及/或滑石。在一些具體例中，石灰包含95重量百分比的CaO(基於石灰的總重量為100重量百分比)。在另一些具體例中，白雲石包含60重量百分比的CaO與38重量百分比的MgO(基於白雲石的總重量為100重量百分比)。
電爐爐渣的來源可來自於廢鋼、鋼渣及渣鐵之至少一者的組成成份與添加劑所產生的氧化物。爐渣組成份包含鹼性氧化物、酸性氧化物及兩性氧化物。鹼性氧化物的具體例可包含但不限於氧化鈣(CaO)、氧化亞鐵(FeO)、氧化鎂(MgO)及氧化錳(MnO)。鹼性氧化物的具體例可包含但不限於二氧化矽(SiO
2)、五氧化二磷(P
2O
5)及三氧化二鐵(Fe
2O
3)。兩性氧化物的具體例可包含但不限於氧化鋁(Al
2O
3)。
於造渣步驟130中，高鹽基度(例如：3.0至5.0)的鋼渣/渣鐵與低鹽基度(例如：2.0至3.0)的爐渣可提早接觸，而產生化學擴散。舉例來說，電爐爐渣中的氧化鐵擴散至鋼渣/渣鐵的表面，或鋼渣/渣鐵中的氧化鈣擴散至電爐爐渣中，而可降低鋼渣/渣鐵的熔點，故節省電爐所耗費之電能。
在一些具體例中，爐渣之鹽基度為2.0至3.0。當爐渣之鹽基度為前述之範圍時，爐渣的氧化鐵可擴散至鋼渣/渣鐵的表面，而可降低鋼渣/渣鐵的熔點，故節省電爐之電能。此外，爐渣具有良好的脫磷效果，而可阻止鋼液發生復磷現象，並且爐渣具有良好的流動性，而易成為泡沫化爐渣。
於傳統之佈料步驟中，其係先添加鋼渣/渣鐵後，再添加廢鋼，故熔融廢鋼會阻隔鋼渣/渣鐵與爐渣的接觸，而阻礙前述鋼渣/渣鐵與電爐爐渣之間的化學擴散。
在一些實施例中，爐渣的相(phase)可包含固相及液相。前述固相的具體例可包含但不限於過飽和的CaO、C
2S、MgO或Ca
2SiO
4之固相粒子。液相的具體例可包含但不限於過飽和的CaO、C
2S、FeO、MgO及Al
2O
3之溶液。
在一些實施例中，本發明之電爐煉鋼方法100可使用固相粒子增加爐渣黏度，以促進爐渣的泡沫化。泡沫化爐渣可增進電爐煉鋼方法100的冶煉效率。申言之，泡沫化爐渣可促進鋼渣反應、脫除雜質(例如：脫磷)及提高清淨度，且能包覆電極棒所產生之電弧，以提升鋼液升溫效率，並降低鋼液對爐體的熱輻射，隔絕空氣防止氮氣進入電爐內，故兼具節能與低氮效益。
在一些具體例中，爐渣黏度可為150cP至500cP，且較佳為250cP至400cP。當爐渣黏度為前述之範圍時，爐渣具有良好的泡沫化，故可提升脫磷效果及節省電能。
在一些實施例中，爐渣黏度可藉由爐渣之固相率做調整。在一些具體例中，基於爐渣之總相率為100百分比，爐渣之固相率為5百分比至10百分比。當爐渣之固相率為前述之範圍時，可控制爐渣在爐渣液相飽和線相圖中的液相區外且於造渣目標區內，以產生過飽和固相粒子，進而提升爐渣黏度，並使爐渣泡沫化。
在一些實施例中，爐渣之脫磷溫度為1450℃至1560℃，且較佳可為1450℃至1500℃。當脫磷溫度為前述之範圍時，爐渣可除去鋼液中的磷，且不會發生復磷現象，故可提升電爐煉鋼方法的脫磷效果。
當電爐熔落(即電爐的廢鋼及鋼渣/渣鐵均呈熔融態)時，取出鋼液測量其溫度、碳濃度及出鋼磷量，以判定是否符合煉鋼終止條件。若是，則終止煉鋼，並取出鋼液，除去爐渣，以進行後續的鑄造成型。
在一些實施例中，煉鋼終止的溫度為1300℃至1700℃。當煉鋼終止的溫度為前述之範圍時，所製得之鋼液可利於後續鑄造成型。
電爐煉鋼方法100可進行脫磷。基於鋼液的重量為100重量百分比，鋼液的出鋼磷量為不大於0.03重量百分比，且較佳為不大於0.02重量百分比。在一些實施例中，鋼液的脫磷率為不小於89%，且較佳為大於90%。當鋼液的出鋼磷量為大於0.03重量百分比，或者鋼液的脫磷率為小於89%時，所製得之鋼製產品的塑性和韌性變差。
以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
鋼液之製備
實施例1之鋼液係依序加入30至90重量百分比的廢鋼，以及5至15重量百分比的鋼渣/渣鐵至電爐內。鋼渣及渣鐵之組成主要包含鐵、氧化鐵、氧化鈣及二氧化矽，且鋼渣及渣鐵之鹽基度為3.2至4.8。通入體積比值為2.0之氧氣與甲烷至電爐內，並以2至5噸/分鐘的速度加入5重量百分比至95重量百分比且溫度為1350℃至1450℃的鐵水至電爐內。在鐵水全部加入後，通電至電極棒，並調整氧氣與甲烷的體積比值為3至10，以進行燃燒氧化脫碳步驟。接著，加入3至8重量百分比的石灰及2至5重量百分比的其餘添加劑(包含白雲石及氧化鎂，但不含石灰)至電爐內，並吹送碳粉，以進行造渣步驟。爐渣之固相率為5重量百分比至10重量百分比，爐渣之鹽基度為1.8至2.8，且爐渣黏度為150至500cP。爐渣之脫磷溫度為1450℃至1530℃。在原料熔落後(即電爐的廢鋼及鋼渣/渣鐵均呈熔融態)，開始計時，當冶煉溫度達到1600℃至1620℃時，終止煉鋼，以獲得實施例1之鋼液，並取出此鋼液及其爐渣進行以下評價方式的試驗，且前述詳細條件與試驗結果如下表1、圖2至4所示。
比較例
比較例以與實施例1相同的方法進行製備鋼液。不同的是，比較例係改變佈料步驟、原料與添加劑的使用量及其種類，且詳細條件與試驗結果如下表1、圖5至7所示。
評價方式
1.出鋼磷量之試驗
出鋼磷量之試驗係以X-光螢光分析儀(X-ray fluorescence spectrometer，XRF)檢測實施例及比較例之鋼液的磷含量，其參數與試劑為具有通常知識者所慣用的。基於實施例及比較例之鋼液的重量為100重量百分比，以對應計算出實施例及比較例之出鋼磷量。
2.脫磷率之試驗
脫磷率之試驗係以X-光螢光分析儀檢測實施例及比較例之鐵水與鋼液的磷含量，檢測參數與試劑為具有通常知識者所慣用的，並根據下式(I)求得實施例及比較例之脫磷率，以評估其脫磷效果，其中脫磷率的計算如下式(I)所示：
3.平均耗電之試驗
平均耗電之試驗係以實施例及比較例之電爐煉鋼方法所消耗的電量(以kwh為單位)對應除以實施例及比較例所使用之鋼渣/渣鐵的重量(以噸數為單位)，以求得實施例及比較例之平均耗電，平均耗電的單位為千瓦小時/噸，以據此評估實施例及比較例之省電效果。
表1
註：於佈料步驟中，「A」代表先加入鋼渣/渣鐵後再加入廢鋼，以埋入鋼渣/渣鐵於廢鋼內，且「B」代表先加入廢鋼後再加入鋼渣/渣鐵。
| 實施例 | 比較例 | |||
| 電爐煉鋼的方法 | 佈料步驟 | 佈料方式 | A | B |
| 廢鋼的使用量 (重量百分比) | 30~90 | 5~95 | ||
| 鋼渣及渣鐵 之總使用量 (重量百分比) | 5~15 | 2~7 | ||
| 造渣步驟 | 石灰的使用量 (重量百分比) | 3~8 | 3~10 | |
| 其他添加劑的使用量 (重量百分比) | 2~5 | 2~6 | ||
| 鋼渣與渣鐵之鹽基度 | 3.2~4.8 | 3.2~4.8 | ||
| 評價方式 | 出鋼磷量(重量百分比) | 0.0120 | 0.0145 | |
| 脫磷率(%) | 90.77 | 88.85 | ||
| 平均耗電(千瓦小時/噸) | 166.0 | 177.3 |
請參閱表1，根據出鋼磷量及脫磷率之結果，相較於比較例，實施例之電爐煉鋼方法所製得之鋼液具有較低的出鋼磷量及較高的脫磷率，故實施例之電爐煉鋼方法所使用之佈料順序可提升脫磷效果。換句話說，先加入鋼渣/渣鐵後再加入廢鋼，且埋入鋼渣/渣鐵於廢鋼內，其可提升脫磷效果。
此外，根據平均耗電之結果，相較於比較例，實施例之電爐煉鋼方法具有較佳的省電效果，故實施例之電爐煉鋼方法所使用之佈料順序可節省電爐的電能消耗。據此，實施例之電爐煉鋼方法所使用之佈料順序可使鋼渣/渣鐵與爐渣之間進行化學擴散，以降低鋼渣/渣鐵之熔點，從而可於低溫下進行脫磷。此外，此佈料順序可增加爐渣黏度，以產生泡沫化爐渣，從而提升脫磷效果。
請參閱圖2及5，其係分別繪示根據本發明之實施例1及比較例之電爐煉鋼方法的爐渣鹽基度隨冶煉時間之變化圖。實施例1之爐渣鹽基度於約30分鐘，即可達到2.0，而比較例之爐渣鹽基度須在40分鐘後才可達到2.0。因此，實施例1之電爐煉鋼方法的佈料順序及總使用量之鋼渣/渣鐵可利於鋼渣/渣鐵與爐渣之間進行化學擴散，以使爐渣鹽基度較快達到適合脫磷的範圍(即2.0至3.0)。
請參閱圖3及6，係分別繪示根據本發明之實施例1及比較例的電爐煉鋼方法的爐渣成份隨冶煉時間之變化圖。從氧化鈣及二氧化矽之組成成分可得知，相較於比較例之爐渣，實施例1之爐渣的氧化鈣含量較高，且二者之二氧化矽含量相當，故實施例1之爐渣的鹽基度可在冶煉初期達到適合脫磷的範圍，以提升脫磷效果。
請參閱圖4及7，其係分別繪示根據本發明之實施例1及比較例的電爐煉鋼方法的爐渣液相飽和線相圖。圖4及7中所標記之點的編號順序係分別根據圖2及5之冶煉時間做計數。於此二圖中，以實線標示液相區，且以虛線標示造渣目標區，故產生泡沫化爐渣的區域在液相區外且於造渣目標區內。圖4的7個點均處於產生泡沫化爐渣的區域內，而圖7的6個點處於產生泡沫化爐渣的區域內，但是2個點處於液相區內，故實施例1之電爐煉鋼方法的佈料順序可使整個冶煉過程在泡沫化爐渣下進行，而提升脫磷效果。
綜上所述，本發明之電爐煉鋼的方法係以特定順序進行佈料步驟(依序提供廢鋼、鋼渣/渣鐵及鐵水的順序)及使用特定總使用量(5重量百分比至15重量百分比)之鋼渣及渣鐵，而產生鹼性爐渣，以助於熔化鋼渣及渣鐵，並提早泡沫化爐渣，從而於低溫下進行脫磷，故可節省電能且提升脫磷效果。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:方法
110,130:步驟
111,113,115,131,133:操作
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：
圖1係繪示根據本發明之一實施例的電爐煉鋼方法的流程圖。
圖2係繪示根據本發明之一實施例的電爐煉鋼方法的爐渣鹽基度隨冶煉時間之變化圖。
圖3係繪示根據本發明之一實施例的電爐煉鋼方法的爐渣成份隨冶煉時間之變化圖。
圖4係繪示根據本發明之一實施例的電爐煉鋼方法的爐渣液相飽和線相圖。
圖5係繪示根據本發明之一比較例的電爐煉鋼方法的爐渣鹽基度隨冶煉時間之變化圖。
圖6係繪示根據本發明之一比較例的電爐煉鋼方法的爐渣成份隨冶煉時間之變化圖。
圖7係繪示根據本發明之一比較例的電爐煉鋼方法的爐渣液相飽和線相圖。
100:方法
110,130:步驟
111,113,115,131,133:操作
Claims (7)
- 一種電爐煉鋼的方法，包含：進行一佈料步驟，其中該佈料步驟通入氧氣與天然氣至該電爐內，該氧氣與該天然氣的一體積比值為1.5至2.5，且該佈料步驟包含：提供一廢鋼；提供一鋼渣及/或一渣鐵於該廢鋼上，其中該鋼渣之一組成包含氧化鈣及二氧化矽，該鋼渣之一鹽基度為3.0至5.0，且該渣鐵之一組成包含氧化鈣及二氧化矽，該渣鐵之一鹽基度為3.0至5.0；以及提供一鐵水至該電爐內，其中基於該廢鋼、該鋼渣、該渣鐵及該鐵水之一總重量為100重量百分比，該鋼渣及該渣鐵之一總使用量為5重量百分比至15重量百分比；以及進行一造渣步驟，其中該造渣步驟增加該體積比值到大於2.5且小於或等於10，且該造渣步驟包含：加入一添加劑至該電爐內；以及吹送碳粉至該電爐內，以獲得一爐渣及一鋼液；其中該爐渣之一組成包含氧化鈣、二氧化矽、氧化鐵、氧化鎂、氧化錳及氧化鋁，該爐渣之一鹽基度為2.0至3.0，且基於該鋼液的一重量為100重量百分比，該鋼液的一出鋼磷量為不大於0.03重量百分比。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中基於該廢鋼、該鋼渣、該渣鐵及該鐵水之該總重量為100重 量百分比，該廢鋼的一使用量為30重量百分比至90重量百分比。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中基於該爐渣之一總相率為100百分比，該爐渣之一固相率為5百分比至10百分比。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中該爐渣之一脫磷溫度為1450℃至1560℃。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中基於該總重量為100重量百分比，該添加劑的一使用量為5重量百分比至13重量百分比。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中該添加劑包含石灰、氧化鎂、水泥、大理石、蛇紋石、白雲石、長石、雲母及/或滑石。
- 如請求項1所述之電爐煉鋼的方法，其中於提供該鐵水後，該電爐煉鋼的方法更包含進行一送電步驟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW110118192A TWI766691B (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 電爐煉鋼的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW110118192A TWI766691B (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 電爐煉鋼的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI766691B true TWI766691B (zh) | 2022-06-01 |
| TW202246529A TW202246529A (zh) | 2022-12-01 |
Family
ID=83103741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW110118192A TWI766691B (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 電爐煉鋼的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI766691B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107760823A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-06 | 北京科技大学 | 一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺 |
| CN108624740A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-10-09 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种用废钢炼钢的炼钢设备和冶炼方法 |
| WO2020059455A1 (ja) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 製鋼スラグからカルシウムを回収する方法 |
| US20200318209A1 (en) * | 2017-01-18 | 2020-10-08 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Method for eluting calcium from steelmaking slag, and method for collecting calcium from steelmaking slag |
-
2021
- 2021-05-20 TW TW110118192A patent/TWI766691B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200318209A1 (en) * | 2017-01-18 | 2020-10-08 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Method for eluting calcium from steelmaking slag, and method for collecting calcium from steelmaking slag |
| CN107760823A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-06 | 北京科技大学 | 一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统及工艺 |
| CN108624740A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-10-09 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种用废钢炼钢的炼钢设备和冶炼方法 |
| WO2020059455A1 (ja) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 日鉄日新製鋼株式会社 | 製鋼スラグからカルシウムを回収する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202246529A (zh) | 2022-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103361461B (zh) | 一种转炉冶炼低碳钢磷含量在线预测控制方法 | |
| CN103773919B (zh) | 一种转炉冶炼中、高磷铁水的方法 | |
| CN117887920B (zh) | 一种高废钢比高效低碳炼钢的方法 | |
| CN102912081A (zh) | 一种应用外加电场处理钢液提高钢材洁净度的方法 | |
| CN103146873B (zh) | 半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢的造渣方法 | |
| CN103627843B (zh) | 半钢炼钢造渣方法及半钢炼钢方法 | |
| CN103320566A (zh) | 双渣法冶炼半钢的方法 | |
| CN114150100A (zh) | 一种转炉冶炼高碳低磷钢的炼钢方法 | |
| CN103014241A (zh) | 一种lf炉sphd钢冶炼渣的控制方法 | |
| CN108754062A (zh) | 一种转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法 | |
| CN103215406B (zh) | 一种低碳、超低硫钢的冶炼方法 | |
| TWI766691B (zh) | 電爐煉鋼的方法 | |
| CN108660278A (zh) | 一种低磷低氧钢的转炉冶炼方法 | |
| CN103757173B (zh) | 低石灰消耗的转炉炼钢方法 | |
| CN104017932A (zh) | 一种转炉双渣炼钢的方法 | |
| JP3985471B2 (ja) | 精錬処理後のスラグの製造方法 | |
| CN104032063B (zh) | 一种半钢转炉炼钢的方法 | |
| CN104805249B (zh) | 双渣留渣半钢炼钢的造渣方法 | |
| CN110218841B (zh) | 一种转炉生产超低磷钢的方法 | |
| CN103952508A (zh) | 一种出钢前加入改质剂的操作方法 | |
| TWI707954B (zh) | 渣鋼/渣鐵的回收方法 | |
| CN111020115A (zh) | 利用液态高炉渣对钢水进行炉外精炼的方法 | |
| CN114369696B (zh) | 一种助熔剂及其使用方法 | |
| TWI721844B (zh) | 造渣用組成物 | |
| CN108676954A (zh) | 一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法 |