[發(fā)明專利]電弧爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980158314.1
• 申請(qǐng)日: 2009-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102362137A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯特凡諾·米亞尼;布魯諾·魯比奧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: SMS康卡斯特意大利股份有限公司
• 主分類號(hào): F27B3/08
• 分類號(hào): F27B3/08;F27B3/18;F27D3/14;F27D3/15
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 魏金霞;田軍鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種優(yōu)化用于連續(xù)進(jìn)給運(yùn)作的電弧爐。

背景技術(shù)

眾所周知，如今通過三個(gè)基本過程來生產(chǎn)鋼。

第一過程被稱作綜合周期或初級(jí)煉鋼。此處，含鐵礦物(通常為氧 化鐵，特別是Fe₂O₃)借助于鼓風(fēng)爐轉(zhuǎn)化為生鐵，該含鐵礦物在該鼓風(fēng) 爐中與焦炭和其他添加劑(主要為CaCO₃)接觸。在鼓風(fēng)爐下游，生鐵 被煅制以減小碳的百分比，并且因此將其轉(zhuǎn)變成鋼。

煉鋼中的第二周期——稱為二次煉鋼——從廢料開始以使其再生 并獲得新鋼。該煉鋼的中心為電弧爐(EAF)，廢料在該電弧爐中被熔 化。在電爐下游，后繼的煅制加工導(dǎo)致半成品。

隨后，存在中間過程，該中間過程在于使氧化鐵直接還原為精煉鐵 而沒有后者的熔化。這樣獲得所謂的海綿鐵，也稱為直接還原鐵(DRI)。 隨后，該海綿鐵能夠被煅制以移除雜質(zhì)(例如，惰性元素的夾雜物)并 形成熱壓鐵(HBI)，利用該熱壓鐵來進(jìn)給二次煉鋼周期。

目前，全球的鋼生產(chǎn)在初級(jí)煉鋼和二次煉鋼之間平均地分配，而利 用原材料直接還原生產(chǎn)的鋼的量明顯少。

上述過程中的每一個(gè)均具有其優(yōu)缺點(diǎn)。例如，初級(jí)煉鋼因鼓風(fēng)爐和 用于原材料供應(yīng)的必要基礎(chǔ)設(shè)施的成本而要求相當(dāng)大的初始投資。另一 方面，鼓風(fēng)爐具有相對(duì)低的管理成本和很大的生產(chǎn)能力，為大約一天幾 千噸生鐵的量級(jí)。

此外，從初級(jí)煉鋼獲得的鋼通常具有極好的品質(zhì)并且優(yōu)選地用于許 多用途。例如，在像汽車產(chǎn)業(yè)之類的戰(zhàn)略重要性的領(lǐng)域中，鼓風(fēng)爐鋼是 明顯優(yōu)選的。實(shí)際上，在汽車制造中，相對(duì)薄的板金屬的煅制和相當(dāng)窄 的曲面的構(gòu)造必須給出美學(xué)合意的結(jié)果。這些特征通過使用鼓風(fēng)爐鋼而 得以保證。

二次煉鋼實(shí)際上基于比鼓風(fēng)爐小的設(shè)備。由此單獨(dú)的設(shè)備需要較少 的初始投資，但具有較低的生產(chǎn)能力，通常為一天幾百或幾千噸鋼的量 級(jí)。

普通的EAF基本上包括收集熔化的鋼的下室、由冷卻板組成并產(chǎn) 生待裝載材料的上室、三個(gè)電極經(jīng)其進(jìn)入爐中的可伸縮頂部、以及排氣 吸氣系統(tǒng)。

電弧爐相對(duì)于鼓風(fēng)爐具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。首先，電弧爐主要以廢料 進(jìn)行進(jìn)給，由此在回收原材料方面發(fā)揮重要的作用，從而具有明顯的環(huán) 境優(yōu)點(diǎn)。此外，EAF在過去的四十年中已經(jīng)連續(xù)地發(fā)展成極其有效的系 統(tǒng)。特別地，已經(jīng)具有在能量效率方面的逐步提高和在管理成本和環(huán)境 影響方面的持續(xù)降低。

但是，二次煉鋼的這些不容置疑的優(yōu)點(diǎn)受到某些負(fù)面方面的影響， 其中首要的方面是由于在電弧爐中發(fā)生的正常熔化周期涉及到爐不運(yùn) 作的斷電時(shí)間的事實(shí)。

目前，EAF的平均周期從一次出鋼到另一次出鋼為大約40分鐘-60 分鐘。在單個(gè)周期中，爐平均熔化兩個(gè)或三個(gè)進(jìn)給料籃的容納物。

對(duì)每個(gè)料籃的容納物的進(jìn)給需要斷開并移除電極，并且提升爐的可 伸縮頂部。這些操作涉及到為周期持續(xù)時(shí)間的大約10％至20％的總停 電時(shí)間。

此外，每個(gè)料籃的體積幾乎等于爐的體積。實(shí)際上，一定質(zhì)量的廢 料占據(jù)的體積遠(yuǎn)大于其處于熔融鋼狀態(tài)時(shí)占據(jù)的體積(大約為十倍)。

這就是為什么眾所周知類型的電爐在用于收集熔化的鋼的盆的上 方包括上室，該上室用于在每次裝載時(shí)加入大體積的廢料。盡管盆具有 耐火內(nèi)襯，但上室通常為合適冷卻的金屬板。應(yīng)當(dāng)指出，被引入到爐中 的總能量的大約10％至15％呈用于冷卻被冷卻的部件的熱的形式而移 除和散失。

最后，在出鋼時(shí)，眾所周知類型的電爐向上傾斜以通過特定的孔倒 出熔化物。在該操作中，頂部保持關(guān)閉以避免過多的熱散失。在出鋼期 間，頂部保持關(guān)閉，并且電力供應(yīng)被切斷。

考慮到前述，在眾所周知類型的爐中，頂部上的排氣系統(tǒng)入口的位 置被限定至僅一個(gè)位置。其必須放置成使得與爐的排氣吸氣管下游的套 管的軸線一致。該構(gòu)型防止管道在出鋼期間維持其位置。

應(yīng)當(dāng)指出，排氣系統(tǒng)帶走從料籃裝載到爐中的質(zhì)量的大約2％。灰 塵、很輕的碎屑以及很小的金屬碎片可以與排出氣體一起被容易地吸 入。這意味著產(chǎn)鋼的明顯損失和用于吸入設(shè)備過濾器的極其繁重的工作 條件。

存在用于裝載爐的不利用料籃而利用諸如機(jī)械裝載器、傳送帶之類 的連續(xù)進(jìn)給系統(tǒng)的眾所周知的解決方案。爐裝載點(diǎn)位于上室中，由此從 爐的側(cè)面或從上面通過頂部裝載上室。