CN114294944A - 一种电弧等离子体供氢冶炼的方法及电炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电弧等离子体供氢冶炼的方法及电炉，属于冶金技术领域，向中空电极的一端通入含氢气体，所述含氢气体为100％氢气、氢气与其它气体混合物以及天然气中的一种；氢气体进入所述中空电极的初始流速不低于50m/s，从中空电极中输出并到达电弧等离子体时的流速通常大于340m/s。本发明采用向电弧等离子体提供含氢气体，缩短了电弧等离子体产生的电弧长度，从而无需更厚的泡沫渣埋弧，并且提高了电弧对流换热效率，降低冶炼电能消耗，采用过渡接头使得中空电极和气体管路使得的连接更加便捷，当中空电极损耗更换时，使用过渡接头上的吊环即可对中空电极进行吊装更换，过渡接头拆卸后即可安装到新的中空电极上继续使用而无需更换气体管路，极大的节约了成本，提升拆装效率。
Description
技术领域
本发明属冶金技术领域，涉及一种电弧等离子体供氢冶炼的方法及电炉。
背景技术
电弧炉用于生产液态金属，一般来说是钢，液态金属是一种固态熔料，例如废钢或还原铁，及其他添加料生产而得，在过程开始时向电弧炉提供废钢或还原铁，接着点燃电弧炉的电极与熔料之间的等离子体电弧，通过电弧炉内的等离子体电弧产生的能量可将熔料熔化。
随着电弧炉炼钢技术的发展，高效化作为提高竞争力的关键越来越被重视。提高电源功率是高效冶炼的重要措施，受限于超高功率石墨电极直径及其载流密度，单根电极承受的电流有限，最大至140kA。提高二次侧电压也遇到难以克服的问题，弧压与弧长正相关，随着弧压的提高，弧长也变的更长，工艺上需更厚的泡沫渣埋弧，否则暴露的弧光一方面造成大量能量损失，另一方面严重侵蚀炉衬，然而更大直径的电极和更厚的泡沫渣意味着更高的成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电弧等离子体供氢冶炼的方法及电炉，在不影响电弧功率的情况下，缩短电弧长度，节约冶炼成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种电弧等离子体供氢冶炼的方法，向中空电极的一端通入含氢气体，所述含氢气体为100％氢气、氢气与其它气体混合物以及天然气中的一种；氢气体进入所述中空电极的初始流速不低于50m/s，在中空电极中被逐步加热至1700℃～2300℃，从中空电极中输出并到达电弧等离子体时的流速通常大于340m/s，最高可达900m/s。
进一步，所述含氢气体的流量为10～300Nm3/h、压力为0.1～2.5Mpa。
本发明的另一方面，提供了一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，包括炉体和安装在所述炉体内的中空电极，还包括过渡接头和气体管路，所述过渡接头一端连接所述中空电极，另一端连接所述气体管路，所述过渡接头内设有连通所述气体管路和所述中空电极的通孔，所述气体管路远离过渡接头的一端连接气体阀站，所述过渡接头远离中空电极的一侧上设有吊环以便于吊装与过渡接头固定连接的中空电极。本发明的基础方案提供的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉便于连接中空电极与气体管路以及向中空电极内通入气体，并提升装置的气密性和便捷性。
进一步，所述过渡接头与所述中空电极通过设置在所述过渡接头上的锥形外螺纹和所述中空电极上与所述锥形外螺纹相匹配的内螺纹可拆卸连接，螺纹连接方便快捷，并且可重复拆卸，便于中空电极损耗后的更换。
进一步，所述过渡接头上设有管接头，所述气体管路通过所述管接头与所述过渡接头相连。
进一步，所述管接头为快速管接头便于气体管路与过渡接头的快速连接。
进一步，所述气体管路靠近所述过渡接头的一端为柔性管以适应中空电极的升降调节。
进一步，所述中空电极至少为一根。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过向电弧等离子体中提供含氢气体的方法，缩短了电弧等离子体产生的电弧长度，防止电弧损伤炉衬，从而无需更厚的泡沫渣用于埋弧，极大的节约了成本，并且提高了电弧对流换热效率，提高了冶炼钢液的速度，向电弧等离子体供含氢气体后形成还原性气氛，降低中空电极端部石墨的氧化消耗，且能减少氮氧化物的生成，并能减少钢液氮含量，提高钢液质量。
2、本发明采用过渡接头使得中空电极和气体管路使得的连接更加方便，当中空电极损耗更换时，通过过渡接头上的吊环即可对中空电极进行吊装，并且只需将过渡接头拆卸后即可安装到新的中空电极上继续使用而无需更换气体管路，极大的节约了成本，提升拆装效率。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为一种电弧等离子体供氢冶炼电炉的结构示意图；
图2为过渡接头的结构示意图。
附图标记：1-炉体、2-导电横臂、3-中空电极、4-过渡接头、5-气体管路、6-气体阀站、7-底电极、8-电弧等离子体、11-炉衬、12-钢液、13-泡沫渣、41-外螺纹、42-管接头、43-吊环、51-柔性管
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
请参阅图1～图2，为一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，所述电炉1为直流电炉，包括一根中空电极3作为阴极，炉体设有底电极14作为阳极，中空电极3被导电横臂2夹持。该电炉1中含氢气体由气体阀站6经气体管路5、过渡接头4、中空电极3通入电弧等离子体8。气体管路5中与过渡接头4连接的部分为柔性管51，可适应中空电极3的升降调节，其中所述中空电极3至少为一根。
所述过渡接头4具有锥形外螺纹41，可与中空电极3直接相连，其中部设有管接头42，优选的为快速接头，可与柔性管51方便的连接断开，过渡接头还有吊环43，用于调整、更换电极时起吊。电炉冶炼生产时石墨电极损耗后需及时更换，该过渡接头4使气体管路5与中空电极3的连接非常方便，本实施例以直流电炉为例说明，对交流电炉也同样适用。
本实施提供的电弧等离子体供氢冶炼的电炉用过渡接头使得中空电极3和气体管路5的连接更加便捷，并且能够提升装置整体的气密性。并且当中空电极3损耗更换时，通过吊环43即可对中空电极3进行吊装，并且只需将过渡接头4拆卸后即可安装到新的中空电极3上继续使用而无需更换气体管路5，极大的节约了成本，提升拆装效率。
实施例2
一种电弧等离子体供氢冶炼的方法，其具体步骤如下：
向中空电极3的一端通入含氢气体，所述含氢气体为100％氢气、氢气与其它气体混合物以及天然气中的一种，且在进入所述中空电极3的初始流速不低于50m/s，所述中空电极3的内径为15mm～30mm，所述中空电极3输出含氢气体的一端温度通常为1700℃～2300℃。
具体的，气体阀站6中的含氢气体经过所述气体管路5，通过所述过渡接头4通入所述中空电极3，所述含氢气体通过所述中空电极3提供给电弧等离子体8，电弧等离子体8在含氢气体的作用下电弧弧长变短。
进一步，所述含氢气体为100％氢气，且在通入所述中空电极3前，流量为10～300Nm3/h、压力为0.1～2.5Mpa，通常弧长缩短10％～30％，取决于含氢气体的成分、流速等因素。与此同时，监测炉内泡沫渣层厚度H，调节含氢气体流量，使电弧长度L小于等于H。
具体的，电极直径550mm，电极中心孔直径20mm，含氢气体的流量52Nm3/h，压力为1MPa，含氢气体在进入中空电极3的初始流速为50m/s，所述中空电极3输出含氢气体的一端温度大于1700℃，含氢气体在中空电极3中加热，从中空电极3中输出，到达电弧等离子体8时流速通常大于340m/s，当增大含氢气体的流量时，出口处流速继续升高，最高流速约为900m/s。进入电弧等离子的气体拥有较高的初始流速，并被电弧加速至每秒数千米的速度，可提高电弧与钢液12的对流换热系数，对流换热系数与电弧等离子体流速的0.5次方成正比，从而提高电弧等离子体8的热效率，降低冶炼消耗电能。
本实施例中向所述电弧等离子体8供含氢气体后，还可提高电炉输入功率，这是由于弧压升高，而弧长在含氢气体的作用下，仍可被原有的泡沫渣13覆盖，而不辐射至炉衬11，所以泡沫渣13的厚度保持不变。并且向电弧等离子体8供含氢气体后，形成还原性气氛，降低中空电极3端部石墨的氧化消耗，且能减少氮氧化物的生成，并能减少钢液氮含量，提高钢液质量。特别是对直流电炉，弧长较交流电炉长，采用本实施例方法后，同等弧压下，电弧长度缩短，所需泡沫渣13厚度变薄，减少造渣材料消耗，极大的节约了成本。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种电弧等离子体供氢冶炼的方法，其特征在于：向中空电极(3)的一端通入含氢气体，所述含氢气体为100％氢气、氢气与其它气体混合物以及天然气中的一种；含氢气体进入所述中空电极(3)的初始流速不低于50m/s。
2.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的方法，其特征在于：所述含氢气体为100％氢气，且在通入所述中空电极(3)前的流量为10～300Nm3/h、压力为0.1～2.5Mpa。
3.一种用权利要求1-2任意一项所述的电弧等离子体供氢冶炼电炉，包括炉体(1)和安装在所述炉体(1)内的中空电极(3)，其特征在于：还包括过渡接头(4)和气体管路(5)，所述过渡接头(4)一端连接所述中空电极(3)，另一端连接所述气体管路(5)，所述过渡接头(4)内设有连通所述气体管路(5)和所述中空电极(3)的通孔，所述气体管路(5)远离过渡接头(4)的一端连接气体阀站(6)，所述过渡接头(4)远离中空电极(3)的一侧上设有吊环(43)以便于吊装与过渡接头(4)固定连接的中空电极(3)。
4.根据权利要求3所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，其特征在于：所述过渡接头(4)与所述中空电极(3)通过设置在所述过渡接头(4)上的锥形外螺纹和设置在所述中空电极(3)上与所述锥形外螺纹相匹配的内螺纹可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，其特征在于：所述过渡接头(4)上设有管接头(42)，所述气体管路(5)通过所述管接头(42)与所述过渡接头(4)相连。
6.根据权利要求5所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，其特征在于：所述管接头(42)为快速管接头。
7.根据权利要求3所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，其特征在于：所述气体管路(5)靠近所述过渡接头(4)的一端为柔性管(51)。
8.根据权利要求3所述的一种电弧等离子体供氢冶炼的电炉，其特征在于：所述中空电极(3)至少为一根。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3730961A (en) * | 1971-01-22 | 1973-05-01 | British Steel Corp | Arc ignition by seeded gas |
| GB1510909A (en) * | 1976-10-25 | 1978-05-17 | Inst Elektroswarki Patona | Plasma-arc-remelting |
| CN201270602Y (zh) * | 2008-09-22 | 2009-07-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种电极联结接头和一种石墨电极联结组件 |
| CN103906849A (zh) * | 2011-11-03 | 2014-07-02 | 西门子公司 | 用于运行电弧炉的方法 |
| CN105940765A (zh) * | 2013-10-31 | 2016-09-14 | 首要金属科技德国有限责任公司 | 用于操作电弧炉的方法以及电弧炉 |
| CN111886323A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-11-03 | 加拿大派罗杰尼斯有限公司 | 用于废物熔化和气化的dc电弧炉 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3730961A (en) * | 1971-01-22 | 1973-05-01 | British Steel Corp | Arc ignition by seeded gas |
| GB1510909A (en) * | 1976-10-25 | 1978-05-17 | Inst Elektroswarki Patona | Plasma-arc-remelting |
| CN201270602Y (zh) * | 2008-09-22 | 2009-07-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种电极联结接头和一种石墨电极联结组件 |
| CN103906849A (zh) * | 2011-11-03 | 2014-07-02 | 西门子公司 | 用于运行电弧炉的方法 |
| CN105940765A (zh) * | 2013-10-31 | 2016-09-14 | 首要金属科技德国有限责任公司 | 用于操作电弧炉的方法以及电弧炉 |
| CN111886323A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-11-03 | 加拿大派罗杰尼斯有限公司 | 用于废物熔化和气化的dc电弧炉 |
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