ICS 77-010 H 04
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T4891.32021
钢铁企业二氧化碳利用技术规范
第3部分：用于电弧炉炼钢
Technical specification forcarbondioxideutilization in ironand steel enterprise-Part 3: Used in steelmaking process of electric arc furnace(EAF)
2021-03-05发布
2021-07-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4891.3—2021
前言
本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则 」第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是YB/T4891《钢铁企业二氧化碳利用技术规范》的第3部分。YB/T4891已发布了以下部
分：
一第1部分：用于转炉底吹；一第2部分：用于转炉顶吹；
第3部分：用于电弧炉炼钢。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本部分起草单位：北京科技大学、天津钢管制造有限公司、福建三钢闽光股份有限公司、江苏省镔鑫
钢铁集团有限公司、宣化钢铁集团有限责任公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司、芜湖新兴铸管有限责任公司、西宁特殊钢股份有限公司、唐山首唐宝生功能材料有限公司、北京科米荣诚能源科技有限公司、冶金工业信息标准研究院。
本部分主要起草人：魏光升、董凯、王学义、赵海东、任江涛、李继鹏、朱荣、张明海、王姜维、马全峰、 仇金辉、陈永峰、林湄、黄标彩、吴学涛、潘崇超、赵晶晶、苗宏生、王德勇、王金龙、陈正权、王东兴、苏仕宝。 YB/T 4891.3—2021
钢铁企业二氧化碳利用技术规范 范第3部分：用于电弧炉炼钢
1范围
本文件规定了二氧化碳用于电弧炉炼钢的术语和定义、技术原理、子技术的设备工艺气源和操作要求以及安全要求。
本文件适用于钢铁企业电弧炉炼钢工序的二氧化碳利用工艺技术的设计、施工、运行和管理。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T3863 3工业氧 GB/T23938高纯二氧化碳 YB/T4890 钢铁企业O2-CO2气体混合利用技术规范 YB/T4891.1钢铁企业二氧化碳循环利用技术规范第1部分：用于转炉底吹
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
电弧炉底吹二氧化碳炼钢工艺技术CO,bottomblowingtechnologyinEAFsteelmakingprocess 通过电弧炉底吹元件将二氧化碳气体吹入炉内熔池的炼钢技术，用以增强熔池搅拌，提高熔池传热
传质速率。 3. 2
电弧炉O2-CO2混合喷吹炼钢工艺技术O2-CO2mixedinjectiontechnologyinEAFsteelmaking process
通过安装于炉壁、炉门或熔池以下的喷枪向电弧炉内喷吹O2-CO2混合气体的炼钢技术，用以脱碳、 助熔、二次燃烧及造泡沫渣，同时混合气体还可作为向电弧炉内喷吹碳粉或石灰粉的粉剂载气。
4原理
在满足电弧炉炼钢工艺运行要求的前提下，将二氧化碳应用于电弧炉炼钢工艺过程中，与钢液中大部分元素（铁、碳、硅、锰、磷、钒、铬等)反应，同时使用二氧化碳代替目前常用的空气和氮气作为喷吹粉剂的载气，完成电弧炉炼钢熔化废钢脱磷、脱碳、升温的冶金功能，并降低火点区温度和控制熔池温度，减少烟尘产生，增强熔池搅拌，提高脱磷反应效率，控制底吹元件及埋入式喷枪的温度及侵蚀速度，降低炉内气氛中氮气分压，减少钢液吸氮，实现二氧化碳在电弧炉炼钢过程的资源化应用。
1 YB/T4891.3—2021
5技术要求
5.1设备要求 5.1.1电弧炉底吹二氧化碳系统的设计参照YB/T4891.1的相关规定。 5.1.2电弧炉底吹元件应预埋流量报警管和温度传感器，一般流量报警管采用双路二次报警，一路为预报警，另一路为底吹极限报警，温度传感器作为炉壳下线报警。 5.1.3电弧炉底吹控制阀组应设置流量报警管路，通过管路与底吹元件的预埋流量报警管相连。 5.1.4电弧炉底吹控制系统应具备流量报警及温度报警功能。
5.2工艺要求 5.2.1二氧化碳气体应满足GB/T23938。 5.2.2二氧化碳气体应在底吹控制系统的控制下，由二氧化碳气源站和流量控制阀组经压力和流量调节后通过底吹供气管路供给电弧炉底吹元件，通过底吹元件吹入熔池。 5.2.3二氧化碳底吹量应根据电弧炉吨位、冶炼工艺、底吹元件类型确定，底吹供气强度范围为（5~ 100）L/min，最优底吹供气强度应通过电弧炉水力学模拟、数值模拟及工业试验等确定。 5.2.4电弧炉冶炼过程中二氧化碳底吹流量应根据不同冶炼阶段工艺需求进行动态调整。 5.3底吹元件布置要求 5.3.1底吹元件数目、直径应与电弧炉吨位大小及熔池深度相匹配。 5.3.2底吹元件布置位置应考虑电弧炉炉型、金属料加入方式、辅料下料口、电极位置、氧枪布置等因素，应避免相互干扰。 5.3.3底吹元件间距应大于300mm，底吹元件与炉衬的距离应大于600mm。
5.4底吹元件保护及处理要求
5.4.1应通过调整流量、底吹元件结构及材质等方法，保护底吹元件。各供气环节应保持供气压力与气量的稳定，气量的调节应遵循供气强度与炉役状况相适应的原则。调节气量时应防止出现较大的起伏。 5.4.2电弧炉冶炼过程中应随时监控底吹报警状况，当某一底吹元件预报警时，应减小该底吹元件的操作流量，并进行炉内实测观察；当某一底吹元件极限报警时，应停止该底吹元件供气，并进行炉底填料等堵塞供气点，继续加强炉底监视；炉壳下线报警后应在当炉冶炼结束后立即更换炉壳，一般炉壳下线报警温度设定为300℃～450℃。 5.4.3应按相应的配套技术控制好炉型。 5.4.4当底吹流量减小或底吹元件堵塞时，应持续保持底吹供气，待炉底侵蚀后底吹流量恢复，
6电弧炉02-CO2混合喷吹炼钢工艺技术
6.1设备要求
6.1.1电弧炉O2-CO2混合喷吹炼钢系统的设计应按YB/T4890，但不包括电弧炉气体介质用喷枪和喷粉用喷枪的设计。 6.1.2气体介质用喷枪设计应符合以下要求：
a）氧枪形式包括超音速氧枪、集束式氧枪以及直管氧枪；
2 YB/T4891.3—2021
b）喷吹位置包括炉壁氧枪、炉门氧枪、EBT（偏心炉底出钢区域)氧枪以及埋入式氧枪，埋人式指喷
吹位置在熔池以下；混合气体在枪体内的最大设计流速不应超过50m/s；
c)
d) 对于超音速氧枪和集束式氧枪主吹喷管喷孔出口马赫数应在1.4～2.5，供气强度应为（1.0～
2.5）m/（min·t)（标态）； e) 集束式氧枪或埋入式氧枪的环缝可混人一定比例二氧化碳气体，以增加氧枪射流核心区长度。
6.1.3 喷粉用喷枪设计应符合以下要求：
a) 埋人式喷粉枪采用直管喷嘴或多层套管喷嘴； b) 喷粉过程的粉气比为1.4～5.0，粉气比是指单位时间内通过同一管道横截面的固体粉剂和气
体的质量比。
c) 埋人式喷粉载气气源压力应大于1.2MPa，炉壁喷粉载气气源压力应大于0.4MPa。 6.2气源要求
O2-CO，混合气体应按YB/T4890的规定进行混合，并符合表1规定。
表102-CO2混合气体技术要求
项氧气气源技术要求二氧化碳气源技术要求
单位
指 标应满足GB/T3863 应满足GB/T23938
/
气源压力
MPa %
>2 0~50 ≤0.1 ≤0.02 ≤0.03
二氧化碳比例可调范围（体积分数）
CO-O2比例动态调节系统响应时间 CO,-O:混合气体不均匀度系数某一组分体积分数与设定值偏差
-
-
6.3工艺要求 6.3.1气体介质用喷枪二氧化碳喷吹体积比例一般不超过30% 6.3.2喷粉用喷枪二氧化碳喷吹体积比例为0~100%。 6.3.3冶炼过程各阶段O2-CO2混合气体中二氧化碳混入比例应该根据冶炼过程各阶段冶金特点、原辅料加入情况确定； 6.3.4其他操作要求（吹炼时间制度、原辅料加入制度)按照原工艺操作。
7安全要求
7.1当O2-CO混合气体气源站中氧气或二氧化碳供应或电弧炉冶炼出现异常时，应立即停止项吹供气，防止出现安全事故。 7.2底吹元件砌筑过程中应采取试气、除尘等措施，底吹供气管路需定时检修，必要时应及时更换。
3 YB/T 4891.3—2021 7.3 易发生气体泄漏的区域应安装固定式氧气报警器，进入二氧化碳易泄漏区时应2人或2人以上通行，应携带氧报警仪，
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中华人民共和国黑色冶金
行业标 准钢铁企业二氧化碳利用技术规范第3部分：用于电弧炉炼钢
YB/T 4891.3—2021
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