CN214371650U

CN214371650U - 一种加热喷吹电弧炉

Info

Publication number: CN214371650U
Application number: CN202120311080.8U
Authority: CN
Inventors: 甄常亮; 赵凯; 张玉柱
Original assignee: North China University of Science and Technology
Current assignee: North China University of Science and Technology
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2031-02-03

Abstract

本实用新型涉及一种加热喷吹电弧炉，包括电弧炉本体、中空电极、粉料喷吹系统；所述电弧炉本体包括炉体、炉盖以及熔池，炉体底部设置至少一个电磁搅拌装置；中空电极底部贯穿炉盖并伸入熔池内部，中空电极顶部通过绝缘套管与所述粉料喷吹系统相连接。本实用新型所述的加热喷吹电弧炉采用中空电极作为主要热量来源，并将其与粉料喷吹系统相连接，在冶炼过程中，利用压缩气源将粉料罐中加载的还原剂或均质剂通过中空电极喷吹进反应熔池，一方面：可提高中空电极端部电弧的搅拌效果，均化熔池内的温度分布；另一方面：喷吹进入熔池内的均质剂或还原剂可以有效扩大中空电极的底部反应区域，辅助进行补热或调质均质，达到快速冶炼，降低能耗的目的。

Description

一种加热喷吹电弧炉

技术领域

本实用新型涉及直流式电弧炉领域，具体涉及一种可有效提高电弧对熔池的搅拌效率，降低加热所需电能消耗的加热喷吹式电弧炉。

背景技术

电弧炉是一种利用电极产生的高温电弧进行加热冶炼金属的工业用炉。现有的大部分电弧炉配置电极通常仅具备加热功能，在冶炼过程中，电弧加热温度高，尤其是弧柱区温度可达6000-8000K，但是由于电弧能量十分集中，且电弧对熔池的搅动作用相对较弱。因此，一方面：电弧高温区域覆盖的范围有限，导致冶炼周期长；另一方面：电弧炉以电极加热为主要热量来源，从熔化炉料的经济性来说，冶炼周期长，必然导致电能消耗巨大。

目前，现有标准《电弧炉冶炼单位产品能源消耗限额》(GB32050-2015)规定，公称容量70t以上新建和改扩建电弧炉吨钢能耗准入值不超过400kWh。国内外研究显示，通过电弧炉烟气余热回收对废钢进行预热等技术的应用，使得电弧炉炼钢先进水平已达到吨钢能耗300kWh左右，但尽管如此，电弧炉加热的电能消耗依然巨大。

发明内容

基于现有电弧炉电极电弧对熔池的搅动效果差，高温覆盖范围有限，导致冶炼周期长以及电能消耗大的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通过设置中空电极、粉料喷吹系统以及电磁搅拌装置，扩大熔池内高温区域面积，缩短冶炼周期的加热喷吹电弧炉。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种加热喷吹电弧炉，包括电弧炉本体、中空电极、粉料喷吹系统；

所述电弧炉本体包括炉体、炉盖以及熔池，所述炉体底部设置至少一个电磁搅拌装置；

所述中空电极底部贯穿所述炉盖并伸入设置于炉体内的熔池中，所述中空电极顶部通过绝缘套管与所述粉料喷吹系统相连接；

所述粉料喷吹系统包括压缩气源、喷吹管路以及至少一个用于加载均质剂或还原剂的粉料罐，所述喷吹管路一端与所述绝缘套管相连接，另一端与压缩气源相连接，所述至少一个粉料罐通过连接管道与喷吹管路相连接。

进一步地，所述中空电极内部设置中空的圆柱形中心孔道，所述圆柱形中心孔道的截面直径与中空电极的截面直经比值为1∶5-1∶10。

作为优选，所述电磁搅拌装置的数量为2，对称设置于炉体底部两侧。

作为优选，所述压缩气源与喷吹管路相连接的管道上设有气体流量调节阀，所述粉料罐与喷吹管路相连接的管道上设有粉体流量调节阀。

作为优选，所述绝缘套管为中空耐高温陶瓷套管，套管顶部及底部分别设置连接螺纹。

作为优选，所述中空电极由夹持臂夹持固定，所述喷吹管路通过弹性弯管与绝缘套管相连接，所述夹持臂与电极升降装置相连接。

进一步地，所述电极升降装置包括液压缸以及液压缸输出端，所述液压缸输出端与夹持臂固定安装。

作为优选，所述炉体包括炉壁与设置于炉壁外部的保温层，所述炉壁由内至外依次由导电碳砖层、耐火砖电绝缘层、绝热弹性层以及炉体外壳构成。

作为优选，所述粉料罐的数量为1，所述粉料罐用于加载还原剂或均质剂。

作为优选，所述粉料罐的数量为2，分别为第一粉料罐与第二粉料罐，所述第一粉料罐用于加载还原剂，所述第二粉料罐用于加载均质剂。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型所述的加热喷吹电弧炉采用中空电极作为主要热量来源，并将其与粉料喷吹系统相连接，在冶炼过程中，利用压缩气源将粉料罐中加载的还原剂或均质剂通过中空电极的圆柱形中心孔道喷吹进反应熔池，一方面：喷吹进入熔池内的气体可提高中空电极端部电弧的搅拌效果，均化熔池内的温度分布，避免出现局部过热现象的产生；另一方面：喷吹进入熔池内的均质剂或还原剂可以有效扩大中空电极的底部反应区域，辅助进行补热或调质均质，达到快速冶炼，降低能耗的目的。

2、本实用新型所述的加热喷吹电弧炉在采用中空电极和粉料喷吹系统相结合的基础上，通过在炉体底部设置至少一个电磁搅拌装置，用于进一步提高熔池内高温液体的均质搅拌效果，均化温度分布，实现节能、降耗，缩短冶炼周期。

3、本实用新型所述的加热喷吹电弧炉通过设置电极升降装置调整中空电极的在炉体熔池中的插入深度，可得到最佳的熔化工况。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述加热喷吹电弧炉的结构示意图。

标号说明：1、电弧炉本体；11、炉盖；12、炉壁；13、保温层；14、电磁搅拌装置；15、液压缸输出端；2、压缩气源；21、气体流量调节阀；3、中空电极；31、圆柱形中心孔道；4、绝缘套管；5、喷吹管路；51、连接管；52、气源连接管；6、第一粉料罐；7、第二粉料罐；8、粉体流量调节阀；9、夹持臂；10、液压缸。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1所示，一种加热喷吹电弧炉，主要由电弧炉本体1、中空电极3以及粉料喷吹系统构成。

其中，所述电弧炉本体1由炉体、炉盖11以及熔池组成，所述炉体底部设有至少一个电磁搅拌装置14；

所述中空电极3底部贯穿炉盖11并伸入设置于炉体内的熔池中，所述中空电极3顶部通过绝缘套管4与所述粉料喷吹系统相连接；

所述粉料喷吹系统包括压缩气源2、喷吹管路5以及至少一个用于加载均质剂或还原剂的粉料罐，所述喷吹管路5一端通过连接管51与所述绝缘套管4相连接，另一端通过气源连接管52与压缩气源2相连接，所述至少一个粉料罐通过连接管道与喷吹管路5相连接，所述气源连接管52上设有气体流量调节阀21，所述粉料罐与喷吹管路5相连接的管道上设有粉体流量调节阀8。

具体地，在本实施例1中，所述中空电极3内部设置中空的圆柱形中心孔道31，所述圆柱形中心孔道31的截面直径与中空电极3的截面直经比值为1∶5-1∶10，优选1∶6；所述绝缘套管4为中空耐高温陶瓷套管，套管顶部及底部分别设置连接螺纹，用于与中空电极3以及连接管51进行螺纹连接。

进一步地，在本实施例1中，所述电弧炉炉体由炉壁12与设置于炉壁外部的保温层13组成，所述炉壁12由内至外依次由导电碳砖层、耐火砖电绝缘层、绝热弹性层以及炉体外壳构成。

在本实施例1中，设置粉料罐的数量为1，所述粉料罐用于加载还原剂，具体操作方法如下：

S1，将物料加入至电弧炉炉体内，粉料罐装入煤粉或碳粉，压缩气源2选载气类型为氮气，启动系统使中空电极3对物料进行加热；

S2，待电弧炉内熔池液面稳定，开启电磁搅拌装置14；

S3，调节气体流量调节阀21和粉体流量调节阀8的开度，控制煤粉与氮气比例为10∶1(kg/m³)，载气压力为0.8Mpa，煤粉由中空电极的圆柱形中心孔道31贯穿进入熔池，在电极端部发生燃烧反应，为熔池提供热量，同时有效提高熔池的气泡搅拌效果，加速熔池内调质均质反应；

S4，反应结束后，关闭气体流量调节阀21和粉体流量调节阀8，结束还原剂喷吹，完成金属冶炼。

实施例2：如图1所示，一种加热喷吹电弧炉，与实施例1的区别在于，所述粉料罐的数量为2，分别为第一粉料罐6与第二粉料罐7，所述粉体流量调节阀8包括第一调节阀，第二调节阀。

本实施例2中，所述第一粉料罐6用于加载还原剂，第二粉料罐7用于加载均质剂，体操作工艺如下：

S1，将物料加入至电弧炉炉体内，第一粉料罐6装入煤粉或碳粉，第二粉料罐7中装填煤粉灰、石英砂、尾矿、脱硫石灰、镁粉中的一种，压缩气源2选载气类型为氮气或氩气，启动系统使中空电极3对物料进行加热；

S2，待电弧炉内熔池液面稳定，开启电磁搅拌装置14；

S3，调节气体流量调节阀21和第一调节阀的开度，控制煤粉与氮气比例为10∶1(kg/m³)，载气压力为0.8Mpa，煤粉由中空电极3的圆柱形中心孔道31贯穿进入熔池，在电极端部发生燃烧反应，为熔池提供热量，同时有效提高熔池的气泡搅拌效果，加速熔池内调质均质反应；

S4，切断第一调节阀，开启第二调节阀，调节气体流量调节阀21，控制粉煤灰与压缩气源比例为10∶1(kg/m³)，载气压力为1Mpa，粉煤灰由电极中心孔道贯穿孔进入熔池，调质剂在电极端部高温电弧作用下熔化，以液态形式进入熔池，有效提高熔池的气泡搅拌效果，加速熔池内调质均质反应；

S5，反应结束后，切断第二调节阀，调节气体流量调节阀21，结束调质剂喷吹，完成金属冶炼。

实施例3：如图1所示，一种加热喷吹电弧炉，与实施例1、实施例2的区别在于，所述中空电极3由夹持臂9夹持固定，所述连接管51为弹性弯管，所述喷吹管路5通过弹性弯管与绝缘套管4相连接，所述夹持臂9与电极升降装置相连接，所述电极升降装置包括液压缸10、液压缸输出端15，所述液压缸输出端15与夹持臂9固定安装。

其中，本实施例3中，所述中空电极3通过电极升降装置调整在炉体熔池中的插入深度，可以得到最佳的熔化工况。

实施例4：如图1所示，作为实施例1至3的一种优选实施方式，所述电磁搅拌装置14的数量为2，对称设置于炉体底部两侧。

综上，本实施例1至4所述的加热喷吹电弧炉，利用压缩气源将粉状还原剂或调质剂经由中空电极中心孔道喷吹进反应熔池，实现电炉密闭连续加料，有效提高熔池的气泡搅拌效果，加速熔池内调质均质反应，同时还原剂燃烧为熔池提供热量，在电极端部形成强还原气氛，扩大熔池内高温区域面积，达到快速强化冶炼的目标。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种加热喷吹电弧炉，其特征在于，包括电弧炉本体、中空电极、粉料喷吹系统；

2.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述中空电极内部设置中空的圆柱形中心孔道，所述圆柱形中心孔道的截面直径与中空电极的截面直经比值为1∶5-1∶10。

3.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述电磁搅拌装置的数量为2，对称设置于炉体底部两侧。

4.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述压缩气源与喷吹管路相连接的管道上设有气体流量调节阀，所述粉料罐与喷吹管路相连接的管道上设有粉体流量调节阀。

5.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述绝缘套管为中空耐高温陶瓷套管，套管顶部及底部分别设置连接螺纹。

6.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述中空电极由夹持臂夹持固定，所述喷吹管路通过弹性弯管与绝缘套管相连接，所述夹持臂与电极升降装置相连接。

7.根据权利要求6所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述电极升降装置包括液压缸以及液压缸输出端，所述液压缸输出端与夹持臂固定安装。

8.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述炉体包括炉壁与设置于炉壁外部的保温层，所述炉壁由内至外依次由导电碳砖层、耐火砖电绝缘层、绝热弹性层以及炉体外壳构成。

9.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述粉料罐的数量为1，所述粉料罐用于加载还原剂或均质剂。

10.根据权利要求1所述的加热喷吹电弧炉，其特征在于，所述粉料罐的数量为2，分别为第一粉料罐与第二粉料罐，所述第一粉料罐用于加载还原剂，所述第二粉料罐用于加载均质剂。