[发明专利]一种直流电弧炉底电极及底吹协同炼钢的装置和方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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；

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)；