[发明专利]一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备与方法

权利要求书

1.一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备与方法，是在电弧炉平台适当位置增加一套氧燃枪升降及旋转装置，该种装置主要由立柱、驱动与传动装置、升降与旋转装置、管道支架、氧燃枪夹持器、介质输送装置和氧燃枪组成，其中立柱上设有驱动与传动装置，升降及旋转装置与驱动与传动装置相联接，并被滑动固定在立柱上，在驱动与传动装置的作用下，可在立柱上上下滑动或左右旋转，管道支架一端固接在升降及旋转装置上，另一端安装有氧燃枪夹持器，氧燃枪被夹持固定在氧燃枪夹持器上，氧燃枪夹持器的结构和尺寸和电弧炉所用石墨电极夹持装置基本相同；氧燃枪夹持器夹持住氧燃枪，升降及旋转装置在驱动与传动装置的带动下，通过管道支架和氧燃枪夹持器，可将被夹持的氧燃枪从电弧炉炉盖已有的电极孔中穿过，插入到电弧炉炉内，或将氧燃枪提升到电弧炉之外，并带着氧燃枪旋转离开电弧炉顶部，停留在电弧炉炉体旁边的闲置位置。

2.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备中的驱动与传动装置由旋转驱动电机和升降驱动电机组成，其中旋转驱动电机固定安装在升降与旋转装置上，和升降与旋转装置相连接，驱动升降及旋转装置带动管道支架和氧燃枪夹持器一起绕着立柱左右旋转；升降驱动电机固定安装在立柱上，并和升降及旋转装置相连接，驱动升降及旋转装置并带动管道支架和氧燃枪夹持器一起在立柱上上下滑动。

3.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备中的介质输送装置主要由介质输送钢管管道、介质输送软管管道、介质输入阀门和隔热装置组成，其中介质输送钢管管道由多根无缝钢管组成，每根介质输送钢管管道的一端同氧燃枪的介质输送管道如进氧管道、进煤气管道、进水管道、出水管道相连通；每根介质输送钢管管道的另一端同对应的由金属软管组成的多根介质输送软管管道中的某根介质金属软管管道相连通；每根介质金属软管管道的另一端与对应的介质输入阀门相连接；介质输送钢管管道刚性固定在管道支架上，介质输送钢管管道的外边设有由防火绝热材料组成的管道绝热装置，这里所说的介质包括氧气、能源介质和水，其中能源介质包括煤气、天然气、重油、煤粉等，首先是煤气或天然气。

4.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备中的氧燃枪由枪体和枪头两部分组成，其中氧燃枪枪体至少由四层钢管镶嵌而成，分别包括氧气管、煤气管、进水管和回水管，其氧燃枪的枪头和氧燃枪枪体相配套，依不同的燃料介质而设计成不同的尺寸和结构；以天然气或煤气为燃烧介质时，氧燃枪枪体由四层钢管镶嵌而成，从里向外分别为氧气管、煤气管、进水管和回水管，其氧燃枪枪头的中心管是氧气喷管，喷吹氧气，氧气喷管的周围环缝是煤气喷管，喷吹煤气；冷却水由进水管道进入到进水管中，冷却氧燃枪后，由回水管经回水管道流出。

5.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备中的每支氧燃枪的每个氧气喷管设计成拉瓦尔式喷管结构，分成收缩段、喉口段和扩张段。

6.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备中的氧燃枪的枪头设有1-8个喷孔，当氧燃枪的枪头有多个喷孔时，其中的1/2个喷孔角度为2°～12°，1/2个喷孔角度为14°～40°，两种喷孔沿枪头圆周方向对称交错布置。

7.根据权利要求1所说的一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备，其特征是设备利用现有电弧炉炉盖所开的电极孔，采用三支氧燃枪一起插入电弧炉炉内进行操作；

一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的方法，其特征在于利用如权利要求1所述的装置，以煤气为能源介质，按照以下方法进行操作：

(1)在电弧炉内装完每批废钢后，关闭炉盖；

(2)启动驱动与传动装置中的旋转驱动电机，带动升降及旋转装置、管道支架和氧燃枪夹持器，将氧燃枪自闲置位置转动，当氧燃枪处在电弧炉炉盖正上方并对准每个电极孔后，将驱动与传动装置中的转动装置固定；

(3)启动驱动与传动装置中带动氧燃枪夹持器上下运动的升降驱动电机，带动升降及旋转装置、管道支架和氧燃枪夹持器，将氧燃枪向下垂直移动，使氧燃枪的枪头从电弧炉炉盖电极孔顺利插入到电弧炉炉内；

(4)按照事先设计好的工作程序，启动氧燃枪开始工作，按照设定的压力、流量和比例，打开各介质输入阀门，让氧气、煤气经过各自的介质输送软管管道和介质输送钢管管道进入到氧燃枪之内，并从各自的喷孔中喷出，在电弧炉内边混合边燃烧，形成高温高压火焰，对电弧炉内的废钢进行快速加热升温；

(5)废钢熔化形成熔池后，继续对熔池内钢液进行吹炼升温、化渣、降碳等项冶炼操作；此时，氧气流量调至降碳所需之氧量及炉内一氧化碳二次燃烧所需氧量之和，其每个喷孔喷出介质的中心核心流量为超音速氧气气流，氧气气流的周围是火焰，当钢水中的碳含量降低至目标值后，关闭氧燃枪的所有喷吹介质输入阀门，停止氧燃枪工作；

(6)氧燃枪停止工作后，启动驱动与传动装置，通过管道支架和氧燃枪夹持器，将氧燃枪的下部从电弧炉中拔出并离开电弧炉炉盖顶端回转到最初的闲置位置；

(7)将石墨电极插入到电弧炉炉内，进一步对钢水进行冶炼，钢水成分和温度合格后出钢浇铸，进入下一冶炼周期。