[发明专利]电弧炉顶底吹炼系统和采用该系统的冶炼工艺

说明书

【技术领域】

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种电弧炉吹炼系统以及一种采用该系统的冶炼工艺。

【背景技术】

在电弧炉炼钢生产过程中，吨钢能耗偏高是炼钢企业目前存在的难题之一。为了降低吨钢能耗，一般都是采用增加氧气的输入量，来提高电弧炉燃烧效率，从而节能降耗，因此吹氧是电弧炉炼钢过程中的重要工艺手段。

现有电炉炼钢工艺中，主要以电炉送电、炉壁氧枪及炉门氧枪吹炼为主的冶炼工。在市场废钢价格与铁水价格相当的情况下，这种工艺成本明显高于转炉炼钢成本。近年来广泛发展的电弧炉铁水热装工艺及电炉转炉化工艺，虽然比原有的电弧炉生产工艺在成本上有明显的降低，但其成本仍然远远高于转炉炼钢成本。

现有比较广泛应用的电炉转炉化工艺中，也主要以电炉炉门氧枪及炉壁氧枪为主要吹炼形式。电炉壁氧枪由于距离钢水液面较高，氧气流的射流搅拌强度有点不足，氧气利用率不高。炉壁氧枪位置固定，无法适应炉衬炉底侵蚀后的钢水液面的变化。而且炉门氧枪供氧能力要求略低，角度固定，反应区域小，枪头易漏水，易造成炉壁和炉盖上废钢的喷溅，影响冶炼时间并造成大沸腾等安全事故。

【发明内容】

有鉴于此，实有必要提供一种电弧炉顶底吹炼系统，其从电弧炉顶部向电弧炉内吹氧并从电弧炉底部对电弧炉内的钢水进行通气搅拌，克服了现有技术中的炉门氧枪或炉壁氧枪吹炼系统所存在的不足。

一种电弧炉顶底吹炼系统，所述电弧炉吹炼系统包括电炉顶吹氧枪系统及底吹搅拌系统，所述电炉顶吹氧枪系统设置在电弧炉的上方并从上方以超音速向电弧炉内钢水的表面喷射氧气流，所述底吹搅拌系统设置在电弧炉的下方并从底部对电弧炉内的钢水进行搅拌和通气。

在其中至少一个实施例中，所述顶吹氧装置包括顶吹氧枪、夹枪装置、氧气管道、氧枪支撑横臂、升降立柱、测距仪以及氧气阀门调节站，所述顶吹氧枪连接所述氧气管道，所述氧气管道连接至所述氧气阀门调节站，夹枪装置设置在氧枪支撑横臂上，所述氧枪支撑横臂下方设有所述升降立柱，所述测距仪设在所述升降立柱的一侧，所述顶吹氧枪处于电弧炉的中心线轴线上。

在其中至少一个实施例中，所述顶吹氧枪的氧枪头采用多喷嘴非均匀非对称布置，所述氧枪头采用六个至十二喷嘴且每个所述喷嘴流量均不一样，所述喷嘴的马赫数在1.6～2.3之间，所述顶吹氧枪为水冷氧枪结构，所述顶吹氧枪的中心层为氧流通道，所述顶吹氧枪的中间及外层分别为出进水通道，所述电炉顶吹氧枪系统进一步包括冷却水管，所述冷却水管分别连接至所述顶吹氧枪和所述夹枪装置为其冷却散热。

在其中至少一个实施例中，所述测距仪设置在所述升降立柱上远离电弧炉的一侧，所述测距仪外设置有水冷防护盒。

在其中至少一个实施例中，所述底吹搅拌系统包括透气砖、搅拌气体管道、透气砖检测管道以及气体阀门调节站，所述搅拌气体管道连接所述透气砖与所述气体阀门调节站，所述透气砖检测管道连接所述透气砖的侵蚀检测通道与所述气体阀门调节站。

在其中至少一个实施例中，所述透气砖采用镁碳砖高压成形，所述透气砖内设置有小口径不锈钢管使电弧炉内的钢水不会渗漏到所述透气砖内，所述透气砖除设置有与所述透气砖检测管道连接的侵蚀检测通道，在所述透气砖侵蚀到设定的厚度时检测气体通过所述侵蚀检测通道，所述气体阀门调节站接收到检测气体通过所述侵蚀检测通道的信号并传送以报警。

在其中至少一个实施例中，所述底吹搅拌系统所吹出的搅拌气体包括氮气和氩气，在冶炼的前期及中期采用氮气搅拌，在冶炼的后期及出钢期采用氩气搅拌，所述气体阀门调节站调节底吹搅拌气体流量以及氮气和氩气的切换。

有鉴于此，实有必要提供一种采用电弧炉顶底吹炼系统的冶炼工艺，其从电弧炉顶部向电弧炉内吹氧并从电弧炉底部对电弧炉内的钢水进行通气搅拌，克服了现有技术中的炉门氧枪或炉壁氧枪吹炼系统所存在的不足。

一种采用电弧炉顶底吹炼系统的冶炼工艺，包括以下步骤：采用80～95%的铁水、5～20%的废钢为原料，辅以冶金溶剂和造渣剂，加入电弧炉中；通过顶吹氧枪从上方向电弧炉内射入氧气流；底吹搅拌系统不间断从底部向电弧炉内吹氮气或氩气进行搅拌；出钢完成电弧炉冶炼。

在其中至少一个实施例中，在所述向电弧炉中加入造渣剂的步骤中，生烧石灰的加入量约为每吨钢水中加入20～30公斤，白云石的加入量约为每吨钢水中加入2～5公斤；所述工艺进一步包括以下步骤：根据电弧炉内冶炼情况，再分次往电弧炉中加入造渣剂，如果泡沫渣过高则加入生烧石灰，如果炉渣中氧化镁含量过低则加入白云石或镁球。