專(zhuān)利名稱(chēng)：按多段熔煉法生產(chǎn)鐵水的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一用于生產(chǎn)鐵水，特別是鋼水，如原鋼鋼水的設(shè)備，以及用于生產(chǎn)上述熔融金屬的方法。
現(xiàn)在交流或直流電弧爐用作電爐鋼生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組。這里使用的由-70％到100％廢鋼、各種數(shù)量配比的直接還原的鐵-海綿鐵，以及有時(shí)也用碳化鐵(目前約到總用量的10％到15％)，和-0％到30％液體和/或固體生鐵構(gòu)成的鐵載體，借助于一個(gè)或多個(gè)電弧、在使用氧槍-必要時(shí)使用燒嘴、噴嘴和/或惰性氣體攪拌-和添加碳載體和造渣劑下熔化。接著，鋼水熔池在一熔池平靜期(Flachbadperiode)(5至10分鐘)中在電弧爐中調(diào)整到出鋼所希望的溫度和成分，并在出鋼時(shí)在鋼水包中鎮(zhèn)靜。能量消耗和材料消耗、以及設(shè)備生產(chǎn)率依配料比和熔煉操作而異。
通過(guò)遍及世界地引入二次精煉法以及電弧爐本身在結(jié)構(gòu)、電和工藝方面的一系列發(fā)展，如·冷卻的爐板和蓋·改進(jìn)的電極質(zhì)量和采用電極冷卻·除交流電弧爐外，引入直流電弧爐·提高變壓器功率·將燒嘴、噴槍、噴嘴和/或透氣磚(Spuelstein)用于熔煉、加熱、精煉、固體吹入和/或惰性氣體攪拌·導(dǎo)入電流的電極支架臂及電極調(diào)節(jié)的使用·爐子形式和爐子大小(包括出鋼口)的優(yōu)化·泡沫渣的運(yùn)行方式·不同形式的廢鋼預(yù)熱·海綿鐵的使用，有時(shí)作為熱爐料電弧爐熔煉生產(chǎn)在最近20年內(nèi)，就其用料和生產(chǎn)的鋼的質(zhì)量而言，已變成一種柔性的和高效率的方法，它與轉(zhuǎn)爐冶煉相比，越來(lái)越表現(xiàn)出重要的優(yōu)點(diǎn)，并與之成功地競(jìng)爭(zhēng)。首先是通過(guò)成功地使用·集成的廢鋼預(yù)熱和/或海綿鐵/熱壓塊的直接還原鐵熱裝料·在對(duì)用于進(jìn)行裝料操作的停電時(shí)間最小化下，爐料(鐵載體、碳載體、添加劑等)的大部分的連續(xù)裝料·優(yōu)化的泡沫渣運(yùn)行方式·較便宜的一次能源(煤、天然氣等)作為電能的代用品，包括部分CO/H2在泡沫渣之內(nèi)和/或之上的二次燃燒在新的方法發(fā)展中，達(dá)到了在電弧爐中電爐鋼生產(chǎn)的熔煉時(shí)間明顯縮短和單位產(chǎn)品電能消耗降低，并由此進(jìn)一步降低了單位產(chǎn)品生產(chǎn)費(fèi)用和投資。
然而，在已知的用電弧爐作為熔煉機(jī)組的電爐鋼生產(chǎn)方法中，上述方法發(fā)展的潛在優(yōu)點(diǎn)僅在有限程度上得到了利用。再者，尚未能夠-雖然需求越來(lái)越大-將約占電弧爐爐料30％到70％的高份額的液體生鐵和/或其它富碳的鐵載體(海綿鐵、碳化鐵等)以及難對(duì)付的廢鋼(舊汽車(chē))以高生產(chǎn)率和高的能量利用率加工成液體鋼，而在汽車(chē)廢鋼中還應(yīng)不造成不允許的環(huán)境污染。一個(gè)在這樣條件下，在電弧爐基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)、高效率的進(jìn)行這一方法的工藝和設(shè)備仍尚在期待中。
上面提到的傳統(tǒng)的電弧爐的局限性，完全是由爐子形狀引起的，它不能有一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的、連續(xù)的過(guò)程。裝料、熔煉、精煉、加熱和出鋼操作在一個(gè)地方進(jìn)行，被迫地或多或少在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，并帶有裝料和送電的間斷-至少在出鋼前和在出鋼時(shí)-以便達(dá)到希望的原料成分和溫度(均勻性和相對(duì)于液相溫度的過(guò)熱)。當(dāng)前的電弧爐中的過(guò)程是不連續(xù)的，并由此使生產(chǎn)率受到限制。與此相關(guān)，應(yīng)指出下列各點(diǎn)1)在出鋼量為70t到150t時(shí)已達(dá)到的每爐時(shí)間55分到60分鐘下，進(jìn)一步縮短停電期的可能受到強(qiáng)烈限制。供電期也同樣-因?yàn)樵谶@樣條件下，差不多已達(dá)到了每噸爐料的經(jīng)濟(jì)的能量消耗和時(shí)間單位的極限-并由此而對(duì)整個(gè)熔煉時(shí)間也同樣。
2)從一定的料塊大小起，廢鋼的連續(xù)裝料難以進(jìn)行。沉重的和占地方的廢鋼將在停電時(shí)用廢鋼筐添加。
3)在連續(xù)裝料以及精煉和熔池平靜期的加熱(其長(zhǎng)短在高份額的海綿鐵、特別是高份額的液體生鐵和碳化鐵(約6.1％C)情形下大大增大)時(shí)，已有的變壓器功率在電弧爐中一般未得到充分利用。
從AT-B-295,566已知一用于在一個(gè)電弧熔煉爐中，通過(guò)熔煉預(yù)還原的鐵礦石和接著將半鋼鋼水精煉成鋼的連續(xù)生產(chǎn)鋼的方法，上述電弧熔煉爐帶有一個(gè)熔化爐膛，接在它上面有一個(gè)精煉區(qū)和至少一個(gè)爐渣澄清室。在這個(gè)方法中，預(yù)還原的鐵礦石，以塊狀或粒狀送進(jìn)熔化爐膛的電弧區(qū)。金屬在爐膛中受到連續(xù)攪拌并使其循環(huán)，而且通過(guò)吹入含氧氣體并在此期間流過(guò)一精煉區(qū)而精煉成鋼。與此相反，爐渣沿著至少精煉區(qū)長(zhǎng)度的一部分沿與金屬相反的方向流動(dòng)。爐渣在一個(gè)沒(méi)有強(qiáng)烈的熔池?cái)嚢璧臓t渣沉積室中鎮(zhèn)靜下來(lái)，然后從爐渣沉積室排出。
在這一已知的方法中使用本廠廢鋼和熔融生鐵，然而都是很有限的數(shù)量。廢氣的導(dǎo)出直接在精煉區(qū)進(jìn)行，就是說(shuō)不通過(guò)電弧熔煉爐。為了避免精煉區(qū)中的鋼水凝結(jié)，在這一已知方法中要求添加高的焦炭/煤。這一已知方法因此而限制了應(yīng)用能力，并主要用于從預(yù)還原鐵礦石中生產(chǎn)原鋼。
從DE-C3 609 923已知一用于將廢鋼連續(xù)熔煉成原鋼的方法和裝置。這一方法主要限定在廢鋼溶煉(未提到使用生鐵水或直接還原的海綿鐵)。在這一方法中，爐氣的熱量用于加熱廢鋼。廢鋼在一安在床式爐中央上方的豎爐中預(yù)熱，并且從中央進(jìn)入床式爐，這里形成一個(gè)廢鋼柱，它形成廢料錐支撐在電弧爐爐底上，并能達(dá)到廢鋼預(yù)熱豎爐上部的廢鋼裝料口。在電弧爐中，可擺動(dòng)的電極(大多是4個(gè)電極)圍繞著廢鋼柱對(duì)稱(chēng)布置，借助于它們使廢鋼熔化。在電極的中軸與一垂線之間的傾角，在廢鋼熔化期間對(duì)每一電極均大于20°。因此，床式爐受到巨大的熱負(fù)荷，因?yàn)殡娀≡谥行难b入的廢鋼柱與床式爐爐壁及爐蓋之間燃燒。這一方面導(dǎo)致耐熱爐襯加重磨損，并由此導(dǎo)致用于進(jìn)行修理的材料消耗和時(shí)間消耗更高，另外，大部分投入的能量通過(guò)向爐壁和爐蓋的輻射而失掉。此外，通過(guò)廢鋼柱中可能形成橋-在由電極熔化的熔化腔上部-不排除廢鋼柱(或其一部分)的塌陷，這可能導(dǎo)致電極折斷。
本發(fā)明旨在避免這些缺點(diǎn)和困難，其目的是提供用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備和方法，它們?cè)瓌t上使得可以使用一切在冶金實(shí)踐中出現(xiàn)的具有不同物理-化學(xué)性質(zhì)的鐵載體，如廢鐵、液體的和/或固體的生鐵、碳化鐵、海綿鐵、具有不同預(yù)還原程度的鐵礦石、燒結(jié)塊、氧化鐵皮、冶金粉塵、干燥礦泥等，而且是不同量的配比，以便在例如出現(xiàn)某一鐵載體短缺時(shí)，能產(chǎn)量不受限制地選擇另一種鐵載體。同時(shí)，處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分，如破碎輕質(zhì)組分也應(yīng)能使用，作為冶金過(guò)程的熱載體，并能同時(shí)除去。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按本發(fā)明設(shè)計(jì)了具有以下特征的設(shè)備·一個(gè)電弧爐爐缸(Ofengefaess)，·一個(gè)通過(guò)堰壩連接在爐缸上的精煉缸，它帶有一個(gè)從堰壩開(kāi)始、至少部分地下斜的缸底和一個(gè)氧氣導(dǎo)入裝置，以及一個(gè)布置在遠(yuǎn)離爐缸的終端的出鐵口，·一個(gè)連接在爐缸上、并同爐缸有一共同缸底的傾析缸，它在其遠(yuǎn)離爐缸的終端設(shè)有一出渣口，·一個(gè)導(dǎo)入生鐵水、并通入爐缸的導(dǎo)入裝置，·一個(gè)導(dǎo)入固體鐵載體的預(yù)熱爐，它布置在爐缸之上，并通過(guò)一可通過(guò)氣體的冷卻的關(guān)閉裝置、經(jīng)由爐缸蓋通入爐缸，·一個(gè)裝料井，它布置在爐缸之上，并通過(guò)一不能通過(guò)氣體的冷卻的關(guān)閉裝置通入爐缸。
預(yù)熱爐最好是居中布置在爐缸之上，并且爐缸的蓋設(shè)計(jì)成環(huán)形，環(huán)繞預(yù)熱爐，并將其與爐缸側(cè)壁相連。這里，電極最好是石墨電極，斜著必要時(shí)垂直地通過(guò)蓋伸進(jìn)爐缸內(nèi)部。由此可達(dá)到特別短的熔煉間隔時(shí)間，即可達(dá)到在短的時(shí)間間隔中添加固體的鐵載體，如廢鋼。這里，在監(jiān)控/調(diào)節(jié)預(yù)熱溫度和裝入速度下，確保固體鐵載體的有效預(yù)熱。
電極最好是可擺動(dòng)地以及必要時(shí)在其長(zhǎng)度軸方向可移動(dòng)地放置，而且在垂線與電極中軸之間的傾角的變化在沿爐缸中心方向最好在0°到30°范圍內(nèi)，而在朝向爐缸壁的相反方向高達(dá)10°。
電極為陰極、而在爐缸缸底中心布置一個(gè)缸底陽(yáng)極是有益的。
如果電極做成空心電極，并且或者與一個(gè)鐵載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)煤或碳載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)造渣劑導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)惰性氣體導(dǎo)入裝置相連接，則使設(shè)備有特別萬(wàn)能的可用性。
還可優(yōu)選考慮通入爐缸內(nèi)腔的噴嘴和/或噴槍?zhuān)鼈兓蛘吲c一個(gè)鐵載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)煤或碳載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)造渣劑導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)氧或含氧氣體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)惰性氣體導(dǎo)入裝置相連接，這里噴槍可移動(dòng)地，特別是可擺動(dòng)地和/或在其長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)地布置是有利的。
按一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，在精煉缸中布置有噴嘴和/或噴槍?zhuān)鼈兓蛘吲c一個(gè)鐵載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)煤或碳載體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)造渣劑導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)氧或含氧氣體導(dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置、和/或與一個(gè)惰性氣體導(dǎo)入裝置相連接，這里噴嘴做成下熔池噴嘴和/或缸底透氣磚是有利的。
這里噴槍最好設(shè)置成可動(dòng)的，特別是可擺動(dòng)和/或在其長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)的。
為了在缸底陽(yáng)極中心布置的情況下也能使?fàn)t缸完全排空，爐缸設(shè)計(jì)成帶有朝傾析缸方向下斜的缸底、并過(guò)渡到大致上水平的傾析缸缸底是適當(dāng)?shù)摹＿@里，缸底的最低處布置在傾析缸中。此外，在傾析缸缸底的最低處設(shè)一個(gè)排出口是有利的。
為了在較長(zhǎng)的精煉缸時(shí)也能對(duì)設(shè)備中進(jìn)行的過(guò)程容易地監(jiān)控，精煉缸至少設(shè)一個(gè)監(jiān)控口和/或修理口是有優(yōu)點(diǎn)的。
因?yàn)榫珶捀椎臓t襯比爐缸的爐襯經(jīng)受更強(qiáng)烈的、從富氧化鐵的爐渣方面來(lái)的化學(xué)侵蝕和更大的熱負(fù)荷，并由此而經(jīng)受更大的磨損，如果把精煉缸做成一個(gè)可以從爐缸脫開(kāi)的和可更換的結(jié)構(gòu)單元是適宜的。
在爐缸和精煉缸中的金屬熔池的液位可以是相同的或不同的(例如在精煉缸中低一點(diǎn)，在這種情況下，設(shè)備的運(yùn)行是在爐缸和精煉缸之間沒(méi)有連續(xù)熔池情形下進(jìn)行的)。
按一個(gè)修改了的、有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施形式，精煉缸是按鋼水包形式構(gòu)成，在它的蓋的范圍中設(shè)有設(shè)在爐缸和精煉缸之間的堰壩。
為了使有效的造渣操作成為可能，在從爐缸到精煉缸的過(guò)渡區(qū)再設(shè)一個(gè)出渣口以及一個(gè)可去掉的渣坎是有優(yōu)點(diǎn)的。
為了容易修理，預(yù)熱爐和/或裝料井做成可從爐缸脫開(kāi)的和可更換的單元是有優(yōu)點(diǎn)的。
按一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，用于生產(chǎn)鐵水、特別是鋼水、如原鋼鋼水的方法是以以下特點(diǎn)的組合為特征的·往爐缸中裝入數(shù)量為使用的鐵載體總量的20％到70％的生鐵水，·在爐缸中熔入廢鋼和/或其它帶氧化鐵組分的固體鐵載體(直接還原的海綿鐵、熱壓的海綿鐵、碳化鐵、預(yù)還原的礦石、粉塵團(tuán)塊等)，其數(shù)量主要為將生鐵水的量補(bǔ)充到總量的量，其中·廢鋼先裝入預(yù)熱爐·廢鋼通過(guò)在生產(chǎn)生鐵時(shí)形成的熱廢氣的排出和通過(guò)將廢氣導(dǎo)入接受要預(yù)熱的廢鋼的預(yù)熱爐而被預(yù)熱·廢鋼接著被裝入爐缸，并且·固體塊狀鐵載體先裝入裝料井，并從這里不預(yù)熱、然而有時(shí)是在熱狀態(tài)下裝入爐缸，而小顆粒的鐵載體通過(guò)噴槍和/或噴嘴和/或空心電極，導(dǎo)入爐缸和/或精煉缸，·裝入爐缸的鐵載體借助于電弧能量熔化，并與生鐵水混合。
·由此形成的鐵水，越過(guò)堰壩、通過(guò)精煉缸、流向鐵水出口，并且既在爐缸中，也在精煉缸中，被連續(xù)精煉，并同時(shí)被加熱，且·渣在與鐵水流動(dòng)方向相反的方向上流向出渣口，并且連續(xù)地就FeO含量還原，同時(shí)冷卻。
這里，通過(guò)往渣里和/或往渣上和/或在其上面往精煉缸、往爐缸和/或往預(yù)熱爐里導(dǎo)入含氧氣體，使生產(chǎn)氣體二次燃燒掉是有優(yōu)點(diǎn)的。
通過(guò)吹入含氧氣體來(lái)支持廢鋼的熔煉是適宜的。
按本發(fā)明的方法，使得可以使用各種爐料。有利的是，往預(yù)熱爐中，和/或在裝料井中、和/或在爐缸中和/或在傾析缸中、和/或在精煉爐中·導(dǎo)入爐料(鐵載體、碳載體、添加料、處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分和氣體)，·熔煉、精煉和加熱，和
·排出過(guò)程產(chǎn)物(原鋼、渣和廢氣)；而且以上過(guò)程是·連續(xù)地或半連續(xù)地而從精煉缸出鋼不連續(xù)的，和·不影響/中斷緊接著的前面/后續(xù)設(shè)備部件中的工藝過(guò)程地進(jìn)行的。
為了避免再混合，精煉缸中的金屬液面多保持在低于爐缸中的金屬液面。
本發(fā)明下面借助于多個(gè)在附圖中示意地表示的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，其中

圖1是通過(guò)按第一實(shí)施例的本發(fā)明設(shè)備的垂直剖視圖，圖2是過(guò)圖1中II-II線的剖視圖。圖3為圖1表示的設(shè)備的部分剖開(kāi)的俯視圖。圖4至圖6分別與圖1相類(lèi)同地表示可供選擇的實(shí)施形式。
一個(gè)直流電弧爐的爐缸1，在一側(cè)設(shè)有一個(gè)傾析缸2，在相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有一精煉缸3，而且分別與缸2和缸3直接連接，從而形成了一個(gè)有3個(gè)功能區(qū)的相連接的設(shè)備。電弧爐的爐缸1用作熔煉區(qū)或熔煉還原區(qū)，精煉缸3用作精煉區(qū)和加熱區(qū)，傾析缸2用作傾析區(qū)。在爐缸1中間位置，即相對(duì)其居中地在其蓋4上裝有一預(yù)熱爐5，它帶有可通過(guò)氣體的和水冷的關(guān)閉裝置6，可用爐料7-首先是廢鋼，有時(shí)也用固體生鐵-主要通過(guò)輸送帶8經(jīng)裝料口9往預(yù)熱爐5中裝料。與預(yù)熱爐5相平行，至少設(shè)有一個(gè)側(cè)向直接相鄰且也通入爐缸1的裝料井10(最好設(shè)多個(gè)裝料井)，裝料井10設(shè)有向著爐內(nèi)腔的不能透過(guò)氣體的水冷關(guān)閉裝置11，裝料井可用固體塊狀的鐵載體12(直接還原鐵、預(yù)還原鐵礦石、燒結(jié)塊、氧化鐵皮、過(guò)濾粉塵和/或沉積物團(tuán)塊等)，和/或碳載體13(焦炭、有機(jī)輕質(zhì)組分的擠壓塊等)，和/或造渣劑14(石灰、螢石、石英砂、鐵礬土等)，通過(guò)輸送帶15裝入。由爐缸1、精煉缸3、傾析缸2、放在上面的預(yù)熱爐5和側(cè)邊的裝料井10構(gòu)成的單元，構(gòu)成按本發(fā)明的設(shè)備的核心部分。
爐缸1有多個(gè)接通陰極的、斜的石墨電極16，它們有時(shí)做成空心的，最好相對(duì)于電弧爐和放在其上的預(yù)熱爐5對(duì)稱(chēng)布置。電極16朝爐缸1中心方向可在相對(duì)于垂線的0°到30°傾角范圍內(nèi)擺動(dòng)，而在相反的朝爐缸1的壁的方向可在10°之內(nèi)擺動(dòng)。對(duì)每一電極16可將傾角調(diào)整為不同的角度。在熔煉操作期間傾角通常為約15°到20°。有時(shí)可放棄電極16的可擺動(dòng)性。在爐缸1的爐底18上中央布置的爐底陽(yáng)極用作反電極17。
在預(yù)熱爐5中由上升的熱廢氣19預(yù)熱的金屬爐料7被連續(xù)地或分批地、僅在供電下裝入設(shè)備的爐缸1中。如果其間出現(xiàn)電極折斷危險(xiǎn)時(shí)，電極16短時(shí)地向爐缸壁方向、在供電情況下擺動(dòng)，或者向上抽(斷電)。大塊重的廢鋼8(板坯切頭，以及方坯切頭，廢鋼捆料等)的裝料是在短時(shí)斷電和提起電極16下進(jìn)行。
含氧化鐵(海綿鐵、預(yù)還原鐵礦石、粉塵團(tuán)塊)的固體鐵載體12的裝料，和需要時(shí)碳載體13，如焦炭、有機(jī)輕質(zhì)組分?jǐn)D壓塊等及造渣劑14(石灰、螢石、石英砂、鐵礬土等)是通過(guò)側(cè)面的上料井10連續(xù)地和/或分批地/不連續(xù)地進(jìn)行，而且不與通過(guò)預(yù)熱爐5進(jìn)行的裝料操作相關(guān)。
同樣與此不相關(guān)地通過(guò)一個(gè)做成導(dǎo)槽的、通入爐缸1的生鐵導(dǎo)入裝置21、連續(xù)地或分批地/不連續(xù)地往電弧爐裝入液體生鐵20。在爐缸1的與導(dǎo)槽相對(duì)的一側(cè)設(shè)有一個(gè)用于過(guò)程監(jiān)控、引入附加的噴槍操縱機(jī)23和進(jìn)行爐缸1區(qū)域內(nèi)的維護(hù)工作的門(mén)22。
由設(shè)備的形式已決定了，在爐缸1中的裝料和熔煉總是用熔池24進(jìn)行。它使得可以在帶泡沫渣25及由它差不多完全包圍的電弧26、而且由此而在高的變壓器效率和熱效率及低的噪音發(fā)射情形下進(jìn)行近乎連續(xù)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)熔煉作業(yè)另外，為了滿足下列要求·處理細(xì)小顆粒的鐵載體12’(例如碳化鐵、海綿鐵篩渣，過(guò)濾粉塵等)·生成及調(diào)節(jié)泡沫渣25·通過(guò)提高加入電弧爐內(nèi)的能量(包括在泡沫渣25內(nèi)的或在其上面的廢氣19中的CO和H2的二次燃燒)加速爐料7、12、13、14的熔煉過(guò)程和平衡熔池24中濃度梯度和溫度梯度，以及·通過(guò)便宜的一次能源代替一部分所需電能往爐缸1中將·細(xì)小顆粒的鐵載體12’和/或
·細(xì)小顆粒的煤13’或者其它碳載體(處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分，例如破碎輕質(zhì)組分)和/或·細(xì)小顆粒的造渣劑14’(石灰、螢石等)和/或·氣態(tài)的氧和/或其它氧化性氣體27(CO2、H2O等)以及二次空氣28和/或·CH4或其它碳?xì)浠?9和/或·惰性氣體30(N2，Ar)以調(diào)節(jié)好的、與地點(diǎn)和時(shí)間需求相適應(yīng)的數(shù)量、通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)·用于吹進(jìn)上述材料12’、13’、14’、29、30中至少一種(氧和含氧氣體除外)的空心電極16和/或·在電弧爐的蓋和壁范圍的各處、在渣表面之上和/或之下、用于吹進(jìn)上述材料12’、13’、14’、27、28、29、30中至少一種的、有保護(hù)的和/或無(wú)保護(hù)的噴嘴和/或噴槍32(可移動(dòng)的和/或固定的噴槍?zhuān)袝r(shí)作為復(fù)合噴槍/燒嘴)，和/或·用于吹入上述材料12’、13’、14’、27至30中至少一種的有保護(hù)的熔池下噴嘴33(優(yōu)選是高壓噴嘴)和/或爐底透氣磚或熔池下噴嘴，以及惰性氣體30的透氣磚導(dǎo)入。為了明顯起見(jiàn)，在圖1中沒(méi)把所有這些裝置都畫(huà)上。
從某一液槽量24起，在爐缸1中形成的金屬熔液24越過(guò)堰壩34流進(jìn)精煉缸3，并在那里精煉到出鋼，并同時(shí)加熱。為了這個(gè)目的，精煉缸3有至少一個(gè)、最好是多個(gè)-噴嘴，而且是有保護(hù)的(天然氣保護(hù)的-但也可用Ar、CO2和較高的碳?xì)浠镒鳛楸Ｗo(hù)氣體)和/或沒(méi)有保護(hù)的噴嘴(熔池上噴嘴(二次燃燒)或高壓噴嘴(下熔池))和/或噴槍35(移動(dòng)的和/或固定的噴槍必要時(shí)為復(fù)合噴槍/燒嘴)，在精煉缸的蓋和壁范圍中各處上、在渣表面之上和/或之下，用于頂吹吹進(jìn)材料12’、13’、14’、27至30中至少一種，和/或-有保護(hù)的熔池下噴嘴36(優(yōu)選是高壓噴嘴)和/或缸底透氣磚，用于吹入材料12’、13’、14’、27至30中至少一種，以及惰性氣體30的透氣磚，和/或
-用于單個(gè)地或組合地加入塊狀鐵載體12、碳載體13和造渣劑14的開(kāi)口。
其中，按精煉缸的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，規(guī)定如下-通過(guò)多個(gè)噴槍35僅頂吹氣態(tài)的氧27。噴槍35居中地在精煉缸3的蓋37上差不多等距地布置在精煉缸長(zhǎng)度上，在垂直方向上可移動(dòng)，并同時(shí)能在金屬熔液24的流動(dòng)方向38上、或在與其相反的方向上、在與垂線成0°到30°的傾角內(nèi)擺動(dòng)。
-通過(guò)多個(gè)布置在噴槍35之間的、有保護(hù)的熔池下噴嘴36和/或透氣磚僅導(dǎo)入惰性氣體30(N2和/或Ar的任意的混合比)。熔池下噴嘴36和/或透氣磚居中地在缸底和/或側(cè)壁上沿精煉缸3的長(zhǎng)度單個(gè)地和/或成對(duì)地設(shè)置。
-僅塊狀造渣劑14(石灰、螢石、石英砂、鐵礬土等)且僅通過(guò)蓋口39、借助于輸送帶40導(dǎo)入精煉缸3。
-在精煉缸3的兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)部各設(shè)了一個(gè)監(jiān)控和修理口50。兩個(gè)監(jiān)控口50在精煉缸3的長(zhǎng)度方向上相互是錯(cuò)開(kāi)的。
塊狀造渣劑14通過(guò)在最后一個(gè)噴槍間距上的蓋口39往精煉缸3中的金屬24的流動(dòng)方向上添加-大體在原鋼排出口41之上-加速石灰熔化及有反應(yīng)能力的精煉渣25的形成，因?yàn)榻柚谙噜彽摹⒆詈笠粋€(gè)氧槍35，在精煉缸3中的局部區(qū)中的渣25的氧化鐵含量仍保持很高。
在自身重力及由噴槍35帶進(jìn)的沖量驅(qū)動(dòng)下，精煉渣25沿著精煉缸3、與金屬熔液24反向地、按箭頭方向42向爐缸1移動(dòng)，這里，它在溫度不斷下降及伴生元素(C、Si、Mn、P、S等)不斷增加下，與金屬熔液24相遇，將其加熱和精煉，以及由其冷卻和還原。在帶有在設(shè)備全長(zhǎng)上的連續(xù)熔池(如圖1中所示)的連續(xù)作業(yè)中，渣25通過(guò)在傾析缸2的自由端上的渣門(mén)43排出。這里在爐缸1和傾析缸2中的渣25的量可附加地調(diào)節(jié)，這要借助于一個(gè)渣坎44、通過(guò)在精煉缸中的一個(gè)或兩個(gè)安裝在側(cè)面的渣門(mén)45將渣25部分排出-直接在渣進(jìn)入電弧爐的入口前進(jìn)行。
上述“金屬/渣反向運(yùn)動(dòng)”的優(yōu)點(diǎn)為1)渣25在通過(guò)渣門(mén)43離開(kāi)傾析缸2時(shí)熱損失和鐵損失少，因?yàn)椋?br> 一方面渣25在“冷側(cè)”離開(kāi)設(shè)備，另一方面除了首先是在爐缸1中發(fā)生的氧化鐵還原外，在傾析缸2中還發(fā)生金屬小滴點(diǎn)從渣25中的所謂“下雨”。
2)以明顯少的造渣劑14的消耗、及少的渣25的單位量(有時(shí)可以“缺渣精煉”)、及由此而在設(shè)備小的耐火磨損下達(dá)到希望的鋼的質(zhì)量。
在分批從精煉爐3出原鋼24的設(shè)備半連續(xù)作業(yè)中，通過(guò)可從側(cè)邊推入的渣坎44限制或防止渣25從爐缸1溢流進(jìn)精煉缸3。
在精煉缸3中形成的熱廢氣19先達(dá)到爐缸1，并與那里形成的廢氣混合，然后通過(guò)預(yù)熱爐5升高，并通過(guò)預(yù)熱爐5上部的廢氣管46離開(kāi)設(shè)備。在這過(guò)程中廢氣根據(jù)設(shè)備各部分中局部的熱需求而主要同氧27、有時(shí)同空氣28或空氣/氧混合物，通過(guò)噴槍32、35和/或噴嘴47部分地、但越來(lái)越多地二次燃燒。這里在一定配料比和過(guò)程進(jìn)行條件下，超過(guò)60％的高的二次燃燒程度是技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)的。因此在本方法方案和設(shè)備方案中，廢氣19的化學(xué)的和可感覺(jué)到的熱量絕大部分，或者直接在精煉缸3和爐缸1中傳給了金屬熔池24，或者間接通過(guò)在預(yù)熱爐5中爐料7的預(yù)熱傳給了金屬熔池24，并直接用于過(guò)程。
按本發(fā)明的設(shè)備方案和方法方案，與傳統(tǒng)的不帶廢鋼預(yù)熱的電弧爐和帶集成的廢鋼預(yù)熱的不連續(xù)作業(yè)的電弧爐相比，分別在相同的爐料時(shí)，電能消耗較小(分別約省25％到30％和10％到15％)。
·這時(shí)，同傳統(tǒng)的不帶廢鋼預(yù)熱的電弧爐相比，在電弧爐差不多同樣大小和構(gòu)造(變壓器功率、噴槍、燒嘴等)時(shí)，效率約高50％。設(shè)備各部分，如-爐缸1-預(yù)熱爐5和側(cè)邊裝料井10-精煉缸3和-傾析缸2的設(shè)計(jì)，根據(jù)以下進(jìn)行-使用的爐料，特別是鐵載體7(形狀、大小、成分、溫度和聚集狀態(tài))，
-希望的生產(chǎn)效率，-對(duì)鋼的質(zhì)量的要求，-希望的設(shè)備作業(yè)方式(連續(xù)的或半連續(xù)的-帶不連續(xù)的出鋼)，也考慮所希望的與前面和/或后續(xù)設(shè)備(例如，用于生鐵生產(chǎn)、直接還原、二次冶金處理、連續(xù)澆注等的設(shè)備)的集成，-可使用的能源種類(lèi)和價(jià)格。
設(shè)計(jì)時(shí)的主要目的是使過(guò)程各分步驟預(yù)熱、裝料、熔煉或熔化還原、精煉、加熱和出鋼，在設(shè)備內(nèi)同時(shí)，然而在地點(diǎn)上錯(cuò)開(kāi)，并以此而互相盡可能不相干地在設(shè)備各部分中、在可監(jiān)控過(guò)程中、在各自有利的物理-化學(xué)的、反應(yīng)-動(dòng)力學(xué)的和熱工的條件下進(jìn)行，即得到一個(gè)由對(duì)具體應(yīng)用情況幾乎極好(高效率)地工作的分反應(yīng)器構(gòu)成的總設(shè)備。
按本發(fā)明的設(shè)備的配置使得對(duì)包括爐缸1和傾析缸2的設(shè)備區(qū)段和精煉缸3的設(shè)備區(qū)段的排空能夠互不相干地進(jìn)行，前者通過(guò)排出口43排空，而后者通過(guò)排出口41排空，不要求總設(shè)備的傾轉(zhuǎn)，由此，在上述兩個(gè)區(qū)段中的每一個(gè)中的熱狀態(tài)下的監(jiān)控和修理工作，可在不中斷各相鄰區(qū)段的過(guò)程下進(jìn)行。按照本發(fā)明設(shè)備的所有部分，在運(yùn)行期間相互地，并像一體一樣牢固鎖住，也就是不可移動(dòng)或傾轉(zhuǎn)。通過(guò)設(shè)備的下缸和蓋4和37的優(yōu)選的分段構(gòu)成，在向側(cè)邊移出后(也適用于預(yù)熱爐5和裝料井10)，可進(jìn)行各個(gè)需要修理的缸，如精煉缸3、爐缸1、和/或傾析缸2，以及其它設(shè)備組件的更換。
在圖1中表示的設(shè)備配置，按本發(fā)明優(yōu)選為連續(xù)作業(yè)考慮的，設(shè)有一個(gè)連續(xù)熔池，它伸展到設(shè)備的全長(zhǎng)上。這樣的連續(xù)熔池在使用富碳的鐵載體份額高的爐料(如由30％廢鋼+30％海綿失+40％生鐵水構(gòu)成的爐料)時(shí)，是可以調(diào)節(jié)的。但在爐缸中和在精煉缸中不同的金屬熔池液位也是可能的。
為可供選擇的爐料配比的幾個(gè)按本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)備配置，示于圖4至圖6中，其中-按圖4的設(shè)備配置代替圖1，用于連續(xù)作業(yè)，帶有連續(xù)熔池，含至少30％生鐵水的爐料；-按圖5的設(shè)備配置是為連續(xù)或半連續(xù)作業(yè)、生鐵水爐料份額最多約到30％確定的；在半連續(xù)作業(yè)中，精煉缸3將分批出鋼；在生鐵水爐料份額＜15％和不往精煉缸3中直接導(dǎo)入固體碳載體13，13’時(shí)，作為選擇設(shè)有一加熱的、連接在精煉缸后面的缸，例如一個(gè)鋼包爐29；-按圖6的設(shè)備配置用于不用生鐵水20的連續(xù)熔煉過(guò)程的極限情況，這里由于省去了大部分精煉工作，設(shè)有一加熱容器，例如鋼包爐49作為精煉缸3。
由圖4至圖6可見(jiàn)，爐料配比首先影響精煉缸3和傾析缸2的形狀和大小，但也影響預(yù)熱爐5的大小、側(cè)邊裝料井10的個(gè)數(shù)、大小、布置和應(yīng)用，以及影響電弧爐需要的變壓器功率。隨著使用的鐵載體7的碳含量及其液體份額的增大，精煉缸3和傾析缸2將原則上更窄和更長(zhǎng)(隧道狀)，這里電弧爐的單位變壓器功率下降，反則反之。在爐料中高的、增大的固體鐵載體7份額時(shí)(例如，在70％到100％廢鋼和/或直接還原鐵的爐料范圍)，精煉缸3逐漸取在圖5中表示更短的容器狀，或者像圖6中表示的鋼包49狀。電弧爐的變壓器功率將更大。在100％固體爐料的極限情況中，傾析缸可大大縮短。
實(shí)施舉例爐料由40％水鐵水20、30％混合廢鋼7和30％海綿鐵顆粒12構(gòu)成。爐料的化學(xué)成分可從表1中看出。
表1爐料的成分和溫度生鐵水混合廢鋼 海綿鐵石灰砌爐襯4.30％C 0.20％C 85.5％Fe(金屬) 92.8％CaOMg O-C磚0.50％Si 0.20％Si 5.90％FeO 2.8％MgO0.50％Mn 0.50％Mn 2.00％F2O32.7％SiO20.100％P 0.020％P 1.80％C 1.5％Al2O30.030％S 0.020％S 0.70％CaO 0.030％S1.4％灰分 0.40％MgO2.30％SiO21.40％Al2O31330℃25℃ 25℃25℃1550℃(爐缸1)1625℃(精煉缸3)為了進(jìn)行這一方法，用一個(gè)設(shè)備，它按圖1用于約150t原鋼的小時(shí)產(chǎn)量設(shè)計(jì)如下a)爐缸1·直徑約6m·變壓器功率55MVA·四個(gè)石墨電極16(Φ350mm，可在0°到30°的傾角內(nèi)、在各自的垂直面內(nèi)擺動(dòng))·一個(gè)缸底陽(yáng)極17·一個(gè)為連續(xù)導(dǎo)入生鐵水20的生鐵導(dǎo)槽21·一個(gè)監(jiān)控和修理門(mén)22·一個(gè)噴槍操縱機(jī)23(通過(guò)門(mén)22)·四個(gè)由自耗鋼管做的氧槍32，通過(guò)爐缸1的側(cè)壁(噴槍?duì)?”入口處氧氣壓力≥5bar)·四個(gè)缸底透氣磚33，用于惰性氣體30(N2/Ar可調(diào)為任意量的配比)，最大氣體流量每個(gè)透氣磚33約200Nl/min，(爐缸1中最大惰性氣體流量約為800Nl/min)·在傾析缸2中向備用排出口48方向約5°到6°的缸底傾角b)一個(gè)用于預(yù)熱混合廢鋼7、并接著將其裝入爐缸1的預(yù)熱爐5·八角形的、恒定的橫截面(約2.5m爐內(nèi)寬)·約4m爐高·總?cè)莘e約25m3，其中約17.5m3使用容積(容量約12t混合廢鋼7)·帶有送料帶8，可通過(guò)氣體的水冷卻的關(guān)閉裝置6(廢鋼止動(dòng)裝置)和一個(gè)廢氣導(dǎo)管46，然而沒(méi)有二次燃燒噴嘴47c)裝海綿鐵顆粒12和石灰塊14的三個(gè)側(cè)邊裝料井10(在傾析缸2的一側(cè)和用于用混合廢鋼7裝預(yù)熱爐5的開(kāi)口一側(cè)，沒(méi)有側(cè)邊裝料井10)·直角橫截面1200×600mm·3.5m高·一個(gè)裝料井10的使用容積約為2.2m3(三個(gè)裝料井10的容量約為12t海綿鐵顆粒12)·在通入爐缸1處的水冷卻的和不透氣的關(guān)閉裝置11
·三個(gè)裝料井10通過(guò)一共同的輸送帶15和一個(gè)分配滑槽(圖1中未示出)送料d)精煉缸3·約1.9m寬、約6.0m長(zhǎng)、約8°到9°的向原鋼出鋼孔41方向的缸底傾角(相對(duì)于砌爐襯精煉缸3的平均有角的橫截面約為3m2)·四個(gè)水冷卻的氧槍35(每個(gè)一個(gè)空心噴槍噴槍嘴的直徑約為1”，入口處氧氣壓力約為10bar)，居中地在精煉缸3的蓋37上、互相相距約1.5m，以及與精煉缸窄邊相距約0.75m布置，在垂直方向上可單個(gè)地移動(dòng)，同樣可單個(gè)地、在0°到約30°的傾角內(nèi)、在金屬24的流動(dòng)方向上、或相反方向上擺動(dòng)·六個(gè)缸底透氣磚36，用于惰性氣體(N2/Ar可調(diào)整為在任意量的配比)、成對(duì)地(三對(duì))在噴槍35之間的距離上在精煉缸3的平底區(qū)段布置·每個(gè)透氣磚的最大氣體流量約為200Nl/min(在精煉缸3中最大惰性氣體流量約為1200Nl/min)·一個(gè)原鋼排出孔41·二個(gè)渣門(mén)45·一個(gè)渣坎44·二個(gè)監(jiān)控/修理門(mén)50e)傾析缸2·約1.9m寬，約0.9m長(zhǎng)，有一個(gè)相對(duì)于砌爐襯面積約為2.5m2的幾乎恒定的、有角的橫截面·二個(gè)缸底透氣磚33(一對(duì))，在傾析缸2的平底區(qū)段上，每個(gè)透氣磚33的最大氣體流量約為200Nl/min(在傾析缸2中的最大惰性氣體流量約為400Nl/min)·一個(gè)排出口48(只用于爐缸1和傾析缸2的排空)·一個(gè)渣門(mén)43，用于出渣12。
在這個(gè)情況下，按本發(fā)明的過(guò)程如下進(jìn)行·帶一個(gè)在設(shè)備總長(zhǎng)上的連續(xù)熔池
·在金屬24和渣25的相反流動(dòng)中·帶在爐缸1及傾析缸2中的泡沫渣25·在連續(xù)排出原鋼24(通過(guò)排出孔41)和渣25(通過(guò)渣門(mén)43)下在涉及設(shè)備各部分中的下列各項(xiàng)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的過(guò)程條件下·濃度曲線和溫度曲線·材料流和熱流以及·充滿度或熔池液面高度用這個(gè)設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)約150t/h(約2.5t/min)原鋼的這一過(guò)程，將由以下過(guò)程進(jìn)行來(lái)保證。
在一個(gè)最初的準(zhǔn)備期期間，在設(shè)備1至3中生成一個(gè)連續(xù)熔池24作為以后連續(xù)作業(yè)的必需的起始條件。為此，往爐缸1中通過(guò)生鐵導(dǎo)槽21裝入約90t生鐵水、并通過(guò)預(yù)熱爐5裝入約45t混合廢鋼7(混合廢鋼7分四份，每份11t到12t)，這里約三分之二的生鐵水20同少量廢鋼塊在關(guān)閉排出口41的情況下流入相鄰的精煉缸3。在以后的約40min到45min內(nèi)、在精煉缸3中的熔池將通過(guò)氧槍35精煉及加熱，而在爐缸1中在供電和使用氧槍35下熔化、精煉并同樣加熱。在還原缸3中形成的精煉渣25將借助于渣坎44僅通過(guò)兩個(gè)渣門(mén)45連續(xù)地排出。在爐缸1和傾析缸2中形成的渣25通過(guò)渣門(mén)43流出。
當(dāng)在這兩個(gè)主要區(qū)段中沿著設(shè)備出現(xiàn)具有以下性能的連續(xù)熔池時(shí)，準(zhǔn)備期結(jié)束a)在爐缸1和傾析缸2區(qū)段中·約60t半鋼(其中約50t在爐缸1中和約10t在傾析缸2中)·具有如下成分和溫度約1.40％C 約1550℃約0.12％MnSi-微量b)在精煉缸3區(qū)段·約60t半鋼·具有如下成分和溫度約0.05％C 約1650℃約0.13％MnSi-微量從這時(shí)刻起，在設(shè)備中轉(zhuǎn)換到連續(xù)作業(yè)。渣坎44從精煉缸3中完全抽出，兩個(gè)渣門(mén)45關(guān)閉。開(kāi)始連續(xù)和/或半連續(xù)導(dǎo)入下列材料和能量(每分鐘)每分鐘平均導(dǎo)入 通過(guò)a)往爐缸1中·約823kg混合廢鋼7 預(yù)熱爐5*)·約823kg海綿鐵顆粒12和 三個(gè)裝料井10**)約37.8kg石灰塊14·約1097kg生鐵水10 生鐵水導(dǎo)槽21·約49Nm3O213和四個(gè)氧槍32約8.3kg焦炭51(泡沫渣)一個(gè)操縱機(jī)噴槍23·約580kWh(約35Mw) 電能·約0.7Nm3惰性氣體(N2/Ar) 四個(gè)缸底透氣磚33*)分份導(dǎo)入(半連續(xù))每12min一份，約10t混合廢鋼7(5份×約10t＝約50t/小時(shí)混合廢鋼)；**)在一定順序中排空和再裝，以使兩個(gè)裝料井10排空時(shí)，第三個(gè)裝料井10裝有海綿鐵顆粒12和石灰塊14b)往傾析缸2中·約0.3Nm3惰性氣體30(N2/Ar 二個(gè)缸底透氣磚c)往精煉缸3中·約52Nm3O227 四個(gè)氧槍35·約41kg石灰和15kg石英砂*) 一個(gè)蓋開(kāi)口39(二項(xiàng)14)·約1Nm3惰性氣體30(N2/Ar) 六個(gè)缸底透氣磚36*)使精煉缸3中的渣液化經(jīng)過(guò)一個(gè)約30分鐘的起動(dòng)期后，在設(shè)備中出現(xiàn)一準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的、連續(xù)的作業(yè)，每分鐘產(chǎn)生和導(dǎo)出以下產(chǎn)物
平均量(每分鐘)， 導(dǎo)出，通過(guò)/方向成分和溫度a)在或從精煉缸3中-2.5t原鋼24，1650℃排出孔41/后續(xù)設(shè)備約0.05％C，0.07％Mn，Si微量0.006％P，0.010％S，0.0025％N，0.0500％O-約86.5kg渣25，約1600℃溢流進(jìn)爐缸1約21％FeOn，44％CaO，10.4％MgO18％SiO2，1.6％Al2O3，3％MnO0.6％P2O5，0.11％S-約74Nm3廢氣，約1650℃向爐缸1過(guò)渡約52％(體積)CO，35％(體積)CO2，11％(體積)N2，1.3％(體積)O2，0.7％(體積)Ar平均量(每分鐘) 導(dǎo)出，通過(guò)/方向成分和溫度a)在、或者從爐缸1、傾析缸2和預(yù)熱爐5中-2.57t半鋼，約1550℃ 溢流到精煉缸3約1.40％C，0.13％Mn，Si-微量0.015％P，0.015％S，0.0030％N，0.0030％O-約203kg渣，約1550℃ 渣門(mén)43/向設(shè)備以外約9％FeOn，39％CaO，11％MgO，25％SiO27％Al2O3，5％MnO，1.3％P2O5，0.11％S，約2％Fe(金屬)-約162Nm3廢氣，約800℃廢氣導(dǎo)管46/向設(shè)備以外約41.0％(體積)CO，41.0％(體積)CO2， (在預(yù)熱爐5預(yù)熱16.5％(體積)N2，＜1％(體積)O2， 混合廢鋼7之后，約5000.5％(體積)Ar℃)
每噸原鋼的一些重要的過(guò)程特征量為a)爐料(爐缸1+精煉缸3)·生鐵水439kg/t·混合廢鋼 329kg/t·海綿鐵顆粒329kg/t·氧(噴槍) 40.5Nm3/t·惰性氣體(N2/Ar) 0.8Nm3/t·砌爐襯(磨損) 7.0kg/t·石灰(92.8％CaO) 31.5kg/t·石英砂5.9kg/t·焦炭(泡沫渣) 3.3kg/t·石墨電極 1.0kg/tb)渣(％CaO/％SiO2＝1.55) 81kg/tc)廢氣(荒煤氣，包括副產(chǎn)氣) 66Nm3/td)廢氣中的二次燃燒程度(荒煤氣在約800℃)從CO到CO20.50從H2到H2O 0.54e)電能 230kWh/t
權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)鐵水(24)、特別是鋼水、如原鋼鋼水的設(shè)備，帶有·一個(gè)電弧爐爐缸(1)，·一個(gè)通過(guò)一個(gè)堰壩(34)連接在爐缸(1)上的精煉缸(3)，它帶有一個(gè)從堰壩(34)起至少是部分下斜的缸底和一個(gè)氧氣導(dǎo)入裝置(35，36)、以及一個(gè)在遠(yuǎn)離爐缸(1)的終端上布置的出鐵口(41)，·一個(gè)連接在爐缸(1)上、并與爐缸(1)有一共同缸底的傾析缸(2)，它在其位于遠(yuǎn)離爐缸(1)的終端上設(shè)有一個(gè)出渣口(43)，·一個(gè)導(dǎo)入液體生鐵(20)并通入爐缸(1)的導(dǎo)入裝置(21)，·一個(gè)導(dǎo)入固體鐵載體(7)的預(yù)熱爐(5)，它布置在爐缸(1)之上，并通過(guò)一可透過(guò)氣體的冷卻的關(guān)閉裝置(6)、經(jīng)由爐缸蓋(4)通入爐缸(1)，·一個(gè)裝料井(10)，它布置在爐缸(1)之上，并通過(guò)一不能透過(guò)氣體的冷卻的關(guān)閉裝置(11)通入爐缸(1)。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為預(yù)熱爐(5)居中地布置在爐缸(1)之上，并且爐缸(1)的蓋(4)做成環(huán)形，環(huán)繞預(yù)熱爐(5)，并將其與爐缸(1)的側(cè)壁連接，這里電極(16)，特別是石墨電極，斜著通過(guò)蓋(4)伸進(jìn)爐缸內(nèi)部。
3.按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征為電極(16)可擺動(dòng)地且必要時(shí)在其長(zhǎng)度軸方向上可沿長(zhǎng)度上移動(dòng)地安裝著，而且在一垂線與電極(16)的一中軸之間的傾角的變化，在向爐缸(1)中心的方向上主要在0°到30°范圍，而在朝爐缸(1)的壁的相反方向至多為10°。
4.按照權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征為電極(16)接通陰極，而在爐缸(1)的缸底居中布置一缸底陽(yáng)極(17)。
5.按照權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為電極(16)做成空心電極，且或連接在一鐵載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一煤或碳載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分的導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一造渣劑導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置上、和/或連接在一惰性氣體導(dǎo)入裝置上。
6.按照權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為設(shè)有通入爐缸(1)內(nèi)部的噴嘴(33)和/或噴槍(32)，它們或連接在一鐵載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一煤或碳載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分的導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一造渣劑導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一氧氣或含氧氣體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置上、和/或連接在一惰性氣體導(dǎo)入裝置上。
7.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征為噴槍(32)布置為可移動(dòng)的，特別是可擺動(dòng)的和/或在其長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)的。
8.按照權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為在精煉缸(3)中布置有噴嘴(36)和/或噴槍(35)，它們或連接在一鐵載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一煤或碳載體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分的導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一造渣劑導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一氧氣或含氧氣體導(dǎo)入裝置上、和/或連接在一碳?xì)浠飳?dǎo)入裝置上、和/或連接在一惰性氣體導(dǎo)入裝置上。
9.按照權(quán)利要求8的所述設(shè)備，其特征為噴嘴(36)做成熔池下噴嘴和/或缸底透氣磚。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其特征為噴槍(35)布置為可移動(dòng)的，特別是可擺動(dòng)的和/或在其長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)的。
11.按照權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為爐缸(1)做成帶有一個(gè)向傾析缸(2)方向下斜的缸底(18)，并且過(guò)渡到傾析缸的差不多水平的缸底部分，這里缸底的最低處位于傾析缸(2)中。
12.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征為在傾析缸(2)的缸底(18)的最低處，設(shè)有排出口(48)。
13.按照權(quán)利要求1至12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為精煉缸(3)設(shè)有至少一個(gè)監(jiān)控和/或修理口(50)。
14.按照權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為精煉缸3做成與爐缸(1)可脫開(kāi)的和可更換的結(jié)構(gòu)單元。
15.在一改變了的實(shí)施形式中的、按照權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為精煉缸(3)做成鋼水包(49)種類(lèi)的，在其蓋范圍內(nèi)設(shè)有設(shè)在爐缸(1)和精煉缸(3)之間的堰壩(34)。
16.按照權(quán)利要求1至15中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為在從爐缸(1)到精煉缸(3)過(guò)渡的區(qū)域中設(shè)有另一個(gè)出渣口(45)以及一個(gè)可移開(kāi)的渣坎(44)。
17.按照權(quán)利要求1至16中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為預(yù)熱爐(5)和/或裝料井(10)做成與爐缸(1)可脫開(kāi)的和可更換的單元。
18.使用按照權(quán)利要求1至17中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備生產(chǎn)鐵水、特別是鋼水，如原鋼鋼水的方法，以下列特征的組合為特征·往爐缸(1)中裝入占所用鐵載體總量20％到70％的液體生鐵(20)，·在爐缸(1)中熔化廢鋼(7)和/或其它帶氧化的鐵組分的固體鐵載體(12)(直接還原海綿鐵、熱制團(tuán)海綿鐵，碳化鐵，預(yù)還原鐵礦石，粉塵團(tuán)塊等)，其量主要為將生鐵料補(bǔ)充到總爐料的量，這里·廢鋼(7)先裝入預(yù)熱爐(5)·并且通過(guò)抽取在生產(chǎn)鐵水(24)中產(chǎn)生的熱廢氣(19)和將廢氣(19)導(dǎo)入接收要預(yù)熱的廢鋼(7)預(yù)熱爐(5)預(yù)熱，并且·接著裝入爐缸(1)，以及·固體塊狀鐵載體(12)先裝入裝料井(10)，并從那里不預(yù)熱、然而有時(shí)在熱狀態(tài)下裝入爐缸(1)，而細(xì)小顆粒的鐵載體(12’)通過(guò)噴槍(32、35)、和/或噴嘴(33、36)和/或空心電極(16)導(dǎo)入爐缸(1)和/或精煉缸(3)，·裝入爐缸(1)的鐵載體(7、12和/或12’)借助于電弧能量熔化，并同液體生鐵(20)混合，·其中產(chǎn)生的鐵水(24)經(jīng)由堰壩(34)、通過(guò)精煉缸(3)流向出鐵口(41)，并且既在爐缸(1)中、也在精煉缸(3)中連續(xù)地精煉，并同時(shí)加熱，而·渣(25)在與鐵水(24)的流動(dòng)方向相反的方向(42)上流向出渣口(43)，并且連續(xù)地相對(duì)于FeO含量還原，并同時(shí)冷卻。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征為生產(chǎn)氣體通過(guò)往渣(25)內(nèi)、和/或向渣(25)上、和/或在它上面向精煉缸(3)中、向爐缸(1)中、和/或向預(yù)熱爐(5)中導(dǎo)入氧氣(27)而二次燃燒。
20.按照權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征為廢鋼(7)的熔化通過(guò)吹入含氧氣體(27)輔助進(jìn)行。
21.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征為向預(yù)熱爐(5)、和/或裝料井(10)、和/或爐缸(1)、和/或傾析缸(2)、和/或精煉缸(3)·導(dǎo)入爐料(鐵載體、碳載體、添加料、處理過(guò)的有機(jī)輕質(zhì)組分，例如破碎輕質(zhì)組分，和氣體)·熔煉、精煉和加熱，和·導(dǎo)出過(guò)程產(chǎn)物(原鋼、渣和廢氣)，是·連續(xù)地或半連續(xù)地而從精煉缸(3)中不連續(xù)出原鋼地，和·不影響/中斷在緊接著的前面/后續(xù)設(shè)備組件中的工藝過(guò)程地進(jìn)行的。
22.按照權(quán)利要求18至21中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征為金屬熔池液面在精煉缸(3)中比在爐缸(1)中保持較低。
全文摘要
為了能對(duì)不同的鐵載體在各種數(shù)量配比下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)地加工,設(shè)計(jì)了一套生產(chǎn)鐵水(24)、特別是鋼水、如原鋼鋼水的設(shè)備,它帶有一個(gè)電弧爐爐缸(1),一個(gè)通過(guò)堰壩(34)與爐缸(1)相連接的精煉缸(3),一個(gè)連接在爐缸(1)上的、與爐缸(1)有一共同缸底(18)的傾析缸(2),一個(gè)導(dǎo)入液體生鐵(20)、且通入爐缸(1)的導(dǎo)入裝置(21),一個(gè)導(dǎo)入固體鐵載體(7)的預(yù)熱爐(5),及一個(gè)裝料井(10)。精煉缸(3)帶有從堰壩(34)起、至少是部分地下斜的缸底和氧氣導(dǎo)入裝置(35、36),及一個(gè)布置在遠(yuǎn)離爐缸(1)的終端上的出鐵口(41)。在傾析缸(2)的位于遠(yuǎn)離爐缸(1)的終端上設(shè)有一出渣口(43)。預(yù)熱爐(5)布置在爐缸(1)之上、并帶有一個(gè)可通過(guò)氣體的、冷卻的關(guān)閉裝置(6),經(jīng)由爐缸蓋(4)通入爐缸(1)。裝料井(10)布置在爐缸(1)之上、并通過(guò)一個(gè)不能透過(guò)氣體的、水冷的關(guān)閉裝置(11)通入爐缸(1)。
文檔編號(hào)F27D13/00GK1181113SQ96193185
公開(kāi)日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月10日
發(fā)明者斯特凡·季米特洛夫, 諾貝爾·拉馬賽德, 維爾弗雷德·皮克爾巴烏爾, 恩斯特·弗里茲, 海茵茨·米勒 申請(qǐng)人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾帕工業(yè)設(shè)備制造公司