【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种底吹系统和底吹炉及其使用方法，具体涉及一种载能气体底吹系统和底吹炉及其使用方法，属于底吹。
技术介绍
1、电炉炼钢底吹技术早在20世纪80年代已有采用的报道，电弧炉底吹技术有利于强化熔池搅拌，促进渣-钢反应，均匀钢液成分及温度，降低炼钢过程主辅料消耗，提高合金收得率，对钢液成分及温度控制具有重要意义。
2、近年随着电弧炉对冶炼节奏及钢液质量的要求提高，强化熔池搅拌越显重要，促进了电弧炉底吹技术的研究与应用。电弧炉底吹技术如技术名称所言，是通过在电弧炉底部布置底吹砖，气体（有氮气、二氧化碳气体以及氩气，采用氩气可降低钢中氮含量）通过底吹砖以一定压力和流速从下往上吹入炉内，带动周围钢液由下往上翻滚，从而加快底部钢液和上层钢液的流动，有利于均匀熔池上下层温度、加快钢渣界面反应，同时底吹气体进入熔池后形成气泡可带走钢液中的部分氮元素，起到脱氮作用。因此电弧炉底吹技术具有较多优点并得到了广泛应用。
3、电弧炉底吹气技术在最近几年里得到了重视和发展，行业内对底吹砖材料、安装方式、底吹流速对钢液的搅拌能力开展了大量的研究。现阶段电弧炉炉底仅安装三块透气砖，成120°角分布，如图7所示，透气砖和套砖之间用炉底捣打料填充，如图8所示。一块底吹砖上布置有若干个的底吹气道，为防止钢液向下侵入底吹气道，单个气道的孔管径为0.6~1.5mm不等，如图9所示。
4、当前的底吹工艺采用的气体主要是氩气或者氮气，气体进入熔池后形成若干小气泡，在初速动量和浮力的共同作用下上浮，从而实现对钢液的扰动，同时气泡也
5、专利cn113337669b提出了一种采用h2底吹为电炉内补充能量的方法，h2进入炉内后与熔池内熔化的氧反应，将化学能释放至熔池内，起到强化功能的技术效果。但此方法会对底吹砖的寿命产生较大影响。h2在炉内底部接近透气砖附近的位置与钢液中的氧发生化学反应释放热量，使得透气孔附近的温度快速上升，加剧了高温钢水对透气砖的侵蚀，从而导致透气砖寿命缩短，一旦底吹砖寿命到达后期，炼钢厂不得不停炉，将底吹砖及炉底炉衬一起更换，这对生产顺行和维护成本造成了极大的不利影响。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的底吹过程中，底吹气流对溶液影响范围较小的问题，底吹气流为冷气流，且为惰性气体，对熔池具有降温作用。另外，若通入可燃气体，气体进入炉内后发生反应，会使得透气孔附近的温度快速上升，对底吹砖的寿命有较大影响。本专利技术提供一种载能气体底吹系统和底吹炉及其使用方法，在载能气体喷吹通道的周围开设惰性气体喷吹通道，利用惰性气体将载能气体包围并抬升，使载能气体原理底吹砖后再燃烧，为底吹炉内供热的同时，避免了影响底吹砖的寿命。
2、根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种载能气体底吹系统。
3、一种载能气体底吹系统，该系统包括底吹砖、喷吹气道、载能气体管道以及惰性气体管道。所述喷吹气道沿竖直方向贯穿底吹砖，喷吹气道包括上下两端开口的载能气体喷吹通道和惰性气体喷吹通道。所述惰性气体喷吹通道环绕设置在载能气体喷吹通道的外侧四周。惰性气体喷吹通道的进气端与惰性气体管道相连通，载能气体喷吹通道的进气端与载能气体管道相连通。
4、优选的是，任意一个所述载能气体喷吹通道的周围均设有2~10个惰性气体喷吹通道。载能气体喷吹通道和惰性气体喷吹通道的径向截面形状为任意形状。优选，所述惰性气体喷吹通道在载能气体喷吹通道四周均匀分布。
5、优选的是，所述载能气体喷吹通道与惰性气体喷吹通道为径向截面形状相同的圆形或类圆形通道，载能气体喷吹通道套设在惰性气体喷吹通道的内部，并且载能气体喷吹通道的中心轴线与惰性气体喷吹通道的中心轴线相重合，载能气体喷吹通道的外壁与惰性气体喷吹通道内壁之间留有间隙。优选，载能气体喷吹通道的外壁与惰性气体喷吹通道内壁之间设置有连接件。作为优选，所述载能气体喷吹通道的上部和下部均设有连接件。优选，所述连接件为肋片。
6、优选的是，所述载能气体喷吹通道出气端的竖直高度低于惰性气体喷吹通道出气端的竖直高度。优选载能气体喷吹通道出气端的竖直高度比惰性气体喷吹通道出气端的竖直高度低2~10mm，优选为低4~6mm。
7、优选的是，所述底吹砖上均匀分布有n根喷吹气道。其中，n的取值为1~50，优选为2~45。优选，相临两根喷吹气道之间的间距为25~55mm，优选为30~50mm。
8、优选的是，所述底吹砖为圆柱形，其直径d为250~400mm，优选为280~360mm。
9、优选的是，所述载能气体喷吹通道的直径为1~5mm，优选为2~4mm。
10、优选的是，所述惰性气体喷吹通道的直径为7~15mm，优选为9~12mm。
11、作为优选，所述载能气体喷吹通道和/或惰性气体喷吹通道的厚度为1~3mm，优选为1.5~2mm。
12、优选的是，该系统还包括温度检测装置。所述温度检测装置埋设在底吹砖内，埋入深度为50~100mm，优选为60~80mm。优选，所述温度检测装置为热电偶。
13、根据本专利技术的第二种实施方案，提供一种载能气体底吹炉。
14、一种载能气体底吹炉，该底吹炉包括炉体以及底吹系统。所述炉体为上方开口的半封闭结构，底吹系统设置在炉体底部。优选，炉体底部共设有2~4个底吹系统。优选，该底吹炉还包括补氧装置，所述补氧装置的一端连接氧气源，另一端伸入炉体内部。
15、根据本专利技术的第三种实施方案，提供一种采用载能气体底吹炉进行炼钢的方法。
16、采用载能气体底吹炉进行炼钢的方法，该方法包括：
17、1) 向炉体中加入物料并加热熔炼，并向炉体内补入氧气；
18、2) 当物料开始熔化后，同时通过底吹系统向熔炉内通入惰性气体和载能气体，再根据冶炼进度调节喷入底吹炉中的氧气、载能气体和惰性气体的流量，冶炼完成后，排出物料，关闭底吹系统。
19、优选的是，步骤1)所述的向底吹炉中补入氧气为：加入待加热物料时，向底吹炉内喷吹氧气，并在0~t1时间内逐渐提升至最大喷吹量qo1，在t1~t3时间内以恒定喷吹量向底吹炉内喷吹氧气，t3~t4阶段停止喷吹氧气；其中，qo1的取值范围为1~3.5nm3/(min·t)。
20、优选的是，步骤2)所述的载能气体为甲烷、氢气中的任意一种或多种，优选为甲烷。
21、优选的是，步骤2)所述的惰性气体为氮气、氩气中的任意一种或多种，优选为氩气。
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1.一种载能气体底吹系统，其特征在于：该装置包括底吹砖（1）、喷吹气道（2）、载能气体管道（3）以及惰性气体管道（4）；所述喷吹气道（2）沿竖直方向贯穿底吹砖（1），喷吹气道（2）包括上下两端开口的载能气体喷吹通道（201）和惰性气体喷吹通道（202）；所述惰性气体喷吹通道（202）环绕设置在载能气体喷吹通道（201）的外侧四周；惰性气体喷吹通道（202）的进气端与惰性气体管道（4）相连通，载能气体喷吹通道（201）的进气端与载能气体管道（3）相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：任意一个所述载能气体喷吹通道（201）的周围均设有2~10个惰性气体喷吹通道（202）；载能气体喷吹通道（201）和惰性气体喷吹通道（202）的径向截面形状为任意形状；优选，所述惰性气体喷吹通道（202）在载能气体喷吹通道（201）四周均匀分布；或
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述载能气体喷吹通道（201）出气端的竖直高度低于惰性气体喷吹通道（202）出气端的竖直高度；优选载能气体喷吹通道（201）出气端的竖直高度比惰性气体喷吹通道（202）出气端
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于：所述底吹砖（1）上均匀分布有n根喷吹气道（2）；其中，n的取值为1~50，优选为2~45；优选，相临两根喷吹气道（2）之间的间距为25~55mm，优选为30~50mm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于：所述底吹砖（1）为圆柱形，其直径D为250~400mm，优选为280~360mm；和/或
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括温度检测装置（5）；所述温度检测装置（5）埋设在底吹砖（1）内，埋入深度为50~100mm，优选为60~80mm；优选，所述温度检测装置（5）为热电偶。
7.一种载能气体底吹炉，其特征在于：该底吹炉包括炉体（A）以及权利要求1-6中任一项所述的底吹系统（B）；所述炉体（A）为上方开口的半封闭结构，底吹系统（B）设置在炉体（A）底部；优选，炉体（A）底部共设有2~4个底吹系统；优选，该底吹炉还包括补氧装置（6），所述补氧装置（6）的一端连接氧气源，另一端伸入炉体（A）内部。
8.采用如权利要求7所述的载能气体底吹炉进行炼钢的方法，其特征在于：该方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤1)所述的向底吹炉中补入氧气为：加入待加热物料时，向底吹炉内喷吹氧气，并在0~t1时间内逐渐提升至最大喷吹量qO1，在t1~t3时间内以恒定喷吹量向底吹炉内喷吹氧气，t3~t4阶段停止喷吹氧气；其中，qO1的取值范围为1~3.5Nm3/(min·t)；和/或
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：该方法还包括：3) 在底吹系统内部设置测温装置，根据底吹系统温度调整载能气体和/或惰性气体的流量；
...【技术特征摘要】
1.一种载能气体底吹系统，其特征在于：该装置包括底吹砖（1）、喷吹气道（2）、载能气体管道（3）以及惰性气体管道（4）；所述喷吹气道（2）沿竖直方向贯穿底吹砖（1），喷吹气道（2）包括上下两端开口的载能气体喷吹通道（201）和惰性气体喷吹通道（202）；所述惰性气体喷吹通道（202）环绕设置在载能气体喷吹通道（201）的外侧四周；惰性气体喷吹通道（202）的进气端与惰性气体管道（4）相连通，载能气体喷吹通道（201）的进气端与载能气体管道（3）相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：任意一个所述载能气体喷吹通道（201）的周围均设有2~10个惰性气体喷吹通道（202）；载能气体喷吹通道（201）和惰性气体喷吹通道（202）的径向截面形状为任意形状；优选，所述惰性气体喷吹通道（202）在载能气体喷吹通道（201）四周均匀分布；或
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述载能气体喷吹通道（201）出气端的竖直高度低于惰性气体喷吹通道（202）出气端的竖直高度；优选载能气体喷吹通道（201）出气端的竖直高度比惰性气体喷吹通道（202）出气端的竖直高度低2~10mm，优选为低4~6mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于：所述底吹砖（1）上均匀分布有n根喷吹气道（2）；其中，n的取值为1~50，优选为2~45；优选，相临两根喷吹气道（2）之间的间距为25~55mm，优选为30~50mm。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王业峰，周浩宇，姚聪林，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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