[发明专利]一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法

权利要求书

1.一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：包括底电极系统和底吹系统；底电极系统包括底盘和安装在底盘上的底电极；底吹系统包括设置在底盘上的底吹元件、与底吹元件相连的气源，以及与底电极、底吹元件和气源信号连接的底吹控制系统；底吹元件有一个以上，分布在底盘的0～0.8R半径范围内。

2.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底吹元件包括堆砌在底盘上形成柱体的绝缘底吹透气砖、设置在绝缘底吹透气砖中部的若干毛细管，以及与毛细管连通的气体缓冲室；气体缓冲室与底吹进气管一端相连，底吹进气管另一端通过绝缘接头与气源相连。

3.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底吹系统还包括预警单元和报警单元，预警单元和报警单元均与底吹控制系统信号连接；预警单元和报警单元分别包括预警管和报警管，预警管和报警管的一端分别从下向上穿过底盘并伸入绝缘底吹透气砖形成的柱体，并且预警管的伸入高度大于报警管的伸入高度，另一端分别通过绝缘接头与气源相连。

4.根据权利要求3所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述预警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/2～3/4柱高，报警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/6～1/2柱高。

5.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述毛细管弥散分布在绝缘底吹透气砖形成的柱体的0～0.9r半径范围内，毛细管的孔径为φ0.1～φ4mm。

6.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：各毛细管的上端分别埋设封堵在绝缘底吹透气砖形成的柱体的不同高度处。

7.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底电极的形式为多触针式、多触片式或导电炉底式任意一种。

8.一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.冶炼开始时：将底电极电流信号和炉壁氧枪流量信号输入底吹控制系统，基于仿真数据库结果，确立最佳的底吹气体流量和工作压力；

S2.加料阶段：底吹系统处于保护模式，底吹控制系统控制气源经底吹元件向电弧炉的熔池内喷吹气体，防止底吹元件发生堵塞，底吹气体流量0～100L/min，气源压力0.3～0.7Mpa，供气强度0.001～0.05Nm3/(min·t)；

S3.废钢熔化阶段：底吹控制系统实时预测电弧炉内废钢熔化和炉内反应强度情况，结合仿真数据库结果，实时动态调整底吹气体流量，加速废钢的熔化；

S4.熔清阶段：电流控制器发出的冶炼电流信号和氧气流量计发出的氧气流量信号分别持续传输给底吹控制系统，底吹控制系统实时更新调整设定的底吹气体流量和工作压力，加快熔池成分和温度的均匀；

S5.出钢阶段：调整底吹气体流量，控制在0～100L/min范围内，防止底吹元件烧损和堵塞；

S6.底吹控制系统根据以上控制策略执行结果，冶炼周期结束后返回步骤S1操作，以进入下一冶炼周期。

9.根据权利要求8所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的方法，其特征在于：还包括底吹元件烧蚀高度检测步骤，具体为：当绝缘底吹透气砖被烧蚀至某一毛细管上端所在的高度位置时，该毛细管上端由堵变通，引起底吹气体流量变化，由底吹控制系统进行警示响应，从而自动检测出绝缘底吹透气砖的烧蚀高度。

10.根据权利要求8所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的方法，其特征在于：还包括底吹元件烧蚀高度检测步骤，具体为：当绝缘底吹透气砖被烧蚀至预警管的伸入高度所在位置时，一路预警由底吹控制系统进行警示响应，表示绝缘底吹透气砖快被完全烧蚀，提醒更换炉壳；当绝缘底吹透气砖被烧蚀至报警管的伸入高度所在位置时，二路报警由底吹控制系统响应，表示绝缘底吹透气砖被完全烧蚀，该炉役结束，需重新砌炉。