CN1154411A - 熔炼设备 - Google Patents
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Abstract
为了改善操作，特别是为了能适用各种炉料，在一个反应容器中不仅可以精炼液体金属原料而且可以精炼固体金属原料，按照转炉方式构筑了一个反应容器(1)，在熔融金属(7)和熔渣(8)的上面具有较大的空间。为了通过可关闭的出渣槽(18’)排出熔渣(8)，熔炼设备围绕旋转中心(20)转动±8°，为了通过熔炼设备底部的可关闭的熔化道(17’)排空熔融金属，可以围绕旋转中心(19)转动±30°。围绕熔炼设备(1)的电磁线圈(16)用于电磁阻尼熔炼设备内熔融金属(7)和/或熔渣(8)的运动。在转炉操作方式下，用一个气体导入管取代在电弧炉操作方式下使用的石墨电极(5)，从而可以在压力下供入氧气。
Description
本发明是以权利要求1的前序部分所述的熔炼设备为出发点而完成的。本发明还涉及熔炼设备的应用。
权利要求1的前序部分中描述了与本发明有关的现有技术，相关的现有技术例如可以参见H.G.Muller、L.P.Hofer、H.A.Berger、R.G.Genter等人发表在期刊：S teel Standard，No.2，1944，p2-7中的文章“State-of-the-Art Solutions For Cost-effective Steel Production”。在该现有技术中，通过多个电极在炉室中产生供熔炼工艺使用的电能。通过侧喷枪或复燃喷咀从侧面供入氧、矿物燃料、煤和/或焦炭作为进一步产生能量的物质。此外，通过炉底导入氮气、CH2、O2或隋性气体，以便由铁水、固态的铁、海绵铁和废铁等各种不同的成分炼制成钢。在这种工艺中，由于铁水的强烈脱碳，产生很强的熔池搅拌和剧烈的沸腾。由此产生的缺点是熔融金属很不均匀。
有关的现有技术还可以参阅GB-A-939521，由该文献可知，反应容器的熔化区被一个流过直流电的、垂直可调的电磁线圈所包围，该电磁线圈产生3-30mT的磁通密度，从而使熔化的金属处于回转运动状态，这样一来，电弧变得比较稳定并且可以更好地得到控制。
如同权利要求1中所定义的那样，本发明所要解决的任务是，进一步改进本文开头所述的熔炼设备，使其能够更好地进行工作。
在所附的权利要求中规定了本发明的经过改进的结构安排。
本发明的优点是，形成均匀的熔融金属并确保所列出的反应供料进行有效的反应。
根据本发明的改进的结构布置，通过将熔炼设备倾斜一个不大的角度即可将熔渣和熔融金属从熔炼设备中排出。通过这种倾动，可以容易地变更反应区和电弧区，从而扩大反应区。装入炉内的静止的炉料通过熔炼设备的倾动可以更好地被加工处理。
熔渣喷溅到熔炼设备的炉盖上是人们所不希望的，利用一个电磁线圈可以减小这种喷溅。
本发明特别适合用于由铁水、固态的铁、海绵铁和废铁等各种不同的成分炼钢。可以有2个熔炼设备同时进行操作，一个以转炉方式操作，另一个以电弧炉方式操作。随后互换电极和反应介质输入管并改变操作方式。
下面通过实施例来说明本发明。
图1是二个同样建造的用于金属精炼的反应容器的剖面图，其中，左边的反应容器带有一个通过炉盖插入的石墨电极，右边的反应容器具有一个氧气输入管代替石墨电极。
图2是图1中左边的反应容器的、与图1相垂直方向的详细剖面图，该反应容器带有2个用于排出反应容器内的物料的排出槽的开闭元件和一个用于对反应容器内的物料的运动进行电磁阻尼的电磁线圈。
图3是根据图2的反应容器的剖面图，该反应容器在炉盖外面设置有一个槽，用于供入需要熔炼的炉料和排出气体。
在这些附图中，相同的部件使用相同的标号标记。
图1以剖面图表示2个相邻接的、同样建造的熔炼装置，即电弧炉和反应容器(1，2)，该熔炼装置具有反应器下部(21)、壁稍微薄一些的圆筒形反应器中间部分(22)和与之相连的、向上直径逐渐缩小的锥台部分(23)，该锥台部分由一个可移动的排烟罩即炉帽(3)和一个水冷却的炉盖(4)所封闭。反应器下部(21)在其底部中央部位有一个利用流体、最好是空气(10)冷却的炉底电极(6)。熔池即熔融金属(7)位于反应器下部(21)的下部，在其上边是熔渣(8)。反应容器(1，2)分别支承在辊式支座(14)上，参见图3，可以使反应容器(1，2)转动。第1电极即石墨电极(5)穿过电绝缘的炉盖(4)插入炉内，在生产操作过程中，石墨电极(5)与熔融金属(7)之间产生电弧(9)。通过一个图中用线条示意表示的高度调节装置(11)，可以调节石墨电极(5)的高度并将其从反应容器(1)中提取出来。
在反应器容器(2)中，代替石墨电极(5)设置了一个氧气喷枪或气体导入管(12)，用于导入例如压力为1.5MPa的氧气或气体。利用这一进气流使铁水和熔渣(8)处于涡流状态。通过高度调节装置(11)可以调整气体导入管(12)的高度并将其从反应器容器(2)中抽出。气体导入管(12)除了在其端部之外还有一个靠上一些的喷咀(12’)，该喷咀处于炉室中靠上一些的位置，即处于反应器中部(22)和锥台部分(23)中，用于气体的复燃。在靠上一些的喷咀(12’)的下面有一个棒状的气体导入管(12)，其直径比它上面的部分要小一些。
代替气体导入管(12)可以将石墨电极(5)插入反应器容器(2)中。相应地，在反应器容器(1)中代替石墨电极(5)可以插入气体导入管(12)。这样一来，两个反应器容器(1，2)中的任一个不仅可以作为具有气体导入管(12)的转炉也可以作为具有石墨电极(5)的电弧炉，从而在一个反应器容器(1或2)中可以由海绵铁和/或生铁和/或废铁和/或固态的铁熔炼成钢。
对于纯粹的电弧炉操作来说，反应器中部(22)和锥台部分(23)是不必要的，而对于纯粹的转炉操作来说，炉底电极(6)也是不必要的。
图2表示图1中反应器容器(1)的与图1相垂直的剖面图。在电弧炉操作方式下，可以通过一个开口即排出管(15)向反应器容器(1)中供给例如海绵铁，同时从反应器容器(1)中排出工艺过程中产生的气体。
为了保证在反应器容器(1)在转炉操作过程中有效地吹氧，熔池高度(h)与熔池直径(d)的比例应当在0.05-5的范围内，优选的范围是0.25-0.35。反应容积应当在0.5-1.5m3/吨待熔化料的范围内，优选的是在0.77-1.29m3/吨的范围内。
在反应器下部(21)的底部，有一个用于熔融金属(7)的第一排出孔道即熔化道(17’)，它与炉底电极(6)横向邻接并与之电绝缘。该熔化道(17’)可以通过一个液压操作的出钢部件(图中未示出)和一个第一开闭元件即熔化道闸门(17)打开或关闭。反应器容器(1)可以通过一个旋转装置(图中未示出)围绕第一旋转中心(19)旋转一个预先设定的角度(β)，该角度≤60°，优选的是≤35°，最好是30°左右。该第一旋转中心(19)位于反应器下部(21)的底部侧面以下、在熔化道(17’)和炉底电极(6)之间，它使得金属液可以从反应器容器中完全排空。
在反应器下部(21)的垂直的圆筒部分中，在电弧炉操作方式下有一个第二排出孔道即出渣槽(18’)，它位于熔渣(8)的稍微上面一点，用来排出炉渣(8)。
该出渣槽(18’)可以通过一个液压操作的第二开闭元件(图中未示出)和一个炉渣堵头(18)开启或关闭，该堵头在反应器容器(1)的内壁平滑地锁住，其宽度向外增大。为了排出炉渣(8)，可以将反应器容器(1)围绕位于炉盖(4)中的石墨电极(5)中央部位的第二旋转中心(20)旋转一个预先设定的角度(α)，该旋转角度在±45°范围内，优选的范围是±10°，最好是±8°。该宽度向外增大的炉渣堵头(18)保证了可以容易打开，并防止在吹氧过程中在其内表面上形成栓塞，另外它还可以容易更换。
在出渣槽(18’)打开的情况下，可以按图中用虚线表示的那样将气体导入管(12)插入熔渣(8)中，以便加快熔融金属和熔渣(8)中的化学反应。
位于出渣槽(18’)侧下方的烧完的电极棒(5’)用于使溶渣(8)的排出容易进行。
围绕反应器中部(22)的上部区域设置有一个电磁线圈(16)，在转炉生产工艺过程中通过电磁阻尼来减小熔融金属(7)的强烈的、不受控制的运动和熔渣(8)的起泡。通过一个整流器(图中未示出)给电磁线圈(16)供给直流电。
对于一个用于160吨待熔化炉料的、直径为6.1m的反应器容器(1，2)来说，电磁线圈(16)应具有9m的平均直径。在生产操作过程中，环状电磁线圈(16)的磁通密度B应在50-120mT的范围内，磁通密度按下式计算(单位特斯拉)：
B＝μo·i·n/D式中，μo是磁场常数(4·π·10-7)，i是线圈电流(安培)，n是电磁线圈(16)的匝数，D是线圈的平均直径(米)。对于需要100mT的磁通密度B和25kA的线圈电流i的情况来说，相应地需要匝数30的例如由铜制成的总长度850m的电磁线圈。在导体中的电流密度为6A/mm2的情况下，要求横截面积为41.67m2，相应地需要31.5吨铜。所需要的线圈电压为6×850×0.017V＝87V，所需要的功率为87×25kW＝2.175MW。在生产操作时间为30分钟的情况下，需要7kWh/吨钢的电功率。在电弧炉操作方式下，电磁线圈(16)用来以较小的磁通密度抑制熔池搅拌。
代替在反应器中部(22)的单一电磁线圈(16)，例如也可以使用2个具有半功率的线圈，其中一个在反应器中部(22)，另一个在反应器下部(21)或者在反应器下部(21)的底部的下面(图中未示出)。为了不致消弱电磁线圈(16)的磁场的作用，反应器容器(1，2)至少有一部分炉壁应当由非磁性的材料/钢构成。使用电磁线圈(16)可以减少反应器容器(1，2)的耐火砖的磨损。
图3表示对图2中所示反应器容器的改型反应器容器(1’)，其中，代替排气道(15)在锥台部分(23)设置了一个开口即侧面的槽(24)，用于装入要熔炼的炉料和排出气体。出渣槽(18’)不是用图2中所示反应器容器(1)中那样的炉渣堵头(18)关闭，而是用一个出渣门(25)关闭。反应器下部(21)具有一个不对称的加宽部分，即左面有一个突出部位(26)，在该部位设置有一个可以用熔化道闸门(17)关闭的熔化道(17’)，它同样也是处在反应器下部(21)的底部。
反应器容器(1，2)例如可以使用三相交流电弧(图中未示出)操作，不过最好是用直流电弧进行操作，这样可以保证均匀的热分布。至关重要的是，反应器容器(1，2)具有转炉的外形和尺寸，它不仅可以作为转炉而且也可以作为电弧炉进行操作。具有附加的关闭机构(17、18、25)的熔化道(17’)和出渣槽(18’)可以从内部和外部进行维修和保养。
不言而喻，不仅反应器下部(21)而且反应器中部(22)和锥台部分(23)都可以进行流体冷却。
除了用于精炼铁之外，熔炼设备(1，2)还可以用于其它金属(例如铜和铅)，用于制取氧化物(例如氧化钛)和用于炉渣处理。代替氧，还可以通过反应介质进料管(12)供入碳。
符号的说明
1，1’，2 反应器容器，电弧炉，熔炼设备
3 1，2的水冷却的炉帽，排烟罩
4 炉盖
5 第一电极，石墨电极
5’ 作为浇铸帮助的电极棒
6 第二电极，炉底电极
7 熔融金属，熔池
8 熔渣
9 电弧
10 空气，冷却流体
11 5和12的高度调节装置
12 气体导入管，氧气喷枪，反应介质导入管
12’ 12的上部喷咀
14 辊式支座
15 开口，排气道
16 电磁线圈
17 在炉底部用于排出熔融金属7的第一开闭元件，排放部件熔化道闸门
17’ 第一排出道，熔化道
18 在反应器容器1和2的侧壁上的用于排出熔渣8的第二开闭元件，炉渣堵头
18’ 第二排出道，出渣槽
19 反应器容器1和2的用于旋转角度β的第一旋转中心
20 反应器容器1和2的用于旋转角度α的第二旋转中心
21 反应器容器1和2的反应器下部
22 反应器容器1和2的圆筒形反应器中部
23 反应器容器1和2的锥台部分
24 侧面的管道，开口
25 出渣门
26 出钢凸部
d 7的直径，熔池直径
h 7的高度，熔池高度
α，β 旋转角度
Claims (10)
1.熔炼设备，包括：
a)至少一个可以进入和抽出的输入管(5，12)，它在电弧炉操作方式下至少是一个第一电极(5)；
b)至少一个第二电极(6)；
c)至少一个用于排空熔化料(7)的可以关闭的熔化道(17’)；
d)至少一个用于排出熔渣(8)的可以关闭的出渣槽(18’)；
e)一个炉盖(4)，通过炉盖(4)至少插入一个第一可进入和抽出的输入管(5，12)；
f)至少还有一个开口(15，24)；其特征在于：
g)至少一个第一电极(5)可以由至少一个反应介质导入管(12)所替换，从而，在操作过程中至少一个第一电极(5)和至少一个反应介质导入管(12)可以临时地先后通过开口插入炉盖(4)中；
h)熔炼设备可以围绕在熔化道(17’)和炉底电极(6)之间、紧靠在反应器下部的(21)的底部下面的第一旋转中心(19)转动一个预先设定的旋转角度(β)，并且
i)围绕位于炉帽(3)中炉盖(4)范围内的第一移动的输入管(5，12)的中心部位的第二旋转中心(20)转动一个预先设定的旋转角度(α)。
2.权利要求1所述的熔炼设备，其特征是，第一旋转角度(β)≤60°。
3.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备，其特征是，第二旋转角度(α)≤±45°。
4.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备，其特征是：
a)在熔炼设备(1，2)中，熔化区(7)的熔池高度(h)与熔池直径(d)的比例在0.05-5的范围内；
b)熔炼设备(1，2)中的反应容积在0.5-1.5m3/吨熔化料的范围内。
5.权利要求4所述的熔炼设备，其特征是，熔炼设备(1，2)中熔化区(7)的熔池高度(h)与熔池直径(d)的比例在0.25-0.35的范围内。
6.权利要求4或5所述的熔炼设备，其特征是，熔炼设备(1，2)中的反应容积在0.77-1.29m3/吨熔化料的范围内。
7.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备，其特征是，至少一个可以关闭的出渣槽(18’)用一个宽度向外增大的炉渣堵头(18)关闭，该堵头平滑地锁定在反应器容(1，2)的内壁处。
8.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备，其特征是：
a)围绕熔炼设备的反应器中部(22)至少设置一个被供给直流电的电磁线圈(16)，用于电磁阻尼熔炼设备内的熔融金属(7)和/或熔渣(8)的运动；
b)在生产操作过程中由上述至少一个电磁线圈(16)产生的磁通密度在50-120mT范围内。
9.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备，其特征是，与炉盖(4)一起在炉帽(3)内至少还设置一个开口(15)。
10.上述权利要求中任一项所述的熔炼设备用于炼钢的应用，
a)其中，在转炉工艺过程中、在第一工艺步骤中，在压力下通过气体导入管(12)向熔炼设备内的熔融金属供给氧气；
b)然后用电极(5)代替气体导入管(12)；
c)在第二工艺步骤中，在熔炼设备中进行电弧熔炼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN96112185A CN1154411A (zh) | 1995-07-24 | 1996-07-23 | 熔炼设备 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19526704.4 | 1995-07-24 | ||
| CN96112185A CN1154411A (zh) | 1995-07-24 | 1996-07-23 | 熔炼设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1154411A true CN1154411A (zh) | 1997-07-16 |
Family
ID=5121385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96112185A Pending CN1154411A (zh) | 1995-07-24 | 1996-07-23 | 熔炼设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1154411A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050478B (zh) * | 2006-10-26 | 2010-07-14 | 刘东业 | 转炉熔炼方法及实施该方法的设备 |
| CN101903729B (zh) * | 2007-12-18 | 2013-07-17 | Sms西马克股份公司 | 用于从含有金属或金属化合物的材料中获得金属或金属化合物的装置 |
| CN107042299A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-08-15 | 武汉科技大学 | 一种精炼钢包熔渣乳化的控制装置和方法 |
| CN110645578A (zh) * | 2019-08-26 | 2020-01-03 | 光大环保技术装备（常州）有限公司 | 一种等离子熔融炉及其电极结构 |
| CN112899491A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 普米吉(上海)国际贸易有限公司 | 电炉熔炼异质锭的方法 |
-
1996
- 1996-07-23 CN CN96112185A patent/CN1154411A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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