一种全废钢连续炼钢系统及冶炼工艺技术方案

本发明专利技术涉及炼钢技术领域，提供了一种全废钢连续炼钢系统及冶炼工艺，通过将废钢冶炼流程划分为预热，熔化，初炼，精炼，整理，铸造六工序，在不同的设备中进行不同的冶炼工序，通过连续加料与连铸的配合，使得熔炼床，精炼床与中间包中物质与能量流动保持动态平衡，实现稳定高效低成本高质量长寿命的全废钢连续炼钢生产；使用本发明专利技术，吨钢电耗降低50kWh以上，减少能耗10kgce以上，提高了产品质量，加快了冶炼节奏，降低了生产成本。

A continuous steelmaking system of all scrap and its smelting process

【技术实现步骤摘要】
一种全废钢连续炼钢系统及冶炼工艺
本专利技术涉及炼钢
，具体是一种全废钢连续炼钢系统及工艺。
技术介绍
目前，从废钢到成品铸坯的生产主要依赖于电弧炉炼钢系统，该系统分为电弧炉炼钢-精炼-连铸三个工序。现代电弧炉炼钢系统通过连续加料设备，实现了废钢的预热，并在一定程度上实现了电弧炉的连续加料生产，通过连铸设备实现了铸坯的连续生产，但其冶炼及运输依旧是开放式的间断生产过程。目前，电弧炉实现了准连续加料，其代表为康斯迪电弧炉与竖式电弧炉；康斯迪电弧炉采用水平连续加料设备，在冶炼前期加料；当电弧炉达到冶炼后期时停止加料且废钢预热段中无废钢，导致高温烟气余热浪费，既降低废钢预热效果，造成了较大的能量浪费。竖式电弧炉采用连续加料竖井，其内部采用托架对废钢加料过程进行控制，其同样在冶炼前期加料，后期不加料，同时面对着废钢粘粘托架与无法实现全流程连续加料的难题。电弧炉不同冶炼时期的供电要求不同，工作时不能稳定以变压器最大功率输出，电弧不断变化，对电网产生巨大的冲击，造成变压器利用效率低，电能质量差等问题。电弧炉，LF炉等冶炼生产设备在不同冶炼时期的操作工艺不同，但是由于炉内状况复杂，无法进行准确判断，主要依赖工人经验进行操作，从而导致操作误差大，生产不稳定；同时，不同冶炼时期炉内状况不同，温度及成分变化巨大，且在炉内分布不均匀，造成了耐材侵蚀严重，装备过热损坏等问题，影响炉体寿命。电弧炉炼钢系统采用间断不连续的钢包分批次进入各个生产工位，最终通过连铸设备，进行铸坯的连续生产，在钢包输送过程中不可避免的产生工序间衔接不畅，倒包，钢液暴露在空气中等状况，导致钢液有较大温降，钢液中[N]，[H]含量较高等问题；导致冶炼能耗与物耗高，产品质量低，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有电弧炉炼钢系统设备及工艺的不足，提供一种稳定高效低成本高质量长寿命的全废钢连续炼钢系统及工艺，实现稳定生产，缩短产品冶炼周期，减少冶炼能耗及物耗，增加变压器的利用效率，缓解冶炼产生的电能质量问题，提高产品质量，延长设备寿命。本专利技术涉及一种全废钢连续炼钢系统(见图1，图2)，包括熔炼床、精炼床，中间包以及连铸机；所述熔炼床分为连续加料竖井，熔化段与氧化段三部分，所述连续加料竖井立于熔炼床进料端上方，所述熔化段与所述氧化段之间由挡墙分开，熔炼床进料端一侧为所述熔化段，熔炼床出料端一侧为所述氧化段；所述精炼床进料端位于熔炼床出料端下方，通过出钢水口连接，所述中间包进料端位于所述精炼床出料端下方，通过长水口连接，所述连铸机位于所述中间包下方，通过浸入式水口连接。进一步地，所述熔炼床(见图4)为密闭式结构，分为连续加料竖井，熔化段与氧化段三部分，此外还包括挡墙，挡墙通道，传输带，炉顶装料设备，烧嘴，加料口，炉壁集束氧枪，直流电极，底电极，出钢水口，出渣口及炉床盖。所述熔炼床由耐火材料砌筑；所述连续加料竖井立于熔炼床进料端上方，所述熔化段与所述氧化段之间由挡墙分开，所述挡墙上部留有烟气通道，下部砌筑所述挡墙通道连接所述熔化段与氧化段，所述挡墙通道为L型结构，通过虹吸原理出钢，可利用塞棒控制钢液流量；所述传输带为加料皮带，通向所述炉顶装料设备；所述炉顶装料设备安装在竖井顶部，将传送来的废钢装入竖井；所述烧嘴位于竖井底部；所述加料口布置在熔炼床顶部，用以投入各种辅料，可选的，将氧枪或测温取样装置或电极通过所述加料口伸入熔炼床内部；所述炉壁集束氧枪安装在熔炼床侧壁，起助熔废钢，吹炼造渣作用；所述直流电极插入所述熔化段中，与所述连续加料竖井的距离不小于2米，相应的，在所述熔化段底部设置底电极；冶炼完成的钢液经所述出钢水口流出，进入下一工位；所述出钢水口连接熔炼床与精炼床；所述出渣口布置在熔炼床侧壁，所述炉床盖位于熔炼床顶部，可以打开。所述精炼床(见图5)为密闭式结构，包括在线喷粉装置，底吹元件，加料口，烟道，出渣口，挡渣墙，挡渣墙通道和长水口；所述精炼床由耐火材料砌筑；所述在线喷粉装置插入所述出钢水口中，向钢液中喷吹脱氧粉剂；所述底吹元件布置在精炼床底部；所述加料口布置在精炼床顶部，可选的，将氧枪或测温取样装置或电极通过所述加料口伸入精炼床内部；所述烟道位于精炼床顶部临近所述中间包一端；所述出渣口位于精炼床侧壁；在精炼床临近中间包一端筑有所述挡渣墙，所述挡渣墙下部砌筑所述挡渣墙通道连接精炼床两端，所述挡渣墙通道为L型结构，通过虹吸原理出钢，可利用塞棒控制钢液流量；所述长水口连接精炼床与中间包，伸入中间包钢液面以下。所述中间包为密闭式结构，包括浸入式水口；所述中间包通过所述浸入式水口与所述连铸机相连接，伸入连铸机结晶器钢液面以下。一种采用如上所述全废钢连续炼钢系统的冶炼工艺，其特征在于，通过连续加料与连铸工序的配合，保持熔炼床，精炼床与中间包中物质与能量流动的动态平衡，工艺如下：t0～t1阶段：此阶段为废钢在连续加料竖井中预热直至进入熔化段阶段；t1～t2阶段：此阶段为废钢在熔化段中熔化并流至氧化段阶段；t2～t3阶段：此阶段为钢液在氧化段中流至述精炼床阶段；t3～t4阶段：此阶段为钢液在精炼床中流至中间包阶段；t4～t5阶段：此阶段为钢液进入中间包至形成铸坯阶段。在冶炼过程中，废钢由皮带传输加入所述连续加料竖井，自顶端下降过程中与高温烟气接触，进行预热，直至落入所述熔化段中，在熔化段中熔化为钢液；熔化的钢液在所述氧化段中吹氧初炼，初炼完成的钢液通过所述出钢水口并在其中喷吹脱氧粉剂，之后流至所述精炼床中，进行精炼，达到符合要求的温度成分；完成精炼后的钢液经所述长水口流至所述中间包，在其中均匀钢液温度成分，进一步的，均匀合格的钢液经所述浸入式水口流至所述连铸机结晶器中，最终得到合格成品铸坯。进一步地，所述熔化段与氧化段在冶炼过程中所产生的高温烟气统一经所述烧嘴二次燃烧，进入所述连续加料竖井中预热废钢并排出；所述精炼床在冶炼过程中产生的烟气由所述烟道排出。进一步地，在冶炼过程中，向所述熔化段中输入电能与化学能，熔化废钢并升温；向所述氧化段中输入化学能，冶炼钢液并升温；可选的，通过所述加料口和/或所述加料口向所述熔炼床和/或所述精炼床中伸入直流电极，并在所述熔炼床和/或所述精炼床底部配置底电极，向钢液中输入电能，对钢液加热升温。进一步地，t0～t1阶段时间控制在5-20min；t1～t2阶段时间控制在10-30min；t2～t3阶段时间控制在10-30min；t3～t4阶段时间控制在20-50min；t4～t5阶段时间控制在5-20min。进一步地，在t0～t1阶段具体工艺为：废钢进入连续加料竖井中，随时间下降至熔化段中，之后使用烧嘴对熔炼床烟气进行二次燃烧，高温烟气进入竖井中加热废钢；在t1～t2阶段具体工艺为：通电熔化废钢，使用炉壁集束氧枪助熔或造渣，通过加料口加入石灰，碳粉等辅料，控制出渣口自动流渣；在t2～t3阶段具体工艺为：使用炉壁集束氧枪对钢液进行吹炼造渣，之后通过加料口加入石灰等辅料，控制出渣口自动流渣；在t3～t4阶段具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全废钢连续炼钢系统，其特征在于包括熔炼床(1)、精炼床(2)，中间包(3)以及连铸机(4)；所述熔炼床(1)分为连续加料竖井(101)，熔化段(102)与氧化段(103)三部分，所述连续加料竖井(101)立于熔炼床进料端上方，所述熔化段(102)与所述氧化段(103)之间由挡墙(104)分开，熔炼床进料端一侧为所述熔化段(102)，熔炼床出料端一侧为所述氧化段(103)；所述精炼床(2)进料端位于熔炼床出料端下方，通过出钢水口(113)连接，所述中间包(3)进料端位于所述精炼床(2)出料端下方，通过长水口(207)连接，所述连铸机(4)位于所述中间包(5)下方，通过浸入式水口(301)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种全废钢连续炼钢系统，其特征在于包括熔炼床(1)、精炼床(2)，中间包(3)以及连铸机(4)；所述熔炼床(1)分为连续加料竖井(101)，熔化段(102)与氧化段(103)三部分，所述连续加料竖井(101)立于熔炼床进料端上方，所述熔化段(102)与所述氧化段(103)之间由挡墙(104)分开，熔炼床进料端一侧为所述熔化段(102)，熔炼床出料端一侧为所述氧化段(103)；所述精炼床(2)进料端位于熔炼床出料端下方，通过出钢水口(113)连接，所述中间包(3)进料端位于所述精炼床(2)出料端下方，通过长水口(207)连接，所述连铸机(4)位于所述中间包(5)下方，通过浸入式水口(301)连接。


2.如权利要求1所述全废钢连续炼钢系统，其特征在于，所述熔炼床(1)为密闭式结构，分为连续加料竖井(101)，熔化段(102)与氧化段(103)三部分，此外还包括挡墙(104)，挡墙通道(105)，传输带(106)，炉顶装料设备(107)，烧嘴(108)，加料口(109)，炉壁集束氧枪(110)，直流电极(111)，底电极(112)，出钢水口(113)，出渣口(114)及炉床盖(115)；所述熔炼床(1)由耐火材料砌筑；所述连续加料竖井(101)立于熔炼床进料端上方，所述熔化段(102)与所述氧化段(103)之间由挡墙(104)分开，所述挡墙(104)上部留有烟气通道，下部砌筑所述挡墙通道(105)连接所述熔化段(106)与氧化段(103)，所述挡墙通道(105)为L型结构，通过虹吸原理出钢，可利用塞棒控制钢液流量；所述传输带(106)为加料皮带，通向所述炉顶装料设备(107)；所述炉顶装料设备(107)安装在竖井顶部，将传送来的废钢装入竖井；所述烧嘴(108)位于竖井底部；所述加料口(109)布置在熔炼床顶部，用以投入各种辅料，将氧枪或测温取样装置或电极通过所述加料口(109)伸入熔炼床内部；所述炉壁集束氧枪(110)安装在熔炼床侧壁，起助熔废钢，吹炼造渣作用；所述直流电极(111)插入所述熔化段(102)中，与所述连续加料竖井101的距离不小于2米，相应的，在所述熔化段(102)底部设置底电极(112)；冶炼完成的钢液经所述出钢水口(113)流出，进入下一工位；所述出钢水口(113)连接熔炼床与精炼床；所述出渣口(114)布置在熔炼床侧壁，所述炉床盖(115)位于熔炼床顶部，可以打开。


3.如权利要求1所述全废钢连续炼钢系统，其特征在于，所述精炼床(2)为密闭式结构，包括在线喷粉装置(201)，底吹元件(202)，加料口(203)，烟道(204)，出渣口(205)，挡渣墙(206)，挡渣墙通道(207)和长水口(208)；所述精炼床(2)由耐火材料砌筑；所述在线喷粉装置(201)插入所述出钢水口(113)中，向钢液中喷吹脱氧粉剂；所述底吹元件(202)布置在精炼床底部；所述加料口(203)布置在精炼床顶部，将氧枪或测温取样装置或电极通过所述加料口(203)伸入精炼床内部；所述烟道(204)位于精炼床顶部临近所述中间包(3)一端；所述出渣口(205)位于精炼床侧壁；在精炼床临近中间包一端筑有所述挡渣墙(206)，所述挡渣墙(206)下部砌筑所述挡渣墙通道(207)连接精炼床两端，所述挡渣墙通道(207)为L型结构，通过虹吸原理出钢，可利用塞棒控制钢液流量；所述长水口(208)连接精炼床与中间包，伸入中间包钢液面以下。


4.如权利要求1所述全废钢连续炼钢系统，其特征在于，所述中间包(3)为密闭式结构，包括浸入式水口(301)；所述中间包(3)通过所述浸入式水口(301)与所述连铸机(4)相连接，伸入连铸机结晶器钢液面以下。


5.一种采用权利要求1所述全废钢连续炼钢系统的冶炼工艺，其特征在于，通过连续加料与连铸工序的配合，保持熔炼床，精炼床与中间包中物质与能量流动的动态平衡，工艺如下：
t0～t1阶段：此阶段为废钢在连续加料竖井中预热直至进入熔化段阶段；
t1～t2阶段：此阶段为废钢在熔化段中熔化并流至氧化段阶段；
t2～t3阶段：此阶段为钢液在氧化段中流至述精炼床阶段；
t3～t4阶段：此阶段为钢液在精炼床中流至中间包阶段；
t4～t5阶段：此阶段为钢液进入中间包至形成铸坯阶段；
在冶炼过程中，废钢由皮带传输加入所述连续加料竖井，自顶端下降过程中与高温烟气接触，进行预热，直至落入所述熔化段中，在熔化段中熔化为钢液；熔化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，田博涵，董凯，魏光升，吴学涛，张洪金，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11