CN213570571U - 一种电弧炉及其底吹搅拌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电弧炉的底吹搅拌系统，包括设置于所述电弧炉底部的透气砖和用于向所述透气砖供气的供气装置，所述供气装置包括用于连接气源的输气管和设置于所述输气管上的阀门，所述输气管的出口端设置于所述透气砖的底部。应用本实用新型提供的电弧炉的底吹搅拌系统，能够实现底吹气体搅拌。通过底吹气体搅拌工艺大大改善电弧炉炼钢的冶炼条件，强化冶金功能。显著改善由于熔池搅拌能力低导致的废钢、合金熔化缓慢，渣与钢液反应不完全，金属合金收得率低，冶炼时间长和能耗高的问题。本实用新型还公开了一种具有该底吹搅拌系统的电弧炉，同样具有上述技术效果。

Description

一种电弧炉及其底吹搅拌系统

技术领域

本实用新型涉及炼钢设备技术领域，更具体地说，涉及一种电弧炉及其底吹搅拌系统。

背景技术

1994年我国开始从德国、法国等引进60t以上吨位大型电弧炉设备，目前在具备热铁水原料条件和大留钢量的连续加料电弧炉已经得到应用，由于全废钢条件下导致的透气率低等多种因素限制，在40t及以下全废钢冶炼电弧炉上尚无成功应用。另外，现代电弧炉炼钢工艺主要是以非常灵活的生产效率进行粗钢液的成本最优化生产，钢液的优良搅拌有助于改善传质和传热，以便加快、促进废钢、合金、直接还原铁(DRI)的熔化、脱碳、均匀过热、合金分布以及避免形成粘稠炉渣。然而，传统电弧炉熔池搅拌能力很低，导致废钢、合金熔化缓慢，渣与钢液反应不完全，金属合金收得率低，冶炼时间长和能耗高。

综上所述，如何有效地解决传统电弧炉熔池搅拌能力低等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种电弧炉的底吹搅拌系统，该底吹搅拌系统的结构设计可以有效地解决弧炉熔池搅拌能力低的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述底吹搅拌系统的电弧炉。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电弧炉的底吹搅拌系统，包括设置于所述电弧炉底部的透气砖和用于向所述透气砖供气的供气装置，所述供气装置包括用于连接气源的输气管和设置于所述输气管上的阀门，所述输气管的出口端设置于所述透气砖的底部。

优选地，上述底吹搅拌系统中，还包括与所述输气管的进气端连通的气源装置。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述电弧炉的底部设置有多个所述透气砖，且各所述透气砖分别对应设置有所述输气管，各所述输气管上分别设置有所述阀门以单独控制各所述透气砖的供气。

优选地，上述底吹搅拌系统中，与所述阀门电连接的设置有用于控制所述阀门开闭的控制装置。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述输气管上还设置有用于调节气体流量的流量调节阀和流量计量装置。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述透气砖上设置有若干沿上下方向延伸的透气通孔，所述透气通孔内设置有单层的透气管。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述透气砖内设置有用于提示所述透气砖消耗的第一报警钢管，所述第一报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且所述第一报警钢管与流量检测装置连通，所述第一报警钢管的高度为第一预设高度。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述透气砖内设置有用于提示所述透气砖消耗的第二报警钢管，所述第二报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且所述第二报警钢管与流量检测装置连通，所述第二报警钢管的高度为第二预设高度，所述第二预设高度高于所述第一预设高度。

优选地，上述底吹搅拌系统中，所述透气砖上设置有用于标示所述第一预设高度和所述第二预设高度的警示线。

本实用新型提供的电弧炉的底吹搅拌系统包括透气砖和供气装置。其中，透气砖设置于电弧炉的底部；供气装置用于向透气砖供气，包括用于连接气源的输气管和设置于输气管上的阀门，输气管的出口端设置于透气砖的底部。

应用本实用新型提供的电弧炉的底吹搅拌系统，通过在电弧炉的底部设置透气砖，并与透气砖配合的设置供气装置，气体经输气管进入透气砖，再经透气砖由电弧炉的底部进入，实现底吹气体搅拌。通过底吹气体搅拌工艺能够大大改善电弧炉炼钢的冶炼条件，强化冶金功能。显著改善由于熔池搅拌能力低导致的废钢、合金熔化缓慢，渣与钢液反应不完全，金属合金收得率低，冶炼时间长和能耗高的问题。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种电弧炉，该电弧炉包括上述任一种底吹搅拌系统。由于上述的底吹搅拌系统具有上述技术效果，具有该底吹搅拌系统的电弧炉也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一个具体实施例的电弧炉的底吹搅拌系统的结构示意图；

图2为透气砖的截面结构示意图；

图3为透气砖的另一方向截面的结构示意图；

图4为透气砖的布置位置示意图。

附图中标记如下：

透气砖1，输气管2，透气管3，警示线4，控制装置5，气体控制阀站6，安全管7，操作台8。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种电弧炉的底吹搅拌系统，以改善电弧炉炼钢的冶炼条件，强化冶金功能，优化各项技术经济指标。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本实用新型一个具体实施例的电弧炉的底吹搅拌系统的结构示意图；图2为透气砖的剖面示意图；图3为透气砖的另一方向截面的结构示意图；图4为透气砖的布置位置示意图。

在一个具体实施例中，本实用新型提供的电弧炉的底吹搅拌系统包括透气砖1和供气装置。

其中，透气砖1设置于电弧炉的底部。透气砖1即能够允许气体通过的砖块。透气砖1的数量可以为一块或多块，具体根据需要设置，此处不做限定。透气砖1的形状一般采用圆形，以便于铺设。根据需要也可以采用方形或其他特殊形状。

供气装置用于向透气砖1供气，包括用于连接气源的输气管2和设置于输气管2上的阀门，输气管2的出口端设置于透气砖1的底部。也就是输气管2的一端用于连接气源，另一端为出口端并设置于透气砖1的底部，则气体经过输气管2排出至透气砖1。具体的，输气管2的出口端设置有出气腔，出气腔的壁面上设置有用于气体排出的出气孔。出气腔的形状优选与透气砖1底面形状一致。

输气管2上设置阀门，通过阀门的开启及关闭来实现底吹供气的开始及停止。具体阀门的结构请参考常规开关阀或其他能够实现管路通断的阀门结构，此处不再赘述。

应用本实用新型提供的电弧炉的底吹搅拌系统，通过在电弧炉的底部设置透气砖1，并与透气砖1配合的设置供气装置，气体经输气管2进入透气砖1，再经透气砖1由电弧炉的底部进入，实现底吹气体搅拌。底吹气体直接搅拌不仅能够有效促进整个熔池的钢液混合，均匀钢液温度、成分，还可以使钢-渣界面熔体搅拌混合，增加某些炉渣金属氧化物还原的反应速度，提升金属收得率的作用。故通过底吹气体搅拌工艺能够大大改善电弧炉炼钢的冶炼条件，强化冶金功能。显著改善由于熔池搅拌能力低导致的废钢、合金熔化缓慢，渣与钢液反应不完全，金属合金收得率低，冶炼时间长和能耗高的问题。

具体的，还包括与输气管2的进气端连通的气源装置。也就是该底吹搅拌系统既可以自带气源装置，根据需要也可以通过将输气管2外接气源进行供气。气源装置用于提供氩气或氮气等惰性气体，具体可以为储气罐或其他能够供气的装置。

进一步地，电弧炉的底部设置有多个透气砖1，且各透气砖1分别对应设置有输气管2，各输气管2上分别设置有阀门以单独控制各透气砖1的供气。通过多个透气砖1的设置，能够实现多个透气砖1同时供气进行底吹搅拌。具体通过设置各透气砖1的位置可以实现底吹气体的协同配合，提升搅拌效果。通过对应各透气砖1分别设置阀门，各阀门相应的控制对应输气管2的通断，进而控制相应透气砖1供气工作或停止，也就是实现对各透气砖1的底吹供气启停的单独控制。根据需要，各输气管2对应的阀门可以集成设置，如集成为气体控制阀站6。图4为透气砖的布置位置示意图，在图示实施例中，两块透气砖1间隔设置。图中ABC所示为电炉电极孔在炉底的投射位置。

更进一步地，与阀门电连接的设置有用于控制阀门开闭的控制装置5。阀门具体可以为电磁阀，并与控制装置5电连接，则控制装置5能够通过电路控制电磁阀，实现管路的通断。具体控制原理请参考现有技术，此处不再赘述。通过控制装置5的设置，能够实现供气的自动控制，提高了自动化程度及工作效率。当然，根据需要，阀门也可以通过人工手动控制。控制装置5既可以单独设置，也可以集成到电弧炉的控制系统中。控制装置5单独设置时，则对底吹的控制不依赖于电弧炉的控制。控制装置5可以连接操作台8，如与操作台8远程连接，以实现远程操作。

具体的，输气管2上还设置有用于调节气体流量的流量调节阀和流量计量装置。通过流量调节阀的设置，以对向透气砖1供气的气体流量进行控制，从而能够实现更为精确的搅拌控制。具体的，输气管2的出口端流量可调范围为5-300L/min连续可调，进气压力范围为0.3Mpa～1.0Mpa，以满足不同场景要求。在设置有控制装置5的情况下，具体的，流量调节阀与控制装置5电连接，以实现流速的自动控制。

在上述各实施例的基础上，透气砖1上沿上下方向设置有若干透气通孔，透气通孔内设置有单层的透气管3。具体的，透气砖1采用多孔结构，并在透气通孔内设置单层的透气管3，透气管3的直径范围具体为2-5mm，具体可以为3mm。透气管3具体可以采用不锈钢管。具体透气砖1内单层的透气管3的支数和直径根据电炉容量大小和最大搅拌强度进行设计和变化。在设置有多个透气通孔的情况下，优选的多个透气通孔沿周向均布。单层的透气管3结构简单，且管径采用微径设置，使其提供的气体能够发挥更好的搅拌作用。

具体的，透气砖1内设置有用于提示所述透气砖1消耗的第一报警钢管，第一报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且第一报警钢管与流量检测装置连通，第一报警钢管的高度为第一预设高度。第一报警管具体为不透气的管，需要说明的是，此处的第一预设高度指以透气砖1的底面为基准的高度值。由于透气砖1在使用过程中会发生损耗，当透气砖1的损耗量过大时会影响熔炼效果及安全。因此通过在透气砖1内设置第一报警钢管，当透气砖1的损耗未达到第一预设高度时，第一报警钢管的顶端封闭，当透气砖1的损耗达到第一预设高度位置时，则第一报警钢管被融通，流量检测装置的检测数据迅速变化，从而进行报警。具体第一预设高度的数值可根据需要设置，此处不做具体限定。

进一步地，透气砖1内设置有用于提示所述透气砖1消耗的第二报警钢管，第二报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且第二报警钢管与流量检测装置连通，第二报警钢管的高度为第二预设高度，第二预设高度高于第一预设高度。与第二报警钢管连接的流量检测装置和与第一报警钢管连接的流量检测装置具体可以为不同的流量检测装置。即第一报警钢管与第一流量检测装置连通，第二报警钢管与第二流量检测装置连通。需要说明的是，此处的第二预设高度指以透气砖1的底面为基准的高度值。也就是设置一级报警和二级报警，一级报警对应危险值报警，二级报警则对应警示报警，当透气砖1的损耗达到第二预设高度时，进行二级报警，以提示相关人员透气砖1损耗达到警示位置，需要注意观察和准备更换透气砖。而后随着透气砖1的进一步损耗，当其达到第一预设高度时，则进行一级报警，以提示透气砖1损耗已经达到危险位置，需要立即更换透气砖或者关闭气体搅拌系统。第一报警钢管和第二报警钢管工作原理为气体压力和流量变化触发机制。

在上述各实施例中，透气砖1上标识了警示线4，用于提示透气砖1的一级和二级报警间的透气砖长度范围，具体范围根据电炉工作时间不同可以进行设置。通过警示线4的设置，以保证透气砖在两次报警长度范围内能够使电炉完成一次或多次完整作业，方便电炉在停止作业后进行妥善处理。通过上述设置，该底吹搅拌系统的透气砖1可与炉衬消耗同步，具有漏钢、警戒消耗报警功能。

采用该底吹搅拌系统进行冶炼时，具体先确认电弧炉炉衬耐材砌筑尺寸、现行冶炼工艺、气体介质、供电条件等。再根据目标参数设计电弧炉底吹搅拌系统的布置。根据目标炉衬寿命设计透气砖1具体结构、耐材材质等。安装调试电弧炉底吹搅拌系统。再结合电弧炉冶炼供电、炉料、用氧以及不同冶炼阶段选择最优的底吹搅拌强度。

基于上述实施例中提供的底吹搅拌系统，本实用新型还提供了一种电弧炉，该电弧炉包括上述实施例中任意一种底吹搅拌系统。由于该电弧炉采用了上述实施例中的底吹搅拌系统，所以该电弧炉的有益效果请参考上述实施例。

本申请提供的电弧炉及其底吹搅拌系统成功可应用在全废钢冶炼特殊钢产品40t电弧炉上，未发生漏钢或者渗钢事故，通气率≥95％，平均寿命≥150次以上，与炉衬同步，填补了国内全废钢中小型电弧炉底吹搅拌装置应用的空白，累计实现经济效益约1000万元以上，在以40t以下中小型电弧和全废钢原料条件的特殊钢企业、铸造企业具有借鉴和推广价值。

具体的，电弧炉还包括安全管7，安全管7即是设备报警装置的检测接口，其具体结构请参考现有技术，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，包括设置于所述电弧炉底部的透气砖和用于向所述透气砖供气的供气装置，所述供气装置包括用于连接气源的输气管和设置于所述输气管上的阀门，所述输气管的出口端设置于所述透气砖的底部。

2.根据权利要求1所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，还包括与所述输气管的进气端连通的气源装置。

3.根据权利要求1所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述电弧炉的底部设置有多个所述透气砖，且各所述透气砖分别对应设置有所述输气管，各所述输气管上分别设置有所述阀门以单独控制各所述透气砖的供气。

4.根据权利要求1所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，与所述阀门电连接的设置有用于控制所述阀门开闭的控制装置。

5.根据权利要求1所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述输气管上还设置有用于调节气体流量的流量调节阀和流量计量装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述透气砖上设置有若干沿上下方向的透气通孔，所述透气通孔内设置有单层透气管。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述透气砖内设置有用于提示所述透气砖消耗的第一报警钢管，所述第一报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且所述第一报警钢管与流量检测装置连通，所述第一报警钢管的高度为第一预设高度。

8.根据权利要求7所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述透气砖内设置有用于提示所述透气砖消耗的第二报警钢管，所述第二报警钢管的顶端封闭，底端与报警气连通，且所述第二报警钢管与流量检测装置连通，所述第二报警钢管的高度为第二预设高度，所述第二预设高度高于所述第一预设高度。

9.根据权利要求8所述的电弧炉的底吹搅拌系统，其特征在于，所述透气砖上设置有用于标示所述第一预设高度和所述第二预设高度的警示线。

10.一种电弧炉，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的底吹搅拌系统。

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