随着世界能源供应的日益短缺和企业对低成本的追求，如何降低DC电弧炉炼钢的能耗，缩短冶炼周期，成为冶金工作者非常关心的问题。在DC电弧炉采用铁水热装技术日益成为电弧炉炼钢的发展趋势和方向。为适应当前经济形势和发展需要，新特钢铁一分厂对100t超高功率DC电弧炉进行了炉料结构调整，电弧炉炉料结构由40%左右提高到70%左右。为适应新的高铁水比热装熔炼，对原熔炼工艺和氧枪设备进行了相应的改进。

一、电弧炉主要设备的工艺参数

炉墙采用ACI PyreJet集束氧枪和Pyrox氧燃烧器。根据表1的数据，原电弧炉设备的配置主要是满足冶炼全废钢和低铁水比的要求，采用炉门自耗碳氧枪完成熔渣和脱碳。提高铁水比后，原有设备的供氧能力和效率已不能满足脱碳速度的要求，使冶炼周期变长，影响生产节奏，降低产量。为适应高铁水比冶炼，必须提高电弧炉供氧强度，改进操作工艺，提高氧气利用率，缩短冶炼周期。

表1直流电弧炉设备工艺参数

通过对兴澄特钢一分厂超高功率100t DC电弧炉设备数据和生产数据的总结分析，得出使用GMBH自耗碳枪和3支ACI PyreJet集束氧枪时，有效最大供氧强度为0.8m 3/(t·min)，电弧炉平均碳含量为1.6% ~ 1.7%，纯脱碳时间约为28。铁水用量为70%时，电弧炉原碳含量为2.8% ~ 2.9%，纯脱碳时间约46min，冶炼周期约63min，不能保证生产节奏。当4500 m3·h-1超音速水冷氧枪与3支ACI PyreJet集束氧枪配合使用时，有效供氧强度可达1.25 m3/(t·min)，纯脱碳时间约32min，冶炼周期约45min。根据实际运行经验，采用模块化、分时控制理念，解决了提高供电效率和氧气消耗的问题。在高铁水比冶炼中，提高有效供氧强度和效率可以缩短冶炼周期。

三。热装高铁水比的试验结果与分析

根据现场生产的需要，试验采用了四种冶炼方式:①使用GMBH自耗碳氧枪冶炼全部废钢；②GMBH自耗碳氧枪冶炼40%铁水比；③GMBH自耗碳氧枪冶炼70%铁水比；④超音速水冷氧枪冶炼70%铁水比。四种冶炼方式对电弧炉冶炼周期、吨钢电耗和吨钢耗氧量的影响如图1所示。

从图1可以看出，冶炼全部废钢时，冶炼成本是四种工艺中最高的；铁水比40%时，使用GMBH自耗碳氧枪，冶炼周期和耗氧量较好，但电耗较高；第三种工艺在热装铁水比为70%时，使用GMBH自耗碳氧枪，其缺点是消耗大量吹氧管，供氧效率低，必然导致冶炼周期更长，吨钢耗氧量更高。第四道工序，当热装铁水比为70%时，使用超音速水冷氧枪，并加入其他辅助复合氧。由于超音速水冷氧枪特性和操作的改进，提高了有效供氧强度和效率，降低了冶炼周期和吨钢电耗、氧耗。

DC电弧炉热装热铁水冶炼时，吹氧时(氧化中后期)自然形成的泡沫渣足以覆盖弧光。在吹炼初期，随着低碱度渣的释放，要加入大量的渣料来缓慢提高渣的碱度，这样既能持续保证渣的流动性，又能提高冶炼效率，缩短冶炼时间。对于氧化前期，如果需要输电，可以调整渣量和炉渣碱度，提高炉渣的起泡能力。实践中发现，如果停止对泡沫良好的炉渣供氧，泡沫消失后会恢复供氧，6 ~ 10s后炉渣会再次起泡。

此外，高铁水比冶炼热装还存在钢渣溅到炉壁和炉盖上的问题。通过观察分析，认为钢是否溅到炉壁和炉盖上主要取决于炉渣和泡沫渣的流动性。吹炼初期，铁水中的[[Si]]优先被氧化，渣中SiO2浓度迅速上升，而[Fe]部分被氧化，渣中FeO浓度也迅速上升。此时熔渣的碱度很低，流动性好。另一方面，C-O反应产生的CO气泡很快从渣面逸出，所以不是泡沫渣。吹炼继续，炉渣从炉门排出，加料造新渣。此时吹氧，熔渣发泡良好。影响钢在炉壁上粘附的另一个因素是炉渣的量。冶炼后期渣量较小时，虽然炉渣有较好的起泡性和流动性，但仍有溅钢现象。因此，应保持适量的炉渣，一般不少于钢水质量的2%。

四。结论

(1)使用热装铁水作为DC电弧炉炼钢的原料，在高铁水比条件下，加强供氧对脱碳非常有利，同时可以缩短冶炼时间，降低生产成本，提高产品质量。

(2)通过操作工艺的改进，在铁水比为70%左右的情况下，兴城特钢一分厂超高功率100t DC电弧炉冶炼周期控制在45min以内，吨钢电耗控制在98.7 kw·h，吨钢耗氧量控制在48.5m3

(3)大型DC电弧炉热装高铁水比炼钢冶炼周期和吨钢生产电耗、氧耗已达到阶段性目标，但如何合理、高效、均衡地供氧和供电，缩短冶炼周期，降低生产成本，仍需进一步探索。