(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号9.9(22)申请日2019.05.13(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN110117692(43)申请公布日2019.08.13(73)专利权人地址马来西亚沙巴哥打京那巴鲁工业园1工业区1A路8号(72)发明人(74)专利代理机构北京启知服知识产权代理有限公司11549代理人(51)Int.Cl.C21C5/52(2006.01)C21C7/06(2006.01)C21C7/068(2006.01)审查员赵重阳(54)发明名称中频炉生产高质量钢的方法(57)摘要一种中频炉生产高质量钢的方法，包括以下步骤：S1：选配金属炉料，其中包含特殊的比例的中高碳废钢和/或生铁，使金属炉料的配碳量达到符合标准要求的范围，将选配好的金属炉料分批加入中频炉中熔炼；S2：将含有一部分直接还原铁作为氧化剂的金属炉料分批加入中频炉中进行熔炼；S3：当中频炉中的钢液量及熔池温度达到一定的要求时，对钢液取样分析；S4：重新对中频炉供电或调高供电功率，当熔池温度达到一定的要求时，根据上述取样分析结果，分批加入直接还原铁进行脱碳去气除杂操作；S5：在对钢液取样分析确定碳、磷、硫的含量达到一定的要求的情况下，向中频炉中加入预脱氧剂调整合金成分，当温度达到一定的要求时向中频炉或出钢包中加入终脱氧剂出钢。权利要求书1页说明书5页CN1101176921.一种中频炉生产高质量钢的方法，其特征是，所描述的方法包括以下步骤：S1：根据待生产钢种选配金属炉料，其中包含一定比例的中高碳废钢和/或生铁，使金属炉料的配碳量达到介于待生产钢种含碳量的质量百分比上限至高于该质量百分比上限0.3％之间的范围，将选配好的金属炉料分批加入中频炉中进行熔炼；S2：当中频炉中的钢液达到炉容量的45‑55％时，后续加料将含有10‑30％直接还原铁作为氧化剂的金属炉料分批加入中频炉中进行熔炼；所述金属炉料与步骤S1中的金属炉料相同，以提前氧化影响钢液脱碳除磷的硅、锰元素；S3：当中频炉中的钢液达到炉容量的70‑80％，熔池平静并且熔池温度达到1540以上时，停止供电或调低供电功率，对钢液取样分析，得到钢液中的碳含量以及杂质硫、磷的含量，用以确定需要后续加入的作为氧化剂的直接还原铁的计量；S4：重新对中频炉供电或调高供电功率，当熔池温度达到1580‑1620时，根据上述取样分析结果，分批加入作为氧化剂的直接还原铁进行脱碳、降磷、降硫、去气除杂操作；在该过程中，根据直接还原铁的加入量和碳氧反应沸腾速度状况调节供电功率，使氧化过程温度保持在1560‑1620之间；S5：在通过对脱碳去气除杂操作后的钢液取样分析确定碳、磷、硫的含量达到要求的情况下，向中频炉中加入预脱氧剂调整合金成分，当温度达到要求时向中频炉或出钢包中加入终脱氧剂出钢；在步骤S5中对脱碳去气除杂操作后的钢液取样分析确定磷和/或硫的含量未达到要求的情况下，重复向钢液中加入直接还原铁进行氧化除杂的操作；在步骤S5中对脱碳去气除杂操作后的钢液取样分析确定碳含量未达到要求的情况下，则向钢液中加入高碳废钢和/或生铁调整碳含量；其中：在步骤S1之前还包括：通过直接还原工艺获得所述直接还原铁，所述直接还原铁为气基还原的低碳直接还原铁，所述直接还原铁包括：固有的一定氧含量或未经充分还原所残留的FeO含量，用作所述氧化剂；脉石成分，包括SiO，CaO和MgO；以及制程中添加的CaO。2.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S3中，在停止供电或调低供电功率后，进行除渣操作。3.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S4中，根据脱碳量和炉渣情况进行多次除渣操作。4.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S1中选配的金属炉料中还包含铁水。5.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S4中，按照脱碳速度0.015‑0.03％/min来控制直接还原铁的加入速度。6.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S5中，加入1‑2kg/t钢的硅铝球作为预脱氧剂。7.根据权利要求1所述的中频炉生产高质量钢的方法，其特征在于，在步骤S5中，加入0.5‑1kg/t钢的钢硅铝钡钙或硅钙块作为终脱氧剂。CN110117692中频炉生产高质量钢的方法技术领域[0001]本发明涉及钢铁冶金技术领域。更具体地，涉及一种中频炉生产高质量钢的方法。背景技术[0002]中频炉炼钢是目前世界范围内主要三种炼钢方法之一(平炉已淘汰不计)，属于短流程炼钢工艺，在一定时间内得到发展并实现了炉子大型化。其产能国内报导曾达到1.4亿吨/年，已知国内有炉熔量达到80吨，国外报导有150‑200吨。但由于所用原料(或废钢资源)的有限性及钢的质量难以得到保证，特别是钢中的碳、磷、硫等及其它杂质元素不易去除或难以达到一般钢种要求，而且冶炼过程中去气除杂过程的长期忽视或为提高钢质量一般选用高质量废钢或配备氩氧脱碳(AOD)、钢包精炼(LF)等炉外精炼来完善，发展过程中工艺技术混杂，以至于形成了一种较为普遍的观点，即中频炉在钢水熔炼过程中基本上是不氧化行为，难以完成一般冶金反应，产品质量差，备受政策所取缔。但作为一种炼钢方法还未完全淘汰，在前些年的发展中有一定的该设备产能存在，近几年有向东南亚及其他发展中国家转移的事实。这种炼钢方法在欧美等发达国家也存在。[0003]另一方面发展短流程工艺是一种趋势，同时也面临工艺流程的再造，且正在推动DR‑EAF即直接还原+电弧炉炼钢构建，直接还原铁(DRI‑DirectReducedIrion)也叫海绵铁，简称DRI，是一种杂质含量少的高质量产品，作为炼钢原料广泛使用，对有利于电炉生产纯净钢，行业已形成共识，但用于短流程之一的中频炉炼钢少见研究和报导，以至能够低成本生产海绵铁的国家和地区其产品也很少涉及中频炉炼钢领域，或说直接还原铁目前还没有有效与中频炉炼钢形成新的工艺流程。[0004]再一方面随着廉价制氢技术的研发和推进，(高炉)使用氢还原的无碳或低碳含量直接还原铁产品必将改变未来炼钢方法的发展方向。[0005]传统的使用中频炉炼钢的生产工艺局限性导致的质量问题备受争议和危机，因此如何发挥设备效能，拓宽原料的使用和保障中频炉炼钢降低杂质含量提高钢质量是本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容[0006]本发明的目的是至少解决上述问题之一，该目的通过以下技术方案实现：[0007]根据本发明的第一方面，提出了一种中频炉生产高质量钢的方法，所述方法有以下步骤：[0008]S1：根据待生产钢种选配金属炉料，其中包含特殊的比例的中高碳废钢和/或生铁，使金属炉料的配碳量达到介于待生产钢种含碳量的质量百分比上限至高于该质量百分比上限0.3％之间的范围，将选配好的金属炉料分批加入中频炉中进行熔炼； [0009] S2：当中频炉中的钢液达到炉容量的45‑55％时，后续加料将含有10‑30％直接还 原铁作为氧化剂的金属炉料分批加入中频炉中进行熔炼； [0010] S3：当中频炉中的钢液达到炉容量的70‑80％，熔池平静并且熔池温度达到1540 CN110117692 以上时，停止供电或调低供电功率，对钢液取样分析；[0011] S4：重新对中频炉供电或调高供电功率，当熔池温度达到1580‑1620时，根据上 述取样分析结果，分批加入作为氧化剂的直接还原铁进行脱碳去气除杂操作； [0012] S5：在通过对脱碳去气除杂操作后的钢液取样分析确定碳、磷、硫的含量达到一定的要求 的情况下，向中频炉中加入预脱氧剂调整合金成分，当温度达到一定的要求时向中频炉或出钢包 中加入终脱氧剂出钢。 [0013] 根据本发明的优选的实施例，在步骤S3中，在停止供电或调低供电功率后，进行除 渣操作。 [0014] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S4中，根据直接还原铁的加入量和碳 氧反应沸腾速度状况调节供电功率，使氧化过程温度保持在1560‑1620之间。 [0015] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S4中，根据脱碳量和炉渣情况进行多 次除渣操作。 [0016] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S1中选配的金属炉料中还包含铁水。 [0017] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S5中对脱碳去气除杂操作后的钢液取 样分析确定磷和/或硫的含量未达到一定的要求的情况下，重复向钢液中加入直接还原铁进行氧 化除杂的操作。 [0018] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S5中对脱碳去气除杂操作后的钢液取 样分析确定碳含量未达到一定的要求的情况下，则向钢液中加入高碳废钢和/或生铁调整碳含量。 [0019] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S4中，按照脱碳速度0 .015‑0 .03％/ min来控制直接还原铁的加入速度。 [0020] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S5中，加入1‑2kg/t钢的硅铝球作为预 脱氧剂。 [0021] 根据本发明的进一步优选的实施例，在步骤S5中，加入0.5‑1kg/t钢的钢硅铝钡钙 或硅钙块作为终脱氧剂。 [0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于： [0023] 本发明的中频炉生产高质量钢的方法可以从根本上解决中频炉冶炼过程中使用 废钢的局限性或钢铁料来源供应问题。即通过使用一定比例的中高碳废钢和/或生铁等，使 其在熔炼过程中向钢液提供碳含量，并且选用低碳含量的直接还原铁，利用其所固有的一 定氧含量或未经充分还原所残留FeO含量作为氧化剂，并利用其产品所保留的脉石成分 (SiO ,CaO和MgO)及制程中添加的CaO等，来完成一系列的冶炼过程，物尽全用，节约资源。脉石成分(SiO ,CaO和MgO)是天然造渣成分，与常规炼钢比较，本发明在冶炼过程中无需选用造渣材料，能够节约资源，减少成本。即在中频炉从另外一方面解决造渣、脱 碳、去磷、降硫和去气除杂过程，使钢液碳可控，磷、硫和气体氮、氢杂质含量低，全面解决中 频炉钢的质量上的问题。 [0024] 由于海绵铁是一种颗粒状有一定密度的固体，加入钢液能充分接触反应面积，使 其本身含有有益于去磷、降硫的成分CaO、FeO能充分发挥作用，再又由于本身的杂质含量 少，有一定的纯进铁率，在脱碳的同时达到去磷降硫去气除杂目的，使钢液具有良好的洁净 度。选用直接还原铁或海绵铁，可为上游直接还原(DR)生产制备过程中减少还原能源介质 或碳的配入量，节约资源与成本；另—方面充分利用了废钢铁中的碳资源，直接或间接减少 CN110117692 了能源消耗及二氧化碳排放量。[0025] 本发明的中频炉生产高质量钢的方法可与直接还原(DR)工艺对接，形成新的短流 程模式，即直接还原铁(DRI‑Direct Reduced Iron)‑中频炉(IF‑intermediate frequency furnace)，简称DR‑IF工艺，可以完善短流程炼钢发展。可展望未来廉价制氢技术的发展使 氢还原直接还原铁技术的应用与普及之时，流程对接模式更大，使节能环保金属冶炼领域 更宽。 [0026] 本方法在冶炼过程中完成的脱碳过程，即碳与氧化剂直接还原铁中的FeO氧化还 原反应的纯进铁率所增加钢水的质量分数，基本上能使钢液中磷、硫含量能达到一般优质 钢种要求，不需要采取专门的脱磷、脱硫原料与工艺。能够实现中频炉生产优质碳素结构 钢、合金结构钢、工(模)具钢、不锈钢和优质铸件及工业纯铁提供高质量钢液。 具体实施方式 [0027] 下面将详细地描述本公开的示例性实施方式。这里的具体实施方式在于详细地说 明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可 以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。 [0028] 本发明提出一种中频炉生产高质量钢的方法，该方法有以下步骤：

  149.大中型中频炉熔炼碳钢炉衬失效分析和实际对策 (2010中国铸造活动周论文)

  西安高盛冶金设备有限公司钢壳中频熔炼炉设备的组成及图片详解[DOC可编辑]