炼钢电弧炉及用其进行的炼钢方法技术

在通过熔化废料（特别是废铁）和／或海绵铁和／或生铁以及助熔剂来炼钢的电弧炉中，至少有一根可作纵向移动的石墨电极伸入炉膛内，在该电极与炉料块之间引发电弧。为了达到特别高的输入功率，将石墨电极从炉体侧面伸入炉膛之下部，在炉膛下部石墨电极伸入处有一相对于炉身上部径向向外凸出的扩大部分。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炼钢的电弧炉，炼钢是通过在熔炉内熔化废料特别是废铁，和/或海绵铁和/或生铁以及助熔剂来进行的，至少有一根可作纵向移动的石墨电极伸入炉内，并且在石墨电极与炉料块之间引发电弧。普通的熔化废钢铁的具有较高功率的直流电弧炉往往包含单根垂直置入炉内的中心石墨电极。取决于二次电流的可输入功率受到尽可能最大的石墨电极直径的限制，目前这种类型的炉子获得最大功率的电极直径约为700mm。然而，这种量级的电极直径以及设想更大的直径需要十分复杂的结构，因为要产生更大的质量、力和动量，并且在操作过程中，电极夹持机构、电极支承臂、电极提升机构和导轨、高流传输电缆等还会出现一系列问题。另外，要制成这样大直径的优质电极也是困难的，而且通过单相电弧输入功率，或多或少集中在炉内中心位置，并且在高功率下电弧受磁场的影响而使功率提供变得较为困难。采用普通的多相电弧炉(参见DE-C-2944269、FR-B2218397和DE-A-3241987)，三根设置在部分圆的中心的电极将炉料熔成垂直的弧坑，其后再使其他炉料熔化。热废气的能量通过无用的空弧坑上升，从而引起炉盖额外受热，而且，还需要电极有大的伸入长度(这在普通的直流电弧炉也是这样)，这就增加了电极的横向消耗量。另外，电极还需要十分坚固的电极支承臂以及带有粗导轨的电极提升梁，以便控制由于高电流产生的力和振动。这种机构使投资成本提高，购买普通的多相电弧炉越来越昂贵，而且操作不方便。再者，从EP-B-0240485可知，炉子装上几个等离子喷燃器作为加热装置，这种炉子包含一个炉身和一个相邻排列的炉膛，用来将废料炼成钢，上述等离子喷燃器相对于炉子轴线倾斜地设置，并从外部垂直向内伸入。但是，等离子喷燃器由于带有钨电极而使效率有限，并且还存在漏水的危险。本专利技术的目的在于克服这些缺点和困难，提供一种炼钢电弧炉，它可以做到具有很高的输入功率，而投资成本、操作成本和维修成本又低，而且具有高的操作安全性和设备利用率。为达到本专利技术的目的，本专利技术提供了一种通过熔化炉体内的废料，特别则是废铁，和/或海绵铁和/或生铁以及助熔剂来炼钢的电弧炉，至少一根石墨电极伸入炉内，该电极可沿其纵向移动，在石墨电极与炉料块之间引发电弧，按照本专利技术，采取了下列措施-石墨电极从侧面伸入炉膛的下部;-炉膛(石墨电极所处区域)下部有一个相对于上部径向向外凸出的扩大部分。采用本专利技术的电弧炉，电弧大致沿电极轴线的延线对着料块烧灼，因此，电弧将锥形料堆烧出一个弧坑(熔洞)，层叠的料块自动地崩塌进入熔洞，暴露在电弧下，进行熔化。石墨电极从侧面伸入炉膛下部(该部分相对于炉体上部径向加宽)，这种措施可以很好地防止石墨电极落到料块上。石墨电极下移仅仅是为了引发电弧和过热炉料完全熔化后形成的钢液池。在炉料熔化过程中，石墨电极尖部最好处在炉膛上部的底平面投影之外。在熔化过程中形成的热燃气被向上抽出，通过炉料堆，从而加热炉料。侧向穿入的石墨电极本身在很大程度上免受热燃气侵害，以致于石墨电极只需短短的伸入长度，并且仅在较轻微的程度上被横向烧掉。从US-A-1，542，562可知道一种用矿石炼钢的设备，该设备有一个炉身，它包含炉膛的上部和相对于上部径向加宽的下部，电极引入炉膛下部，而且在炉膛底部中心做成圆锥体升坡，这就使矿石堆分成一个较落壁的料壳层，以便使矿石还原和熔化。伸向矿石堆的电极加热矿石，或者是通过电阻加热，或者是通过在两个相邻近电极之间燃起的电弧的辐射来加热，所述电极是彼此倾斜的。上述已知的设备是一种还原炉，其生产量很低，因为受到炉底升坡磨损的限制。而且，在供能情况下在液相中通过倾斜电极进行冶金操作也是不方便的。按照本专利技术，有可能做出炉身的扩大部分，在一个实施例中，是围绕炉身上部环形地扩张，但是，扩大部分在任何情况下都不做成一个密封的环件，而是在出钢装置处可以断开的，在另一个最佳产施例中，仅在石墨电极进入炉膛下部的入口处才做成扩大部分。按照后一实施例，扩大部分形成一个所谓的“电极室”，电极尖部进入其中置放，特别是在装料过程中，电极尖部可置入其中受到保护。电极室最好有一个沿下部圆周方向扩张的宽度，该宽度为电极直径的3-7倍。因此，更有效的气流通过置于炉内的料堆，而且石墨电极也受到最好的保护。按照本专利技术电弧炉的一个最佳实施例，石墨电极向下倾斜地对着炉底，因此有可能使电弧大致垂直于锥形料堆的表面。电极的倾斜排列也能够在炉料熔完后对钢水进行有效的过热，并进行冶金作业，例如在普通电弧炉中进行的精炼、脱氧、合金化等。按照本专利技术，电弧炉可以设计成带有3根或3根的倍数的石墨电极的多相电弧炉，或者设计成带有多根石墨电极的直流电弧炉。如果电弧炉设计成直流电弧炉，石墨电极最好接通作为负极，并在炉底部设置一个炉底正极。但是，对于设计成直流电炉的电弧炉，也可能连通至少一根石墨电极作为负极，而至少一根电极作为正极。这种结构可以避免正极连接的石墨电极的磨损(对于普通的电弧炉，带有正极连接石墨电极，其磨损往往较大，磨损量可能三倍于负极连接石墨电极的磨损)，因为按照本专利技术，石墨电极经受特殊的冷却措施保护。因此，直流电弧炉的操作部分地或全部地变得方便，而不需要设炉底正极，因而也不需要贮液槽。各根石墨电极的电连接最好彼此独立，石墨电极的排列是这样的，以致使一根电极的更换或安装能够独立地进行，与其他石墨电极的工作无关，电弧炉可以连续地工作，无需中断对其他电极供电，因此，是很方便的。这样，电弧炉的利用率就大大提高。各根电极最好排列在大致同样的高度，并且相对于炉体的垂直轴线大致为径向对称。按照一个最佳实施例，若干燃气-氧喷燃枪从侧面伸入炉内，安装高度至少比安装石墨电极的高度高一些，燃气-氧喷燃枪用于引进矿物能量和供给氧气，该喷燃枪最好相对于炉体垂直轴线径向对称排列，并且置于石墨电极之间(从上述垂直轴线看去)。为了能够特别有效地熔炼，石墨电极最好倾斜安装在电极支承机构上，石墨电极在该支承机构上可作轴向移动，并可围绕大致垂直的轴线和大致水平的轴线作转动。因此，即使是对于单向装料，也总是可产生最佳作用的电弧。按照本专利技术，可以采用量轻、成本低的机构来支承电极。石墨电极最好通过支承辊来支承，以便电极能在电极支承机构上沿其纵向轴线移动。为了使炉膛倾斜以排出熔融钢水，电极支承机构最好可沿着相对于炉体的径向方向作向着炉体和离开炉体的移动。按照一个最佳实施例，石墨电极做成空心电极，它的中空可连接供气导管，并且，如果需要的话，可连接供给固体物质的导管，以便输入含有粉末和/或有机物质的金属和/或金属氧化物。另一个最佳实施例的特征在于，电弧炉设计成一种井式炉。其中，在炉身的上端设有一个或几个可关闭的侧向加料口，因此，就无需采用在普通电弧炉具有的炉盖提升和转动机构，也不用在移开盖子时中断熔炼过程，也不需要用从顶部垂直通过炉盖伸入炉内的电极。另外，也消除了在装料时钢水溅入液槽的危险。而且，在装料时，不需要中断熔炼操作，因此提高了熔炼设备的利用率。本专利技术还提供了一种应用本专利技术的电弧炉用废铁炼钢的方法，它允许在低成本下有高的输入功率，其特征在于，在装料和引发电弧后，将燃料气体(最好是天然气)通过电极的中空在电极尖部水冷的条件下供向电弧，并在电弧中分解，最好在电弧中由通入的天然气形成混合气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过熔化炉体（１，３０）内的废料（２７），特别是废铁，和／或海绵铁和／或生铁，以及助熔剂来炼钢的电弧炉，至少一根石墨电极（１１）伸入炉内，该电极可沿其纵向移动，在石墨电极（１１）与炉料块（２７）之间引发电弧（２６），其特征在于：－－石墨电极（１１）从侧面伸入炉膛（１，３０）的下部（８），－－石墨电极（１１）所在区域的下部（８）有一个相对于上部（１０）径向向外凸出的扩大部分（８，９；９′）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德伯杰，彼得米塔格，约翰尼斯斯坦斯，格特法伊弗，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]