[发明专利]电弧炉及其熔炼方法

说明书

本发明涉及一种采用交流电源的电弧炉的熔炼方法以及在相应的主权利要求中所述的有关的电弧炉。

本发明用于熔炼铁基合金的电弧炉，并已设想和设计采用交流电源使工厂的效率和产量达到最佳水平。

本发明的目的在于节约熔炼合金用的电能，并通过提高铸件日产量来缩短生产周期，而且本发明还有助于提高所用交流电能的熔化生产率。

本发明既可用于采用直流电的电弧炉也可用于采用交流电的电弧炉。

采用本发明的炉子具有一个出钢槽或称出钢口，而且该出钢口的位置不限。

本发明的一种典型的最佳的(但不是唯一的)用途是用于采用“熔池”法熔炼的炉子，也就是熔炼时炉内经常带有熔液池的炉子。

这就意味着，从电弧炉中排出熔融金属时，不应将熔融金属全部排完。

本发明也适用于熔炼完全冷的炉料。

本发明既可用于间隙装入废钢料或连续装入废钢料的炉子，又可用于连续装入预还原材料或混合炉料的炉子。

现有技术熔炼金属的方法包含向炉内喷入氧基的气态物质(可能还兼有含碳的燃料)的工序，以便使上述燃料与熔融金属和废钢中所含的可氧化的化学元素之间发生氧化反应。

这种氧化反应在理论上有可能通过放热氧化反应来利用碳和熔融金属及废钢中的化学元素的固有潜能。

上述的喷入炉内的这些氧基气态物质可以是空气、富氧的空气，甚至是纯氧。

上述的气态物质可通过位于炉内熔池表面上方的喷管和/或通过位于炉膛内的喷嘴或称风口吹到熔融金属上。

美国专利A-3459867公开过采用燃烧嘴的方法，这种燃烧嘴输入按化学计算剂量的氧，因此可输入适当过剩的氧。

上述燃烧嘴沿着一个位于电极与炉侧壁之间的圆周起作用，它们的工作方法是，一个燃烧嘴的作用加强下一个燃烧嘴的作用，以便在炉中的空间部分形成涡流。

英国专利GB-A-2115011提出从金属熔池下面吹入搅动的和变换的气体的方法。

该专利还提出从上面引入固态含碳物质和采用位于炉子侧壁上的风口向熔池送入混合气体的方法。

英国专利GB-A-1421203提出将氧或其他气体从炉底送入到电极与炉侧壁之间的区域的方法。

法国专利FR-B-2208988提出将气体从上向下输入到炉内，并提出从废钢下面和/或金属熔池下面将气体送入电极区和电极与炉侧壁间的区域。

该专利文件还提出在侧壁上设置一个或多个输入氧和/或其他气体的喷管，这些喷管的分布要使得在电极与炉侧壁之间一个喷管的功能起到加强下一个喷管的功能的作用，目的是在炉子的空间部分中使气体充分混合。

欧洲专利EP-B1-257450公开了一种方法，其特征是采用多个喷管将氧或氧的混合气体输送到电极与炉侧壁之间，而且，还在熔池下面和上述喷管的工作区内设置几个喷嘴。

这些位于底部的喷嘴也用来搅动熔池，以使喷管的吹气作用尽量地均匀，即使在使用超声型喷管，燃烧气体的喷射不能进入熔池20-30mm以上(除非采用一次性的喷管)的深度时也是如此。

现有技术的喷嘴和风口的压力典型的可达60巴，但通常只有5-20巴。

上述的高的压力通常会使炉内空间部分产生放热反应从而通过烟雾散出而使热能大量损失。

正如US-A-3902889和EP-B1-257450所述，上述的这些位于底部的喷嘴或风口具有3-6mm的喷氧直径，而且最好是双层管，其中中央管喷射氧，而中央管周围的环形缝则喷射冷却用的烃类气体和/或惰性气体。

采用风口从底部吹氧，并同时吹入不同的流体例如氩、氢和甲烷，可以改善氧化反应并使之均匀。

采用风口技术可以使钢液更均匀，因此可在“长弧”状态下强烈地反应，而不会使温度不均匀，还可以缩短熔炼时间，并有其他优点。

在现有技术中，从底部吹气通常是通过分布在底部的多个小直径的风口在较高的压力和较低的气流速度下进行的。

上述方法需要有使氧气快速通过熔池的通道，这些氧气在炉内的空间部分直到炉顶激烈燃烧。

另外，可根据气体的流速在各个工作阶段对吹风进行调节，并且可根据流速的变化而改变压力。

应当注意的是，在现有技术中，风口是大致对称地设置在炉膛中的，而且常常位于与喷氧管(位于炉子的上部)的位置相对应的地方。

上述的输送氧和其他气体的风口和喷管的排列不能显著提高炼钢厂的效率和产量，因为上述气体是在炉内室间部分燃烧的，而且常常在排烟管道内完成燃烧。