CN112094977B - 一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺和*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种双炉体电‑转炉高效冶炼的工艺和***，使炼钢工艺更加灵活和冶炼过程更加高效。本***主要包含冶炼炉、氧枪***、电极***、活动烟罩***、氧枪横移台车导轨、氧枪升降车轨道、烟道、煤气储存柜、放散烟囱。任意废钢比的金属料加入至其中一座冶炼炉，采用电极预热和熔化后，再使用氧枪***供氧实现高效冶炼，电极移动至另一座已经装好金属料的冶炼炉进行加热和熔化，再使用氧枪***供氧实现高效冶炼，循环使用电极和氧枪***，实现两座冶炼炉循环出钢。本发明适用于出钢量为30‑400t的冶炼工艺，可实现任意废钢比、钢种和工艺的冶炼需求，且废钢比越大，本发明优势越明显，产量平均提高40％以上。

Description

一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺和***
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺和***，使炼钢工艺更加灵活和冶炼过程更加高效。
本***主要包含冶炼炉、氧枪***、电极***、活动烟罩***、氧枪横移台车导轨、氧枪升降车轨道、烟道、煤气储存柜、放散烟囱。任意废钢比的金属料加入至其中一座冶炼炉，采用电极预热和熔化后，再使用氧枪***供氧实现高效冶炼，电极移动至另一座已经装好的金属料的冶炼炉进行加热和熔化，再使用氧枪***供氧实现高效冶炼，循环使用电极和氧枪***，实现两座冶炼炉循环出钢。本发明适用于出钢量为30-400t的冶炼工艺，可实现任意废钢比、钢种和工艺的冶炼需求，且废钢比越大，本发明优势越明显，产量平均提高40％以上。
背景技术：
目前，国内外钢铁冶炼主要采用转炉或电弧炉作为主要的冶炼装备，转炉炼钢的优势在于冶炼的高效性和单体设备的大型化，电弧炉炼钢的优势在于其短流程的投资成本低，可实现全废钢冶炼。
提高转炉冶炼废钢比的主要措施是外加热源，但转炉冶炼的热平衡限制了废钢比的提高，因此只能在一定范围内调整金属料的装入制度。电弧炉冶炼可实现全废钢冶炼或高废钢比冶炼，但是由于冶炼周期较长，且综合指标消耗高于转炉冶炼，因此相对生产成本较高。
转炉冶炼和电弧炉冶炼皆有优点和局限性，因此通过设备的调整和工艺的优化，进行整合，充分发挥转炉冶炼和电弧炉冶炼的优势，不仅能够实现冶炼的高效性和节能性等，而且能够提高单位时间的产量。
发明内容
本发明的目的，提供一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺和***，使炼钢工艺更加灵活和冶炼过程更加高效。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，该***包含冶炼炉一、冶炼炉二、氧枪***一、氧枪***二、电极***、活动烟罩***一、活动烟罩***二、氧枪横移台车导轨、氧枪升降车轨道一、氧枪升降车轨道二、烟道一、烟道二、煤气储存柜、放散烟囱一、放散烟囱二。其中氧枪***一与氧枪横移台车导轨相连，氧枪***一工作状态与氧枪升降车轨道一、活动烟罩***一和冶炼炉一相连，氧枪***二工作状态与氧枪升降车轨道二、活动烟罩***二和冶炼炉二相连，活动烟罩***一工作时一部分与冶炼炉一相连，另一部分与烟道一相连，烟道一与放散烟囱一相连，活动烟罩***二工作时一部分与冶炼炉二相连，另一部分与烟道二相连，烟道二与放散烟囱二相连，煤气储存柜一端与烟道一相连，煤气储存柜另一端与烟道二相连，电极***顺时针旋转与活动烟罩***一和冶炼炉一相连，电极***逆时针旋转与活动烟罩***二和冶炼炉二相连。
进一步地，该***所述冶炼炉一和所述冶炼炉二的出钢量为30-400t，高度与直径的比值为0.2-2.5。
进一步地，该***所述氧枪***一包含横移台车一、升降车一和氧枪一，所述的氧枪***二包含横移台车二、升降车二和氧枪二，所述升降车一和所述升降车二的提升能力为0-40t，所述氧枪一和所述氧枪二的外径为108-630mm。
进一步地，该***所述电极***包含电极旋转升降臂、电极支撑臂和电极，其中电极旋转升降臂顺时针和逆时针的旋转角度为0-90°，相对冶炼炉一和冶炼炉二炉底的升降高度为0.5-50m，电极直径为100-1500mm。
进一步地，该***所述的活动烟罩***一包含烟罩驱动装置一、活动烟罩一支撑臂、活动烟罩一、气动快切装置一、活动烟罩一出口，所述活动烟罩***二包含烟罩驱动装置二、活动烟罩二支撑臂、活动烟罩二、气动快切装置二、活动烟罩二出口，活动烟罩一和活动烟罩二上面分别有3个电极插孔和1个氧枪插孔，其相对冶炼炉一和冶炼炉二炉口的升降高度为0-4m。
进一步地，该***所述烟道一包含烟道一活动接口，所述烟道二包含烟道二活动接口，其中烟道一活动接口和烟道二活动接口的直径为325-6000mm，伸缩长度为0.5-10m，烟道一和烟道二装有余热回收***和烟气净化***。
进一步地，该***所述煤气储存柜的容积为2000-100000m3。
本发明的另一个目的是提供使用上述***的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，该工艺将任意废钢比的金属料装入冶炼炉一，驱动活动烟罩一支撑臂使活动烟罩一置于冶炼炉一上方，伸长烟道一活动接口与活动烟罩一出口连接，使用气动快切装置一将3个电极插孔打开，顺时针旋转电极支撑臂使电极置于活动烟罩一正上方，下降电极至冶炼炉一内，并起弧开始升温熔化金属料，待溶清后提升电极，使用气动快切装置一将3个电极插孔关闭，此时将任意废钢比的金属料装入冶炼炉二，驱动活动烟罩二支撑臂使活动烟罩二置于冶炼炉二上方，伸长烟道二活动接口与活动烟罩二出口连接，使用气动快切装置二将3个电极插孔打开，逆时针旋转电极支撑臂使电极置于活动烟罩二正上方，并下降电极开始对金属料升温，同时，使用横移台车一驱动氧枪***一至氧枪升降车轨道一上方，此时使用气动快切装置一将氧枪插孔打开，通过升降车一下降氧枪至冶炼炉一内，吹氧点火并进行冶炼操作，待达到冶炼要求后提升升降车一至待用位置，并出钢，循环上述操作工艺过程，双炉体循环出钢，实现高效冶炼目的。
进一步地，该工艺具体包括下述步骤：
步骤1：将废钢、铁水等金属料装入冶炼炉一，并驱动活动烟罩一支撑臂使活动烟罩一置于冶炼炉一上方，伸长烟道一活动接口与活动烟罩一出口连接；
步骤2：使用气动快切装置一将3个电极插孔打开，顺时针旋转电极支撑臂使电极置于活动烟罩一正上方；下降电极至冶炼炉一内，并起弧开始升温熔化金属料，待溶清后提升电极，使用气动快切装置一将3个电极插孔关闭，将电极旋转至零位；
步骤3：使用横移台车一驱动氧枪***一至氧枪升降车轨道一上方，此时使用气动快切装置一将氧枪插孔打开，通过升降车一下降氧枪至冶炼炉一内，吹氧点火并进行冶炼操作，待达到冶炼要求后提升升降车一至待用位置，并出钢；
步骤4：在步骤2中电极提升的同时，将任意废钢比的金属料装入冶炼炉二，驱动活动烟罩二支撑臂使活动烟罩二置于冶炼炉二上方，伸长烟道二活动接口与活动烟罩二出口连接；
步骤5：使用气动快切装置二将3个电极插孔打开，逆时针旋转电极支撑臂使电极置于活动烟罩二正上方，并下降电极开始对金属料升温；
步骤6：循环步骤1-步骤5的操作过程，使双炉体循环出钢，实现高效冶炼目的。
进一步地，所述冶炼炉一和冶炼炉二的炉容比为0.7～1.8m3/t。
进一步地，所述氧枪***一和氧枪***二的气体介质为O2、N2、CO2或几种气体的混合气，气体流量范围是2000-95000Nm3/h，气体压力范围是0.5-2.0MPa，气体消耗为30-70Nm3/t。
进一步地，所述电极***中电极为三相交流电极，电极消耗为0-3kg/t，输入功率为50-1500kVA/t，电耗为0-700kWh/t。
进一步地，所述烟道一和烟道二的烟气流量为0-300000Nm3/h。
进一步地，所述工艺和***适用于出钢量为30-400t的冶炼操作。
本发明的有益效果包括：
1)本发明的工艺和***能够适应任意金属料结构的冶炼，能够根据铁水、废钢、矿石等金属料的供应能力和价格等因素，灵活调整冶炼工艺，实现利润最大化；
2)本发明的工艺和***通过双炉体、氧枪和电极的统一协调作业，能够提高冶炼的高效性，相比传统转炉或电弧炉冶炼工艺实现产量增加。
附图说明
图1为本发明一种双炉体电-转炉高效冶炼的***的示意图。
图中：1-冶炼炉一，2-冶炼炉二，3-氧枪***一，3-1-横移台车一，3-2-升降车一，3-3-氧枪一，4-氧枪***二，4-1-横移台车二，4-2-升降车二，4-3-氧枪二，5-电极***，5-1-电极旋转升降臂，5-2-电极支撑臂，5-3-电极，6-活动烟罩***一，6-1-烟罩驱动装置一，6-2-活动烟罩一支撑臂，6-3-活动烟罩一，6-4-气动快切装置一，6-5-活动烟罩一出口，7-活动烟罩***二，7-1-烟罩驱动装置二，7-2-活动烟罩二支撑臂，7-3-活动烟罩二，7-4-气动快切装置二，7-5-活动烟罩二出口，8-氧枪横移台车导轨，9-氧枪升降车轨道一，10-氧枪升降车轨道二，11-烟道一，11-1-烟道一活动接口，12-烟道二，12-1-烟道二活动接口，13-煤气储存柜，14-放散烟囱一，15-放散烟囱二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步地，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例：
本发明应用于两座容量130t，出钢量100t的冶炼炉，高径比皆为1.0，炉容比皆为1.1，选用氧枪喷头外径为273mm，孔数为4孔，马赫数为1.8，总供气流量为21000Nm3/h，介质为CO2+O2，CO2混合比例为10％，操作氧压为0.9MPa，输入功率为800kVA/t，电极直径为600mm。
1)采集金属料成分和质量信息，废钢质量为91t，铁水质量为39t，计算升温剂和造渣剂使用量，铁水成分和废钢成分如表1所示；
表1金属料成分
名称 C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％
铁水 4.21 0.41 0.56 0.097 0.043
废钢 0.10 0.05 0.20 0.015 0.010
2)将废钢、铁水装入冶炼炉一后，并驱动活动烟罩一支撑臂使活动烟罩一置于冶炼炉一上方，伸长烟道一活动接口与活动烟罩一出口连接；
3)使用气动快切装置一将3个电极插孔打开，顺时针旋转电极支撑臂40°，使电极置于活动烟罩一正上方；下降电极至冶炼炉一内，并通电起弧开始升温熔化金属料，待40min后溶清后提升电极至活动烟罩一上方后，电耗为240kWh/t，使用气动快切装置一将3个电极插孔关闭，将电极旋转至零位；
4)使用横移台车一驱动氧枪***一至氧枪升降车轨道一上方，此时使用气动快切装置一将氧枪插孔打开，通过升降车一下降氧枪至冶炼炉一内，吹氧点火并进行冶炼操作，造渣剂和升温剂从高位料仓加入，升温剂选用无烟煤，块度为20-50mm，固定碳含量大于80％，硫含量低于0.5％，加入量为43kg/t，开吹2min内全部加入，石灰消耗为10kg/t，采用两批次加入，分别为开吹加入2/3，冶炼3min加入剩余1/3，操作枪位采用“低-高-低”枪位，拉碳枪位为1.2m，供氧时间为10min，待达到冶炼要求后提升升降车一至待用位置，并出钢100t；
5)在步骤2)中电极提升的同时，开始将70％废钢+30％的金属料装入冶炼炉二，驱动活动烟罩二支撑臂使活动烟罩二置于冶炼炉二上方，伸长烟道二活动接口与活动烟罩二出口连接；
6)在步骤4)完成后，使用气动快切装置二将3个电极插孔打开，逆时针旋转电极支撑臂40°，使电极置于活动烟罩二正上方，并下降电极开始对金属料升温，与步骤3)的操作模式相同；
7)在步骤5)完成后，采用氧枪***二进行供氧操作，具体步骤与步骤3)相似；
8)循环步骤1)-步骤6)的操作过程，实现双炉体依次循环连续出钢，相比传统电弧炉或转炉废钢比为70％的金属料结构，能够提高产量约40％以上。

Claims (12)

1.一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，其特征在于，所述***包含冶炼炉一(1)、冶炼炉二(2)、氧枪***一(3)、氧枪***二(4)、电极***(5)、活动烟罩***一(6)、活动烟罩***二(7)、氧枪横移台车导轨(8)、氧枪升降车轨道一(9)、氧枪升降车轨道二(10)、烟道一(11)、烟道二(12)、煤气储存柜(13)、放散烟囱一(14)、放散烟囱二(15)；所述氧枪***一(3)与所述氧枪横移台车导轨(8)相连，所述氧枪***一(3)工作状态与所述氧枪升降车轨道一(9)、所述活动烟罩***一(6)和所述冶炼炉一(1)相连，所述氧枪***二(4)工作状态与所述氧枪升降车轨道二(10)、所述活动烟罩***二(7)和所述冶炼炉二(2)相连，所述活动烟罩***一(6)工作时一部分与所述冶炼炉一(1)相连，另一部分与所述烟道一(11)相连，所述烟道一(11)与所述放散烟囱一(14)相连，所述活动烟罩***二(7)工作时一部分与所述冶炼炉二(2)相连，另一部分与所述烟道二(12)相连，所述烟道二(12)与所述放散烟囱二(15)相连，所述煤气储存柜(13)一端与所述烟道一(11)相连，所述煤气储存柜(13)另一端与所述烟道二(12)相连，所述电极***(5)顺时针旋转与所述活动烟罩***一(6)和所述冶炼炉一(1)相连，所述电极***(5)逆时针旋转与所述活动烟罩***二(7)和所述冶炼炉二(2)相连；
该***所述氧枪***一(3)包含横移台车一(3-1)、升降车一(3-2)和氧枪一(3-3)，所述的氧枪***二(4)包含横移台车二(4-1)、升降车二(4-2)和氧枪二(4-3)，所述升降车一(3-2)和所述升降车二(4-2)的提升能力为0-40t，所述氧枪一(3-3)和所述氧枪二(4-3)的外径为108-630mm；
该***所述电极***(5)包含电极旋转升降臂(5-1)、电极支撑臂(5-2)和电极(5-3)，所述电极旋转升降臂(5-1)顺时针和逆时针的旋转角度为0-90°，相对所述冶炼炉一(1)和所述冶炼炉二(2)炉底的升降高度为0.5-50m，所述电极(5-3)直径为100-1500mm。
2.根据权利要求1所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，其特征在于，该***所述冶炼炉一(1)和所述冶炼炉二(2)的出钢量为30-400t，高度与直径的比值为0.2-2.5。
3.根据权利要求1所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，其特征在于，该***所述的活动烟罩***一(6)包含烟罩驱动装置一(6-1)、活动烟罩一支撑臂(6-2)、活动烟罩一(6-3)、气动快切装置一(6-4)、活动烟罩一出口(6-5)，所述活动烟罩***二(7)包含烟罩驱动装置二(7-1)、活动烟罩二支撑臂(7-2)、活动烟罩二(7-3)、气动快切装置二(7-4)、活动烟罩二出口(7-5)，所述活动烟罩一(6-3)和所述活动烟罩二(7-3)上面分别有3个电极插孔和1个氧枪插孔，其相对所述冶炼炉一(1)和所述冶炼炉二(2)炉口的升降高度为0-4m。
4.根据权利要求1所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，其特征在于，该***所述烟道一(11)包含烟道一活动接口(11-1)，所述烟道二(12)包含烟道二活动接口(12-1)，所述烟道一活动接口(11-1)和所述烟道二活动接口(12-1)的直径为325-6000mm，伸缩长度为0.5-10m，所述烟道一(11)和所述烟道二(12)装有余热回收***和烟气净化***。
5.根据权利要求1所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的***，其特征在于，该***所述煤气储存柜(13)的容积为2000-100000m3。
6.根据权利要求1所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼***的双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述工艺将任意废钢比的金属料装入冶炼炉一(1)，驱动活动烟罩一支撑臂(6-2)使活动烟罩一(6-3)置于冶炼炉一(1)上方，伸长烟道一活动接口(11-1)与活动烟罩一出口(6-5)连接，使用气动快切装置一(6-4)将3个电极插孔打开，顺时针旋转电极支撑臂(5-2)使电极(5-3)置于活动烟罩一(6-3)正上方，下降电极(5-3)至冶炼炉一(1)内，并起弧开始升温熔化金属料，待溶清后提升电极(5-3)，使用气动快切装置一(6-4)将3个电极插孔关闭，此时将任意废钢比的金属料装入冶炼炉二(2)，驱动活动烟罩二支撑臂(7-2)使活动烟罩二(7-3)置于冶炼炉二(2)上方，伸长烟道二活动接口(12-1)与活动烟罩二出口(7-5)连接，使用气动快切装置二(7-4)将3个电极插孔打开，逆时针旋转电极支撑臂(5-2)使电极(5-3)置于活动烟罩二(7-3)正上方，并下降电极(5-3)开始对金属料升温，同时，使用横移台车一(3-1)驱动氧枪***一(3)至氧枪升降车轨道一(9)上方，此时使用气动快切装置一(6-4)将氧枪插孔打开，通过升降车一(3-2)下降氧枪至冶炼炉一(1)内，吹氧点火并进行冶炼操作，待达到冶炼要求后提升升降车一(3-2)至待用位置，并出钢，循环上述操作工艺过程，双炉体循环出钢，实现高效冶炼目的。
7.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，具体包括下述步骤：
步骤1：将废钢、铁水金属料装入冶炼炉一(1)，并驱动活动烟罩一支撑臂(6-2)使活动烟罩一(6-3)置于冶炼炉一(1)上方，伸长烟道一活动接口(11-1)与活动烟罩一出口(6-5)连接；
步骤2：使用气动快切装置一(6-4)将3个电极插孔打开，顺时针旋转电极支撑臂(5-2)使电极(5-3)置于活动烟罩一(6-3)正上方；下降电极(5-3)至冶炼炉一(1)内，并起弧开始升温熔化金属料，待溶清后提升电极(5-3)，使用气动快切装置一(6-4)将3个电极插孔关闭，将电极(5-3)旋转至零位；
步骤3：使用横移台车一(3-1)驱动氧枪***一(3)至氧枪升降车轨道一(9)上方，此时使用气动快切装置一(6-4)将氧枪插孔打开，通过升降车一(3-2)下降氧枪至冶炼炉一(1)内，吹氧点火并进行冶炼操作，待达到冶炼要求后提升升降车一(3-2)至待用位置，并出钢；
步骤4：在步骤2中电极(5-3)提升的同时，将任意废钢比的金属料装入冶炼炉二(2)，驱动活动烟罩二支撑臂(7-2)使活动烟罩二(7-3)置于冶炼炉二(2)上方，伸长烟道二活动接口(12-1)与活动烟罩二出口(7-5)连接；
步骤5：使用气动快切装置二(7-4)将3个电极插孔打开，逆时针旋转电极支撑臂(5-2)使电极(5-3)置于活动烟罩二(7-3)正上方，并下降电极(5-3)开始对金属料升温；
步骤6：循环步骤1-步骤5的操作过程，使双炉体循环出钢，实现高效冶炼目的。
8.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述冶炼炉一(1)和冶炼炉二(2)的炉容比为0.7～1.8m3/t。
9.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述氧枪***一(3)和氧枪***二(4)的气体介质为O2、N2、CO2或几种气体的混合气，气体流量范围是2000-95000Nm3/h，气体压力范围是0.5-2.0MPa，气体消耗为30-70Nm3/t。
10.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述电极***(5)中电极(5-3)为三相交流电极，电极消耗为0-3kg/t，输入功率为50-1500kVA/t，电耗为0-700kWh/t。
11.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述烟道一(11)和烟道二(12)的烟气流量为0-300000Nm3/h。
12.根据权利要求6所述的一种双炉体电-转炉高效冶炼的工艺，其特征在于，所述工艺和***适用于出钢量为30-400t的冶炼操作。
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