炼钢设备及炼钢方法技术

本发明专利技术提供了一种炼钢设备及炼钢方法，其中，炼钢设备包括预热装置、电弧炉、精炼装置、中间熔炼器和连铸机，预热装置具有入料口和排料口；电弧炉包括炉壳，炉壳上设有进料口和出钢孔，进料口与排料口相连通，炉壳的底部设有用于搅拌钢水的第一搅拌装置；精炼装置具有进液口和出液口，进液口与出钢孔相连通；中间熔炼器具有入口和出口，入口与出液口相连通，中间熔炼器内设有过滤组件；连铸机具有投料口和出钢口，投料口与出口相连通。本发明专利技术无需转运钢水包，炼钢过程可以实现动态连续运行，缩短了生产周期，提高了产量。

Steelmaking equipment and method

【技术实现步骤摘要】
炼钢设备及炼钢方法
本专利技术涉及冶金
，特别涉及一种炼钢设备及炼钢方法。
技术介绍
随着科技加速发展，对钢的质量要求也日益提高，薄板要求好的深冲性能，厚板要求整个厚度上性能均匀，管材要求有高的横向冲击值……这些都要求钢中硫、磷、氢、氮以及脱氧过程中产生的硅、锰、铝等氧化物非金属夹杂的单独含量，脱除降低到十万分之几或百万分之几，甚至千万分之几的超洁净钢，以消除对钢性能的有害影响。炼钢按工艺流程可分为长流程和短流程两种形式，其中：长流程是从铁矿石、烧结(或球团)、炼焦、高炉炼铁、转炉吹炼成粗钢水，再经精炼炉炼钢。焦炭是长流程不可缺少的最重要的原料，由于炼焦煤资源有限，焦煤仅占煤总量的5-10％，现有技术可经济开发的焦煤只占1.5～4％，使依赖炼焦煤的长流程面临煤资源匮乏而无法生产的局面。长流程规模庞大，投资高，占用土地面积大，生产周期长，吨钢能耗高，环境污染严重，尤其是炼焦系统的污染，是传统长流程无法克服的弊端。短流程即以废钢、直接还原铁(DRI、海绵铁)等为原料，通过电弧炉熔化、氧化成粗钢水，经精炼炉炼出成品钢，不需要焦炭，采用最普遍的是以天然气为还原剂的Midrex、HYL法以及煤为还原剂的回转窑法、竖炉法、转底炉法等，但仍然需要铁矿粉造块或造球工序，而且需要丰富的天然气资源，煤基回转窑法生产效率低，转底炉法如Inmetco工艺、Fastmet工艺和IronDynamics工艺、Comet工艺等规模难以扩大。电弧炉炼钢中节能、降耗、环保一直是全球电弧炉炼钢技术发展的核心技术之一。传统的炼钢电弧炉，废钢分为二至三次从炉顶装入，依靠电极与废钢之间产生的电弧来熔化废钢。因此，传统的电弧炉只能间断的向炉内送电，间隔一段时间即停电，旋开炉盖装料，这样极大地降低了电弧炉的生产率，增加了电弧炉的热损失和能源消耗。同时大量烟尘在装料时排放到厂房内，增加了除尘环保的难度。间断式的电极与废钢产生明弧，增大了对电网的冲击和噪音的危害程度，炼钢产生的高温烟气节能降耗是电弧炉冶炼的重要课题，其中利用烟气余热预热废钢一直被人们广泛关注。电弧炉冶炼过程中会产生大量的高温烟气，这些烟气的温度高达1000℃以上，排烟量高达500～1200m3/(h·t)。利用这些烟气显热预热废钢，将会产生巨大的经济效益。众所周知，废钢预热是电弧炉炼钢节能技术的发展方向之一，目前在与电弧炉配套的废钢预热中，代表性方式有水平连续输运方式和竖炉方式，所用设备分别如康斯迪电弧炉(即Consteel电弧炉)和篦式竖炉电弧炉。其中，利用电弧炉烟气预热废钢技术是一个二十多年来国内外均在研究的一项技术，但因其技术难度大，目前仅有少量方案投入实际使用，典型代表如振动连续加料的Consteel(US5400358-1992)手指竖炉(DE4025294A1-1992)、竖井侧推加料(US2007/0013112A1)技术。水平式废钢预热装置因对厂房高度没有过高的要求，已为部分企业所关注。目前具有代表性的水平式连续加料废钢预热装置主要是国外引进的所谓连续炼钢电弧炉(Consteel)。Consteel(US5400358-1992)是一种水平连续给料技术，可实现电弧炉稳弧冶炼，环保且电极消耗降低，可大大降低电弧炉的生产过程费用，但该方法废钢只有上层物料被加热，故废钢预热效果不佳，据国内外报道平均节能效果只有吨钢25kwh；此外，由于要提高原料(废钢)换热效率，输送槽内的废钢在输送带上堆高比较薄，必然加大预热段的长度，设备全长可达90～100m，针对车间的布置是非常不利的；再次，该方案动态密封漏气较严重，对风机等的容量要求较大。康斯迪电弧炉的热烟气在预热装置中逆着废钢运行流动，由于废钢在水平的预热装置中无法充满，有一大部份的气流在废钢层的上部流动，使得底部的废钢预热效果差，为了达到较高的热交换，通常需要60米长的预热隧道。由于废钢中具有含氯的化合物，如PVC等，理论上，这些含氯的化合物在低于800℃不完全燃烧就会产生二噁英，特别在300～500℃范围内不完全燃烧最容易产生二噁英，由于康斯迪炉的预热隧道较长，热烟气和废钢热交换后，温度不断降低，使废钢中的含氯的化合物在300～500℃之间不完全燃烧下极容易产生二噁英，污染环境。但其存在的固有缺点是：1、虽然其专利技术者英特尔制钢公司认为该公司开发的Consteel工艺可将废钢预热至500℃左右，设备供应商意大利得德兴公司也宣传可将废钢预热到400℃～600℃，而KyoeiSteel(即日本共英制钢)公司的生产实践表明，经预热后的废钢温度上下不均(上高下低)，距表面600mm～700mm处的废钢温度＜100℃，其节能效果仅为25kwh/t钢，传热效率很低。国内在用Consteel电弧炉的生产实践也证明该设备废钢预热温度低，节能效果差。2、其设备长度很长，一般预热通道和装料运输机全长约60米左右，占地面积大，设备的安装和旧厂房的改造非常困难，一次性投资很高。3、漏风量大，烟气中混入大量野风，不仅增加了除尘风机的负担，而且大大不利于烟气余热的回收利用。4、上料电磁吊车作业率非常高，有的达到90％以上，有时会因装料而影响生产。手指竖炉电弧炉是德国FUCHS公司在20世纪90年代初开发和研制的，是一种典型的电弧炉废钢预热装置，所谓“手指”是指在竖炉和电弧炉连通接口之间有单排或多排的可通过机械装置开启和关闭的手指类托架。在电弧炉冶炼过程中，通过向废气流中直接加入废钢而充分利用废气对废钢的预热能力，不仅利用烟气显热，同时可利用烟气中的可燃气体进行二次燃烧的化学能，因此，这类带托料装置的废钢预热技术因烟气能穿透废钢层，预热节能效果好，可达到吨钢60～100kwh，但是，传统竖炉中由于废钢对手指类托架的直接冲击，容易导致被废钢砸坏，增加了设备维护，影响了废钢预热技术的推广使用。同时由于废钢中存在一定量的轻薄料，在可燃气体二次燃烧的情况下有可能造成局部废钢的熔化，造成竖炉内废钢粘结，引发竖炉废钢无法顺畅的进入电弧炉的问题。为此，避免废钢直接砸落到手指类托架，便可明显的减少废钢加料过程的冲击，减少设备的维护。FUCHS公司又推出了新一代FUCHS-COSS电弧炉，即是对竖炉的改进，用独立的推料系统代替原来的竖井，推料系统为无水冷系统，用铸铁板组成，避免了原来因竖井漏水而影响冶炼周期，但机械结构庞大，运行复杂。竖式虽然热效率较高，废钢预热温度较高，但它要求厂房的标高很高，设备庞大，一次性投资很高，且不适应现有电弧炉炼钢车间的改造。在篦式竖炉中，电弧炉的热烟气从竖井的下端进入，从竖井的上端排出。这样，竖井的断面要有足够大，才能让热烟气在废钢间缝隙中流过。在实际生产中，水冷的指篦容易被废钢砸坏漏水，或被废钢卡住，设备的造价高，设备维护量大，所以篦式竖炉在电弧炉炼钢上只一部份的大炉子使用。电弧炉冶炼完成后的钢水要转移至钢水包中，然后利用天车或轨道车将钢水包运输至精炼车间，在精炼车间进行钢水精炼；经过钢包精炼后的钢水包继续转运到真空精炼工序，利用真空设备进行真空处理；真空处理后的钢水由钢包运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炼钢设备，其特征在于，所述炼钢设备包括：/n预热装置，其具有入料口和排料口；/n电弧炉，其包括炉壳，所述炉壳上设有进料口和出钢孔，所述进料口与所述排料口相连通，所述炉壳的底部设有用于搅拌钢水的第一搅拌装置；/n精炼装置，其具有进液口和出液口，所述进液口与所述出钢孔相连通；/n中间熔炼器，其具有入口和出口，所述入口与所述出液口相连通，所述中间熔炼器内设有过滤组件；/n连铸机，其具有投料口和出钢口，所述投料口与所述出口相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种炼钢设备，其特征在于，所述炼钢设备包括：
预热装置，其具有入料口和排料口；
电弧炉，其包括炉壳，所述炉壳上设有进料口和出钢孔，所述进料口与所述排料口相连通，所述炉壳的底部设有用于搅拌钢水的第一搅拌装置；
精炼装置，其具有进液口和出液口，所述进液口与所述出钢孔相连通；
中间熔炼器，其具有入口和出口，所述入口与所述出液口相连通，所述中间熔炼器内设有过滤组件；
连铸机，其具有投料口和出钢口，所述投料口与所述出口相连通。


2.根据权利要求1所述的炼钢设备，其特征在于，
所述精炼装置包括炉体、密封盖、精炼电极和真空精炼炉，所述炉体的上端敞开形成所述进液口，所述出液口设置于所述炉体的底部，所述密封盖能密封盖设于所述炉体的上端，所述精炼电极和所述真空精炼炉均能伸入所述炉体内，所述炉体上连接有旋转升降机构，所述密封盖、所述精炼电极和所述真空精炼炉均与所述旋转升降机构相接，所述旋转升降机构能带动所述密封盖、所述精炼电极和所述真空精炼炉上下移动和水平转动。


3.根据权利要求2所述的炼钢设备，其特征在于，
所述旋转升降机构包括液压缸，所述液压缸的缸体与所述炉体相接，所述密封盖、所述精炼电极和所述真空精炼炉分别通过一连接臂能转动的与所述液压缸的活塞杆相接。


4.根据权利要求2所述的炼钢设备，其特征在于，
所述出液口处连接有滑板式控制阀。


5.根据权利要求2所述的炼钢设备，其特征在于，
所述炉体的底部设置有用于搅拌钢水的第二搅拌装置。


6.根据权利要求1所述的炼钢设备，其特征在于，
所述中间熔炼器内还设有等离子燃烧器。


7.根据权利要求1所述的炼钢设备，其特征在于，
所述过滤组件包括至少一挡渣板，所述挡渣板设置于所述入口与所述出口之间，所述挡渣板上设有多个通孔，所述通孔内容置有过滤器。


8.根据权利要求7所述的炼钢设备，其特征在于，
所述入口通过长水口与所述出液口相连通，且所述长水口的出口端伸入至所述中间熔炼器内，所述过滤组件还包括湍流抑制器，所述湍流抑制器对应于所述长水口的出口端位置连接于所述中间熔炼器的内壁上。


9.根据权利要求8所述的炼钢设备，其特征在于，
所述湍流抑制器与所述长水口的出口端之间的距离小于或者等于400mm。


10.根据权利要求8所述的炼钢设备，其特征在于，
所述长水口上连接有流量检测器。


11.根据权利要求1所述的炼钢设备，其特征在于，
所述中间熔炼器内对应于所述出口的位置设有钢水流量控制装置。


12.根据权利要求1所述的炼钢设备，其特征在于，
所述第一搅拌装置包括至少两个间隔设置的喷枪，所述喷枪连接于所述炉壳的内壁上，且所述喷枪与所述出钢孔间隔设置，所述喷枪上连接有能与外部的气源相接的管道。


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【专利技术属性】
技术研发人员：耿明山，曹建宁，韩庆礼，潘宏涛，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11