CN111440919B - 一种氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统，涉及转炉氩站技术领域。氩站废钢加入系统用于往氩站的钢包内加入废钢，氩站废钢加入系统包括：用于容纳废钢的分料器；以及用于加热废钢的烘烤装置，烘烤装置位于分料器下方，且位于钢包上方，分料器通过氩站侧溜管与烘烤装置连通用于将分料器内的废钢排入烘烤装置内，烘烤装置通过废钢下料溜管与钢包连通用于将烘烤装置内的废钢排入钢包内。氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统，实现废钢回用至氩站中，增加钢铁冶炼过程中的废钢比。

Description

一种氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统

技术领域

本申请涉及转炉氩站技术领域，具体而言，涉及一种氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统。

背景技术

随着废钢资源产生量的不断增加以及市场竞争力的日益增大，降低钢铁冶炼成本的要求日益突现，而提高钢铁冶炼过程中废钢比是最有效途径。废钢比=废钢/（废钢+生铁块+铁水），加大废钢的使用量就能有效提高废钢比。而且加大钢铁冶炼过程中废钢的使用量，不仅可以降低碳排放，而且对降低生产成本也具有重要意义。

目前，回用废钢的主要途径是在转炉出钢前加废钢，利用转炉提高废钢物理热，从而提高转炉废钢比。但是由于转炉的容量有限，转炉中废钢加入至饱和的加入量有限。

因此，需要在钢铁冶炼过程中进一步开发其他实现废钢回用的方式，以增加废钢比。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统，实现废钢回用至氩站中，增加钢铁冶炼过程中的废钢比。

第一方面，本申请实施例提供了一种氩站废钢加入系统，其用于往氩站的钢包内加入废钢，氩站废钢加入系统包括：

用于容纳废钢的分料器；以及

用于加热废钢的烘烤装置，烘烤装置位于分料器下方，且位于钢包上方，分料器通过氩站侧溜管与烘烤装置连通用于将分料器内的废钢排入烘烤装置内，烘烤装置通过废钢下料溜管与钢包连通用于将烘烤装置内的废钢排入钢包内。

在上述实现过程中，分料器、烘烤装置和钢包按照不同高度设置，最上方的分料器内的废钢在重力作用下，可以通过氩站侧溜管自动排入其下方的烘烤装置内，烘烤装置将废钢加热至一定温度，在重力作用下，可以再通过废钢下料溜管自动排入最下方的氩站的钢包内，从而将废钢加入至氩站的钢水内，无需借助台车、天车等动力输送设备，加废钢方便，实现废钢回用至氩站中，增加钢铁冶炼过程中的废钢比。

在一种可能的实现方式中，氩站废钢加入系统还包括：

废钢料仓，废钢料仓位于分料器下方，分料器通过氩站侧溜管与废钢料仓连通用于将分料器内的废钢排入废钢料仓内；

称重接料小车，称重接料小车能够移动至废钢料仓下方用于接收废钢料仓排出的废料，称重接料小车还能够移动至烘烤装置上方用于将其中的废料排入烘烤装置内。

在上述实现过程中，通过废钢料仓和称重接料小车，可以将分料器内的废料排入废钢料仓内，再通过称重接料小车将废料按照一定量灵活、自由的转入烘烤装置内。

在一种可能的实现方式中，氩站废钢加入系统还包括：

用于容纳合金的合金料仓，称重接料小车能够移动至合金料仓下方用于接收合金料仓排出的合金，称重接料小车还能够移动至钢包上方用于将其中的合金排入钢包内。

在上述实现过程中，通过称重接料小车不仅能将废料转入烘烤装置内，再加入钢包内，还能将合金料仓内的合金按照一定量灵活、自由的转入钢包内，从而满足钢包内钢水在吹氩时加合金的需求。

在一种可能的实现方式中，氩站废钢加入系统还包括：

合金下料仓，合金下料仓位于钢包上方，称重接料小车能够移动至合金下料仓上方用于将其中的合金排入合金下料仓内，合金下料仓通过合金下料溜管与钢包连通用于将合金下料仓内的合金排入钢包内。

在上述实现过程中，通过合金下料仓，能够使合金先转入合金下料仓内，再在重力作用下，通过合金下料溜管自动排入钢包内，避免由于称重接料小车和钢包之间的高度差太大，而导致无法准确的将合金排入钢包内。

在一种可能的实现方式中，氩站废钢加入系统还包括：

位于废钢料仓和合金料仓下方，且位于烘烤装置上方的小车平台，称重接料小车在小车平台上移动；

可选地，合金料仓和废钢料仓在小车平台上的投影排成一行，称重接料小车沿行移动。

在上述实现过程中，称重接料小车在废钢料仓和合金料仓下方的小车平台上移动，当需要加合金时，称重接料小车行走至合金料仓下方接料，再行走至对应位置排料至钢包中；当需要加废钢时，称重接料小车行走至废钢料仓下方接料，再行走至烘烤装置上方的位置将废钢排入烘烤装置中加热，最后排入钢包中，从而实现灵活、高效的往氩站加废铁和合金。

在一种可能的实现方式中，分料器通过转炉侧溜管与转炉连通用于将分料器内的废钢排入转炉内。

在上述实现过程中，分料器通过转炉侧溜管与转炉连通，实现往转炉加废钢的常规方式，在此基础上，利用转炉原有副原料系统（分料器）再加上氩站侧溜管，即可实现对氩站侧的废钢料仓进行加料，从而实现同步向转炉和氩站中添加废钢。

在一种可能的实现方式中，烘烤装置包括：漏斗结构的隔热料仓，以及伸入隔热料仓内的燃烧器和自动点火器，隔热料仓的排料口设置有插板阀；

可选地，隔热料仓的排料口还设置有称重传感器；

可选地，燃烧器与压缩空气管路、煤气管路连通。

在上述实现过程中，烘烤装置能够将废钢自动加热至一定温度，再自动排出至钢包内，利用插板阀可以自动控制往钢板内加废料的时机，利用称重传感器能自动控制加废钢量，无需人工操作，极大提高了工作效率且更加安全可靠。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于第一方面提供的氩站废钢加入系统的氩站废钢加入方法，其包括以下步骤：

待钢包进入氩站后，开启氩站侧溜管，使分料仓内的废钢排入烘烤装置内；

烘烤装置对废钢进行加热；

开启废钢下料溜管，使烘烤装置内加热后的废钢排入钢包内进行氩吹。

在上述实现过程中，不用经过精炼，在氩站就可以预热废钢并加入，实现废钢回用至氩站中，增加钢铁冶炼过程中的废钢比，还能有效提高钢水产量。

在一种可能的实现方式中，氩站的钢包内废钢的加入量为7~8t/120t。

在上述实现过程中，按照一定加入量加入废钢，不仅能满足吹氩需求，还能提高钢水产量。

在一种可能的实现方式中，废钢加热到400~800℃，持续时间在15min以内。

在上述实现过程中，将废钢加热到400~800℃并持续一段时间，能提高废钢的物理热，从而能够加热到氩站的钢包内。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种氩站废钢加入系统的结构示意图；

图2为图1中烘烤装置的结构示意图。

图标：100-氩站废钢加入系统；110-分料器；111-转炉侧溜管；112-氩站侧溜管；120-废钢料仓；130-合金料仓；140-称重接料小车；141-小车平台；150-合金下料仓；151-合金下料溜管；160-烘烤装置；161-隔热料仓；162-燃烧器；163-自动点火器；164-插板阀；165-称重传感器；166-废钢下料溜管；167-安装平台；170-钢包。

具体实施方式

发明人在探索本申请的过程中发现：现有技术通常是直接在精炼炉中加入冷废钢，精炼炉有加热功能或配套的加热设备，可以将冷废钢加热至一定温度，从而提高废钢物理热，或者通过其他提高废钢物理热的工艺方法，并在转炉出钢前加废钢以提高废钢比。但是在转炉出钢后，如果在炉后吹氩站加入废钢，由于氩站没有配套的加热设备可以对废钢加热，直接加入冷废钢会导致钢水温度过低；而且对于氩站废钢加入的调温要很精准，不然也很容易引起钢水温度低。另外，现有技术所用的加废钢设备占用厂房内空间较大，对厂房内场地空间要求较高，加废钢需要借用台车、天车等动力设备进行转运，非常不便。

由于转炉的容量有限，为了在转炉废钢加入量饱和的情况下，进一步增加废钢的回用，发明人进行了大量探索和研究。发明人发现：转炉出钢结束后，在炉后吹氩站加入废钢，不仅可以增加废钢回用量，又可以调高钢水量，但是需要注意加入的废钢成分需要满足一定要求，而且加入的废钢的温度和加入量也需要满足一定要求。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参看图1，本实施例提供的一种氩站废钢加入系统100，其用于往氩站的钢包170内加入废钢，氩站废钢加入系统100包括由上至下依次分层设置的：分料器110，废钢料仓120和合金料仓130，称重接料小车140，烘烤装置160和合金下料仓150，钢包170位于最下方。下面将详细介绍每层的装置结构及功能。

第一层：分料器110

分料器110用于容纳废钢并提供废料，该分料器110可以就利用已有的转炉副原料上料系统得到。本申请实施例中，分料器110可以同时往转炉和氩站供料，分料器110的出料口设置二通（具有两个出口），也可以为多通，用于控制废钢的流向。其中一个出口通往转炉，另一个出口通往氩站；具体的，分料器110的一个出口通过转炉侧溜管111与转炉连通用于将分料器110内的废钢排入转炉内，分料器110的另一个出口通过氩站侧溜管112与下方的废钢料仓120连通用于将分料器110内的废钢排入废钢料仓120内。

需要说明的是，本申请实施例中的“溜管”就是指利用物料自身的重力输送物料的管路，其可以倾斜设置，也可以竖直设置，只需要保证溜管的入口端高于出口端，且物料由入口端进入能够通过溜管自由下落至由出口端排出。比如，氩站侧溜管112可以为螺旋溜管。

本申请实施例中，分料器110配置的出口具有选择功能，当转炉需要加废钢时，分料器110打开通往转炉侧的出口，关闭通往氩站侧的出口；当氩站需要加废钢时，关闭通往转炉侧的出口，打开通往氩站侧的出口。

第二层：废钢料仓120和合金料仓130

废钢料仓120位于分料器110下方，用于接收分料器110通过氩站侧溜管112排入的废钢。合金料仓130用于容纳合金并提供合金。

通常在氩站中，在对钢包170的钢水进行吹氩处理过程中，需要加入合金，因此氩站通常设置有配套的合金料仓130，本申请实施例只需要把其中一些合金料仓130稍加改造，就可以得到废钢料仓120。废钢料仓120和合金料仓130可以为漏斗结构，在底部设置有阀门控制排料口开关。

本申请实施例中，废钢料仓120和合金料仓130可以安装于同一水平位置，也可以安装在不同水平位置，只需要保证它们均位于称重接料小车140上方，排出的物料可以直接落入下方的称重接料小车140内，实现转运即可。

第三层：称重接料小车140

称重接料小车140位于废钢料仓120和合金料仓130下方，且位于烘烤装置160上方。

称重接料小车140能够移动至废钢料仓120下方用于接收废钢料仓120排出的废料并称重，称重接料小车140还能够移动至钢包170上方用于将其中的废料排入烘烤装置160内进行下料；称重接料小车140能够移动至合金料仓130下方用于接收合金料仓130排出的合金并称重，称重接料小车140还能够移动至合金下料仓150上方用于将其中的合金排入合金下料仓150内进行下料。本申请实施例中，称重接料小车140可以为敞口设计，便于接收下料，且底部设置有排料口，排料口上设置有阀门控制排料口开关。

具体的，在废钢料仓120和合金料仓130下方，且位于烘烤装置160上方设置小车平台141，称重接料小车140在小车平台141上水平移动。对于合金料仓130和废钢料仓120在小车平台141上的投影排成一行的情况，称重接料小车140只需要沿行移动即可。

第四层：烘烤装置160和合金下料仓150

烘烤装置160用于加热废钢，烘烤装置160位于称重接料小车140下方，且位于钢包170上方，烘烤装置160接收称重接料小车140转运的废料并进行加热，再通过废钢下料溜管166与钢包170连通用于将烘烤装置160内的废钢排入钢包170内。

为了实现废料加热和排料，作为一种示例，参见图2所示，烘烤装置160具体包括：漏斗结构的隔热料仓161，以及伸入隔热料仓161内的燃烧器162和自动点火器163，燃烧器162与压缩空气管路、煤气管路连通，比如烘烤装置160可以配有多个高效燃烧器162，分层布置，隔热料仓161的排料口设置有插板阀164，该插板阀164为耐高温定制插板阀164，烘烤结束，打开插板阀164，废钢通过废钢下料溜管166加入钢包170中；隔热料仓161的排料口还设置有称重传感器165，当称重传感器165检测到隔热料仓161已满，可以控制分料器110自动关闭通往氩站侧的开口。

合金下料仓150位于称重接料小车140下方，且位于钢包170上方，合金下料仓150接收称重接料小车140转运的合金，再通过合金下料溜管151与钢包170连通用于将合金下料仓150内的合金排入钢包170内。

通常情况下，氩站设置有安装平台167用于安装合金下料仓150或其他设备，本申请实施例利用原有的安装平台167，将烘烤装置160直接安装于原有安装平台167上，不占位置，操作方便，安全可靠，称重传感器165也可以安装在安装平台167上。另外，烘烤装置160的废气排放可以采用原有氩站除尘风管，接入烘烤装置160的双层隔热料仓161内即可。

为了实现合金和废钢在同一位置加入钢包170内，烘烤装置160的废钢下料溜管166与合金料仓130的合金下料溜管151的低端可以连通在一起。

本申请实施例的氩站废钢加入系统100成本低廉、安全环保、不受场地制约、便捷高效。

第五层：钢包170

钢包170接收烘烤装置160排入的预热后的废料，和合金下料仓150排入的合金，对钢包170内加料后的钢水进行吹氩处理。

本申请实施例还提供一种基于上述的氩站废钢加入系统100的氩站废钢加入方法，其除了实现氩站废钢加入，还可以实现氩站合金加入，还可以实现转炉废钢加入，其包括以下步骤：

（1）计算废钢加入量，或者废钢和合金加入量。

通常情况下，废钢不受钢种限制，都可以预热、加入氩站的钢包170内。本申请实施例中采用的废钢为钢筋头，尺寸在12cm以下，要求干燥、干净、无油污、无杂物、无锈蚀，清一色，成分为：

元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Cu

范围 /%

0.21~0.25

0.60~0.75

1.45~1.60

≤ 0.040

≤ 0.040

≤ 0.15

≤ 0.025

≤ 0.35

内控 /%

0.22~0.24

0.60~0.70

1.45~1.55

≤ 0.035

≤ 0.035

≤ 0.15

≤ 0.025

≤ 0.35

目标 /%

0.23

0.65

1.50

≤ 0.035

≤ 0.035

≤ 0.15

≤ 0.025

≤ 0.30

通常情况下，氩站出钢温度、重量测出后自动录入到控制系统内，再根据测出来的钢水温度、钢水重量及钢种所需温度情况自动测算出所需加入加热废钢的重量（即废钢的加入量），计算公式为：

，本申请实施例还可以通过控制系统设置了最大加废钢量，手动在电脑操作画面输入值，当计算结果超过设置的最大加废钢量时，按设置的最大加废钢量加入。本申请实施例中的控制系统采用的是西门子S7-300系列PLC，电脑操作画面采用的是西门子SIMATIC WinCC进行制作，WinCC与S7-300系列PLC进行通讯，从而实现过程监控和人工输入限制最大加废钢量值。采用自动测算加废钢量的方式，不用靠操作人员经验进行加废钢量，极大的提高了工作效率且更加安全可靠。

本申请实施例中，氩站的钢包170内废钢的加入量一般为7~8t/120t，即钢包170内每120t钢水内加入7~8t废钢。

作为一种示例，按照表1所示的出钢钢水情况计算废钢的加入重量。

表1 出钢钢水情况

项目	固态比热容 kJ/kg/K	熔化热 kJ/kg
			钢	0.699	271
钢种所需温度	1580	℃
			废钢熔化温度	1417	℃
常温	25	℃
			钢水重量	120	t
熔化 1kg 废钢的熔化热	1380.4	kJ
			废钢加热温度	800	℃
1kg 钢废钢加热后热量	559.2	kJ
			1 吨钢加热废钢至熔化需吸热量	821206.4	kJ
实测温度	1600	℃

根据表1内容，将转炉出钢后实测温度为1600℃，钢水重量为120t，自动录入到PLC系统内，PLC根据测出来的钢水温度1620℃、钢水量为120t、钢种所需温度1580℃进行自动测算需要加入的废钢重量，为

，测算结果为需加入废钢3.07吨。由于电脑WinCC操作画面上人工手动输入的最大加废钢量为3吨，计算结果3.07吨超过设置的最大加废钢量3吨，因此按设置的最大加废钢量3吨加入到钢包170内。

（2）待钢包170进入氩站后，开启氩站侧溜管112，使分料仓内的废钢排入废钢料仓120内，称重接料小车140移动至相应料仓（废钢料仓120或合金料仓130）下方，并按照预定重量进行接料，接料完毕，关闭相应料仓的出料口。

（3）称重接料小车140根据物料种类移动至对应的进料口，当需要加废钢时，称重接料小车140开到对应的废钢料仓120位置接废钢，再开到烘烤装置160位置，开启称重接料小车140的排料口，将废钢排入烘烤装置160内；当需要加合金时，称重接料小车140开到合金料仓130下接料，再行走至合金料仓130位置排料。

（4）废钢在烘烤装置160中进行烘烤加热，升温至预定温度后，通常是将废钢加热到400~800℃，持续时间在15min以内，比如烘烤到指定温度800℃时，打开插板阀164，废钢通过废钢下料溜管166加入到钢包170内；合金下料仓150内的合金进入钢包170内，然后进行吹氩处理。

综上所述，本申请实施例的氩站废钢加入方法及氩站废钢加入系统，实现废钢回用至氩站中，增加钢铁冶炼过程中的废钢比。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氩站废钢加入方法，用于在氩站中加入废钢，其特征在于，其包括以下步骤：

待钢包进入氩站后，开启氩站侧溜管，使分料仓内的废钢排入废钢料仓内；

称重接料小车移动至废钢料仓或合金料仓下方，当需要加废钢时，称重接料小车开到对应的废钢料仓位置接废钢，再开到烘烤装置位置，将废钢排入烘烤装置内；当需要加合金时，所述称重接料小车开到合金料仓下接料，再行走至合金下料仓位置排料；

所述烘烤装置对所述废钢进行加热；

开启废钢下料溜管，使烘烤装置内加热后的废钢排入钢包内，加入加热废钢的最大重量的计算公式为：

，使合金下料仓内的合金进入钢包内，所述氩站的钢包内每120t钢水内加入7~8t废钢，然后进行氩吹。

2.根据权利要求1所述的氩站废钢加入方法，其特征在于，所述废钢加热到400~800℃，持续时间在15min以内。

3.一种实现如权利要求1所述的氩站废钢加入方法的氩站废钢加入系统，其特征在于，其用于往氩站的钢包内加入废钢，所述氩站废钢加入系统包括由上至下依次分层设置的：分料器，废钢料仓和合金料仓，称重接料小车，烘烤装置和合金下料仓，钢包位于最下方；

分料器用于容纳废钢，所述分料器通过转炉侧溜管与转炉连通用于将所述分料器内的废钢排入所述转炉内；

所述废钢料仓位于所述分料器下方，所述分料器通过所述氩站侧溜管与所述废钢料仓连通用于将所述分料器内的废钢排入所述废钢料仓内；

合金料仓用于容纳合金；

所述称重接料小车能够移动至所述废钢料仓下方用于接收所述废钢料仓排出的废料，所述称重接料小车还能够移动至所述烘烤装置上方用于将其中的废料排入所述烘烤装置内；所述称重接料小车能够移动至所述合金料仓下方用于接收所述合金料仓排出的合金，所述称重接料小车还能够移动至所述钢包上方用于将其中的合金排入所述钢包内；

烘烤装置用于加热废钢，所述烘烤装置位于所述称重接料小车下方，且位于所述钢包上方，所述烘烤装置通过废钢下料溜管与所述钢包连通用于将所述烘烤装置内的废钢排入所述钢包内；

所述合金下料仓位于所述钢包上方，所述称重接料小车能够移动至所述合金下料仓上方用于将其中的合金排入所述合金下料仓内，所述合金下料仓通过合金下料溜管与所述钢包连通用于将所述合金下料仓内的合金排入所述钢包内；

所述氩站废钢加入系统还包括：

位于所述废钢料仓和所述合金料仓下方，且位于所述烘烤装置上方的小车平台，所述称重接料小车在所述小车平台上移动；

所述合金料仓和所述废钢料仓在小车平台上的投影排成一行，所述称重接料小车沿所述行移动。

4.根据权利要求3所述的氩站废钢加入系统，其特征在于，所述烘烤装置包括：漏斗结构的隔热料仓，以及伸入所述隔热料仓内的燃烧器和自动点火器，所述隔热料仓的排料口设置有插板阀。

5.根据权利要求4所述的氩站废钢加入系统，其特征在于，所述隔热料仓的排料口还设置有称重传感器。

6.根据权利要求4所述的氩站废钢加入系统，其特征在于，所述燃烧器与压缩空气管路、煤气管路连通。

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