CN111518986A - 一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法,所属冶金领域,系统包括上料系统、炉体、管道反应器、除尘器、进气管、变频引风机、烟囱、可升降保温罩、料仓、微调中间包和钢包。本发明利用一次燃烧热能熔化预热废钢及加热钢液,并为整个冶炼连铸环节提供热能,提高废钢炼钢的热效率,减少二氧化碳排放;并且通过活性炭吸附技术,脱除硫、硝、二恶英、重金属等污染物,使一次燃烧热能废钢冶炼工艺成为节能环保的绿色冶炼工艺;本发明炼钢炉在全氧燃烧时,烟气量少,带走的热量少,能源利用率高,节能减排效果显著,冶炼环节能耗只是传统电炉冶炼的30%左右;CO2排放不到电弧炉冶炼排放的三分之一,不到长流程冶炼的10%,减排效果显著。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域,特别涉及一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法。
背景技术
目前钢铁冶炼的主流方法有两种:一种是长流程,包括采矿、选矿、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、精炼、连铸等工序;另一种是短流程,包括电弧炉或中频炉熔化、精炼、连铸等工序。受排放压力和废钢资源不断增加的因素影响,短流程备受行业青睐。
废钢炼钢工艺是热能消耗最大的产业,现在被青睐的短流程工艺每年耗电量巨大,而且随着该工艺的不断推广,预计到明年年底,我国电炉钢产能将达到2亿吨,尽管短流程工艺不断进步,全废钢冶炼电耗也在400度/吨钢以上,如果加上辅助能源,折合总能耗得在600度/吨钢以上,也就是说这个产业的电力消耗将超过800亿度。按照目前我国的发电水平和冶炼设备水平,短流程冶炼纯废钢的能源利用率不会超过30%,短流程冶炼工艺不但浪费大量的电能,同时还要消耗大量高耗能的石墨电极,目前纯废钢冶炼电极消耗平均水平在4公斤/吨钢左右,这个消耗让炼钢费用增加200~300元左右,几乎超过了用电成本,如果按资金折合能耗,相当于又消耗了800亿度电,如果把这个能耗也考虑在炼钢的能源转化率里面,短流程冶炼废钢的能源利用率不会超过15%。可见短流程冶炼废钢工艺存在耗能高、成本高、转化率低的问题,是不合理的能源利用方式。
发明内容
为解决短流程废钢冶炼的能耗高、转化率低的问题,本发明提供了一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法,利用一次燃烧热能熔化预热废钢及加热钢液,并为整个冶炼连铸环节提供热能,提高废钢炼钢的热效率,减少二氧化碳排放;并且通过活性炭吸附技术,脱除硫、硝、二恶英、重金属等污染物,使一次燃烧热能废钢冶炼工艺成为节能环保的绿色冶炼工艺,其具体技术方案如下:
一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,包括上料系统1、竖炉2、管道反应器3、除尘器4、进气管5、变频引风机6、烟囱7、可升降保温罩8、料仓9、微调中间包10和钢包11;
所述竖炉2底部侧壁设置有出钢口12,所述竖炉2的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴13,所述竖炉2的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴14,所述竖炉2的中段设置有补吹氧气管15,所述竖炉2的上段设置有降温喷淋系统16,所述竖炉2的顶部设置有封闭加料系统17;
所述可升降保温罩8上设置有辅助料加料口18、回烟口19、测温取样口20和氧燃枪21;
所述微调中间包10侧壁下部设置有流钢口22;所述微调中间包10底部设置有吹气透气砖23;所述钢包11底部设置有吹气透气砖25;
所述上料系统1的上料端与竖炉2顶部的封闭加料系统17相连接,所述竖炉2的上部出烟口通过管道连接管道反应器3的进烟口,所述管道反应器3的出烟口通过管道连接除尘器4的进气口,所述除尘器4的出气口通过管道连接变频引风机6的引风口,所述除尘器4与变频引风机6的连接管道上设置有进气管5,所述变频引风机6的出风口通过管道连接烟囱7;
所述竖炉2的出钢口12通过管道连接微调中间包10,所述微调中间包10上加盖可升降保温罩8,所述可升降保温罩8上的辅助料加料口18通过管道与料仓9的底部出料口连接,所述可升降保温罩8上的回烟口19通过回烟管道24与竖炉2的进气口连接;所述微调中间包10的流钢口22下设钢包11,用于承接钢水;
所述除尘器4出气口处设置有阀门;
所述进气管5设置有阀门;
所述回烟管道24与竖炉2进气口处设置有阀门;
所述竖炉2的出钢口12设置有封堵塞棒;
所述微调中间包10的流钢口22外设塞棒;
所述可升降保温罩8的辅助料加料口18设置有阀门;
所述降温喷淋系统16外接水源;
所述钢水加热氧燃烧嘴13、主氧燃烧嘴14和补吹氧气管15的数量根据竖炉2的具体规模大小确定;
所述钢水加热氧燃烧嘴13用氧燃枪替代;所述主氧燃烧嘴14用氧燃枪替代;
所述微调中间包10可用钢包11替代;
所述钢包11后续连接冶炼、精炼设备时,可升降保温罩8上的辅助料加料口18、测温取样口20和氧燃枪21可以个别省略或全部省略;
所述料仓9增设预热室;
上述一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法,包括如下步骤:
步骤1,加料:
当建炉或大修炉时,在炉底铺设2~4层方木,厚度在200~500mm,然后在上面铺1~2米焦炭,在焦炭上摆放比较长的中型废钢,留出燃烧区,直径大于预热段炉内直径,烘炉期间不加破碎料废钢,全部用中型废钢,正常冶炼时加入破碎料废钢;
步骤2,预热熔化:
启动变频引风机6做冷调试,运行正常后,点燃浸油木块,启动主氧燃烧嘴14,前期加大过氧系数2~3,燃烧部分焦炭,使整个系统升温;前期熔化的钢水碳比较高,铸成铁块,可在正常冶炼时逐步少量掺入钢水调碳用,待炉温正常后将过氧系数调至1以下;竖炉2的主氧燃烧嘴14提供炉内废钢预热的主要热能,燃烧温度在1800℃以上;竖炉2底部的废钢经预热接近熔化温度,遇到高温火焰后会迅速熔化;
此时火焰的上方废钢已经软化,透气性很差,高温烟气会从火焰穿孔的地方串到没有废钢的周边空间上行至竖炉2过渡段,过渡段的废钢还没有软化,烟气可以穿入,随着向上炉径逐渐变小,烟气流通面积变小,烟气会加速向废钢料柱内部扩散,最后要全部穿过废钢料柱;利用高温烟气对废钢加热,竖炉2热效率很高,烟气温度可以通过调节料柱高度调整,控制烟气温度在150℃以下;废钢料柱的表层废钢受热会多,会有部分熔化粘结,料柱没有散落,竖炉2下部会有气体上升空间,为竖炉2烟气顺行提供了空间;下部熔化的钢水会顺着搪在流钢沟上部砖缝流到流钢沟,设在下部的钢水加热氧燃烧嘴13对钢水进行二次加热,改善钢水的流动性;
步骤3,钢水成分微调:
打开出钢口12的封堵塞棒,使熔化后的钢水流入微调中间包10,开启氧燃枪21对微调中间包10内的钢水进行升温至1600℃以上,出钢前根据钢水成分,打开辅助料加料口18,将料仓9中的合金辅料加入至微调中间包10内,对钢水进行合金化成分微调及增碳和扩散脱氧;
钢水成分微调时,底吹透气砖23吹氩气搅拌,使钢水温度、成分均匀,由于有了扩散脱氧,合金收得率很高,可少加铝脱氧剂,因此钢水夹杂物很少;
出钢过程及成分微调时,氧燃枪21一直在工作状态,供气强度可根据加热需要调整,氧燃比控制在1~1.01,回烟管道24的阀门受微调中间包10内压力传感器控制,始终保持微负压-20~30Pa,既要保证不能烟气外溢,又不能吸进太多空气;燃烧的高温烟气全部通过回烟管道24返回竖炉2内预热废钢,减少热量损失;
步骤4,更换、维护:
正常冶炼过程中,竖炉2的出钢口12一直在出钢状态,当更换微调中间包10时,停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作,并出尽竖炉2内的钢水和微调中间包10内的钢水,更换新的微调中间包10后,继续开启钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14进行冶炼;
当竖炉2的出钢口12侵蚀较大时,停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作,并出尽竖炉2内的钢水,用耐火炮泥堵实出钢口12,然后用合适直径的钻头重新开口后继续运行;
步骤5,出钢:
钢水在微调中间包10内完成温度、成分微调后,当要出钢时,机械手拉出流钢口22的塞棒,钢水自动流出至钢包11内,出完钢后机械手自动封堵流钢口22的塞棒,钢包11转移至LF炉工位精炼,做最后微调及等待。
所述步骤3中,可用钢包11替代微调中间包10用于承接钢水及微调,钢包11替代时,需间歇式出钢,出钢口12用耐火泥封堵,每次出钢用开口机开口出钢,出钢时钢渣混出;
本发明一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法,与现有技术相比,有益效果为:
一、竖炉的熔化段和预热段设置超厚保温,排烟温度可以通过废钢加入高度调节,控制在150℃以下,因此热效率很高,在冶炼熔化过程能源利用率可达80%左右,是电炉能源利用率的2~3倍,如果把石墨电极的能耗因素一并考虑,会是电弧炉能源转化率的4~5倍以上。
二、在竖炉和引风机之间设置管道反应器,管道反应器后设除尘器,无论是燃气还是直接燃烧碳粉,由于燃气或碳粉中有硫,燃烧时会生成SO2和SO3,也会有硝,废钢预热时会产生一定量的二恶英和重金属,因此尾气需要治理,本发明采用在烟道上设置管道反应器,向管道反应器内喷吹活性炭粉,用活性炭粉吸附烟气里的硫、硝、二噁英、重金属,在管道反应器后设置除尘器回收吸附剂和尘,经过处理的烟气达标排放;由于在每次停炉前要把炉内废钢全部熔化掉,因此烟气温度会很高,为了保护炉顶设备和后部烟道及除尘滤料,在炉顶设置了喷雾降温装置,喷雾量受控于后部除尘系统温度,既要不会对后部设备造成过热破坏,烟气温度又不要低于露点,避免造成糊堵滤料。该工艺解决了目前废钢预热冶炼过程有害气体排放超标问题;为防止CO排放超标,在竖炉的上部炉温600-800℃区间设置了空气或氧气喷吹孔,做二次燃烧。
三、本发明炼钢炉在全氧燃烧时,烟气量少,带走的热量少,能源利用率高;能源流合理,节能减排效果显著,冶炼环节能耗只是传统电炉冶炼的30%左右;CO2排放不到电弧炉冶炼排放的三分之一,不到长流程冶炼的10%,减排效果显著;
四、由于氧燃烧嘴或氧燃枪的氧燃比可以小于1,竖炉下部高温区是还原性气氛,废钢氧化会大大减少,因此金属收得率会大大提高,钢水的含氧量也会大大降低,可以减少脱氧剂成本,精炼成本会降低。
五、由于能源流合理,冶炼工艺得到优化,整个制造成本比电弧炉降低180~260元/吨钢;设备投资远远少于电弧炉工艺投资,设备折旧费用会远低于电弧炉工艺。
综上所述,本发明的全废钢冶炼工艺是融节能、低碳、环保、低成本于一体的绿色冶炼工艺。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的结构示意图;
图2为图1结构示意图的局部放大图;
图3为本发明实施例1的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的钢包结构示意图;
图中:1-上料系统,2-竖炉,3-管道反应器,4-除尘器,5-进气管,6-变频引风机,7-烟囱,8-可升降保温罩,9-料仓,10-微调中间包,11-钢包,12-出钢口,13-钢水加热氧燃烧嘴,14-主氧燃烧嘴,15-补吹氧气管,16-降温喷淋系统,17-封闭加料系统,18-辅助料加料口,19-回烟口,20-测温取样口,21-氧燃枪,22-流钢口,23-吹气透气砖,24-回烟管道,25吹气透气砖。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图1-3对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
如图1-3所示,一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,包括上料系统1、竖炉2、管道反应器3、除尘器4、进气管5、变频引风机6、烟囱7、可升降保温罩8、料仓9、微调中间包10和钢包11;
所述竖炉2底部侧壁设置有出钢口12,所述竖炉2的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴13,所述竖炉2的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴14,所述竖炉2的中段设置有补吹氧气管15,所述竖炉2的上段设置有降温喷淋系统16,所述竖炉2的顶部设置有封闭加料系统17;
所述可升降保温罩8上设置有辅助料加料口18、回烟口19、测温取样口20和氧燃枪21;
所述微调中间包10侧壁下部设置有流钢口22;所述微调中间包10底部设置有吹气透气砖23;所述钢包11底部设置有吹气透气砖25;
所述上料系统1的上料端与竖炉2顶部的封闭加料系统17相连接,所述竖炉2的上部出烟口通过管道连接管道反应器3的进烟口,所述管道反应器3的出烟口通过管道连接除尘器4的进气口,所述除尘器4的出气口通过管道连接变频引风机6的引风口,所述除尘器4与变频引风机6的连接管道上设置有进气管5,所述变频引风机6的出风口通过管道连接烟囱7;
所述竖炉2的出钢口12通过管道连接微调中间包10,所述微调中间包10上加盖可升降保温罩8,所述可升降保温罩8上的辅助料加料口18通过管道与料仓9的底部出料口连接,所述可升降保温罩8上的回烟口19通过回烟管道24与竖炉2的进气口连接;所述微调中间包10的流钢口22下设钢包11,用于承接钢水;
所述除尘器4出气口处设置有阀门;
所述进气管5设置有阀门;
所述回烟管道24与竖炉2进气口处设置有阀门;
所述竖炉2的出钢口12设置有封堵塞棒;
所述微调中间包10的流钢口22外设塞棒;
所述可升降保温罩8的辅助料加料口18设置有阀门;
所述降温喷淋系统16外接水源;
所述钢水加热氧燃烧嘴13、主氧燃烧嘴14和补吹氧气管15的数量根据竖炉2的具体规模大小确定;
所述钢水加热氧燃烧嘴13用氧燃枪替代;所述主氧燃烧嘴14用氧燃枪替代;
所述微调中间包10可用钢包11替代;
所述钢包11后续连接冶炼、精炼设备时,可升降保温罩8上的辅助料加料口18、测温取样口20和氧燃枪21可以个别省略或全部省略;
所述料仓9增设预热室。
本实施例在某钢铁企业新建一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,竖炉2上部预热区内径2.4米,上部预热区高度15米,下部燃烧区内径3.5米,燃烧区高度3米,燃烧区到上部细段过度高度2米,竖炉2总高度20米,底部设废钢支撑平台,平台直径2.8米,平台周边为流钢沟,流钢沟为倾斜式,出钢口处最低,出钢口对面沟最浅,最浅处流钢沟深300mm,最深处500mm,熔化后的钢液通过流钢沟流到出钢口12处,通过可控制液面出钢口12流出;在废钢支撑台上800mm处设6支主氧燃烧嘴14,均匀分布炉子周边,枪口向下斜向布置,火焰下限至废钢支撑台中心,主要用于废钢熔化预热,是竖炉2的主要能源提供者;在废钢支撑台上200mm处布置4支钢水加热氧燃烧嘴13,切线下斜布置,火焰指向钢液流沟,冲击方向与钢液流向一致,主要用于给熔化后的钢水加热和清理脱落到钢水流沟的废钢,钢水加热氧燃烧嘴13也可用于调整提高产能;为防止未熔化废钢落入流钢沟,用耐火砖覆盖在流钢沟上,钢水通过砖缝流下,熔化的钢液通过倾斜流钢沟流到出钢口12处,并流出竖炉2;
燃气为煤气发生炉煤气,热值1350千卡/立方米,助燃气体为全氧气;
在预热段中间设置了8个补吹氧气管15,做二次燃烧,确保排放烟气CO达标排放;
在竖炉2顶部出烟口后设置了管道反应器3,喷吹活性炭粉,吸附烟气中的SO2、SO3、NOx、二噁英及重金属,在管道反应器3后设除尘器4,为防止偶尔的烟气温度过高,影响除尘滤料寿命和对炉顶设施造成破坏,在竖炉2顶部设置了降温喷淋系统16,喷雾量受炉顶温度传感器控制,保证烟气温度低于滤料承受最高温度,又要控制喷雾量,保证烟气温度高于露点,避免造成滤料糊堵;
除尘器4后设变频引风机6,电机为调频电机,调频电机受燃烧区压力控制,燃烧区保持微负压。
上述一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法,包括如下步骤:
步骤1,加料:
当建炉或大修炉时,在炉底铺设2~4层方木,厚度在200~500mm,然后在上面铺1~2米焦炭,在焦炭上摆放比较长的中型废钢,留出燃烧区,直径大于预热段炉内直径,烘炉期间不加破碎料废钢,全部用中型废钢,正常冶炼时加入破碎料废钢;
步骤2,预热熔化:
启动变频引风机6做冷调试,运行正常后,点燃浸油木块,启动主氧燃烧嘴14,前期加大过氧系数2~3,燃烧部分焦炭,使整个系统升温;前期熔化的钢水碳比较高,铸成铁块,可在正常冶炼时逐步少量掺入钢水调碳用,待炉温正常后将过氧系数调至1以下;竖炉2的主氧燃烧嘴14提供炉内废钢预热的主要热能,燃烧温度在1800℃以上;竖炉2底部的废钢经预热接近熔化温度,遇到高温火焰后会迅速熔化;此时火焰的上方废钢已经软化,透气性很差,高温烟气会从火焰穿孔的地方串到没有废钢的周边空间上行至竖炉2过渡段,过渡段的废钢还没有软化,烟气可以穿入,随着向上炉径逐渐变小,烟气流通面积变小,烟气会加速向废钢料柱内部扩散,最后要全部穿过废钢料柱;利用高温烟气对废钢加热,竖炉2热效率很高,烟气温度可以通过调节料柱高度调整,控制烟气温度在150℃以下;废钢料柱的表层废钢受热会多,会有部分熔化粘结,料柱没有散落,竖炉2下部会有气体上升空间,为竖炉2烟气顺行提供了空间;下部熔化的钢水会顺着搪在流钢沟上部砖缝流到流钢沟,设在下部的钢水加热氧燃烧嘴13对钢水进行二次加热,改善钢水的流动性;
步骤3,钢水成分微调:
打开出钢口12的封堵塞棒,使熔化后的钢水流入微调中间包10,开启氧燃枪21对微调中间包10内的钢水进行升温至1600℃以上,出钢前根据钢水成分,打开辅助料加料口18,将料仓9中的合金辅料加入至微调中间包10内,对钢水进行合金化成分微调及增碳和扩散脱氧;
钢水成分微调时,底吹透气砖23吹氩气搅拌,使钢水温度、成分均匀,由于有了扩散脱氧,合金收得率很高,可少加铝脱氧剂,因此钢水夹杂物很少;
出钢过程及成分微调时,氧燃枪21一直在工作状态,供气强度可根据加热需要调整,氧燃比控制在1~1.01,回烟管道24的阀门受微调中间包10内压力传感器控制,始终保持微负压-20~30Pa,既要保证不能烟气外溢,又不能吸进太多空气;燃烧的高温烟气全部通过回烟管道24返回竖炉2内预热废钢,减少热量损失;氧燃枪21加热尽量使钢水温度满足后部精炼要求,节省后续在LF炉加热步骤,降低加热成本;也可以在料仓9上增设一个预热室,把要投入微调中间包的合金辅料先送入预热室,将微调中间包10内的高温烟气引入预热室,对合金辅料进行预热后投入微调中间包10中,既可以减少投入合金辅料带来的温降,也减少了钢水增氢,这样可以大大减少LF炉的精炼压力,对于降低冶炼成本大有益处,也可以提高冶炼效率;
步骤4,更换、维护:
正常冶炼过程中,竖炉2的出钢口12一直在出钢状态,当更换微调中间包10时,停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作,并出尽竖炉2内的钢水和微调中间包10内的钢水,更换新的微调中间包10后,继续开启钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14进行冶炼;
当竖炉2的出钢口12侵蚀较大时,停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作,并出尽竖炉2内的钢水,用耐火炮泥堵实出钢口12,然后用合适直径的钻头重新开口后继续运行;
步骤5,出钢:
钢水在微调中间包10内完成温度、成分微调后,当要出钢时,机械手拉出流钢口22的塞棒,钢水自动流出至钢包11内,出完钢后机械手自动封堵流钢口22的塞棒,钢包11转移至LF炉工位精炼,做最后微调及等待。
本实施例的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法,在正常冶炼时,平均2小时出3包钢水,每包钢水60吨,正好与后部连铸匹配,运行3个月一直非常稳定。
Claims (10)
1.一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,包括上料系统(1)、竖炉(2)、管道反应器(3)、除尘器(4)、进气管(5)、变频引风机(6)、烟囱(7)、可升降保温罩(8)、料仓(9)、微调中间包(10)和钢包(11);
所述竖炉(2)底部侧壁设置有出钢口(12),所述竖炉(2)的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴(13),所述竖炉(2)的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴(14),所述竖炉(2)的中段设置有补吹氧气管(15),所述竖炉(2)的上段设置有降温喷淋系统(16),所述竖炉(2)的顶部设置有封闭加料系统(17);
所述可升降保温罩(8)上设置有辅助料加料口(18)、回烟口(19)、测温取样口(20)和氧燃枪(21);
所述微调中间包(10)侧壁下部设置有流钢口(22);所述微调中间包(10)底部设置有吹气透气砖(23);所述钢包(11)底部设置有吹气透气砖(25);
所述上料系统(1)的上料端与竖炉(2)顶部的封闭加料系统(17)相连接,所述竖炉(2)的上部出烟口通过管道连接管道反应器(3)的进烟口,所述管道反应器(3)的出烟口通过管道连接除尘器(4)的进气口,所述除尘器(4)的出气口通过管道连接变频引风机(6)的引风口,所述除尘器(4)与变频引风机(6)的连接管道上设置有进气管(5),所述变频引风机(6)的出风口通过管道连接烟囱(7);
所述竖炉(2)的出钢口(12)通过管道连接微调中间包(10),所述微调中间包(10)上加盖可升降保温罩(8),所述可升降保温罩(8)上的辅助料加料口(18)通过管道与料仓(9)的底部出料口连接,所述可升降保温罩(8)上的回烟口(19)通过回烟管道(24)与竖炉(2)的进气口连接;所述微调中间包(10)的流钢口(22)下设钢包(11),用于承接钢水。
2.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述除尘器(4)出气口处设置有阀门;所述进气管(5)设置有阀门;所述回烟管道(24)与竖炉(2)进气口处设置有阀门;所述竖炉(2)的出钢口(12)设置有封堵塞棒;所述微调中间包(10)的流钢口(22)外设塞棒;所述可升降保温罩(8)的辅助料加料口(18)设置有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述降温喷淋系统(16)外接水源。
4.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述钢水加热氧燃烧嘴(13)、主氧燃烧嘴(14)和补吹氧气管(15)的数量根据竖炉(2)的具体规模大小确定。
5.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述钢水加热氧燃烧嘴(13)用氧燃枪替代;所述主氧燃烧嘴(14)用氧燃枪替代。
6.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述微调中间包(10)可用钢包(11)替代。
7.根据权利要求1或5所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述钢包(11)后续连接冶炼、精炼设备时,可升降保温罩(8)上的辅助料加料口(18)、测温取样口(20)和氧燃枪(21)可以个别省略或全部省略。
8.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统,其特征在于,所述料仓(9)增设预热室。
9.权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法,其特征在于,包含如下步骤:
步骤1,加料:
当建炉或大修炉时,在炉底铺设2~4层方木,厚度在200~500mm,然后在上面铺1~2米焦炭,在焦炭上摆放比较长的中型废钢,留出燃烧区,直径大于预热段炉内直径,烘炉期间不加破碎料废钢,全部用中型废钢,正常冶炼时加入破碎料废钢;
步骤2,预热熔化:
启动变频引风机(6)6做冷调试,运行正常后,点燃浸油木块,启动主氧燃烧嘴(14)14,前期加大过氧系数2~3,燃烧部分焦炭,使整个系统升温;前期熔化的钢水碳比较高,铸成铁块,可在正常冶炼时逐步少量掺入钢水调碳用,待炉温正常后将过氧系数调至1以下;竖炉(2)2的主氧燃烧嘴(14)14提供炉内废钢预热的主要热能,燃烧温度在1800℃以上;竖炉2底部的废钢经预热接近熔化温度,遇到高温火焰后会迅速熔化;
此时火焰的上方废钢已经软化,透气性很差,高温烟气会从火焰穿孔的地方串到没有废钢的周边空间上行至竖炉(2)2过渡段,过渡段的废钢还没有软化,烟气可以穿入,随着向上炉径逐渐变小,烟气流通面积变小,烟气会加速向废钢料柱内部扩散,最后要全部穿过废钢料柱;利用高温烟气对废钢加热,竖炉(2)2热效率很高,烟气温度可以通过调节料柱高度调整,控制烟气温度在150℃以下;废钢料柱的表层废钢受热会多,会有部分熔化粘结,料柱没有散落,竖炉(2)2下部会有气体上升空间,为竖炉(2)2烟气顺行提供了空间;下部熔化的钢水会顺着搪在流钢沟上部砖缝流到流钢沟,设在下部的钢水加热氧燃烧嘴(13)13对钢水进行二次加热,改善钢水的流动性;
步骤3,钢水成分微调:
打开出钢口(12)的封堵塞棒,使熔化后的钢水流入微调中间包(10),开启氧燃枪(21)对微调中间包(10)内的钢水进行升温至1600℃以上,出钢前根据钢水成分,打开辅助料加料口(18),将料仓(9)中的合金辅料加入至微调中间包(10)内,对钢水进行合金化成分微调及增碳和扩散脱氧;
钢水成分微调时,底吹透气砖(23)吹氩气搅拌,使钢水温度、成分均匀,由于有了扩散脱氧,合金收得率很高,可少加铝脱氧剂,因此钢水夹杂物很少;
出钢过程及成分微调时,氧燃枪(21)一直在工作状态,供气强度可根据加热需要调整,氧燃比控制在1~1.01,回烟管道(24)的阀门受微调中间包(10)内压力传感器控制,始终保持微负压-20~30Pa,既要保证不能烟气外溢,又不能吸进太多空气;燃烧的高温烟气全部通过回烟管道(24)返回竖炉(2)内预热废钢,减少热量损失;
步骤4,更换、维护:
正常冶炼过程中,竖炉(2)的出钢口(12)一直在出钢状态,当更换微调中间包(10)时,停止竖炉(2)的钢水加热氧燃烧嘴(13)和主氧燃烧嘴(14)的工作,并出尽竖炉(2)内的钢水和微调中间包(10)内的钢水,更换新的微调中间包(10)后,继续开启钢水加热氧燃烧嘴(13)和主氧燃烧嘴(14)进行冶炼;
当竖炉(2)的出钢口(12)侵蚀较大时,停止竖炉(2)的钢水加热氧燃烧嘴(13)和主氧燃烧嘴(14)的工作,并出尽竖炉(2)内的钢水,用耐火炮泥堵实出钢口(12),然后用合适直径的钻头重新开口后继续运行;
步骤5,出钢:
钢水在微调中间包(10)内完成温度、成分微调后,当要出钢时,机械手拉出流钢口(22)的塞棒,钢水自动流出至钢包(11)内,出完钢后机械手自动封堵流钢口(22)的塞棒,钢包(11)转移至LF炉工位精炼,做最后微调及等待。
10.根据权利要求9所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法,其特征在于,所述步骤3中,用钢包(11)替代微调中间包(10)用于承接钢水及微调,钢包(11)替代需间歇式出钢,出钢口(12)用耐火泥封堵,每次出钢用开口机开口出钢,出钢时钢渣混出。
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