CN207845690U - 一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统 - Google Patents

一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统 Download PDF

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吴学涛
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Abstract

本实用新型涉及炼钢技术领域，提供了一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；第一电弧炉为脱磷电弧炉，第二电弧炉为脱碳电弧炉；第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过缓冲溜槽连接位于低位的第二电弧炉；出钢过程中，钢水从第一电弧炉经缓冲溜槽直接流入第二电弧炉。利用本实用新型可对两工位电弧炉熔池内部不同种类介质分时段动态喷吹；两台电弧炉高低位布置，钢水由缓冲溜槽直接倒入低位电弧炉，提高钢水倒包效率；电弧炉冶炼钢液中磷含量小于0.010％，吨钢电耗降低≥10kWh，冶炼周期缩短≥5min，钢液洁净度明显提升，冶炼节奏加快，生产成本降低。

Description

一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统
技术领域
本实用新型涉及炼钢技术领域，特别涉及一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统。
背景技术
在全废钢电弧炉冶炼过程中，冶炼前期以电能输入为主、化学能输入为辅，但单纯依赖大功率输入电能和化学能，其能量利用效率有限；由于废钢熔点较高、熔池搅拌强度不足、物质间能量传递速度慢，而废钢熔清后熔池温度较高，造成钢液内部脱磷反应难以进行，冶炼电耗明显增高，冶炼周期明显变长，大大降低了电弧炉冶炼节奏。另外，由于钢中碳含量不足，冶炼过程气泡数量明显无法深度脱除[N]、[H]杂质，全废钢电弧炉难以进行洁净化冶炼。电弧炉炼钢在到达冶炼终点后，钢液通过钢包倒包，倒包过程中钢水温降过大，导致热量损失严重，冶炼成本增加。
电弧炉作为短流程工序的生产核心，其生产的高效化直接影响着该生产流程效益的发挥，如何实现电弧炉快速低成本的冶炼，一直是全废钢电弧炉炼钢生产的技术瓶颈。
实用新型内容
本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种高效低成本的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，可以解决电弧炉冶炼过程中冶炼电耗高、周期长的问题。
本实用新型一种全废钢准连续炼钢系统，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；
所述第一电弧炉为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过所述缓冲溜槽连接位于低位的所述第二电弧炉；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉经所述缓冲溜槽直接流入所述第二电弧炉。
进一步的，所述缓冲溜槽为密闭式溜槽，包括溜槽本体、溜槽盖、上贯穿口和下贯穿口；所述溜槽盖与所述溜槽本体连接，用于所述缓冲溜槽的密封，减少出钢过程钢水热量损失；所述上贯穿口与所述第一电弧炉出钢口连接；所述下贯穿口与所述第二电弧炉连接，钢水入第二电弧炉的方式为从炉盖流入或炉壁流入。
进一步的，所述缓冲溜槽的内壁采用耐火材料砌筑。
进一步的，所述缓冲溜槽为可移动结构，所述缓冲溜槽通过导轨与所述第一电弧炉、第二电弧炉结合或分离；所述导轨设置于所述第一电弧炉、第二电弧炉之间。
进一步的，所述缓冲溜槽由控制器控制移动，所述控制器为计算机或单片机。
进一步的，所述第一电弧炉、第二电弧炉均设置有炉壁氧枪和埋入式喷枪。
进一步的，所述第一电弧炉设置的炉壁氧枪为炉壁集束氧枪。
进一步的，所述第一电弧炉、第二电弧炉均为30-300t电弧炉。
本实用新型的有益效果为：
1、能够实现全废钢电弧炉高效快速冶炼，两工位电弧炉高低位串联，位于高位电弧炉出钢过程中钢水通过缓冲溜槽直接流入位于低位电弧炉，减少出钢过程钢水倒包时间以及过程温降，实现准连续生产；
2、使用本实用新型，电弧炉冶炼钢液中磷含量小于0.010％(质量百分比)，吨钢电耗降低≥10kWh，冶炼周期缩短≥5min，钢液洁净度明显提升，加快了冶炼节奏，降低了生产成本。
附图说明
图1所示为本实用新型实施例一种全废钢准连续炼钢系统的平面结构示意图。
图2所示为全废钢准连续炼钢系统的纵截面结构示意图。
图3所示为缓冲溜槽结构示意图。
图4所示为实施例1中第一电弧炉、第二电弧炉的工艺流程示意图。
其中：1-变压器；2-第一电弧炉(脱磷)；3-第一电弧炉电极；4-炉壁集束氧枪；5-埋入式喷枪；6-导轨；7-缓冲溜槽；8-第二电弧炉(脱碳)；9-第二电弧炉电极； 10-炉壁氧枪；11-埋入式喷枪；71-上贯穿口；72-溜槽盖；73-溜槽本体；74-下贯穿口。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
如图1、2所示，本实用新型实施例一种全废钢准连续炼钢系统，包括第一电弧炉2、第二电弧炉8及缓冲溜槽7；所述第一电弧炉2为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉8为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉2、第二电弧炉8呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉2通过所述缓冲溜槽7连接位于低位的所述第二电弧炉 8；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉2经所述缓冲溜槽7直接流入所述第二电弧炉8，实现准连续炼钢。
如图3所示，优选的，所述缓冲溜槽7为密闭式溜槽，包括溜槽本体73、溜槽盖72、上贯穿口71和下贯穿口74；所述缓冲溜槽7的内壁采用耐火材料砌筑；所述溜槽盖72与所述溜槽本体73连接，用于缓冲溜槽7密封，减少出钢过程钢水热量损失；所述上贯穿口71与所述第一电弧炉2出钢口连接；所述下贯穿口74为出钢口，与所述第二电弧炉8连接；钢水入炉方式为从炉盖流入或炉壁流入。
优选的，所述缓冲溜槽7为可移动结构，所述缓冲溜槽7通过导轨6与所述第一电弧炉2、第二电弧炉8结合或分离；所述导轨6设置于所述第一电弧炉 2、第二电弧炉8之间。
优选的，所述缓冲溜槽7由控制器控制移动，所述控制器为计算机或单片机。
优选的，所述第一电弧炉2、第二电弧炉8均设置有炉壁氧枪10和埋入式喷枪5、11。
优选的，所述第一电弧炉2设置的炉壁氧枪10为炉壁集束氧枪4。
优选的，所述第一电弧炉、第二电弧炉8均为30-300t电弧炉。
下文详细说明利用上述系统进行全废钢准连续炼钢的工艺，在该工艺中，所述第一电弧炉2、第二电弧炉8在冶炼过程中动态匹配，具体工艺如下：
T0～T1阶段：此阶段为第一电弧炉2的加料期，同时为第二电弧炉8的深度脱磷期与之匹配；该阶段中，
第一电弧炉的具体工艺为：将冶炼用废钢、石灰、辅料及碳粉加入第一电弧炉2；其中，废钢入炉方式为料篮加料或连续加料方式；石灰、辅料同废钢一并加入到脱磷电弧炉中，吨钢石灰加入量为0-40kg；碳粉通过加料仓或喷枪加入到熔池中，吨钢碳粉加入量或喷入量为0-200kg；脱磷电弧炉加料期时间控制在3-10min；
第二电弧炉的具体工艺为：根据第一电弧炉2脱磷冶炼终点成分及温度计算钢水入第二电弧炉8后钢液温度及碳含量，通过冶炼过程参数控制模块计算脱碳过程中氧耗及电耗；冶炼前期第二电弧炉8内加入石灰粉造渣深度脱磷，炉渣碱度2-3.5；同时炉壁氧枪10及埋入式喷枪11向钢液内部喷吹氧气。其中，炉壁氧枪10氧气流量100-1500Nm3/h；埋入式喷枪11供氧流量50-1000Nm3/h；石灰通过料仓或埋入式喷枪11加入，吨钢石灰粉加入量或喷入量为0-30kg，埋入式喷枪11载气为O2或O2-CO2混合气，环缝管喷吹介质为燃气、CO2、N2或Ar的一种或几种的混合气体，石灰粉喷吹速率为0-200kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm。
T1～T2阶段：此阶段为第一电弧炉2废钢熔化阶段，同时为第二电弧炉8脱碳升温前、中期与之匹配；该阶段中，
第一电弧炉2的具体工艺为：通电熔化废钢，炉壁集束氧枪4为烧嘴模式，使熔池内温度升高熔化废钢，同时通过埋入式喷枪5向钢液内部喷射载气-碳粉高速粉气流；废钢熔化期时间控制在10-30min；其中，电极通电时间10-30min，炉壁集束氧枪4在烧嘴模式下主氧流量100-1500Nm3/h，燃气流量50-1000Nm3/h，环氧流量50-1000Nm3/h；埋入式喷枪5载气、环缝保护气为氮气、燃气、二氧化碳的任意一种或几种的混合气体，载气流量50-1000Nm3/h，保护气流量 10-1000Nm3/h，碳粉喷吹速率5-200kg/min，碳粉颗粒直径为15μm-3.0mm；
第二电弧炉8的具体工艺为：根据计算结果及工艺要求，炉壁氧枪10及埋入式喷枪11向钢液内部喷吹氧气，通过埋入式喷枪11向钢液内喷入碳粉；其中，炉壁氧枪10供氧流量50-3000Nm3/h，埋入式喷枪11供氧流量50-2000Nm3/h，埋入式喷枪11载气流量50-1000Nm3/h，保护气流量10-1000Nm3/h，碳粉喷吹速率5-150kg/min。
T2～T3阶段：此阶段为第一电弧炉2脱磷阶段，同时第二电弧炉8脱碳升温后期与之匹配；该阶段中，
第一电弧炉2的具体工艺为：电极停止供电，炉壁集束氧枪4切换至供氧模式造泡沫渣，同时埋入式喷枪5切换为脱磷模式向钢液内部喷吹载气-石灰粉高速粉气流，炉内温度控制在1450-1550℃，采用炉门自动流渣操作，炉渣碱度控制在2.5-3.5；脱磷阶段冶炼时间10-20min；其中，炉壁集束氧枪4在供氧模式下主氧流量50-2000Nm3/h，燃气流量50-1000Nm3/h，环氧流量50-1000Nm3/h；埋入式喷枪5载气为O2或O2-CO2混合气，环缝管喷吹介质为燃气、CO2、N2或Ar的一种或几种的混合气体，石灰粉喷吹速率为5-150kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm；
第二电弧炉8的具体工艺为：电极供电，同时炉壁氧枪10及埋入式喷枪11 继续向钢液内部喷吹氧气，加快熔池升温速度，冶炼后期取样测取钢液中磷含量、碳含量及钢液温度，达到工艺要求后即可出钢，同时采用留钢操作，防止炉渣进入钢水中，钢液出钢温度控制在1600-1700℃；其中，炉壁氧枪10氧气流量50-3000Nm3/h，埋入式喷枪11供氧流量50-2000Nm3/h，电极供电时间 5-20min，吹炼时间10-25min；脱碳过程结束后钢液碳含量按质量百分比控制在 0.1％以上，超低碳钢除外；钢液磷含量控制在0.010％以下；炉内留钢量为钢水总量的20％-50％
T3～T阶段：此阶段为第一电弧炉2冶炼终点出钢阶段，同时第二电弧炉8 钢水入炉阶段与之匹配；该阶段中，
第一电弧炉2的具体工艺为：第一电弧炉2脱磷冶炼后期，取样测取钢液中磷含量和碳含量，达预定出钢标准后采用偏心炉底出钢并采用留钢操作，防止脱磷氧化渣进入脱碳电弧炉；其中，脱磷过程结束后钢液碳含量按质量百分比控制在0.4％-2％之间，钢液磷含量控制在0.015％以下，出钢温度大于1500℃，炉内留钢量为钢水总量的20％-50％；第一电弧炉2冶炼时间控制在20-80min；
第二电弧炉8的具体工艺为：缓冲溜槽7通过导轨6移动至预定位置连接第一电弧炉2出钢口和第二电弧炉8，钢液通过缓冲溜槽7直接流入第二电弧炉 8；同时将石灰及辅料加入第一电弧炉2，出钢完毕后缓冲溜槽7回到初始位置；其中，石灰入炉方式为料仓或埋入式喷枪11的一种或两种方式加入，埋入式喷枪11石灰粉喷吹速率为0-100kg/min，炉内吨钢石灰加入量5-50kg。
实施例1
在本实施例中，本实用新型应用于70t+70t电弧炉冶炼低碳钢，具体工艺为：
(1)0～5min：此阶段为第一电弧炉2的加料期
具体工艺：将冶炼用废钢、石灰、辅料及碳粉加入第一电弧炉2；
其中，废钢入炉方式为料篮加料方式，石灰、辅料同废钢一并加入到脱磷电弧炉中，吨钢石灰加入量为15kg；碳粉通过加料仓加入到熔池中，吨钢碳粉加入(或喷入)量为50kg；
(2)5～25min：此阶段为第一电弧炉2的废钢熔化期
具体工艺：通电熔化废钢，电极供电功率60000kW，炉壁集束氧枪4为烧嘴模式，使熔池内温度升高熔化废钢，主氧流量800Nm3/h，燃气流量400Nm3/h，环氧流量200Nm3/h同时通过埋入式喷枪5向钢液内部喷射载气-碳粉高速粉气流，降低废钢熔点，载气保护气为天然气二氧化碳混合比例为1：1的气体，载气流量600Nm3/h，碳粉喷吹速率为80kg/min，碳粉颗粒直径2.0mm，废钢熔清后即可进入脱磷期；
(3)25～35min：此阶段为第一电弧炉2脱磷阶段
具体工艺：根据工艺要求利用冶炼前期熔池温度低的特点快速造渣脱磷，电极停止供电，炉壁集束氧枪4切换至供氧模式造泡沫渣，主氧流量1500Nm3/h，燃气流量200Nm3/h，环氧流量200Nm3/h；同时埋入式喷枪5切换为脱磷模式向钢液内部喷吹载气-石灰粉高速粉气流，载气为O2，环缝介质为CO2，石灰粉喷吹速率为60kg/min，炉内温度控制在1450-1550℃，采用炉门自动流渣操作，炉渣碱度控制在2.5-3.5；
(4)35～40min：此阶段为第一电弧炉2冶炼终点出钢阶段，同时也为第二电弧炉8的脱磷钢水入炉阶段；
第一电弧炉2具体工艺：脱磷电弧炉冶炼后期取样测取钢液中磷含量和碳含量，钢液温度1520℃，碳含量1％，磷含量0.012％，达预定出钢标准，采用偏心炉底出钢并采用留钢操作，留钢量为40％。
第二电弧炉8具体工艺：电极开始供电，供电功率20000kW，密闭式缓冲溜槽7通过导轨6移动至预定位置连接脱磷电弧炉出钢口和脱碳电弧炉，溜槽内壁采用耐火材料砌筑，壁厚500mm，溜槽倾角10°，钢液通过缓冲溜槽7直接从脱碳电弧炉炉盖预留开口位置流入脱碳电弧炉。同时将石灰及辅料加入脱碳电弧炉，吨钢石灰加入量为20kg，出钢完毕后缓冲溜槽回到初始位置；
(5)40～45min：此阶段为第二电弧炉8深度脱磷阶段，与第一电弧炉2加料阶段(0～5min)相匹配；
第二电弧炉8具体工艺：根据脱磷电弧炉冶炼终点成分及温度计算钢水入炉后检测钢液温度及碳含量，通过冶炼过程参数控制模块计算脱碳过程中氧耗及电耗；冶炼前期脱碳电弧炉内加入石灰粉造渣深度脱磷，石灰通过埋入式喷枪11加入电弧炉，载气为O2，环缝介质为天然气，石灰粉喷吹速率为100kg/min，石灰粉粉剂颗粒直径<2.0mm，炉渣碱度2-3.5；同时炉壁氧枪10及埋入式喷枪 11向钢液内部喷吹氧气，炉壁氧枪10氧气流量1000Nm3/h；埋入式喷枪11供氧流量600Nm3/h，改善脱磷条件；
(6)45-65min：此阶段为第二电弧炉8脱碳升温前中期，与第一电弧炉2 废钢熔化期(5～25min)匹配；
第二电弧炉8具体工艺：根据计算结果及工艺要求，炉壁氧枪10及埋入式喷枪11向钢液内部喷吹氧气，炉壁氧枪供氧流量1800Nm3/h，埋入式喷枪供氧流量800Nm3/h，埋入式喷枪向钢液内喷入碳粉，碳粉喷吹速率为40kg/min。
(7)65～70min：此阶段为第二电弧炉8脱碳升温后期，与第一电弧炉2废钢脱磷期(25～30min)匹配；
第二电弧炉8具体工艺：电极开始供电，供电功率40000kW，同时炉壁氧枪10及埋入式喷枪11继续向钢液内部喷吹氧气，炉壁氧枪10主氧流量 1500Nm3/h，埋入式喷枪11供氧流量500Nm3/h，埋入式喷枪11向钢液内喷入碳粉，粉剂喷吹速率为20kg/min，加快熔池升温速度。
(8)70～75min：此阶段为第二电弧炉8终点出钢期，与第一电弧炉2废钢脱磷期(30～35min)匹配；
第二电弧炉8冶炼后期取样测取钢液中磷含量、碳含量及钢液温度，钢液温度1680℃、碳含量0.16％、磷含量0.007％，达到工艺要求后即可出钢，同时采用留钢操作，留钢量40％。
采用上述的工艺后，电弧炉冶炼钢液中磷含量小于0.010％(质量百分比)，吨钢电耗降低≥10kWh，冶炼周期缩短10min，加快了冶炼节奏，降低了生产成本。
本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims (8)

1.一种全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，包括第一电弧炉、第二电弧炉及缓冲溜槽；
所述第一电弧炉为脱磷电弧炉，所述第二电弧炉为脱碳电弧炉；所述第一电弧炉、第二电弧炉呈高低位布置，位于高位的第一电弧炉通过所述缓冲溜槽连接位于低位的所述第二电弧炉；出钢过程中，钢水从所述第一电弧炉经所述缓冲溜槽直接流入所述第二电弧炉。
2.如权利要求1所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述缓冲溜槽为密闭式溜槽，包括溜槽本体、溜槽盖、上贯穿口和下贯穿口；所述溜槽盖与所述溜槽本体连接，用于所述缓冲溜槽的密封，减少出钢过程钢水热量损失；所述上贯穿口与所述第一电弧炉出钢口连接；所述下贯穿口与所述第二电弧炉连接，钢水入第二电弧炉的方式为从炉盖流入或炉壁流入。
3.如权利要求2所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述缓冲溜槽的内壁采用耐火材料砌筑。
4.如权利要求1所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述缓冲溜槽为可移动结构，所述缓冲溜槽通过导轨与所述第一电弧炉、第二电弧炉结合或分离；所述导轨设置于所述第一电弧炉、第二电弧炉之间。
5.如权利要求4所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述缓冲溜槽由控制器控制移动，所述控制器为计算机或单片机。
6.如权利要求1所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述第一电弧炉、第二电弧炉均设置有炉壁氧枪和埋入式喷枪。
7.如权利要求6所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述第一电弧炉设置的炉壁氧枪为炉壁集束氧枪。
8.如权利要求1-7任一项所述的全废钢电弧炉准连续炼钢系统，其特征在于，所述第一电弧炉、第二电弧炉均为30-300t电弧炉。
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