槽式炉连续炼钢工艺及设备.pdf

本发明涉及炼钢工艺和设备的改进。
    长期以来，炼钢方法一直是间断式的，工艺过程复杂，原材料消耗大，一般脱硫率、脱磷率都较低，影响了钢的质量、产量。为了满足钢铁工业向大型化、连续化、自动化方向发展，提高生产效率和质量的需要，实现连续生产，1940年ROchling和Johamssoen根据逆向反应原理提出了连续炼钢法，使炼钢过程的动力学及热力学条件都较普通间断式炼钢法优越，脱硫率、脱磷率、铁的回收率及氧气利用率等较高，更主要的是由于炼钢过程连续，从而为钢铁联合企业整体连续生产创造了条件。但是迄今为止，连续炼钢法还仅仅限于实验室阶段。例如，澳大利亚的俄克拉炼钢法，由于工业性生产中存在着下述问题：①铁水入炉流量无法精确控制在规定速率之内，造成操作条件不稳定，钢中碳含量不能准确保持;②快速分析铁水和钢水的成份及快速连续测定铁水和钢水温度等问题未能圆满解决;③由于未引入自动控制系统，且检测系统不理想，对于过程中所出现的问题不能迅速解决，造成炼钢不能连续正常进行;④由于采用普通直段氧枪，使炉中渣相易产生回流现象，影响钢渣在炉中进行。因此一直没有形成一套完整的连续炼钢生产工艺。本发明的目的是提出一套工业生产上可行的连续炼钢新工艺和设备，改变传统的间断式炼钢方法，有效地达到提高热能利用率，钢的质量，减少原材料消耗，简化工艺过程之目的。

    本发明根据逆流反应器原理，吸取前人连续炼钢试验的经验，将现代先进的控制检测手段应用于炼钢过程，从而创造出一套新型的炼钢工艺，并相应设置了前炉、槽式炉、后炉，其工艺流程是高炉铁水经流槽流入前炉储蓄，前炉装有电子秤用来准确称量铁水重量和计量铁水流量，使钢中的碳含量准确保持。在前炉的拱形顶部装有平焰烧咀燃烧高炉煤气，保持炉内预热温度在1250℃以上。铁水通过底部的滑动水口流入槽式炉，槽式炉底部设有一斜坡，铁水自上而下流动，槽式炉拱形顶部的高速氧气喷枪沿着与铁水流动方向相逆的方向斜插炉中，氧气从槽式炉顶部喷入逆向流动的铁水中。冶炼过程中用快速测氧，定碳、快速测温测定探头，随时控制钢的成份和温度，用氧浓差电池装置测定炉气，通过控制促使炉内气体充分燃烧，提高炉温。后炉的底面低于槽式炉底部并与槽式炉相连接，相接之处设有一挡板，钢水经过挡板中间的小孔流入后炉，根据后炉的快速测氧、定碳快速测温探头地测定调整钢水成份、温度，还可根据不同钢种的成份要求进行合金化处理。最后钢液通过后炉的出钢口送到水平连铸机。在连续炼钢过程中进行计算机信号、数据采集和过程自动控制。自动调节铁水流量和氧气喷吹量，建立冶金数据库，使过程中出现的问题得以迅速解决，使炼钢稳定生产，整个操作系统实现优化控制。

    参照附图，前炉、槽式炉、后炉是连续炼钢过程中的主要设备。

    图一为前炉，高炉铁水经入铁口〔5〕流入前炉，拱形炉盖上装有平焰烧咀〔1〕，通过一管道引入煤气和空气，测温孔〔2〕用来测定炉体内温度。炉底部一侧装有滑动水口〔4〕，整个前炉坐落于电子秤〔3〕上。

    图二为槽式炉、后炉，铁水通过孔〔7〕流入槽式炉，槽式炉内设一斜坡〔16〕，拱形炉盖上装有铁架支撑着多支高速喷枪〔14〕和调节机构〔8〕，氧枪的方向逆向铁水流动方向，位置可任意改变。炉盖上还设有布料器〔13〕，槽式炉孔〔7〕一端上部设有烟道〔15〕排废气、出渣口〔6〕，另一端设有长焰烧咀〔11〕燃烧高炉煤气。槽式炉一侧的操作口〔9〕用来测量温度和取样。后炉与槽式炉相接其底面低于槽式炉底部，相接之处的挡板〔17〕有一倾斜孔〔18〕且靠近后炉一端的孔口低于另一端，〔10〕为出钢口。

    采用本发明，铁水、钢水的热量不易散失，大大节省了能耗，降低了原材料消耗，生铁消耗小于1.05T/T钢，石灰及渣料只需普通炼钢的 1/2 ～ 1/3 ，由于减少了间断式炼钢的一些工艺环节，使设备总重量大为降低，连续炼钢工艺的设备重量是间断式炼钢的 1/6 ，投资是其 1/2 ～ 2/3 ，劳动生产率提高了五倍。去除杂质的能力也有了明显提高，脱硫率达60%以上，脱磷率可达98%。连续炼钢过程中由于采用了自动控制检测手段，使工业生产上实现连续炼钢成为可能。