本发明专利技术涉及一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法，属于炼钢技术领域，该装置包括底电极系统和底吹系统；底电极系统包括底盘和安装在底盘上的底电极；底吹系统包括设置在底盘上的底吹元件、与底吹元件相连的气源，以及与底电极、底吹元件和气源信号连接的底吹控制系统。通过底吹元件和底电极的一体化设计，实现了底吹和底电极的高效协同运行，加快电弧炉熔池内钢液的流动速度。有效改善钢液成分和温度的均匀性，减少冶炼过程中的能量损失，加快冶炼节奏。还可配置预警单元和报警单元反映底吹元件周围炉底侵蚀状况，结合底电极安全预警系统，保证了冶炼安全。保证了冶炼安全。保证了冶炼安全。
【技术实现步骤摘要】
一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法
[0001]本专利技术属于炼钢
，涉及一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法。
技术介绍
[0002]电弧炉炼钢作为世界上主要的炼钢方法之一，具有流程短、节能环保等特点。但长期以来，受其扁平炉型结构影响，熔池搅拌力弱，动力学条件差，出现冶炼周期长，能量利用率低等问题，严重制约了电弧炉炼钢的发展。
[0003]直流电弧炉炼钢作为电弧炉炼钢的主要方式之一，相较于交流电弧炉，具有电压波动和闪变小、操作稳定、生产效率高、烟尘量少、电极和耐材消耗低等优势。直流电弧炉的炉底作为电弧电流的正极，虽然依靠电极间的搅拌，可以一定程度上强化熔池的搅拌，改善熔池的动力学条件，但炉子的大小和结构的差别不但对钢液搅拌的效果影响较大，而且给整个电弧炉操作的稳定控制也带来了极大的影响，且随着生产节奏的提高，传统上仅仅依靠底电极搅拌已经不能满足生产的需要，电弧炉熔池内钢液流动不足直接影响电弧炉冶炼生产能力。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法，以解决仅依靠电极搅拌电弧炉熔池内钢液流动不足的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，包括底电极系统和底吹系统；底电极系统包括底盘和安装在底盘上的底电极；底吹系统包括设置在底盘上的底吹元件、与底吹元件相连的气源，以及与底电极、底吹元件和气源信号连接的底吹控制系统；底吹元件有一个以上，分布在底盘的0～0.8R半径范围内。
[0007]进一步，底吹元件包括堆砌在底盘上形成柱体的绝缘底吹透气砖、设置在绝缘底吹透气砖中部的若干毛细管，以及与毛细管连通的气体缓冲室；气体缓冲室与底吹进气管一端相连，底吹进气管另一端通过绝缘接头与气源相连。
[0008]进一步，底吹系统还包括预警单元和报警单元，预警单元和报警单元均与底吹控制系统信号连接；预警单元和报警单元分别包括预警管和报警管，预警管和报警管的一端分别从下向上穿过底盘并伸入绝缘底吹透气砖形成的柱体，并且预警管的伸入高度大于报警管的伸入高度，另一端分别通过绝缘接头与气源相连。
[0009]进一步，预警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/2～3/4柱高，报警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/6～1/2柱高。
[0010]进一步，毛细管弥散分布在绝缘底吹透气砖形成的柱体的0～0.9r半径范围内，毛细管的孔径为φ0.1～φ4mm。
[0011]进一步，各毛细管的上端分别埋设封堵在绝缘底吹透气砖形成的柱体的不同高度
处。
[0012]进一步，底电极的形式为多触针式、多触片式或导电炉底式任意一种。
[0013]一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的方法，包括以下步骤：
[0014]S1.冶炼开始时：将底电极电流信号和炉壁氧枪流量信号输入底吹控制系统，基于仿真数据库结果，确立最佳的底吹气体流量和工作压力；
[0015]S2.加料阶段：底吹系统处于保护模式，底吹控制系统控制气源经底吹元件向电弧炉的熔池内喷吹气体，防止底吹元件发生堵塞，底吹气体流量0～100L/min，气源压力0.3～0.7Mpa，供气强度0.001～0.05Nm3/(min
·
t)；
[0016]S3.废钢熔化阶段：底吹控制系统实时预测电弧炉内废钢熔化和炉内反应强度情况，结合仿真数据库结果，实时动态调整底吹气体流量，加速废钢的熔化；
[0017]S4.熔清阶段：电流控制器发出的冶炼电流信号和氧气流量计发出的氧气流量信号分别持续传输给底吹控制系统，底吹控制系统实时更新调整设定的底吹气体流量和工作压力，加快熔池成分和温度的均匀；
[0018]S5.出钢阶段：调整底吹气体流量，控制在0～100L/min范围内，防止底吹元件烧损和堵塞；
[0019]S6.底吹控制系统根据以上控制策略执行结果，冶炼周期结束后返回步骤S1操作，以进入下一冶炼周期。
[0020]进一步，还包括底吹元件烧蚀高度检测步骤，具体为：当绝缘底吹透气砖被烧蚀至某一毛细管上端所在的高度位置时，该毛细管上端由堵变通，引起底吹气体流量变化，由底吹控制系统进行警示响应，从而自动检测出绝缘底吹透气砖的烧蚀高度。
[0021]进一步，还包括底吹元件烧蚀高度检测步骤，具体为：当绝缘底吹透气砖被烧蚀至预警管的伸入高度所在位置时，一路预警由底吹控制系统进行警示响应，表示绝缘底吹透气砖快被完全烧蚀，提醒更换炉壳；当绝缘底吹透气砖被烧蚀至报警管的伸入高度所在位置时，二路报警由底吹控制系统响应，表示绝缘底吹透气砖被完全烧蚀，该炉役结束，需重新砌炉。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术通过底吹元件和底电极的一体化设计，将底吹元件和底电极复合安装在底盘上，并与底吹控制系统通信，实现了底吹和底电极的高效协同运行，加快电弧炉熔池内钢液的流动速度。
[0024](2)本专利技术采用预警单元和报警单元，可反映底吹元件周围炉底侵蚀状况，结合底电极安全预警系统，保证了冶炼安全。
[0025](3)本专利技术可以有效改善钢液成分和温度的均匀性，减少冶炼过程中的能量损失，加快冶炼节奏，实现冶炼周期缩短3min以上、吨钢电耗降低8kWh以上。
[0026]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0028]图1为本专利技术一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置的实施例1的俯视图；
[0029]图2为图1的A
‑
A剖视图；
[0030]图3为本专利技术一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置的实施例2的俯视图。
[0031]附图标记：底电极1、炉底倒打料2、底吹元件3、底吹进气口301、绝缘接头302、预警管进气口303、报警管进气口304、毛细管305、绝缘底吹透气砖306、预警管307、报警管308、气体缓冲室309、底吹进气管310、底电极导电铜排4、底电极风冷进气口5、炉壁耐材6、底盘7。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：包括底电极系统和底吹系统；底电极系统包括底盘和安装在底盘上的底电极；底吹系统包括设置在底盘上的底吹元件、与底吹元件相连的气源，以及与底电极、底吹元件和气源信号连接的底吹控制系统；底吹元件有一个以上，分布在底盘的0～0.8R半径范围内。2.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底吹元件包括堆砌在底盘上形成柱体的绝缘底吹透气砖、设置在绝缘底吹透气砖中部的若干毛细管，以及与毛细管连通的气体缓冲室；气体缓冲室与底吹进气管一端相连，底吹进气管另一端通过绝缘接头与气源相连。3.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底吹系统还包括预警单元和报警单元，预警单元和报警单元均与底吹控制系统信号连接；预警单元和报警单元分别包括预警管和报警管，预警管和报警管的一端分别从下向上穿过底盘并伸入绝缘底吹透气砖形成的柱体，并且预警管的伸入高度大于报警管的伸入高度，另一端分别通过绝缘接头与气源相连。4.根据权利要求3所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述预警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/2～3/4柱高，报警管在绝缘底吹透气砖形成的柱体中的伸入高度为1/6～1/2柱高。5.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述毛细管弥散分布在绝缘底吹透气砖形成的柱体的0～0.9r半径范围内，毛细管的孔径为φ0.1～φ4mm。6.根据权利要求2所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：各毛细管的上端分别埋设封堵在绝缘底吹透气砖形成的柱体的不同高度处。7.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置，其特征在于：所述底电极的形式为多触针式、多触片式或导电炉底式任意一种。8.一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：石秋强，杨宁川，吴学涛，黄兴隆，刘春霆，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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