CN1412325A - 氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备，简称双联工艺。电弧炉采用炉中熔融钢铁料，导致电耗大、消耗高效率差。双联工艺是由氧气熔融炉集中化料再由电弧炉将其熔融的钢水快速精炼成钢。氧气熔融炉是以熔池吹氧产生的化学热，高温炉气物理热、熔池辐射热和自产煤气潜热为能源，对炉料在封闭输送过程中进行动态预热和强化加热，而后分批送入蓄热定容熔池迅速熔融，从而双联工艺取得了综合能耗下降50％以上，产量翻番，质量提高消耗下降的积极效果。

Description

氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备

本发明“氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备”是一种可将常温，钢铁料大规模快速熔融而后由电弧炉将熔融的钢水精炼成优钢的工艺及设备，简称双联工艺。

电弧炉包括高工率电弧炉，是以废钢铁为炉料，以消耗大量电能为热源进行炼钢的传统技术，由于采用在电炉内化料，从而导致电弧炉炼钢电耗高、冶炼时间长、生产效率低，规模效益比较差的被动局面。

但是电弧炉担负着重要用途钢和高合金钢的生产，尤其是随着经济的发展和科学技术的进步，对优钢无论在质量上或数量上都提出了更高的要求，特别是电弧炉有消化平抑废钢铁为患的作用，因此，电弧炉的贡献和存在的意义是不容忽视的。

本发明的目的：是针对传统技术存在的问题提供一种电耗低、产量大、质量好、流程合理的氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备。

为了达到上述目的，在电炉厂房内或在距离炼钢炉较近的地方，建一座与电炉生产能力相适应的氧气熔融炉。用以大规模集中熔融钢铁料，向各电弧炉输送高温热装钢水，电弧炉则可用较短的时间和消耗很少的电能将热装钢水精炼成任何一种重要用途钢。

氧气熔融炉是由熔融炉、强化加热烟道料仓、炉料输送预热烟道等三个主要部分依次贯通封闭联接而构成。熔融炉采用反射出钢口出钢，有一个蓄热量非常大的定容熔池，它可把经过预热和强化加热过的入炉料瞬间熔融，熔料引起的部分温降通过短时间吹氧促熔补热，再恢复到原来的温度值，与此同时吹氧产生的大量高温炉气和来自熔池的幅射热连连不断的进入强化加热料仓，由于熔融的钢水含[C]＞0.2％，根据生产实践吹氧期间高温炉气的主要成分是CO，其含量通常稳定在80％左右，为了防止有害气体排散，更重要的是为了回收利用煤气潜热，为此向强化加热烟道料仓通入必要的预热空气，尽可能将煤气在此烧掉，从而大大提高入炉料的预热温度，使钢铁料在步进推料机的驱动下与高温炉气和烟气对流且在对流过程中，将炼钢余热得到最大限度的回收，这正是氧气熔融炉化料快、能耗低、产量大的原因所在和可贵之处。下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1本发明氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺流程方框图。

图2是氧气熔融炉工艺流程与主要设备构成图。

图3是图2氧气熔融炉排烟道断面结构放大图。

从图1所示的本发明实施方式可以看出氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺及设备是由电弧炉1氧气熔融炉2所组成，电弧炉1仍维持原有设备状态。

从图2及图3所示的本发明实施方式可以看出氧气熔融炉2是由熔融炉3、强化加热烟道料仓4、炉料输送预热烟道5等主要部位组成。

熔融炉3、有氧枪及氧枪孔31、连接散状料箱的加料孔32、节制流渣操作孔33、反射出钢口34、定容熔池38、备用底出钢口35、接钢包下设有轨道衡电子秤36等几个主要部分组成。

强化加热烟道料仓4由往复式空冷步进推料机41、点燃煤气热风喷咀42、加热料仓可伸缩风冷出料口43、等组成。

炉料输送预热烟道5由可封闭加热口51、封闭节制加料闸板52、排烟管53、等组成。

熔融炉3因之采用反射出钢口34，而形成一个蓄热量很大的定容熔池38、它可将每批经过强化加热的高温料瞬间熔融，固体料的熔化会引起定容熔池38温度下降，为了避免熔池温度波动过大，定容熔池38与每批料的重量比为6∶1-10∶1之间，为了降低炉衬负荷，加料时的熔池温度限定为1510℃±10℃，经过预热与强化加热的入炉料温度为850℃左右，在上述条件下每批料熔融后，熔池温度约下降80℃左右，定容熔池38其最低温度不会低于1420℃，为碳与氧不间断反应创造了良好的温度条件，从而避免了低温操作和大喷现相的发生。定容熔池的技术价值还在于对自动连续炼钢、高炉炉缸改造奠定了可靠的技术基础。

通常设定每隔10分钟加料一次，加料时间2～3分钟，其余的7～8分钟为定容熔池38吹氧提温和作其他调控操作时间，氧枪31为通用的水冷吹氧管，氧枪设计与选择要与炉子吨位相适应，每小时熔融的钢水量统称本发明氧气熔融炉2的吨位，炉渣定期由流渣操作孔33排出，其他时间处于封闭状态，加料孔32与散状料仓连通，造渣料、脱S剂、冷却剂、提温剂、增碳剂等散状材料分别由此加入，遇有2小时以上停炉时，将定容熔池38全部钢水通过备用底出钢口35放入下面的钢水包中，转移给电弧炉也可通过兑铁槽将包中钢水通过流渣操作孔33返回熔融炉3，为了准确控制与掌握每批料的加入量，接钢包下设有轨道衡电子秤35，知道了流入包中的钢水量即可知道每批料的加入量。

往复式空冷步进推机41，由内外套管和数个半流线椭圆体锥台构成，其轴线有同推杆外壁吻合的凹槽大头向进料方向扣焊在推料杆外管壁上，前进时大头朝前推料，后退时低阻损抽回，靠外力往复运动，推料杆内管进风由末端折回沿内外管间隙返回排出。

强化加热料仓4是多种热能集聚并获得最大限度回收利用的环节，炉料在这里滞留时间较长，从进入到分批推进熔池约需要60分钟左右时间，炉料在此将被熔池吹氧产生的火焰，炉膛辐射热和由此通过的大量高温炉气所加热，而且高温炉气主要成分是CO，为了将有害气体烧掉，充分回收煤气潜热，由热风喷咀42供给预热风将煤气点燃，使炉料被强化加热至高温状态，可伸缩风冷出料口43所处的工作环境十分恶劣，不仅要承受来自熔炉的高温，而且还要承受推进料的冲击和炉料的滑动磨擦，为此可伸缩炉口43不仅在材质上要采用高温耐磨钢制成同时还要给于冷却保护，在此，选择风冷，其构造简单安全可靠，为满足换炉体的需要且能伸能缩。通常熔融炉3备有两个炉体一个生产一个检修备用，炉体可横向平移和定位。

高温炉气通过强化加热料仓之后，变成了烟气热流，为了回收利用这部分热能，在强化加热料仓4之后，有一段较长的炉料输送预热烟道5，烟道有一可封闭加料口孔51和封闭加料闸板52，烟气通过末端的排烟管53进入收烟系统。

图3是炉料输送预热烟道5的构筑断面图，由图3可知炉料输送预热烟道5是由轻质保温填料54、高氧化铝质可塑料预制小炉顶55、可塑料预制基础托架56、炉料输送耐磨衬板57、步进推料器58等组合构成。

在上述可操作性设备的基础上，本发明氧气熔融炉与电弧炉双联炼钢工艺按下述方式进行工作：

600mm以下的通料废钢或相当的轻薄料冷压饼由可封闭加料口51加入，落到关闭的封闭闸板52上，此后加料口盖51扣上后，封闭闸板52拉开，炉料落入炉料输送预热烟道5内，加料口盖51与封闭加料闸板52连锁，一个关闭、一个打开，且每批料量加入后不影响二者关闭，进入预热烟道5的炉料，被步进推料器54陆续推走，后续料又分批加入，进入预热烟道5的炉料，经过一定时间之后，走完预热烟道5全程进入强化加热料仓4，强化加热料仓4是个大容积动态加热炉料装置，亦采用步进式供料，但供料频率低批量大，一般5～10分钟推料一次，其间可无级变速、可调整加料量，以稳定平抑熔池超范围温度波动，通常炉料从进入到离开强化加热料仓4，前后要经过约60分钟，炉料被加热到850℃左右的高温，为了每批料加入后熔池温度控制在1420℃以上，从而避免低温和大喷，保持熔池碳氧反应能连续稳定进行且吹氧后熔池温降能迅速得到回复和补偿，为此，将熔料比，即定容熔池与每批料的重量比确定为6∶1-10∶1，加料后熔池温度≥1430℃+10℃，加料温度1510℃±10℃加料时间3分钟以内，吹氧时间与熔池温度连锁。达到预定温度会自动抬枪停止吹氧，吹氧后钢水含碳量视需要进行控制，一般要求[C]≥0.3％，吹氧提温速度12℃/nim左右。每隔10分钟加一次料，每批料为1个熔料比，如果是100t的定容熔池，则每批料为10t，小时产钢量为60t，也叫60t氧气熔融炉，出渣，由可封闭的流渣操作孔33定期自流排渣，吹氧时间流渣操作孔关闭，通常加料后吹氧前排渣，这样可减少温度损失和流渣带铁，加料孔32与散状料仓相通，造渣料脱S剂、冷却剂、增碳剂等分别由此加入，出现两个小时以上停炉时，可将钢水通过底出钢口放入地坑备用包中转移给电弧炉或通过兑钢槽，将包中钢水经流渣操作孔33返回熔炉定容熔池38，通常开炉常用电弧炉1熔融的钢水通过兑缺槽将钢水由流渣操作孔33兑入定容熔池38，兑铁前炉底加入适量的白灰，而后吹氧提温，当熔池温度达到预定温度后，开始按工艺要求加料进入正常操作程序，也可在熔池底部依次铺上白灰、木柴、焦碳和废钢、通过底出钢口35送入火种用氧气管送瓶氧点火，当有液体金属或钢渣从底出钢口35流出时，将底出钢口35堵上，用氧枪点吹加料熔融，当形成定容熔池38且达到预定温度后，开炉完毕进入正常操作，随着每批料的加入定容熔池38底部的钢水会通过流钢道排入接钢包中，包中钢水量和每批料的加入量可通过设在接钢包底下轨道衡电子秤35显示出来，而后按要求将钢包中钢水兑入电弧炉，最后由电弧炉将其精炼成优钢或高合金钢。反射出钢口出钢、渣和钢充分分离，有利于提高钢的质量，为此电弧炉尽可能不生产普钢，因为氧气熔炉2完全能控制所需要的出钢温度和钢水的含碳量，如果必要，可自成体系大量连续生产普碳钢。

电弧炉1主要是以热装为主，但并不推出合理加入返回的品种废钢和重料废钢作为铺底料。

Claims (3)

1、一种氧气熔融炉与电弧炉双融炼钢工艺及设备是由新技术氧气熔融炉[2]与传统电弧炉[1]相匹配联合炼钢的工艺、其特征在于：传统电弧炉[1]维持原状态不变，将电弧炉中熔融钢铁料改为由氧气熔融炉[2]完成，氧气熔融炉[2]熔融的高温钢水通过钢水包由电弧炉[1]炉门或出钢口兑入电弧炉[1]，通常兑钢水炉盖不打开，炉体不开出，炉体可倾动，以防炉温散失和钢水对炉底的冲刷，当然热装同样可根据需要加入适量的返回合金废钢和中型铺底料废钢。

2、根据权利要求1所述的氧气熔融炉[2]是由熔融炉[3]强化加热料仓[4]炉料输送预热烟道[5]贯通连接组成，其特征在于：按配料要求准备的钢铁料，由封闭加料孔[51]加入预热烟道[5]，而后被缓缓推向强化加热料仓[3]与排放的高温烟气相对运动进行动态加热，在此预热的料将被陆续送入强化加热料仓[4]在强化加热料仓[4]被熔池辐射热、高温炉气物理热，自产煤气潜热，吹氧产生的火焰等多种热能加热，达到高温红热状态再分期分批依次被推入蓄热量很大的定容熔池迅速熔融，而后吹氧利用[C]、[SI]、[Mm]、[S]等元素氧化产生的化学热促熔提温补回熔池[38]损失的热，如此周而复始将常温钢铁料大规模快速熔融，满足电弧炉[1]对热装钢水的需要，氧气熔融炉[2]热效率比较高，用电弧炉[1]熔融1吨废钢要400kw·h左右的电、氧气熔融炉[2]熔融1吨高温废钢约消耗50m³左右的氧，1万立方米制氧机制取50m³的氧只要37kw·h的电，显然氧气熔融炉[2]用氧熔融废钢其能量置换比n要电弧炉[1]高很多。氧气熔融炉[2 ]采用6∶1～10∶1熔料比，即定容熔池[38]与每批料重量之比，所以氧气熔融炉[2]不仅化料快而且提温亦快，操作安全可靠。

3、根据权利要求2所述定容熔池[38]是由于采用反射出钢口[34]出钢，而形成的一个蓄热定容熔池，其特征在于：定容熔池[38]与出钢口流钢道形成一个连通器，熔池底最低点与出钢口下沿至高点垂直高为出钢口高度，也是定容熔池[38]的熔池深，随着炉料的加入吹氧熔融钢水量的增加熔池下部和流钢道的钢水会被等量由出钢口排出，渣和钢分离初期熔渣不会带入电弧炉[1]，由于高温钢水大量间断流入封闭保温包，钢水在包中不会出现大的温度波动，定容熔池[38]不仅为高温料的快速熔融积蓄了大量熔化热，也为自动化操作，确保全系统高温热稳定运行，发挥了重要作用，其意义还在于，移用于改造炼铁高炉炉缸，提高高炉热效率，增加产量，保障高炉稳定顺利，也为实现自动化连续炼钢等指明方向提供了可靠的技术保障。

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