CN115354115B - 一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法，属于炼钢的技术领域。所述超短流程低碳炼钢系统包括电弧炉、烟气预热通道、连续加料还原通道和金属料上料系统；所述电弧炉的一侧与所述烟气预热通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的上部与所述连续加料还原通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的尾部与所述金属料上料系统相连通。本发明通过装置结构设置和使用方法结合起来，解决了现有技术中电弧炉炼钢生产的直接还原铁存在的多种问题，例如：电弧炉炼钢废钢的还原时间较长，不能实现连续加料适用性较差，且无法有效实现烟气余热的充分利用等问题，利于工业大规模生产和推广。

Description

一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法
技术领域
本发明属于炼钢的技术领域，涉及一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法。
背景技术
电弧炉炼钢主要以废钢、生铁、直接还原铁（Direct reduction iron, DRI）等为主要原料，利用电极与熔池金属之间产生的电弧放出大量的热来熔化金属，是冶炼高品质特殊钢的重要工艺流程。
近年来，随着废钢资源的短缺以及对钢产品质量的高要求，使得电弧炉炼钢发展面临严峻的挑战。直接还原铁由于其金属化率高，有含杂质元素少成为电弧炉炼钢的优质替代原料，且国外电弧炉炼钢流程使用大比例生产已较为成熟。
目前，用于电弧炉炼钢生产的直接还原铁主要由两种：煤基直接还原铁和气基直接还原铁。
国内以煤基直接还原铁为主，以转底炉法、回转窑法、隧道窑法为代表，使用大量的化石燃料和碳质还原剂对球团矿进行焙烧还原，在当前国家大力倡导碳减排政策实施情况下，该工艺因产生大量的CO2，发展受到一定的限制。
气基直接还原铁则是以天然气、氢气等气体作为还原气对竖炉内的铁矿石或球团矿进行直接还原得到的金属化球团，该工艺与煤基还原相比，还原效率高，CO2排放少。但使用气基还原的重要条件之一是需要大量廉价，稳定且低碳的还原气体作为保障，显然这种方法对于目前国内的生产情况而言是不现实的，国内生产成本高昂，不适用于作为电弧炉炼钢生产原料，且上述工艺生产的直接还原铁通常需要冷却至一定温度后，再运输至电弧炉炼钢车间使用，这个过程需要浪费了大量的热量。
基于上述工艺存在的问题，也有相关现有技术提出了新方法，即将高压压块球团放入加热装置，利用电弧炉高温烟气对加热装置中的球团进行预热还原，通过管道与电弧炉连接，将还原后的高温金属化球团输送至熔池进行熔炼。
而该方法还原时间较长，不能实现连续加料适用性较差，且无法有效实现烟气余热的充分利用。
且中国专利CN1116240A公开了冷固球团直接炼钢的方法，其中的经过预热的冷固球团直接加入电弧炉中的熔融钢液或铁水中，经过补充热量而熔化；显然给出了不需要经过将冷固球团高温还原处理而直接用于炼钢的技术启示，也没有实现连续加料，且无法有效实现烟气余热的充分利用。
现有技术中还公开了一种利用转底炉生产高温金属化球团直接用于电弧炉炼钢的装置及方法，该方法减少了金属化球团运输过程中的能量损耗。但这种新方法与目前现有的工艺存在同样的问题，使用了大量的化石燃料和碳质还原剂，发展受到一定的限制。
中国专利CN209722240U公开了一种利用竖炉尾气烘烤炼钢用冷固球团的装置，虽然能够充分利用余热能源烘烤球团，但是显然冷固球团的放置装置表明冷固球团输送连续性差，机械化程度低，连续烘干过程的手工操作强度大。
综上所述，现有的电弧炉炼钢使用直接还原铁生产流程存在CO2排放高，生产成本高，直接还原铁还原时间较长等问题。因此，如何在保证有效替代电弧炉炼钢废钢资源短缺以及炼钢CO2排放少、能耗低的基础上，设计出能够实现冷固球团连续还原、金属化球团的连续加料、制造成本低、CO2排放低等优势的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法，将成为解决电弧炉发展重大难题的关键一步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的电弧炉炼钢生产的直接还原铁存在多种问题，例如煤基还原工艺过程会排放大量的CO2，气基直接还原铁工艺过程则会耗费大量稳定且低碳的还原气体，冷固球团直接炼钢连续加料适用性较差，烟气余热难以得到充分利用。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统，所述超短流程低碳炼钢系统包括电弧炉、烟气预热通道、连续加料还原通道和金属料上料系统，在其中分别进行上料，预热，还原，升温，熔炼；所述电弧炉的一侧与所述烟气预热通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的上部与所述连续加料还原通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的尾部与所述金属料上料系统相连通。
优选地，所述电弧炉的第四孔外侧与所述烟气预热通道相连通，所述连续加料还原通道的出料端与所述烟气预热通道的排烟口相连通，各设备机械构件尺寸相互匹配连接。
优选地，所述电弧炉包括电极、炉壁集束氧枪、碳枪、埋入式喷粉枪和底吹元件；所述电极设置在电弧炉的顶部，所述炉壁集束氧枪设置在电弧炉炉壁，所述碳枪设置在电弧炉炉壁，所述埋入式喷粉枪设置在电弧炉炉壁熔池液面以下，所述底吹元件设置在电弧炉底部；其中所述电极、所述炉壁集束氧枪、所述碳枪、所述埋入式喷粉枪和所述底吹元件从高到低依次设置。
优选地，所述电极位于电弧炉顶部，冶炼时穿过电弧炉炉盖插入电弧炉熔池。
优选地，所述炉壁集束氧枪与水平面呈15-60°的倾斜角度设置在电弧炉炉壁，氧气射流朝向电弧炉熔池，设置数量由电弧炉容量和冶炼工艺确定。所述碳枪与水平面呈15-60°的倾斜角度设置在电弧炉炉壁适宜位置，设置数量由电弧炉容量和冶炼工艺确定；所述埋入式喷粉枪设置在电弧炉炉壁熔池液面以下100-500mm的适宜位置；所述底吹元件设置在电弧炉底部，可向熔池中喷吹不同流量不同种类气体。
优选地，所述烟气预热通道包括金属料氢氧燃烧器、链板输送机、水冷装置和金属料加料挡板；所述金属料氢氧燃烧器设置在所述烟气预热通道的顶部，所述链板输送机设置在所述烟气预热通道内的底部，所述水冷装置设置在所述链板输送机的底部，所述金属料加料挡板设置在所述烟气预热通道内的尾端且与所述金属料上料系统相连通。
优选地，所述链板输送机负责振动输送金属料和冷固球团。
优选地，所述水冷装置为所述烟气预热通道提供冷却保护。
优选地，所述金属料加料挡板为单向式活动挡板。
优选地，所述金属料氢氧燃烧器所述烟气预热通道的顶部呈排列式分布，数量根据实际加热需求确定，具备燃烧热值高，CO2、NOx排放低等特点。
优选地，所述连续加料还原通道包括溜槽、物料传送带、冷固球团氢氧燃烧器、冷固球团加料口、冷固球团加料挡板和除尘装置；所述溜槽的高位端和低位端分别与所述连续加料还原通道和所述烟气预热通道相连通，所述物料传送带设置在所述连续加料还原通道内部，所述冷固球团氢氧燃烧器设置在所述连续加料还原通道的顶部，所述冷固球团加料口与所述连续加料还原通道相连通，所述冷固球团加料挡板固定设置在所述冷固球团加料口，所述除尘装置设置在所述冷固球团加料口后端、并与所述连续加料还原通道相连通。
优选地，所述冷固球团加料口由不锈钢材料制造，其内衬附有耐火材料。
优选地，所述冷固球团加料挡板可控制冷固球团加入量和烟气的逸出。
优选地，所述金属料氢氧燃烧器所述烟气预热通道的顶部呈排列式分布，数量根据实际加热需求确定，具备燃烧热值高，CO2、NOx排放低等特点。
优选地，所述金属料上料系统包括振动筛、高位料仓、上料轨道、运斗车、低位料仓；所述振动筛设置在所述高位料仓内，且与所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的尾部相连通，所述高位料仓的远离所述烟气预热通道的一端与所述上料轨道相连通，所述运斗车在所述上料轨道上滑动设置，所述上料轨道的远离所述高位料仓的一端与所述低位料仓相连通。
一种所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，所述超短流程低碳炼钢系统的使用方法如下步骤：
S1、开启冷固球团加料挡板加入冷固球团，控制物料输送带运转速度将冷固球团铺满连续加料还原通道，打开冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例满足要求时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团，控制物料输送带运转速度，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，使用碳枪喷吹碳粉造泡沫渣，帮助脱除电弧炉熔池中的[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
优选地，所述金属料包括但不仅限于重型废钢、普通废钢、压块、渣钢、自产料、废钢屑、生铁、直接还原铁等金属料。
优选地，所述金属料上料系统、所述连续加料还原通道、所述烟气预热通道、所述电弧炉中的物质与能量、时间处于动态平衡。
优选地，冶炼开始后，所述金属料上料系统持续上料，所述电弧炉产生的高温烟气通过所述烟气预热通道对金属料持续预热，控制物料输送速度，待金属料温度满足要求后进入所述电弧炉熔池熔炼。
优选地，所述二次高温烟气进入所述连续加料还原通道对冷固球团进行预热，同时，开启所述冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团进行升温还原，所述烟气预热通道中多种物料能量保持动态平衡，根据金属料加料比例和冶炼周期动态控制加料时间；在电弧炉熔池中，利用所述炉壁集束氧枪喷吹高速氧气射流，所述碳枪喷吹碳粉，所述埋入式喷粉枪喷吹石灰粉，所述底吹元件底吹气体搅拌等多种技术协同作用炼钢。
优选地，步骤S8中，使用碳枪喷吹碳粉造泡沫渣过程中，同时使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，进行吹炼造渣；同时控制底吹元件进行底吹气体搅拌。
优选地，所述电弧炉炉壁集束氧枪数量为1-6支，所述碳枪数量为1-3支，所述埋入式喷粉枪数量为1-3支；所述底吹元件数量可以为1-8个，底吹介质为氮气、氩气、二氧化碳、氧气中的至少一种。
优选地，所述物料输送带运转速度为0-3t/min，所述链板输送机输送速度为0.5-3.5t/min，冶炼周期为35-55min，适用于30-350t连续加料电弧炉。
优选地，所述冷固球团加料比例可以为30-100%，金属料预热温度为150-650℃，球团金属化率为85%以上，球团入炉温度为1200℃以上。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
上述方案中，本发明通过一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的装置结构设置和使用，能够实现冷固球团连续还原、金属化球团的连续加料、制造成本低、CO2排放低、热能利用率高等优势，利于工业大规模生产和推广。
本发明的装置结构设置包括金属料上料系统、连续加料还原通道、烟气预热通道和电弧炉，在其中能够分别进行连续的上料、预热、还原和熔炼；该装置结构的设置及使用方法可以有效替代电弧炉炼钢废钢资源短缺，解决废钢残余元素循环富集，满足钢产品的高质量生产要求，减少CO2的排放和能源的消耗，降低生产成本。
本发明针对不同的电弧炉炼钢生产过程，充分利用电弧炉烟气余热和氢氧燃烧器协同作用，对金属料和冷固球团进行预热升温；可以大幅减少烟气余热直接被除尘风机抽走，避免造成能量的浪费；同时也对烟气温度进行加热，控制烟气温度区间，减少烟尘中氯化物和二噁英的产生，减少对环境产生的污染。
本发明可以实现超短流程低碳炼钢，其是利用金属料上料系统持续上料，通过烟气预热通道对金属料进行预热，连续加料进入电弧炉熔池；同时，烟气余热和氢氧燃烧器连续供热对连续加料还原通道中的冷固球团进行预热还原升温，利用高速氧气射流、喷吹碳粉、喷吹石灰粉、底吹搅拌等多种技术协同作用于电弧炉熔池炼钢，实现原料-钢水快速炼钢。
本发明可以实现冷固球团预热还原升温连续加入，平均40min内完成钢水冶炼，冷固球团金属化率达到85%以上，球团入炉温度1200℃以上，并保持连续生产120小时以上，可替代电弧炉使用30~100%废钢生产，减少了废钢资源短缺以及钢液中Cu、Pb、Sn、As、Sb等残余元素循环富集，吨钢生产能耗降低15kgce，CO2排放降低100kg以上。
总之，本发明通过装置结构设置和使用方法结合起来，解决了现有技术中电弧炉炼钢生产的直接还原铁存在的多种问题，例如：电弧炉炼钢废钢的还原时间较长，不能实现连续加料适用性较差，且无法有效实现烟气余热的充分利用等问题，利于工业大规模生产和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的结构示意图；
图2为本发明的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的结构俯视图；
图3为本发明的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法的生产流程图；
附图标记说明如下：
1、金属料上料系统；101、低位料仓；102、上料轨道；103、运斗车；104、高位料仓；105、振动筛；2、连续加料还原通道；201、冷固球团加料口；202、冷固球团加料挡板；203、冷固球团氢氧燃烧器；204、溜槽；205、除尘装置；206、物料传送带；3、烟气预热通道；301、金属料加料挡板；302、链板输送机；303、水冷装置；304、金属料氢氧燃烧器；4、电弧炉；401、电极；402、炉壁集束氧枪；403、碳枪；404、埋入式喷粉枪；405、底吹元件。
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和解决的技术问题进行阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实施例，而不是全部实施例。
如图1和2所示，一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统，所述超短流程低碳炼钢系统包括电弧炉4、烟气预热通道3、连续加料还原通道2和金属料上料系统1。
所述电弧炉4包括电极401、炉壁集束氧枪402、碳枪403、埋入式喷粉枪404和底吹元件405；所述电极401位于电弧炉顶部，冶炼时穿过电弧炉炉盖插入电弧炉熔池；所述炉壁集束氧枪402呈与水平面呈45°设置在电弧炉炉壁，氧气射流朝向电弧炉熔池，设置数量由电弧炉容量和冶炼工艺确定。所述碳枪403与水平面呈40°设置在电弧炉炉壁适宜位置，设置数量由电弧炉容量和冶炼工艺确定；所述埋入式喷粉枪404设置在电弧炉炉壁熔池液面以下适宜位置；所述底吹元件405设置在电弧炉底部，可向熔池中喷吹不同流量不同种类气体。
所述烟气预热通道3包括金属料加料挡板301、链板输送机302、水冷装置303和金属料氢氧燃烧器304；所述金属料加料挡板301设置在所述烟气预热通道3尾部且与高位料仓104相连通，为单向式活动挡板；所述链板输送机302设置在所述烟气预热通道3内部，负责振动输送金属料和冷固球团；所述水冷装置303设置在所述链板输送机302底部，为所述烟气预热通道3提供冷却保护；所述金属料氢氧燃烧器304与设置在所述连续加料还原通道2顶部的冷固球团氢氧燃烧器203为同一种，设置在所述烟气预热通道3顶部，排列式分布，数量根据实际加热需求确定。
所述连续加料还原通道2包括冷固球团加料口201、冷固球团加料挡板202、冷固球团氢氧燃烧器203、溜槽204、除尘装置205和物料传送带206；所述冷固球团加料口201为冷固球团进入所述连续加料还原通道2的入口端，与所述连续加料还原通道2相连通，由不锈钢材料制造，其内衬附有耐火材料；所述冷固球团加料挡板202固定在所述冷固球团加料口201，可控制冷固球团加入量和烟气的逸出；所述冷固球团氢氧燃烧器203设置在所述连续加料还原通道2顶部，排列式分布，数量根据实际需求确定，具备燃烧热值高，CO2、NOx排放低等特点；所述溜槽204的高位端与所述连续加料还原通道2相连通，所述溜槽204的低位端与所述烟气预热通道3相连通；所述除尘装置205位于所诉冷固球团加料口201的后端，与所述连续加料还原通道2相连通；所述物料传送带206设置在所述连续加料还原通道2的内部，负责输送冷固球团。
所述金属料上料系统1包括低位料仓101、上料轨道102、运斗车103、高位料仓104、振动筛105；所述低位料仓101位于料场附近与所述上料轨道102相连通；所述上料轨道102的低位端与所述低位料仓101相连通，所述上料轨道102的高位端与所述高位料仓104相连通。所述运斗车103位于所述上料轨道102的上方，将所述低位料仓101内的金属料运输至所述高位料仓104。所述高位料仓104位于所述烟气预热通道3的尾部，通过所述振动筛105持续向所述烟气预热通道3给料。
一种所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，所述超短流程低碳炼钢系统的使用方法结合图3如下步骤：
S1、开启冷固球团加料挡板202加入冷固球团，控制物料输送带206运转速度将冷固球团铺满连续加料还原通道2，打开冷固球团氢氧燃烧器203对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置205并关闭冷固球团加料挡板202，启动金属料上料系统1持续给料，金属料通过烟气预热通道3进入电弧炉4熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉4熔池后，控制电极401下降并对熔池金属料进行供电升温，通过炉壁集束氧枪402向电弧炉4熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道3预热金属料，除尘装置205将二次高温烟气通过溜槽204抽入连续加料还原通道2，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道2的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道2进入电弧炉4熔池中的金属料加料比例满足要求时，关闭金属料加料挡板301，停止金属料供应；启动物料输送带206将部分还原的冷固球团通过溜槽204输送至烟气预热通道3；
S6、打开烟气预热通道3顶部的金属料氢氧燃烧器304对步骤S5中的通过溜槽204输送至烟气预热通道3的冷固球团进一步升温还原，通过链板输送机302将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉4熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉4熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机302运行，电弧炉4停止加料；打开冷固球团加料挡板202，持续加入冷固球团，控制物料输送带206运转速度，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道2，利用烟气余热和冷固球团氢氧燃烧器203对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉4熔池冶炼步骤S7中的电弧炉4熔池中的高温金属化球团，使用碳枪403喷吹碳粉造泡沫渣，帮助脱除电弧炉熔池中的[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
进一步地，所述金属料包括但不仅限于重型废钢、普通废钢、压块、渣钢、自产料、废钢屑、生铁、直接还原铁等金属料。
进一步地，所述金属料上料系统1、所述连续加料还原通道2、所述烟气预热通道3、所述电弧炉4中的物质与能量、时间处于动态平衡。
进一步地，冶炼开始后，所述金属料上料系统1持续上料，所述电弧炉2产生的高温烟气通过所述烟气预热通道3对金属料持续预热，控制物料输送速度，待金属料温度满足要求后进入所述电弧炉4熔池熔炼。
进一步地，所述二次高温烟气进入所述连续加料还原通道2对冷固球团进行预热，同时，开启所述冷固球团氢氧燃烧器203对冷固球团进行升温还原，所述烟气预热通道3中多种物料能量保持动态平衡，根据金属料加料比例和冶炼周期动态控制加料时间；在电弧炉4熔池中，利用所述炉壁集束氧枪402喷吹高速氧气射流，所述碳枪403喷吹碳粉，所述埋入式喷粉枪404喷吹石灰粉，所述底吹元件405底吹气体搅拌等多种技术协同作用炼钢。
进一步地，步骤S8中，使用碳枪403喷吹碳粉造泡沫渣过程中，同时使用埋入式喷粉枪404对熔池喷吹石灰粉，进行吹炼造渣；同时控制底吹元件405进行底吹气体搅拌。
进一步地，所述电弧炉炉壁集束氧枪402数量为1-6支，所述碳枪403数量为1-3支，所述埋入式喷粉枪404数量为1-3支；所述底吹元件405数量可以为1-8个，底吹介质为氮气、氩气、二氧化碳、氧气中的至少一种。
进一步地，所述物料输送带206运转速度为0-3t/min，所述链板输送机302输送速度为0.5-3.5t/min，冶炼周期为35-55min，适用于30-350t连续加料电弧炉。
进一步地，所述冷固球团加料比例可以为30-100%，金属料预热温度为150-650℃，球团金属化率为85%以上，球团入炉温度为1200℃以上。
实施例1
本实施例应用于60 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼45钢，采用30%冷固球团，70%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长30m，其顶部的12个氢氧燃烧器并排安装，每间隔5m安装2个，烟气预热通道长27m，氢氧燃烧器10个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪3支，碳枪1支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件2个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入18t冷固球团，控制物料输送带运转速度为3t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为3t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过3支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到42t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的10个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1400℃以上，控制链板输送机运转速度为3t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团18t，控制物料输送带运转速度为3t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为150kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为150kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为20L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在35min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到87%，球团入炉温度平均在1300℃，并保持连续生产120小时，可替代电弧炉使用30%废钢生产，吨钢生产能耗降低15kgce，CO2排放降低100kg以上。吨钢生产成本降低100~200元。
实施例2
本实施例应用于100 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼低合金CrMo系钢种，采用50%冷固球团，50%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长36m，其顶部的12个氢氧燃烧器并排安装，每间隔5m安装2个，烟气预热通道长27m，氢氧燃烧器12个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪4支，碳枪3支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件3个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入50t冷固球团，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为3t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过4支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到50t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为3t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的8个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1300℃以上，控制链板输送机运转速度为3t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团50t，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为130kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为130kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为18L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在50min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到85%，球团入炉温度平均在1247℃，并保持连续生产120小时，可替代电弧炉使用50%废钢生产，吨钢生产能耗降低22kgce，CO2排放降低80kg以上。吨钢生产成本降低80元以上。
实施例3
本实施例应用于75 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼SiMn特殊钢，采用18%冷固球团，82%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长30m，其顶部的8个氢氧燃烧器并排安装，每间隔6m安装2个，烟气预热通道长25m，氢氧燃烧器8个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪3支，碳枪1支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件3个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入13.5t冷固球团，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开8个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为3.2t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过3支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到13.5t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的8个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1200℃以上，控制链板输送机运转速度为3.2t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团13.5t，控制物料输送带运转速度为2.5t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和8个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为110kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为110kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为18L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在45min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到88%，球团入炉温度平均在1250℃，并保持连续生产120小时，可替代电弧炉使用18%废钢生产，吨钢生产能耗降低15kgce，CO2排放降低100kg以上。吨钢生产成本降低85元。
实施例4
本实施例应用于90 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼低合金结构钢45Mn，采用15%冷固球团，85%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长22m，其顶部的6个氢氧燃烧器并排安装，每间隔5m安装2个，烟气预热通道长25m，氢氧燃烧器6个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪4支，碳枪2支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件3个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入13.5t冷固球团，控制物料输送带运转速度为2.6t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开6个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为3t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过4支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到13.5t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为2.6t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的6个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1300℃以上，控制链板输送机运转速度为3t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团13.5t，控制物料输送带运转速度为2.6t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和6个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为100kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为100kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为20L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在45min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到83%，球团入炉温度平均在1150℃，并保持连续生产168小时，可替代电弧炉使用18%废钢生产，吨钢生产能耗降低19kgce，CO2排放降低65kg以上。吨钢生产成本降低128元。
实施例5
本实施例应用于100 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼含硫钢，采用20%冷固球团，80%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长30m，其顶部的12个氢氧燃烧器并排安装，每间隔5m安装2个，烟气预热通道长27m，氢氧燃烧器12个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪4支，碳枪2支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件3个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入20t冷固球团，控制物料输送带运转速度为2.2t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为2.8t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过4支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到20t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为2.2t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的12个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1200℃以上，控制链板输送机运转速度为2.8t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团20t，控制物料输送带运转速度为2.2t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为135kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为80kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为15L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在45min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到85.5%，球团入炉温度平均在1200℃，并保持连续生产120小时，可替代电弧炉使用20%废钢生产，吨钢生产能耗降低11.5kgce，CO2排放降低65kg以上。吨钢生产成本降低105元。
实施例6
本实施例应用于90 t CONSTEEL电弧炉用于冶炼工具钢，采用40%冷固球团，60%废钢作为冶炼原料，连续加料还原通道长30m，其顶部的12个氢氧燃烧器并排安装，每间隔6m安装2个，烟气预热通道长27m，氢氧燃烧器12个，安装方式与连续加料还原通道顶部相同。电弧炉炉壁集束氧枪3支，碳枪1支，埋入式喷粉枪1支，底吹元件2个。
具体冶炼过程如下：
S1、开启冷固球团加料挡板持续加入36t冷固球团，控制物料输送带运转速度为3t/min，直至将冷固球团铺满连续加料还原通道，关闭物料输送带运转，打开12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，控制物料输送带运转速度为3t/min，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过3支炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例达到42t时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带，控制物料输送带运转速度为3t/min，将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的10个金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，调节氢氧燃烧器火焰温度为1300℃以上，控制链板输送机运转速度为3t/min，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团18t，控制物料输送带运转速度为3t/min，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和12个冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，同时，调节碳枪喷吹碳粉速率为150kg/min，喷吹碳粉造泡沫渣，脱除熔池中[C]、[P]、[S]、[N]等杂质元素；同时，使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，喷吹速率为150kg/min进行吹炼造渣；同时，调节底吹氩气速率为15L/min搅拌；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
采用本实施例的一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统及使用方法及方法后，在45min内完成钢水冶炼，经检测，冷固球团入炉金属化率达到85%，球团入炉温度平均在1300℃，并保持连续生产120小时，可替代电弧炉使用40%废钢生产，吨钢生产能耗降低13kgce，CO2排放降低60kg以上。吨钢生产成本降低90元。
上述方案中，本发明通过一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的装置结构设置和使用，能够实现冷固球团连续还原、金属化球团的连续加料、制造成本低、CO2排放低、热能利用率高等优势，利于工业大规模生产和推广。
本发明的装置结构设置包括金属料上料系统、连续加料还原通道、烟气预热通道和电弧炉，在其中能够分别进行连续的上料、预热、还原和熔炼；该装置结构的设置及使用方法可以有效替代电弧炉炼钢废钢资源短缺，解决废钢残余元素循环富集，满足钢产品的高质量生产要求，减少CO2的排放和能源的消耗，降低生产成本。
本发明针对不同的电弧炉炼钢生产过程，充分利用电弧炉烟气余热和氢氧燃烧器协同作用，对金属料和冷固球团进行预热升温；可以大幅减少烟气余热直接被除尘风机抽走，避免造成能量的浪费；同时也对烟气温度进行加热，控制烟气温度区间，减少烟尘中氯化物和二噁英的产生，减少对环境产生的污染。
本发明可以实现超短流程低碳炼钢，其是利用金属料上料系统持续上料，通过烟气预热通道对金属料进行预热，连续加料进入电弧炉熔池；同时，烟气余热和氢氧燃烧器连续供热对连续加料还原通道中的冷固球团进行预热还原升温，利用高速氧气射流、喷吹碳粉、喷吹石灰粉、底吹搅拌等多种技术协同作用于电弧炉熔池炼钢，实现原料-钢水快速炼钢。
本发明可以实现冷固球团预热还原升温连续加入，平均40min内完成钢水冶炼，冷固球团金属化率达到85%以上，球团入炉温度1200℃以上，并保持连续生产120小时以上，可替代电弧炉使用30~100%废钢生产，减少了废钢资源短缺以及钢液中Cu、Pb、Sn、As、Sb等残余元素循环富集，吨钢生产能耗降低15kgce，CO2排放降低100kg以上。
总之，本发明通过装置结构设置和使用方法结合起来，解决了现有技术中电弧炉炼钢生产的直接还原铁存在的多种问题，例如：电弧炉炼钢废钢的还原时间较长，不能实现连续加料适用性较差，且无法有效实现烟气余热的充分利用等问题，利于工业大规模生产和推广。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统，其特征在于，所述超短流程低碳炼钢系统包括电弧炉、烟气预热通道、连续加料还原通道和金属料上料系统；所述电弧炉的一侧与所述烟气预热通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的上部与所述连续加料还原通道相连通，所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的尾部与所述金属料上料系统相连通；
所述电弧炉包括电极、炉壁集束氧枪、碳枪、埋入式喷粉枪和底吹元件；所述电极设置在电弧炉的顶部，所述炉壁集束氧枪设置在电弧炉炉壁，所述碳枪设置在电弧炉炉壁，所述埋入式喷粉枪设置在电弧炉炉壁熔池液面以下，所述底吹元件设置在电弧炉底部；其中所述电极、所述炉壁集束氧枪、所述碳枪、所述埋入式喷粉枪和所述底吹元件从高到低依次设置；
所述烟气预热通道包括金属料氢氧燃烧器、链板输送机、水冷装置和金属料加料挡板；所述金属料氢氧燃烧器设置在所述烟气预热通道的顶部，所述链板输送机设置在所述烟气预热通道内的底部，所述水冷装置设置在所述链板输送机的底部，所述金属料加料挡板设置在所述烟气预热通道内的尾端且与所述金属料上料系统相连通；
所述连续加料还原通道包括溜槽、物料传送带、冷固球团氢氧燃烧器、冷固球团加料口、冷固球团加料挡板和除尘装置；所述溜槽的高位端和低位端分别与所述连续加料还原通道和所述烟气预热通道相连通，所述物料传送带设置在所述连续加料还原通道内部，所述冷固球团氢氧燃烧器设置在所述连续加料还原通道的顶部，所述冷固球团加料口与所述连续加料还原通道相连通，所述冷固球团加料挡板固定设置在所述冷固球团加料口，所述除尘装置设置在所述冷固球团加料口后端、并与所述连续加料还原通道相连通。
2.根据权利要求1所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统，其特征在于，所述金属料上料系统包括振动筛、高位料仓、上料轨道、运斗车、低位料仓；所述振动筛设置在所述高位料仓内，且与所述烟气预热通道的远离所述电弧炉的一端的尾部相连通，所述高位料仓的远离所述烟气预热通道的一端与所述上料轨道相连通，所述运斗车在所述上料轨道上滑动设置，所述上料轨道的远离所述高位料仓的一端与所述低位料仓相连通。
3.一种权利要求1-2任一所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，其特征在于，所述超短流程低碳炼钢系统的使用方法如下步骤：
S1、开启冷固球团加料挡板加入冷固球团，控制物料输送带运转速度将冷固球团铺满连续加料还原通道，打开冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S2、步骤S1中的升温还原完成后，开启除尘装置并关闭冷固球团加料挡板，启动金属料上料系统持续给料，金属料通过烟气预热通道进入电弧炉熔池；
S3、步骤S2中的金属料进入电弧炉熔池后，控制电极下降并对熔池金属料进行供电升温，通过炉壁集束氧枪向电弧炉熔池内喷吹氧气射流，提供化学热辅助金属料熔化；
S4、步骤S3的金属料熔化中产生的高温烟气进入烟气预热通道预热金属料，除尘装置将二次高温烟气通过溜槽抽入连续加料还原通道，利用抽入的二次高温烟气对铺满连续加料还原通道的冷固球团进行预热升温还原；
S5、步骤S2中通过烟气预热通道进入电弧炉熔池中的金属料加料比例满足要求时，关闭金属料加料挡板，停止金属料供应；启动物料输送带将部分还原的冷固球团通过溜槽输送至烟气预热通道；
S6、打开烟气预热通道顶部的金属料氢氧燃烧器对步骤S5中的通过溜槽输送至烟气预热通道的冷固球团进一步升温还原，通过链板输送机将满足入炉温度要求的高温金属化球团送入电弧炉熔池进行冶炼；
S7、当步骤S6中的高温金属化球团送入电弧炉熔池的加料比例满足要求时，停止链板输送机运行，电弧炉停止加料；打开冷固球团加料挡板，持续加入冷固球团，控制物料输送带运转速度，将冷固球团再次铺满连续加料还原通道，利用烟气余热和冷固球团氢氧燃烧器对冷固球团加热进行升温还原；
S8、电弧炉熔池冶炼步骤S7中的电弧炉熔池中的高温金属化球团，使用碳枪喷吹碳粉造泡沫渣，帮助脱除电弧炉熔池中的[C]、[P]、[S]、[N]杂质元素；待熔池钢水成分和温度满足出钢要求时，停止供电、供氧，冶炼结束出钢；
S9、重复上述步骤，开启下炉冶炼。
4.根据权利要求3所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，其特征在于，步骤S8中，使用碳枪喷吹碳粉造泡沫渣过程中，同时使用埋入式喷粉枪对熔池喷吹石灰粉，进行吹炼造渣；同时控制底吹元件进行底吹气体搅拌。
5.根据权利要求4所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，其特征在于，所述电弧炉炉壁集束氧枪数量为1-6支，所述碳枪数量为1-3支，所述埋入式喷粉枪数量为1-3支；所述底吹元件数量为1-8个，底吹介质为氮气、氩气、二氧化碳、氧气中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，其特征在于，所述物料输送带运转速度为0-3t/min，所述链板输送机输送速度为0.5-3.5t/min，冶炼周期为35-55min，适用于30-350t连续加料电弧炉。
7.根据权利要求3所述的基于冷固球团的超短流程低碳炼钢系统的使用方法，其特征在于，所述冷固球团加料比例为30-100%，金属料预热温度为150-650℃，球团金属化率为85%以上，球团入炉温度为1200℃以上。
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