CN87106488A - 把金属料转变为半成品的设备及熔炼和浇铸方法 - Google Patents

Abstract

用于将金属料连续转变为半成品的整套设备，包 括预热受控金属料的室，该室包括燃烧器和向电炉供 料的末端输送器，该套设备还包括电炉、变压器、带有 能够沿圆周旋转并至少在电炉的出钢位置和浇铸与 注钢位置之间垂直移动的两个独立臂的多功能机械 手，以及由中间罐连续供给液态金属的至少一个浇铸 和注钢位置，精炼钢包中的液态金属的位置位于炉子 的出钢位置与注钢和浇铸位置之间。本发明还公开 了使用这种设备的熔炼方法。

Description

本发明涉及提供一种通过连铸把金属料转变为半成品的整套熔炼和浇铸设备，这套设备可不间断地把金属料转变成半成品。

本发明的这种设备可利用连续和/或不连续的浇铸方法生产坯料、方坯、板坯、型材和锭料，本发明尤其适合应用于连续浇铸方法中。

本发明还涉及使用上述设备的一种熔炼和浇铸方法。

根据本发明，金属料可由预先经过压缩的金属、废料、铸铁、铁矿石等组成，可以是单一的成分，也可以由几种规定成分混合而成。

因此，本发明涉及一种设备和使用这种设备的方法，这种设备使电炉的连续装料和这种电炉的不连续冶炼以及在钢包中精炼之后向浇铸台的连续输送形成密切配合。

目前，向浇铸区连续输送的设备形成几个独立的和专门的区域，这些区域仅通过其相互接触的工作阶段和在不受控制的程序中的转接环节相配合。

因此，需提供装运料斗的废料处理区，废料可以是经过预热的或未经预热的。

其次，需要暂时中断电炉的冶炼，用料斗为电炉装料。

然后，熔融的材料被装入钢包，由桥式起重机或其它运输装置运送到浇铸台。

这种已知类型的设备必然带来一系列的问题，如：作业的间断、繁频地中断各工序的逻辑程序、需占很大空间、各工序的时间既不协调又不能合理地控制、能源的损失及维修问题等等。

而且，由于所需空间非常大，需要覆盖相当大的面积，因此所需厂房的投资很高。

再者，这种已知的系统需要用相当大的电能，需要间断地使用电能，这会对电源造成相当明显的干扰并使电压产生波动，这种系统的小时生产率相当低，系统的利用系数很低。

这种系统的电能消耗率很高，这必然导致很高的电极消耗。

因此可以说，这种已知系统的生产效率相当低，而电能和其它辅助材料的消耗很高。

此外，这种已知系统需要相当大的投资以及很高的运行、维修和安装等费用。

WO-A-8，601，230（INTERSTEEL）公开了一种能够连续供给浇铸线的整套设备。但这种设备因其实际上不能连续供给浇铸台而必然产生矛盾。此外，因它直接在电炉中精炼，产量低而且电能消耗很大。再者，钢包的装运也导致能源和时间的很大浪费。

LU-A-42495（COCKERILL）公开了一种以精炼为目的的从电炉到转炉的临时转换。但是这需要停工时间，因而导致能源的浪费，无益地占用场地，并带来总体上和特定环节的协调问题。

为了消除上述缺陷并在技术、能源和经济上得到好处，本发明人设计、试验并实施了本发明。

根据本发明的设备及方法所能够带来的好处大致如下：

1.在设备的产量相同的情况下，减少了所使用的电能;

2.电能得到了最大限度的和恒定的使用;

3.消除了对电源的干扰和电源电压的波动;

4.在所用电能相同的情况下，提高了小时生产率;

5.电能消耗率最小;

6.电极的消耗率最小;

在与电能的使用有关的方面，本发明还提高了总的生产率，并因此而显著地降低了能源及某些辅助材料的消耗。

本发明在经济上的优点在于：

1.由于安装的容量较小，因此在产量相同的情况下，投资较少，因为一方面所用的起重机较少，另一方面，设备的布置相当紧凑;

2.由于能源和辅助材料的消耗较低，因此运行费用较低;

3.厂房及相应的土木工程的费用较低，使用劳动力和能源的费用较低;

4.维修费用较低。

下面的说明将更清楚地显示出本发明的这些优点。

根据本发明，金属料通过预热设备连续地供给。

在预热设备中，金属料由电炉排出的烟气的相当大的热量和适当的燃烧器的燃烧热预热。根据本发明，料的预热在受控气氛中进行。

根据本发明，预热温度可为300℃至1000℃，并足以适当地调节加热能源的流量。

因为料的加热是在受控气氛下进行的，所以有利于提高金属料的金属回收率。

已预热的金属料连续地输入电炉。一段时间内的供料量不是恒定的，而要受到调节，以使电炉中金属熔池保持所要求的温度。

根据本发明，在整个循环过程中，金属熔池的温度必须按规定变化。

根据本发明，为炉子的电极供电的变压器是连续运行的，仅按规定的程序中断，即因维修工作或更换电极而中断。

使用本发明的方法可严格控制渣的成分，使得很少需要对炉衬进行维修，而且这种维修仅限于很小的范围。

熔池的化学成分和金属的状态可连续控制。

为了控制熔池，将燃料、氧、脱硫剂、脱氧剂和泡沫渣用混合物吹入金属-渣界面。

根据本发明，还可在炉子的耐火衬中设置多孔镶嵌件，以将上述成分直接吹入金属熔池中。

作为本发明的特征，在电炉中进行如下操作：控制温度、调节含碳量、脱硫和控制含氧量。

其它化学成分的控制最好在这一操作过程中进行。

渣量由常规的烧熔法控制。

从长远的观点来看，本发明的这一安排，能使炉子的出钢时间非常有规律，从而满足有计划的产量要求。

根据本发明，接连的两次出钢之间的时间可减少到大约三十分钟。

如果需要，流出的钢可以是不带炉渣的沸腾钢。

本发明的另一特征是最后的脱氧与调整化学成分而添加铁含金是在出钢时在钢包中进行的，需加入的气体也同时吹入钢包。

本发明的再一个重要特征是：依靠装运钢包的多功能机械手可在适当的工位最后调节温度和化学成分。

这种机械手，如公开在EP219，891中的那样，有两个至少相互成90°或更小一些角度的独立的旋转臂。独立的臂各自承载一个钢包，并能在水平面上沿圆周运动，或在圆周的任何位置上垂直运动。

为了连续地供给已预热的金属料，并使其在出钢时熔化，炉中始终有意地留有剩余钢水。这些剩余钢水在紧接出钢后的时间内起储存热量的缓冲作用。

如前所述，根据本发明的设备有与电炉配合的多功能机械手，该机械手为EP219，891中所描述的那种类型，适于装运钢包。

这种多功能机械手包括两只独立的同轴的臂，臂可360°连续旋转，并可承载钢包。这两只旋转臂在出钢位置和中间位置（如：加热钢包的位置、修复钢包水口砖的位置、加热熔池并能脱气的位置、浇铸位置以及出渣和冲刷钢包的位置）运送钢包。

根据本发明，多功能机械手在非常紧凑的空间起许多作用，并直接和连续地把钢水送到浇铸区。

钢水由多功能机械手配合出钢和浇铸而运载的钢包输送，钢包在浇铸位置与装液态金属的中间罐配合，因此，即使在更换钢包的过渡状态也能连续地向正在浇铸的浇铸台供给钢水。

因此，本发明用一整套将金属料连续地转变为半成品的设备和根据本发明的并与本发明的设备相关的熔炼及浇铸方法实施。

附图示意性地表明了本发明的优选实施方式，其中：

图1是根据本发明的一套设备的平面图;

图2表示向一套连铸设备供料的传统的程序;

图3是图2的传统程序的方框图;

图4是使用本发明的设备的程序方框图。

图1中表示了一个供料容器11，具有所需成分和性质的金属料连续地被送入该容器11。

金属料从供料容器11通过输送管道12被送入预热室14，预热室14的端部包括收集烟气的集气管13。预热室14由转筒组成，转筒能使金属料均匀地被加热剂所包围。

加热剂，例如离开电炉17的烟气以及由燃烧器15的作用而产生的烟气，沿与金属料的运动相反的方向通过预热室14，燃烧器15工作在预热室14内，并位于输送通道16附近。

适当地调节加热剂亦即加热能源的流量，使金属料的最后加热温度可在300℃至1000℃之间变化。

在预热室14内保持受控气氛的环境，以防止对金属料回收率的不良影响。

已预热的金属料通过输送通道16连续装入电炉17。

通过输送通道16的金属料的流量由适当的调节器装置连续调节，以使金属熔池保持所需要的温度，因为在本发明中，金属熔池温度在生产过程中应跟随规定值是很重要的。

电炉17由连续运行的变压器或电网26供电。变压器26仅按程序规定或在特殊情况下才停止工作。

电炉17以一定的间隔出钢，本发明可使一次出钢和下一次出钢之间的时间缩短到大约三十分钟。

根据本发明，出钢时间缩短到两分钟，出钢以这样的方式进行;电炉17中留存有钢水，其量可为炉子额定容量的40%。

流出的金属装在钢包18中，由EP219，891类型的多功能机械手20承载和运送，该多功能机械手20在各需要的位置移动和定位钢包18，以完成全部浇铸操作和修复钢包的操作。

所用的多功能机械手20是上述类型的，它可一次同时移动两臂上的两只钢包18。

多功能机械手有与电炉17配合的出钢位置，加热熔池并能脱气的位置、烧熔位置和与中间罐配合的浇铸位置。中间罐用在浇铸位置21，以便在更换钢包18所需要的很短时间能连续浇铸。

此外，多功能机械手20在出渣和冲刷钢包的位置，在加热和修复钢包水口砖的位置运送钢包18。

各位置相互成45°和90°，两只钢包可与多功能机械手20的旋转轴成直角互易其位置。

在浇铸位置，多功能机械手20使钢包18能将其中的液态金属注入用于浇铸位置21的中间罐，由于多功能机械手20的功能特性，能对浇铸位置21连续供给液态金属，因为根据本发明，即使中间罐内的液态金属处于最低水平，也足够在更换钢包18的过渡状态下使用。

浇铸位置21包括用于连续浇铸设备的中间罐为好，但也可由浇入锭模的区域、浇入模型的区域或组合的多功能区域构成。

浇铸位置21可备有中间罐，中间罐可保持足够的液态金属，以使多功能机械手20能用满的钢包18更换空的钢包18。由于本发明所需更换钢包18的时间非常短，中间罐的容量也减小了。

烟气离开收集器集气管13并沿与金属料相反的方向通过预热室14，这些烟气进入烟气排放管22，该烟气排放管22将这些烟气送至过滤器23，再从过滤器23被风机24抽出，风机24将烟气吹至烟筒25。

风机24和烟筒25或过滤器23和风机24之间有一个换热器28，它可与离开过滤器23的全部气流作用，也可与其中部分气流作用。这个热交换器18预热燃烧器15所使用的空气，这些预热过的空气可由第二风机29输送。

另外，热交换器28也可设置在过滤器23的上游。

根据本发明的设备可装备操作和控制装置。

从图2中的传统程序中可容易地看出，常规方法需要相当大量的技术工作和各种组织方式才能在将金属料转变为熔融料以及其后的浇铸所需要的各工序之间得到的最小程度的配合。

图2清楚地表明了这些重要的工序，这些工序均由独立的方框表示。这种已知技术中影响生产流程的因素或时间的延误决定于交叉点或连接点。图2清楚地表示出了会产生在几个工序之间的所有这些延时、中断及不利结果的可能。

图3中的方框图表示出了几个主要次序及属于图2中的传统程序的重复的工序，如果延时，这些工序本身需要大量的连续的配合工序，更要防止浪费时间，出现错误和故障。

图4表示可从本发明的方法得到的简化了的生产程序，因为全部生产程序很集中，因此可采用自动或半自动方式操作，而不需要人工操作或加入临时的和偶然的其它程序。

因此，人只须进行控制操作，甚至这些操作也可由自动装置代替。

Claims (10)

1、用于把金属料连续地转变为半成品如坯料、方坯、板坯、型材和锭料的整套设备(10)，包括密切配合的预热受控金属料的室(14)，室(14)包括燃烧器(15)和以受控流量向电炉(17)供料的末端输送器(16)，整套设备(10)还包括电炉(17)、连续运行的变压器(26)、带有两个独立臂的多功能机械手(20)和由中间罐连续供给液态金属的至少一个浇铸与注钢位置(21)，多功能机械手(20)的两个独立臂可沿圆周旋转并至少在电炉(17)的出钢位置与浇铸和注钢位置(21)之间一次同时垂直移动以载运两只钢包(18)、精炼钢包(18)中的液态金属的位置位于炉子(17)的出钢位置与注钢和浇铸位置(21)之间。

2、根据权利要求1所述的设备，其中预热室（14）是一只转筒，该预热室（14）的上游部分与输送管道（12）和收集器集气管（13）相连，输送管道（12）连接到供料容器（11），集气管（13）与过滤器（23）相配合，过滤器（23）与烟筒（25）相连，该设备还包括用于预热燃烧器（15）的燃烧用空气的热交换器（28），燃烧器（15）位于预热室出口附近的末端位置。

3、根据上述任何一项权利要求所述的设备，其中多功能机械手（20）在装料位置和熔融金属处理及精炼位置承载和移动一只钢包（18），同时在浇铸和注钢位置（21）承载和移动另一只钢包（18），当前一只钢包位于熔融金属处理及精炼位置时，这两只钢包的位置相互成大约90°。

4、使用上述权利要求中的设备（10）的熔炼方法，熔融金属通过两只钢包（18）连续地被运送到至少一个浇铸位置（21），两只钢包（18）交替地向中间罐注入由规定的和不同的金属料转变成的熔融金属，金属料沿与预热室（14）中的加热剂流动方向相反的方向连续输入，这种金属料以可调的流量连续供给电炉（17），液态金属有规律地和部分地从电炉（17）流入钢包（18），钢包（18）可沿一个圆周移动，在该方法中，液态金属在交替地被钢包（18）之一注入中间罐之前，在钢包（18）中处理和精炼，中间罐将液态金属连续地输送至浇铸位置（21），同时另一钢包（18）正连续地进行准备工作，装包和精炼，这一程序不间断地连续进行。

5、根据权利要求4所述的方法，其中具有受控成分的金属料在预热室（14）中连续混合，预热室中有燃烧器（15）在工作，金属料被加热到300℃至1000℃之间，并被输送器（16）以可调流量连续地送入电炉（17），送入电炉（17）的金属流量与电炉中金属熔池温度的规定变化有关。

6、根据权利要求4或5所述的方法，用该方法，电炉（17）由连续运行的变压器（26）供电，将燃料、氧、脱硫剂、脱氧剂和泡沫渣用混合物吹入金属-渣界面，对电炉中的熔融金属进行如下操作：控制温度、调节含碳量、脱硫和控制含氧量，电炉（17）中始终保留有剩余的熔融金属。

7、根据权利要求4至6中任何项所述的方法，用该方法，电炉（17）由连续运行的变压器（26）供电，将燃料、氧、脱硫剂、脱氧剂和泡沫渣用混合物通过设置在炉子（17）的耐火衬中的多孔镶嵌件吹入，对电炉中的熔融金属进行如下操作：控制温度、调节含碳量、脱硫和控制含氧量，电炉（17）中始终保留有剩余的熔融金属。

8、根据权利要求4至7中任何项所述的方法，用该方法，炉子（17）的一次出钢和下一次出钢之间的时间约为三十分钟，出钢时间约为两分钟。

9、根据权利要求4至8中任何项所述的方法，用该方法，最后的脱氧和添加铁合金是在电炉（17）出钢时在钢包（18）中进行的，需加入的气体也同时吹入钢包，该钢包（18）被多功能机械手（20）定位的同时，另一钢包被定位于向浇铸和注钢位置（21）处的中间罐注入钢水的位置。

10、根据权利要求4至9中任何项所述的方法，用该方法，液态金属的精炼在中间位置的钢包（18）中进行，中间位置在电炉（17）的出钢位置和钢包（18）在浇铸台放出钢水的位置之间。

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