[發(fā)明專利]一種電弧爐煉鋼用爐渣熱回收預熱式氧槍及其應用方法

有效

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• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112322831B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 楊凌志;鄭富強;王帥;郭宇峰;陳鳳;胡航;姜濤;李光輝;李騫;王超;薛波濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;F27D3/16;F27D17/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發(fā)明公開了一種電弧爐煉鋼用爐渣熱回收預熱式氧槍及其應用方法，包括：爐壁氧槍；水蒸氣式爐渣熱回收裝置；活塞式氧氣壓縮器，其一端與水蒸氣式爐渣熱回收裝置連通，另一端設壓縮氧氣排氣管、壓縮器氧氣補氧管道和水蒸氣乏汽排氣管，壓縮器氧氣補氧管道與供氧主管道連通；壓縮氧氣排氣管與渦流管的壓縮氧氣進口連通，其熱端與爐壁氧槍連接；多點平衡熱交換器的第一氧氣入口與供氧主管道連通，其第一氧氣出口與氧槍主氧管道連通，換熱器第一氧氣出口管上設氧槍副氧管道流量調節(jié)閥，水蒸氣乏汽排氣管穿設在多點平衡熱交換器內。本發(fā)明能對爐門流渣進行熱回收，并利用此熱量對氧氣進行雙效預熱，減少了預熱氧氣過程中的能源消耗。

技術領域

本發(fā)明涉及電弧爐煉鋼技術領域，具體而言，涉及一種電弧爐煉鋼用爐渣熱回收預熱式氧槍及其應用方法。

背景技術

電弧爐是以電能作為主要熱源進行高溫冶煉工作，借助電極和爐料之間放電產(chǎn)生的電弧輻射和電弧的直接作用加熱并熔化金屬爐料和爐渣，冶煉出各種成分和溫度合格的鋼和合金的設備。電弧爐煉鋼過程相較于轉爐煉鋼過程，通過爐門流渣可以更好的實現(xiàn)脫磷脫硫，使鋼液中的磷硫含量大幅降低，因而可以生產(chǎn)出品種多樣、性能優(yōu)越的鋼種。

電弧爐煉鋼過程中，吹氧操作在助熔、化渣、脫碳、攪動熔池和升溫等方面作用巨大。氧槍是氧氣煉鋼中向煉鋼爐內輸送氧氣的專用設備，其性能的好壞直接影響到鋼的質量、能耗和生產(chǎn)作業(yè)率。氧槍的性能主要取決于氧氣射流，射流特性是氧氣煉鋼的技術關鍵。

爐門氧槍和爐壁氧槍的噴口都是設置在熔池液面之上，利用高速射流沖擊液面，達到把氧氣送入到液面之內，與鋼液中的碳反應形成泡沫渣，從而吸收更多的電弧輻射能，并將其傳遞給熔池液面，同時也可以與鋼液中的P、S等有害元素反應生成氧化物得到爐渣從而減小有害元素含量，同時利用氧化反應釋放大量的熱量，供給熔池熔解鋼材。并且，形成的攪動作用更使不同溫度的鋼液、鋼液和待溶解的廢鋼之間的熱量傳遞更加快速和充分。

目前，電弧爐所使用的常規(guī)氧槍在向電弧爐內輸入氧氣時，由于未對氧氣進行升溫，相當于給電弧爐這個熱源輸入了冷物料，因而會在一定程度上對電弧爐內部溫度產(chǎn)生影響；同時，未經(jīng)升溫加熱處理的氧氣所起到的作用也受到限制，并且加大了電弧爐的能量輸入，對鋼液內部的化學反應造成一定的影響，也會影響氧氣射流的速度，從而影響對鋼液的攪拌。

基于此不利之處，也有相關專利提出了改進方法，即對預先加入到電弧爐當中的氧氣進行預熱處理，讓氧氣溫度升高到所需要的值，然后再通過氧槍輸入到電弧爐當中。這種優(yōu)化處理使得氧槍氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力都有大幅提升，氧氣利用率也有相應提高，脫碳速率明顯加快，鋼鐵消耗量減少，具有諸多優(yōu)點。但是，不足之處在于常用的預熱式氧槍是預先采用天然氣燃燒，給氧氣加熱，然后再進行噴射，這樣做相當于給電弧爐煉鋼過程額外增加了一份能源投入；預熱氧氣的過程中對能源的消耗量也不能忽視。

同時，需要注意的是電弧爐冶煉過程中，廢鋼熔化初步形成熔池后，通過向爐內加入石灰等造渣劑，可以去除鋼液中的磷、硫等雜質，形成液態(tài)爐渣浮于鋼液上層，通過爐門口流出爐渣，得到化學成分合格的鋼液。液態(tài)爐渣排出爐門口后，攜帶著大量熱量，其溫度可以高達1500℃，直接排向電爐廠房的底下樓層。

現(xiàn)階段電爐廠處理高溫爐渣的方法主要有兩種，一種是通過噴淋冷卻水使其快速降溫，然后利用鏟車鏟走，用作其他用途；另外一種是讓其自然冷卻到一定溫度后，再行處理。這兩種方法只是單純的實現(xiàn)了爐渣的降溫，卻并沒有回收爐渣所蘊含的巨大的高溫熱量，因而造成了大量的能源浪費。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種電弧爐煉鋼用爐渣熱回收預熱式氧槍及其應用方法，以至少解決現(xiàn)有技術中的預熱式氧槍能源消耗量大、電弧爐煉鋼過程中爐門流渣的高溫熱量未能得到有效利用的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電弧爐煉鋼用爐渣熱回收預熱式氧槍，包括：

爐壁氧槍；

水蒸氣式爐渣熱回收裝置；