按多段熔炼法生产铁水的设备和方法技术

用于生产铁水（２４）、特别是钢水、如原钢钢水的设备，带有 ·一个电弧炉炉缸（１）， ·一个通过一个堰坝（３４）连接在炉缸（１）上的精炼缸（３），它带有一个从堰坝（３４）起至少是部分下斜的缸底和一个氧气导入装置（３５，３６）、以及一个在远离炉缸（１）的终端上布置的出铁口（４１）， ·一个连接在炉缸（１）上、并与炉缸（１）有一共同缸底的倾析缸（２），它在其位于远离炉缸（１）的终端上设有一个出渣口（４３）， ·一个导入液体生铁（２０）并通入炉缸（１）的导入装置（２１）， ·一个导入固体铁载体（７）的预热炉（５），它布置在炉缸（１）之上，并通过一可透过气体的冷却的关闭装置（６）、经由炉缸盖（４）通入炉缸（１）， ·一个装料井（１０），它布置在炉缸（１）之上，并通过一不能透过气体的冷却的关闭装置（１１）通入炉缸（１）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一用于生产铁水，特别是钢水，如原钢钢水的设备，以及用于生产上述熔融金属的方法。现在交流或直流电弧炉用作电炉钢生产的标准机组。这里使用的由-70％到100％废钢、各种数量配比的直接还原的铁-海绵铁，以及有时也用碳化铁(目前约到总用量的10％到15％)，和-0％到30％液体和/或固体生铁构成的铁载体，借助于一个或多个电弧、在使用氧枪-必要时使用烧嘴、喷嘴和/或惰性气体搅拌-和添加碳载体和造渣剂下熔化。接着，钢水熔池在一熔池平静期(Flachbadperiode)(5至10分钟)中在电弧炉中调整到出钢所希望的温度和成分，并在出钢时在钢水包中镇静。能量消耗和材料消耗、以及设备生产率依配料比和熔炼操作而异。通过遍及世界地引入二次精炼法以及电弧炉本身在结构、电和工艺方面的一系列发展，如·冷却的炉板和盖·改进的电极质量和采用电极冷却·除交流电弧炉外，引入直流电弧炉·提高变压器功率·将烧嘴、喷枪、喷嘴和/或透气砖(Spuelstein)用于熔炼、加热、精炼、固体吹入和/或惰性气体搅拌·导入电流的电极支架臂及电极调节的使用·炉子形式和炉子大小(包括出钢口)的优化·泡沫渣的运行方式·不同形式的废钢预热·海绵铁的使用，有时作为热炉料电弧炉熔炼生产在最近20年内，就其用料和生产的钢的质量而言，已变成一种柔性的和高效率的方法，它与转炉冶炼相比，越来越表现出重要的优点，并与之成功地竞争。首先是通过成功地使用·集成的废钢预热和/或海绵铁/热压块的直接还原铁热装料·在对用于进行装料操作的停电时间最小化下，炉料(铁载体、碳载体、添加剂等)的大部分的连续装料·优化的泡沫渣运行方式·较便宜的一次能源(煤、天然气等)作为电能的代用品，包括部分CO/H2在泡沫渣之内和/或之上的二次燃烧在新的方法发展中，达到了在电弧炉中电炉钢生产的熔炼时间明显缩短和单位产品电能消耗降低，并由此进一步降低了单位产品生产费用和投资。然而，在已知的用电弧炉作为熔炼机组的电炉钢生产方法中，上述方法发展的潜在优点仅在有限程度上得到了利用。再者，尚未能够-虽然需求越来越大-将约占电弧炉炉料30％到70％的高份额的液体生铁和/或其它富碳的铁载体(海绵铁、碳化铁等)以及难对付的废钢(旧汽车)以高生产率和高的能量利用率加工成液体钢，而在汽车废钢中还应不造成不允许的环境污染。一个在这样条件下，在电弧炉基础上的经济、高效率的进行这一方法的工艺和设备仍尚在期待中。上面提到的传统的电弧炉的局限性，完全是由炉子形状引起的，它不能有一个准稳态的、连续的过程。装料、熔炼、精炼、加热和出钢操作在一个地方进行，被迫地或多或少在时间上错开，并带有装料和送电的间断-至少在出钢前和在出钢时-以便达到希望的原料成分和温度(均匀性和相对于液相温度的过热)。当前的电弧炉中的过程是不连续的，并由此使生产率受到限制。与此相关，应指出下列各点1)在出钢量为70t到150t时已达到的每炉时间55分到60分钟下，进一步缩短停电期的可能受到强烈限制。供电期也同样-因为在这样条件下，差不多已达到了每吨炉料的经济的能量消耗和时间单位的极限-并由此而对整个熔炼时间也同样。2)从一定的料块大小起，废钢的连续装料难以进行。沉重的和占地方的废钢将在停电时用废钢筐添加。3)在连续装料以及精炼和熔池平静期的加热(其长短在高份额的海绵铁、特别是高份额的液体生铁和碳化铁(约6.1％C)情形下大大增大)时，已有的变压器功率在电弧炉中一般未得到充分利用。从AT-B-295,566已知一用于在一个电弧熔炼炉中，通过熔炼预还原的铁矿石和接着将半钢钢水精炼成钢的连续生产钢的方法，上述电弧熔炼炉带有一个熔化炉膛，接在它上面有一个精炼区和至少一个炉渣澄清室。在这个方法中，预还原的铁矿石，以块状或粒状送进熔化炉膛的电弧区。金属在炉膛中受到连续搅拌并使其循环，而且通过吹入含氧气体并在此期间流过一精炼区而精炼成钢。与此相反，炉渣沿着至少精炼区长度的一部分沿与金属相反的方向流动。炉渣在一个没有强烈的熔池搅拌的炉渣沉积室中镇静下来，然后从炉渣沉积室排出。在这一已知的方法中使用本厂废钢和熔融生铁，然而都是很有限的数量。废气的导出直接在精炼区进行，就是说不通过电弧熔炼炉。为了避免精炼区中的钢水凝结，在这一已知方法中要求添加高的焦炭/煤。这一已知方法因此而限制了应用能力，并主要用于从预还原铁矿石中生产原钢。从DE-C3 609 923已知一用于将废钢连续熔炼成原钢的方法和装置。这一方法主要限定在废钢溶炼(未提到使用生铁水或直接还原的海绵铁)。在这一方法中，炉气的热量用于加热废钢。废钢在一安在床式炉中央上方的竖炉中预热，并且从中央进入床式炉，这里形成一个废钢柱，它形成废料锥支撑在电弧炉炉底上，并能达到废钢预热竖炉上部的废钢装料口。在电弧炉中，可摆动的电极(大多是4个电极)围绕着废钢柱对称布置，借助于它们使废钢熔化。在电极的中轴与一垂线之间的倾角，在废钢熔化期间对每一电极均大于20°。因此，床式炉受到巨大的热负荷，因为电弧在中心装入的废钢柱与床式炉炉壁及炉盖之间燃烧。这一方面导致耐热炉衬加重磨损，并由此导致用于进行修理的材料消耗和时间消耗更高，另外，大部分投入的能量通过向炉壁和炉盖的辐射而失掉。此外，通过废钢柱中可能形成桥-在由电极熔化的熔化腔上部-不排除废钢柱(或其一部分)的塌陷，这可能导致电极折断。本专利技术旨在避免这些缺点和困难，其目的是提供用于生产铁水的设备和方法，它们原则上使得可以使用一切在冶金实践中出现的具有不同物理-化学性质的铁载体，如废铁、液体的和/或固体的生铁、碳化铁、海绵铁、具有不同预还原程度的铁矿石、烧结块、氧化铁皮、冶金粉尘、干燥矿泥等，而且是不同量的配比，以便在例如出现某一铁载体短缺时，能产量不受限制地选择另一种铁载体。同时，处理过的有机轻质组分，如破碎轻质组分也应能使用，作为冶金过程的热载体，并能同时除去。为了实现上述目的，按本专利技术设计了具有以下特征的设备·一个电弧炉炉缸(Ofengefaess)，·一个通过堰坝连接在炉缸上的精炼缸，它带有一个从堰坝开始、至少部分地下斜的缸底和一个氧气导入装置，以及一个布置在远离炉缸的终端的出铁口，·一个连接在炉缸上、并同炉缸有一共同缸底的倾析缸，它在其远离炉缸的终端设有一出渣口，·一个导入生铁水、并通入炉缸的导入装置，·一个导入固体铁载体的预热炉，它布置在炉缸之上，并通过一可通过气体的冷却的关闭装置、经由炉缸盖通入炉缸，·一个装料井，它布置在炉缸之上，并通过一不能通过气体的冷却的关闭装置通入炉缸。预热炉最好是居中布置在炉缸之上，并且炉缸的盖设计成环形，环绕预热炉，并将其与炉缸侧壁相连。这里，电极最好是石墨电极，斜着必要时垂直地通过盖伸进炉缸内部。由此可达到特别短的熔炼间隔时间，即可达到在短的时间间隔中添加固体的铁载体，如废钢。这里，在监控/调节预热温度和装入速度下，确保固体铁载体的有效预热。电极最好是可摆动地以及必要时在其长度轴方向可移动地放置，而且在垂线与电极中轴之间的倾角的变化在沿炉缸中心方向最好在0°到30°范围内，而在朝向炉缸壁的相反方向高达10°。电极为阴极、而在炉缸缸底中心布置一个缸底阳极是有益的。如果电极做成空心电极，并且或者与一个铁载体导入装置、和/或与一个煤或碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·季米特洛夫，诺贝尔·拉马赛德，维尔弗雷德·皮克尔巴乌尔，恩斯特·弗里兹，海茵茨·米勒，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，
类型：发明
国别省市：