專利名稱：用于煉鋼的帶有中央裝料爐身的直流電弧爐和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼用的直流電弧爐，它包括至少帶有兩根產(chǎn)生電弧的電極和帶有出鋼口和出渣口的一個(gè)電爐熔化室。此外還涉及有關(guān)的生產(chǎn)方法。
已知有很多種煉鋼方法，其中主要有兩種技術(shù)路線，一種是通過(guò)傳統(tǒng)的高爐—轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)路線，另一種是電爐煉鋼路線。
在電爐煉鋼中，一般在扁平圓柱形或橢圓形的熔化室中熔化廢鋼或熔化直接還原鐵(海綿鐵)。在電弧爐中一般通過(guò)回轉(zhuǎn)的爐頂加料，爐料由從爐頂插入爐內(nèi)的電極產(chǎn)生的電弧熔化。根據(jù)不同的爐型，出鋼經(jīng)過(guò)一個(gè)出鋼槽或一個(gè)偏心出鋼口進(jìn)行。已知有兩種電弧爐，一種AC爐(交流電流)，另一種為DC爐(直流電流)。
傳統(tǒng)的直流電弧爐具有一根石墨電極和一根爐底電極。所生成的電弧垂直向下到鋼池。目前已知有兩根石墨電極的直流電弧爐。傳統(tǒng)的直流電弧爐具有下述缺點(diǎn)在熔化過(guò)程中電弧會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這意味著對(duì)耐火材料產(chǎn)生很高的負(fù)荷。要求在扁平熔池中有很厚的泡沫渣層，以覆蓋電弧和保護(hù)爐墻。
在裝料過(guò)程中，生成的廢氣或灰塵是不可控制的。同樣地在熱爐氣中廢鋼熔化后的鐵氧化也是不可控制的。
此外由于廢鋼的崩落，造成電極的折斷。
而且排出的爐氣溫度太低，為了阻止二噁烯的生成，必須重新加熱爐氣。這樣在廢氣系統(tǒng)中要求設(shè)置附加的燒嘴。
在具有兩根電極的直流電弧爐中，在爐蓋區(qū)域的兩根電極之間產(chǎn)生很強(qiáng)的熱負(fù)荷。
本發(fā)明的目的是提供一種直流電弧爐和煉鋼的方法，其中一方面提高了爐子生產(chǎn)率，另一方面降低了電爐負(fù)荷和對(duì)環(huán)境的污染。
根據(jù)本發(fā)明該目的是藉助權(quán)利要求1的直流電弧爐的特征和方法權(quán)利要求10的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明有利的結(jié)構(gòu)將在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)。
本發(fā)明建議，兩根電極和至少一根爐底電極在爐子容器中布置的方法是，其產(chǎn)生兩根電弧要傾斜朝向電爐爐底的中心，通過(guò)一個(gè)中心爐身熔化室向上方延長(zhǎng)，導(dǎo)入爐料進(jìn)行熔化室和形成爐料料柱。
在根據(jù)本發(fā)明特征的基礎(chǔ)上達(dá)到了，兩根電弧有控制地在熔化爐料下方燃燒。通過(guò)有目的的電弧偏轉(zhuǎn)和事先設(shè)置的裝料爐身，保證了爐料有控制、均勻地移動(dòng)到熔化室中和高功率的熔化過(guò)程。在使用廢鋼時(shí)，一種較好、較快的廢鋼切斷是可以實(shí)現(xiàn)的。
通過(guò)這個(gè)解決方案，使至目前為止傳統(tǒng)石墨電極的功率140kVA或110MW成倍地增加是完全可能的，或者減小兩根電極的直徑和由此減少電極消耗也是完全可能的。
除了布置兩根電極(陰極)和一根共同的爐底電極(陽(yáng)極)外，也可設(shè)想設(shè)置兩根陰極和兩根陽(yáng)極。陽(yáng)極是爐底電極，它們被布置在爐底中心，這樣形成兩根斜向爐底中心的電弧。此外所有的實(shí)例均建議設(shè)置較多的電極，其中均要滿足生成傾斜電弧的特征。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在加料爐身的基礎(chǔ)上，廢鋼崩落從而電極折斷都是可以避免的。
根據(jù)本發(fā)明，電極的布置方法是，它所產(chǎn)生的電弧不是垂直的，而是傾斜的。由此只要求很薄的渣層以覆蓋電弧。
本發(fā)明還建議，為了同時(shí)對(duì)廢氣進(jìn)行控制，在熔化室上部，爐身旁邊設(shè)置爐口，用以設(shè)置抽取在裝料過(guò)程中形成的灰塵和/或爐氣的抽風(fēng)設(shè)備；在爐身延長(zhǎng)段中設(shè)置抽取熔化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣的抽風(fēng)設(shè)備。
由于上述的設(shè)施，已有可能對(duì)裝料過(guò)程的廢氣進(jìn)行控制。通過(guò)藉助熔化室的抽風(fēng)設(shè)備對(duì)爐氣單獨(dú)的抽取可以避免熔化爐料廣泛的鐵氧化。
有目的的廢氣控制同時(shí)帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，抽取在熔化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣通過(guò)爐身用來(lái)預(yù)熱廢鋼，即廢鋼的預(yù)熱是在抽取爐氣通過(guò)爐身的過(guò)程中進(jìn)行的。這樣預(yù)熱時(shí)間和由此產(chǎn)生的爐料鐵氧化都是可控的。
本發(fā)明優(yōu)選建議，爐身抽風(fēng)設(shè)備和熔化室的抽風(fēng)設(shè)備匯集于一根共同的抽取管中，并且為了在裝料過(guò)程和熔化過(guò)程交替時(shí)，對(duì)兩個(gè)抽風(fēng)設(shè)備和廢氣氣流進(jìn)行交換，在爐身抽風(fēng)設(shè)備和熔化室抽風(fēng)設(shè)備之間設(shè)置換向裝置。由此這兩個(gè)抽風(fēng)設(shè)備結(jié)合成一個(gè)設(shè)備，通過(guò)所建議的換向裝置有可能，總是只有一個(gè)廢氣設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)或調(diào)整成一種組合的廢氣氣流。對(duì)廢氣流和廢氣量的控制是可以實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的抽風(fēng)裝置的有利結(jié)構(gòu)是直接抽風(fēng)，因此與所建議的爐身組合起來(lái)有可能對(duì)在加料、熔化和出鋼時(shí)生成的煙氣進(jìn)行收集和除塵。
通過(guò)在爐身中廢氣氣流方向的變化同樣地可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣溫度的控制。通過(guò)兩個(gè)廢氣流有控制地混合，加熱爐氣的溫度高于生成二噁烯的溫度也是可以達(dá)到的。
根據(jù)本發(fā)明，熔化室的上部除了具有爐身和用于插電極的爐口外，還具有用于熔化室抽風(fēng)裝置的爐口。本發(fā)明特別推薦，為插電極用的爐口與爐身的位置關(guān)系應(yīng)使，爐身或通過(guò)爐身導(dǎo)入的爐料柱成為兩根電極之間的熱屏蔽或熔化室上部區(qū)域有強(qiáng)熱源時(shí)，它們能作為遮擋體。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的直流電弧爐由一個(gè)帶有上部爐蓋的下部熔化室組成，在爐蓋上設(shè)置了所建議的各種爐口。
在一個(gè)更具體的實(shí)施例中，直流電弧爐裝有熔化室抽風(fēng)裝置，它還包括兩根向上延伸的管道，它們通入爐身抽風(fēng)裝置的一根管道中，其中在管道的過(guò)渡區(qū)域中設(shè)置了可旋轉(zhuǎn)的閥板，如由耐熱鋼制成，它們可以控制當(dāng)時(shí)的爐氣氣流和廢氣量。
此外，熔化室還設(shè)置有在熔化過(guò)程垂直插入電極和在裝料階段抽出電極的機(jī)構(gòu)。
再有，在熔化室的內(nèi)壁上設(shè)置煤氣和氧氣燒嘴，通過(guò)它們可根據(jù)要求達(dá)到更高的熔化效率。此外還可設(shè)置爐底噴嘴。
所建議的直流電弧爐與已公開(kāi)型式的直流電弧爐比較其優(yōu)點(diǎn)是，為了裝料完全可以實(shí)現(xiàn)，無(wú)須旋轉(zhuǎn)爐蓋和爐氣密封操作。
下面結(jié)合附圖和權(quán)利要求對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是帶有抽風(fēng)裝置的電爐熔化室的側(cè)視示意圖。
圖2是帶有抽風(fēng)裝置的電爐熔化室的俯視示意圖。
圖3是顯示裝料過(guò)程廢氣氣流方向的電爐熔化室的側(cè)視示意圖。
圖4是顯示熔化過(guò)程廢氣氣流方向的電爐熔化室的側(cè)視示意圖。
圖1顯示一臺(tái)由一直流電弧爐熔化室2和一廢氣抽風(fēng)裝置3組成的直流電弧爐1。熔化室2由一個(gè)熔化區(qū)域4和一個(gè)爐蓋5組成。兩根電極(陰極)7a，b通過(guò)在爐蓋5上的爐口6插入熔化室中。在熔化室爐底上設(shè)置了一根在兩根電極7a，b之間的爐底電極8。生成了兩根斜電弧9a，b。斜電弧的長(zhǎng)度用b表示，它長(zhǎng)于一般直流電弧爐中垂直伸展的電弧長(zhǎng)度(長(zhǎng)度用a表示)。
在熔化室2的上部中央設(shè)置了一個(gè)爐身10。通過(guò)爐身10裝入熔化料11，特別是廢鋼和海綿鐵，進(jìn)入熔化室2。通過(guò)電弧9a，b的能量所生成的鋼液用12表示，爐渣用13表示。
在爐身10的延長(zhǎng)段上有一臺(tái)爐身抽風(fēng)設(shè)備3.1。爐身抽風(fēng)裝置3.1由一個(gè)圓柱管14、抽風(fēng)機(jī)和一個(gè)過(guò)濾設(shè)備(未畫出)所組成。圓柱管14與旁邊的兩根導(dǎo)管15a，b結(jié)合，它們組成了電爐熔化室抽風(fēng)裝置3.2。在兩個(gè)抽風(fēng)設(shè)備3.1，3.2之間的接頭處16的旁邊設(shè)置了閥板17a，b形式的可旋轉(zhuǎn)的換向元件。它們?cè)谝欢ǖ奈恢蒙峡勺柚雇ㄟ^(guò)熔化室抽風(fēng)裝置3.2的導(dǎo)管15a，b的廢氣氣流，通過(guò)閥板17a，b的控制程序使它轉(zhuǎn)到其它的極限位置，可以關(guān)閉爐身10上部抽風(fēng)設(shè)備3.1。中間位置的調(diào)整是有可能的。
從圖2的俯視圖中，更清楚地觀察所建議的帶有爐身抽風(fēng)管14的爐身10的布置，與爐身10相鄰處設(shè)置了帶有移動(dòng)電極的機(jī)構(gòu)18a，b的電極7a，b和熔化室抽風(fēng)裝置3.1的導(dǎo)管15a，b。圖中示意表示了鋼液的出鋼槽19和出渣門20。
藉助所建議的爐氣抽風(fēng)裝置3.1和3.2有可能對(duì)廢氣流進(jìn)行控制。圖3表示在裝爐料11時(shí)，廢氣和灰塵流動(dòng)過(guò)程(箭頭流動(dòng)過(guò)程)，其中廢氣和灰塵通過(guò)熔化室抽風(fēng)設(shè)備3.2的導(dǎo)管15a，b，再抽入總管21中。隨后過(guò)濾設(shè)備(未畫出)或回收設(shè)備以傳統(tǒng)方式連接。
在熔化過(guò)程期間(圖4)，閥板17a，b關(guān)閉了熔化室抽風(fēng)設(shè)備3.2的導(dǎo)管15a，b。在熔化過(guò)程生成的爐氣，特別是燃燒氧化物，流過(guò)爐身10和廢鋼柱(見(jiàn)圖4中的箭頭過(guò)程)。
權(quán)利要求
1.煉鋼用的直流電弧爐，包括一個(gè)電爐熔化室，它帶有用以產(chǎn)生電弧的電極和帶有為放鋼、放渣用的出鋼口、出渣口以及直接收集爐氣的機(jī)構(gòu)，其中至少布置兩根由上插入電爐熔化室(2)的電極(7a，b)和至少一根爐底電極(8)，生成兩根斜向電爐爐底中心的電弧(9a，b)；其中向上通過(guò)中央的爐身(10)延長(zhǎng)了電爐熔化室(2)，將爐料(11)輸入熔化室(2)，其特征在于，中央爐身的延長(zhǎng)是用于形成爐料料柱；在熔化室上部與爐身相鄰處設(shè)置爐口，它用來(lái)放置抽取在裝料期間形成的灰塵和/或爐氣的抽風(fēng)設(shè)備(3.2)；在爐身(10)延長(zhǎng)段中設(shè)置的抽風(fēng)設(shè)備(3.1)抽取在熔化期間的廢氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電弧爐，其特征在于，爐身抽風(fēng)設(shè)備(3.1)和熔化室抽風(fēng)設(shè)備(3.2)均匯集于一根共同的抽取管(21)；并為了在裝料過(guò)程和熔化過(guò)程交替兩個(gè)抽風(fēng)設(shè)備，設(shè)置機(jī)構(gòu)(17a，b)，在爐身抽風(fēng)設(shè)備和熔化室抽風(fēng)設(shè)備之間切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電弧爐，其特征在于，在電爐熔化室上部為插電極用的爐口(6)與爐身(10)的位置關(guān)系是應(yīng)使?fàn)t身或通過(guò)爐身導(dǎo)入的爐料柱成為兩根電極之間的熱屏蔽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電弧爐，其特征在于，電爐熔化室(2)由一個(gè)下部熔化區(qū)域(4)和一個(gè)上部爐蓋(5)所組成，在爐蓋上設(shè)置多個(gè)爐口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電弧爐，其特征在于，熔化室抽風(fēng)設(shè)備(3.2)包括兩根向上伸展的導(dǎo)管(15a，b)，它們?cè)偻ㄈ牍艿?14)形式的爐身抽風(fēng)設(shè)備(3.1)中，其中在過(guò)渡區(qū)域(16)中設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的閥板(17a，b)，它們可以控制當(dāng)時(shí)的廢氣量和爐氣氣流。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電弧爐，其特征在于，備有機(jī)構(gòu)(18a、b)在熔化階段垂直插入或補(bǔ)送電極進(jìn)入熔化室(2)中和在裝料階段取出電極。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直流電弧爐，其特征在于，在熔化室的內(nèi)壁上設(shè)置煤氣或氧氣燒嘴。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的直流電弧爐，其特征在于，熔化料(11)涉及廢鋼和直接還原鐵。
9.在一臺(tái)直流電弧爐中的煉鋼方法，由上面裝入爐料進(jìn)入電爐熔化室，爐料藉助兩根電極之間產(chǎn)生的電弧熔化，其中爐料(11)進(jìn)入電爐熔化室(2)是通過(guò)設(shè)置在電爐熔化室上部中央的爐身(10)來(lái)進(jìn)行，電極(7a，b)的主要熔化功率集中在爐身(10)下部的電爐爐底附近的區(qū)域，其中在熔化過(guò)程生成的廢氣藉助設(shè)置在爐身(10)上部的抽風(fēng)設(shè)備(3.1)抽取，其特征在于，同時(shí)通過(guò)熱廢氣流預(yù)熱在爐身中隨后移動(dòng)的爐料料柱；在裝料階段生成的爐氣和灰塵在此階段通過(guò)一個(gè)電爐熔化室抽風(fēng)設(shè)備(3.2)抽取。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的煉鋼方法，其特征在于，從電爐熔化室抽風(fēng)設(shè)備(3.2)和爐身抽風(fēng)設(shè)備(3.1)抽出的廢氣被一臺(tái)共同的抽風(fēng)裝置(3)抽出。
全文摘要
為了提高煉鋼用的直流電弧爐的生產(chǎn)能力,在減輕電爐的負(fù)荷下,設(shè)置至少兩根從上插入電爐溶化室(2)的電極(7a,b)和至少一根爐底電極(8),由此生成兩根斜向爐底中心的電弧(9a,b)。通過(guò)一個(gè)中央爐身(10)向上方延長(zhǎng),以此熔化室(2)導(dǎo)入熔化爐料(11)進(jìn)入熔化室和形成了熔化爐料料柱。
文檔編號(hào)F27D11/08GK1326515SQ99811863
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月7日
發(fā)明者F·P·普萊修特施尼格, W·P·吳 申請(qǐng)人:Sms舒路曼-斯瑪公司