CN114891952A - 一种氧燃电联合预熔废钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧燃电联合预熔废钢的方法，属于废钢烘烤熔化技术领域，包括以下步骤：步骤一、将废钢装入中频炉中，然后喷吹混合煤气和氧气的混合气体，预热至设定温度，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；步骤二、采用中频炉供电升温至废钢熔化；步骤三、向中频炉中添加废钢，喷吹混合煤气和氧气的混合气体加热，加热时间为n，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；步骤四、重复步骤二和步骤三，直至废钢熔化，即可。本发明充分利用在低温区(室温‑1000℃)，煤气预热效率高，高温区(>1000℃)中频电加热利用率高的特点，对废钢进行联合加热，达到高效率、低成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于废钢烘烤熔化技术领域，具体涉及一种氧燃电联合预熔废钢的方法。
背景技术
废钢冶炼是废钢资源化利用的最有效途径之一。且冶炼1吨废钢，可节约1.7吨精矿粉，350千克标准煤，减少1.6吨二氧化碳排放、3吨固体废弃物排放，同时可以极大降低硫化物、氮氧化物等污染物的排放，可有效解决资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的问题。在此背景下，钢包、废钢槽、回转窑、箱式炉、铁水罐等各种各样的废钢烘烤设备及手段也相应出现。大部分使用煤或煤气，有条件的地区也使用天然气，对废钢进行烘烤，一般地烘烤至500-800℃，因受限于烘烤温度，这些方法在钢铁冶炼过程中增加的废钢量并不大。因此，在钢铁冶炼过程中，提高废钢量，是目前废钢冶炼亟需解决的问题。
如申请号为CN201810561446.X的一种废钢预热方法、半钢炼钢工艺方法及利用半钢冶炼提高钢水产量的方法，以及相近的申请号为CN201810561248.3的方法，其特征在于：提供一种废钢预热方法、半钢炼钢工艺方法及利用半钢冶炼提高钢水产量的方法,对钒钛铁水进行预处理脱硫后，将所述钒钛铁水转至提钒转炉提钒得到高温半钢；通过废钢预热方法在半钢罐对废钢进行预热制得预热废钢,将所述高温半钢置入所述半钢罐内使所述废钢熔化并与其混合得到混合半钢,将所述混合半钢置入炼钢转炉炼钢。利用半钢冶炼特殊工艺方法,充分利用半钢罐余热及钢包烘烤位置,实现对废钢预热,然后利用高温半钢将预热的废钢熔融得到混合半钢,将混合半钢直接加入转炉炉内炼钢,从而达到提高钢水产量的目的。该方法主要是利用空罐的预热和半钢的物理热来预热废钢，一是该方法适用范围小，只对特定工艺制度有效，如半钢冶炼制度；二是空罐和半钢的物理余热有限，迫使废钢加入量受限。
申请号为CN202011174080.4的一种中频炉顶吹氧脱碳的方法及申请号为CN202011171192.4的一种中频炉顶吹氧脱碳装置，其共同特征描述的是，包括如下步骤：S1、中频炉准备阶段,在中频炉的顶部炉盖侧上方提前插设一个吹氧枪,先放在准备工作位,等准备吹氧时,先移到正上方再下降,从而使得结构方便氧枪贯穿至中频炉的内部；S2、金属冶炼,将待冶炼的原料投入到中频炉内,对原料进行加热直至其完全融化；S3、氧枪的插入,中频炉内的原料完全熔化后,通过机械手或者其他的机械结构将氧枪贯穿顶部炉盖插入到中频炉内,氧枪的下端距离金属液面控制在基准枪位处,所述基准枪位＝氧枪喷头出孔直径×(28-30),从而避免氧枪被融化,同时也不影响碳的氧化反应；S4、钢水吹炼脱碳,通过氧枪对中频炉内的金属液进行吹氧,首先进行软吹5-10mi n,再进行硬吹10-15m in,按照每吨矿石原料对应吹氧时间在20-25mi n,吹氧的气压区间控制在0.100-0.150MPa,吹氧枪的氧气体积流量也需要根据软吹和硬吹进行变动调节,将软吹和硬吹过程持续进行,在高温环境下金属液中的碳会与氧气快速反应生成气体产物,气体会脱离中频炉从而达到脱碳的效果。该方法是待中频炉内的原料完全熔化后再插入氧枪，废钢熔化完全依靠电能，成本较高，生产效率低，把中频炉当做转炉，理论可行，但在炉容比上无法实现，即中频炉没有足够的冶炼空间。
申请号为CN202011198171.1的一种在转炉炉内烘烤废钢的操作方法及其附属新型专利申请号为CN202022420656.2的一种在转炉内烘烤废钢的煤氧枪，其共同特征在于描述：(1)、将煤氧枪移动到工作位,在氧枪口长明火位置点火后下降至等待位；(2)、将料槽废钢加入转炉,来回摇炉3-5次,使废钢均匀分布,后将炉子摇正,将煤气、氧气开度均调节至规定参数；(3)、判断火焰正常,枪位降至一定值,根据冲击废钢声音进行压枪操作,规定时间后快速将氧枪降至一定值(相对高度)；(4)、烘烤到时间后提枪,烘烤结束后关闭氧气,再关闭煤气；(5)、最后打开氮气,吹扫2分钟后关闭氮气阀门；(6)、废钢烘烤结束后正常兑铁冶炼,冶炼结束后正常溅渣；(7)、溅渣结束后,将煤氧枪移至工作位,重复点火—下枪等待—加废钢烘烤—提枪关火—移枪操作。该发明利用煤气转炉中对废钢进行提前加热，理论可行，最大的缺点一是延长转炉冶炼周期，降低转炉效率；二是因受冶炼周期所限，烘烤时间必然有限，废钢烘烤温度及量也有限。
申请号为CN201921810043.0的一种在铁水罐对废钢进行在线预热的装置，其特征在于：悬臂梁和转臂的一端通过销轴转动连接在烘烤支架上，转臂的另一端与仰角驱动液压缸的活塞杆连接，碳化稻壳储料筒和铁水罐盖分别固定在悬臂梁上，铁水罐盖上设有烧嘴和加料孔，烧嘴与燃气管道连接。该实用新型利用铁水罐空闲等待时间对铁水罐内的废钢进行烘烤加热，并在废钢加热完成后向废钢表面喷洒碳化稻壳对预热后废钢进行保温，增加转炉热源。该方案仍然是对废钢进行有限烘烤，而不能熔化，这就决定了该方案增加的废钢量有限。
申请号为CN201921756432.X的一种可移动式预热废钢的装置，其特征在于：内轨道上设有渣罐车,渣罐车上设有渣罐,所述内轨道外侧平行设置有外轨道,所述外轨道上设有移动架,该移动架顶部设有预热室；所述渣罐车位于移动架正下方。本实用新型利用移动架载着预热室,预热室中放置废钢,在移动架与渣罐车同时移动时,充分利用渣罐车中转炉渣热量预热废钢,可利用渣跨天车将废钢加入预热室,废钢装入方便,预热后的废钢可通过倾动装置直接加入钢包内,无需再次倒运。该方法利用转炉渣热量对废钢进行预热，思路巧妙，但转炉渣热量有限，又处于隔空仅能依靠热辐射进行预热，加热程度及热量穿透力有限，无法大批量加热废钢。
申请号为CN201910796847.8的一种通过氧燃枪在铁包中预热废钢提高废钢比的冶炼方法，其特征在于：S1：装料：将兑完铁水的空铁包中装入废钢,控制废钢装入量为转炉出钢量的4％～8％；S2:废钢预热：将所述装有废钢的空铁包加热,加热时间为3分钟,控制加热后铁包中的废钢温度为500～700℃；S3:装入铁水：在所述加热后的铁包中装入铁水,铁水装入量为750kg/吨钢；S4:兑入转炉：在转炉中加入废钢,废钢装入量为转炉出钢量的20％,然后在转炉中加入所述铁包中的铁水与废钢。S5:加焦丁吹炼：转炉开吹前,通过料仓一次性加入焦丁,焦丁加入量根据铁水温度和硅含量控制在0～10kg/t。该方法因温度烘烤较低，只有500-700℃，所以废钢加入量有限。
申请号为CN201510247349.X的一种废钢预热预熔、高效电炉炼钢新工艺，其特征在于：(1)预热前的处理：通过高压气枪的冲击去除废钢表面的泥土或者附着在水泥表面的残渣；(2)炉外预热：先将预热装置内放入焦炭,再将清理好的废钢放入到预热装置内,并在预热装置上安装好烧咀,并且持续对其补充供给燃料；(3)炉内预热：将预热好的废钢放入到电炉内,这里采用的是烧咀和电极装在同一炉盖上的电炉,然后启动电炉,使火焰和电弧同时对废钢进行加热,再将钢水热装热送进入到电炉内,补充剩余部分废钢,加入少量的石灰、萤石；(4)将熔炼好的钢水输送到模具内,经过冷却后使其成为方块形或者圆柱形。该方法利用焦炭对废钢进行炉外加热，再利用电弧进行熔化，废钢烧损大，能耗高，能源介质有效利用率低。
申请号为CN201320632935.2的一种中频炉废钢预热步进输送装置，其特征在于：在车架上面经减振输送架安装有一台步进输送机,在步进输送机输送槽前端下方设有出料口,在步进输送机的输送槽上面安装有保温罩,在保温罩上面向输送槽内安装油气燃烧加热嘴,在输送槽上面与旋转装置相对应的保温罩后面设有加料口。用步进输送机和封闭式预热保温装置对钢铁原料在输送过程中进行预热。该装置体积庞大，占地较多，烘烤温度低，则影响产量及效率；烘烤温度高，废钢易粘结、卡料，影响生产顺行。
申请号为CN201180045455.X的一种用于废钢料的预热装置和配有该预热装置的冶金熔融容器，其特征在于：该预热装置具有由壳体壁包围的、用于容纳废钢料的垂直的炉身,和至少一个、包括多个彼此平行延伸的、在侧面相互间隔开的指形件的、可移动地安置在关闭位置和打开位置之间的封闭件,该封闭件的指形件在关闭位置上为了挡住废钢料而至少部分地伸入炉身中,并且在打开位置上使炉身至少开启到废钢料能从炉身中落入熔融容器中的程度。该至少一个封闭件这样安置,使得该封闭件能从炉身的侧面进入该炉身中,并且能在侧面从该炉身中移出。该方法仍然是利用熔化过程产生的热废气及部分热辐射对上部的废钢进行预热，以期减少废钢熔化的能源消耗。因废气和辐射热量有限，所以其加热的温度及数量均较低。
为此，本发明提出了一种氧燃电联合熔化废钢方法，而不再局限于烘烤，使熔化的废钢水与铁水以“比例无限”形式勾兑，再进入转炉，在转炉超强氧化氛围下，C、S i、Mn、P、Ti等一切有可能导致成品成分超标的易氧化元素再也构不成任何威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧燃电联合预熔废钢的方法，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种氧燃电联合预熔废钢的方法,包括以下步骤：
步骤一、将废钢装入中频炉中，然后喷吹混合煤气和氧气的混合气体，预热至设定温度，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；
步骤二、采用中频炉供电升温至废钢熔化；
步骤三、向中频炉中添加废钢，喷吹混合煤气和氧气的混合气体加热，喷吹时间为n，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；
步骤四、重复步骤二和步骤三，直至废钢熔化，即可。
进一步地，混合煤气和氧气的混合气体中混合煤气和氧气的体积比为4-2:1。
进一步地，氧气射流≥2.1MPa，混合煤气压力≥15kPa。
进一步地，设定温度≥1000℃。
进一步地，中频炉供电升温的温度为1450±50℃，可根据废钢种类进行设定。
进一步地，步骤三中的喷吹时间n选择为：添加废钢次数为第二次添加，n为首次喷吹时间的1/2；添加废钢次数为第三次添加，n为首次喷吹时间的1/3或为0；添加废钢次数大于3时，n为0，直接中频炉送电加热熔化废钢。
本发明的有益效果：
1.本发明充分利用在低温区(室温-1000℃)，煤气预热效率高，高温区(>1000℃)中频电加热利用率高的特点，对废钢进行联合加热，达到高效率、低成本的目的；
2.本发明利用中频炉作为废钢加热容器，由喷枪将混合煤气和氧气的混合气体喷进中频炉进行燃烧，当废钢被预热至1000℃以上时，停止喷吹，中频炉开始送电加热升温，直至废钢全部熔化；
3.本发明中当废钢被预热至1000℃以上时，也可以提升喷枪至中频炉口上方，即喷枪口在烟罩内继续喷吹，同时中频炉开始送电加热，直至废钢全部熔化。本方法中必须确保中频炉送电前喷枪离开炉口，以防止感应加热对金属喷枪的伤害。
4.本发明中要求氧气射流≥2.1MPa，混合煤气压力≥15kPa，只有高压高速射流才能对废钢具有穿透力；
5.本发明中，由于废钢熔化后，堆体积下降，需要第二次、第三次添加废钢，也可以把熔化的废钢水直接倒入铁水罐与铁水勾兑。本方法中若第一次加入的废钢熔化后，进行第二次添加废钢，继续利用喷嘴对废钢进行燃烧加热，喷吹时间控制在第一次的1/2左右。可以直接倒出，也可以选择继续添加废钢。第三次添加废钢后，可以根据生产节奏，选择继续利用喷吹燃烧加热，时间控制在第一次的1/3左右，也可以不用喷嘴，直接中频炉送电加热熔化废钢。
与现有技术相比，本发明提供的方法中燃料及电能利用率均高，节奏灵活，便于生产组织，且成本低廉。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明氧燃电联合加热熔化废钢的方法的控制曲线；
图2为发明氧燃电联合加热熔化废钢的流程的示意图；
图中：1、移动烟罩；2、升降式喷枪；3、中频炉；4、铁水罐；5、铁水。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明氧燃电联合加热熔化废钢的方法的控制曲线，在低温区(室温-1000℃)，煤气预热效率高，高温区(>1000℃)中频电加热利用率高的特点，对废钢进行联合加热，达到高效率、低成本的目的。
请参阅图2，为本发明氧燃电联合加热熔化废钢的流程的示意图，包括以下步骤：
将废钢装入中频炉3后，移动烟罩1移动到中频炉3正上方，升降式喷枪2下降到工作位开始喷吹煤气和氧气的混合气体，燃烧放热，加热废钢，待废钢温度上升至1000℃以上，提出升降式喷枪2，中频炉3开始送电升温，直至废钢全部熔化。中频炉3旋转倾斜，倒出废钢进入铁水罐4，与铁水5中和。进入下一工序转炉冶炼。
实施案例1
(1)中频炉3中装入废钢240kg，移动烟罩1移动到中频炉3正上方，下降喷枪2，开始喷吹混合煤气和氧气的混合气体，氧气射速控制在2.1MPa，混合煤气压力15kPa，混合煤气和氧气的体积比为3:1；
(2)喷吹20mi n，提枪，废钢表面红外测温1140℃；
(3)中频炉3送电升温，功率120kW，持续25mi n废钢开始熔化，35mi n全部熔化；
(4)将中频炉3中的液态废钢全部倒出，试验结束。
应用本发明，实现55mi n熔化240kg废钢。
实施案例2
(1)中频炉3中装入废钢260kg，移动烟罩1移动到中频炉3正上方，下降喷枪2，开始喷吹混合煤气和氧气的混合气体，氧气射速控制在2.3MPa，混合煤气压力20kPa，混合煤气和氧气的体积比为4:1；
(2)喷吹15mi n，提枪，废钢表面红外测温1110℃；
(3)中频炉3送电升温，功率150kW，持续22mi n废钢开始熔化，28mi n全部熔化。
(4)挪开移动烟罩1，向中频炉3中再加入150kg废钢，再把移动烟罩1移动到中频炉3正上方，下降喷枪2，开始喷吹混合煤气和氧气的混合气体，氧气射速仍控制在2.3MPa，混合煤气压力20kPa，混合煤气和氧气的体积比为4:1；
(5)喷吹10mi n，提枪，废钢表面红外测温1230℃；
(6)中频炉3二次送电升温，功率150kW，持续10mi n废钢开始熔化，15mi n全部熔化；
(7)将中频炉3中的液态废钢全部倒出，试验结束。
应用本发明，实现68mi n熔化410kg废钢。
实施案例3
(1)中频炉3中装入废钢250kg，移动烟罩1移动到中频炉3正上方，下降喷枪2，开始喷吹混合煤气和氧气的混合气体，氧气射速控制在2.2MPa，混合煤气压力18kPa，混合煤气和氧气的体积比为4:1；
(2)喷吹16mi n，提枪，废钢表面红外测温1100℃；
(3)中频炉3送电升温，功率180kW，持续25mi n废钢开始熔化，32mi n全部熔化。
(4)挪开移动烟罩1，向中频炉3中再加入180kg废钢，再把移动烟罩1移动到中频炉3正上方，下降喷枪2，开始喷吹混合煤气和氧气的混合气体，喷枪2的枪口位于中频炉3的炉口上方60mm，氧气射速仍控制在2.2MPa，混合煤气压力18kPa，混合煤气和氧气的体积比为4:1，同时中频炉3开始二次送电升温，功率180kW，持续12mi n废钢开始熔化，18mi n全部熔化。
(5)将中频炉3中的液态废钢全部倒出，试验结束。
应用本发明，实现64mi n熔化430kg废钢。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将废钢装入中频炉中，然后喷吹混合煤气和氧气的混合气体，预热至设定温度，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；
步骤二、采用中频炉供电升温至废钢熔化；
步骤三、向中频炉中添加废钢，喷吹混合煤气和氧气的混合气体加热，加热时间为n，停止喷吹混合煤气和氧气的混合气体；
步骤四、重复步骤二和步骤三，直至废钢熔化，即可。
2.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，混合煤气和氧气的混合气体中混合煤气和氧气的体积比为4-2:1。
3.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，氧气射流≥2.1MPa，混合煤气压力≥15kPa。
4.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，设定温度≥1000℃。
5.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，添加废钢次数为第二次添加，n为首次喷吹时间的1/2。
6.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，添加废钢次数为第三次添加，n为首次喷吹时间的1/3或为0。
7.根据权利要求1所述的一种氧燃电联合预熔废钢的方法，其特征在于，添加废钢次数大于3时，n为0，即直接中频炉送电加热熔化废钢。
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