[發明專利]一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的裝置和方法

有效

• 申請號: 202110872662.8
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113621753B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 石秋強;楊寧川;吳學濤;黃興隆;劉春霆
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/072;C22C33/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張雪林

本發明涉及一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的裝置和方法，屬于煉鋼技術領域，該裝置包括底電極系統和底吹系統；底電極系統包括底盤和安裝在底盤上的底電極；底吹系統包括設置在底盤上的底吹元件、與底吹元件相連的氣源，以及與底電極、底吹元件和氣源信號連接的底吹控制系統。通過底吹元件和底電極的一體化設計，實現了底吹和底電極的高效協同運行，加快電弧爐熔池內鋼液的流動速度。有效改善鋼液成分和溫度的均勻性，減少冶煉過程中的能量損失，加快冶煉節奏。還可配置預警單元和報警單元反映底吹元件周圍爐底侵蝕狀況，結合底電極安全預警系統，保證了冶煉安全。

技術領域

本發明屬于煉鋼技術領域，涉及一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的裝置和方法。

背景技術

電弧爐煉鋼作為世界上主要的煉鋼方法之一，具有流程短、節能環保等特點。但長期以來，受其扁平爐型結構影響，熔池攪拌力弱，動力學條件差，出現冶煉周期長，能量利用率低等問題，嚴重制約了電弧爐煉鋼的發展。

直流電弧爐煉鋼作為電弧爐煉鋼的主要方式之一，相較于交流電弧爐，具有電壓波動和閃變小、操作穩定、生產效率高、煙塵量少、電極和耐材消耗低等優勢。直流電弧爐的爐底作為電弧電流的正極，雖然依靠電極間的攪拌，可以一定程度上強化熔池的攪拌，改善熔池的動力學條件，但爐子的大小和結構的差別不但對鋼液攪拌的效果影響較大，而且給整個電弧爐操作的穩定控制也帶來了極大的影響，且隨著生產節奏的提高，傳統上僅僅依靠底電極攪拌已經不能滿足生產的需要，電弧爐熔池內鋼液流動不足直接影響電弧爐冶煉生產能力。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的裝置和方法，以解決僅依靠電極攪拌電弧爐熔池內鋼液流動不足的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的裝置，包括底電極系統和底吹系統；底電極系統包括底盤和安裝在底盤上的底電極；底吹系統包括設置在底盤上的底吹元件、與底吹元件相連的氣源，以及與底電極、底吹元件和氣源信號連接的底吹控制系統；底吹元件有一個以上，分布在底盤的0～0.8R半徑范圍內。

進一步，底吹元件包括堆砌在底盤上形成柱體的絕緣底吹透氣磚、設置在絕緣底吹透氣磚中部的若干毛細管，以及與毛細管連通的氣體緩沖室；氣體緩沖室與底吹進氣管一端相連，底吹進氣管另一端通過絕緣接頭與氣源相連。

進一步，底吹系統還包括預警單元和報警單元，預警單元和報警單元均與底吹控制系統信號連接；預警單元和報警單元分別包括預警管和報警管，預警管和報警管的一端分別從下向上穿過底盤并伸入絕緣底吹透氣磚形成的柱體，并且預警管的伸入高度大于報警管的伸入高度，另一端分別通過絕緣接頭與氣源相連。

進一步，預警管在絕緣底吹透氣磚形成的柱體中的伸入高度為1/2～3/4柱高，報警管在絕緣底吹透氣磚形成的柱體中的伸入高度為1/6～1/2柱高。

進一步，毛細管彌散分布在絕緣底吹透氣磚形成的柱體的0～0.9r半徑范圍內，毛細管的孔徑為φ0.1～φ4mm。

進一步，各毛細管的上端分別埋設封堵在絕緣底吹透氣磚形成的柱體的不同高度處。

進一步，底電極的形式為多觸針式、多觸片式或導電爐底式任意一種。

一種直流電弧爐底電極及底吹協同煉鋼的方法，包括以下步驟：

S1.冶煉開始時：將底電極電流信號和爐壁氧槍流量信號輸入底吹控制系統，基于仿真數據庫結果，確立最佳的底吹氣體流量和工作壓力；

S2.加料階段：底吹系統處于保護模式，底吹控制系統控制氣源經底吹元件向電弧爐的熔池內噴吹氣體，防止底吹元件發生堵塞，底吹氣體流量0～100L/min，氣源壓力0.3～0.7Mpa，供氣強度0.001～0.05Nm3/(min·t)；