DC電爐的制作方法

本發明涉及dc電爐，其中不會發生由下電極引起的干擾，并且底吹裝置與爐體的耐火材料間隔開，使得確保了用于鋼水的攪拌力并解決了穩定性問題。
背景技術：
：通常，電爐具有與轉爐相比用于鋼水的攪拌力弱的問題。由于弱的攪拌力，[c]＊[o]平衡值高，因此終點氧含量高。此外，爐渣中的t-fe含量高，并且因此收率降低。爐渣中的高的終點氧含量和高的t.fe含量導致作為脫氧劑注入的al的消耗率增加，并且作為導致由在脫氧過程期間生成的al2o3夾雜物引起的品質缺陷增加的主要因素，以及增加了生產成本。此外，除了在電爐中在排放操作期間由鋼水的下落攪拌之外，沒有單獨的攪拌方法。因此，氮由于在鋼水包爐中極其強的攪拌過程而被吸收，因此產品的品質受到不利影響且生產率下降。在電爐中的ac電爐的情況下，考慮到使用加熱電爐的上部的方案的電爐的特征，在除了熱對流之外沒有用于鋼水的攪拌力的情形下，通過熱對流的攪拌也是弱的。因此，近年來，嘗試引入并操作底吹攪拌設備。然而，在dc電爐的情況下，由于與ac電爐相比，由電磁透過性和電弧透過性等引起的攪拌力相對高，并且由于安裝在dc電爐下方的大的下電極而導致可能出現設備穩定性的問題，因此沒有嘗試對底吹攪拌設備進行操作。作為上述
背景技術：
所描述的問題僅用于促進對本發明的背景的理解，并且不應當接受的是，對應于相關技術的問題已經被本領域技術人員所知曉技術實現要素：技術問題本發明的一個方面是提供一種dc電爐，其中不會出現由下電極引起的干擾，并且底吹裝置與爐體的耐火材料間隔開，從而確保了用于鋼水的攪拌力，并且解決了穩定性問題。技術方案為了實現上述方面，根據本發明的dc電爐可以包括具有底表面的爐體，在底表面上形成有排放口(tappinghole)(出鋼(鐵)口)并且爐體具有容納廢料的內部空間；安裝在爐體的底表面上的下電極；以及底吹裝置，底吹裝置設置在底表面上，不受下電極的干擾并且將氣體吹送至爐體的內部空間。可以設置多個底吹裝置，并且所述多個底吹裝置布置在與下電極的中心間隔預定距離的位置處。當r表示從下電極的中心到爐體的最靠近下電極的中心的內壁的距離時，底吹裝置可以布置在與下電極的中心相距(5/8)＊r至(7/8)＊r的位置處。底表面可以分成形成有排放口的排放區域和相對于下電極的中心與排放區域相反的焦炭側區域，以及至少一個或更多個底吹裝置可以布置在用作排放區域和焦炭側區域的參照的第一虛擬線所位于的位置處。至少一個或更多個底吹裝置布置在與穿過下電極的中心和排放口的第二虛擬線間隔開相同距離的在第二虛擬線的相反側上的位置處。爐體的底表面可以隨著其從內壁朝向底表面的中央處的下電極延伸而傾斜以變得更深，并且所述底吹裝置的氣體吹送方向可以垂直于傾斜的部分。由底吹裝置供給的氣體的流量可以根據操作時間而變化。有利效果根據本發明的上述dc電爐，由于因通過底吹裝置吹送的氣體，而使鋼水的攪拌力增大，因此可以降低電功率消耗率。此外，由于終點氧含量的降低，排放收率(tappingyield)增大。可以減少al的輸入量，并且改善鋼水的清潔度，從而可以生產優質鋼。附圖說明圖1是根據本發明的實施方案的dc電爐的視圖。圖2是示出用于實驗的dc電爐的虛擬模型的視圖。圖3是示出用于實驗的dc電爐的虛擬模型的視圖。圖4a是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的最大uds和最小uds的曲線圖。圖4b是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的δuds(其為最大值與最小值之間的差)以及混合uds的曲線圖。圖5是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖6是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖7是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖8是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖9是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖10是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖11是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的絕對值和相對值的曲線圖。圖12是描繪在用于實驗的各種實例中根據時間的最小uds的曲線圖。圖13是示出了通過垂直于參照根據本發明的實施方案的dc電爐的底吹裝置的第一虛擬線切割dc電爐而獲得的狀態的視圖具體實施方式在下文中，將參照附圖對本發明的示例性實施方案進行描述。如圖1中所示，根據本發明的使用直流電極的電爐具有形成有排放口(110)的底表面，并且包括：爐體(100)，其中設置有用以容納廢料的內部空間；安裝在底表面上的下電極(200)；以及底吹裝置(300)，該底吹裝置(300)設置在底表面上，不受下電極(200)干擾，以將氣體吹送至爐體(100)的內部空間。爐體(100)構成dc電爐，并具有內壁和底表面。廢料被容納至由內壁和底表面限定的內部空間。耐火材料構造在內壁上以保護爐體(100)免受高溫。同時，排放口(110)形成在底表面上。因此，根據操作步驟，將廢料熔化、加熱、并且然后通過排放口(110)排出至鋼水包。此外，下電極(200)安裝在底表面的中央。下電極(200)與安裝在dc電爐的上部上的電極棒一起形成電弧熱以將廢料熔化，其中，廢料插入在下電極(200)與電極棒之間。如上所述，在dc電爐的情況下，由于存在下電極(200)，因此過去沒有嘗試對底吹攪拌設備進行與安全問題相關的操作。對于底吹攪拌，底吹裝置(300)設置在底表面的不受下電極(200)干擾的位置處，使得氣體從下方吹送至爐體(100)的內部空間。直接多孔塞(directporousplug)可以用作以這種方式吹送氣體的底吹裝置(300)。此外，氬氣(ar)或氮氣(n2)可以用作通過底吹裝置(300)吹送的氣體。通過底吹裝置(300)進行底吹的效果與未施加底吹的效果之間的比較可以在表1中確定。[表1]如表1中所確定，即使在底吹裝置(300)安裝在根據本發明的位置處的狀態下進行底吹時，也可以進行約380次的操作，而沒有設備故障。此外，由于與未施加底吹的情況相比，所使用的電功率小，因此每噸可節省約24千瓦時的電功率。此外，一點處的氧降低116ppm，并且還使用較少的鋁，使得每噸可以節省0.4千克的鋁。與未施加底吹的情況相比，排放收率可以提高0.5％。優選地，在根據本發明的dc電爐的情況下，設置多個底吹裝置(300)，并且可以與下電極(200)間隔開預定距離。首先，推斷出與下電極(200)間隔開預定距離并且因此不受下電極(200)干擾的底吹裝置(300)所處的最佳位置，并且底吹裝置(300)布置在對應位置處，使得確保了設備的穩定性。在確保了穩定性的情況下，多個底吹裝置(300)布置在所推斷的以最大限度地確保用于鋼水的攪拌力的最佳位置處。這是由于在確保了穩定性的情況下，只要盡可能多地布置底吹裝置(300)，就會更有效地提高用于鋼水的攪拌力。更優選地，當r表示從下電極(200)的中心至爐體(100)的最靠近下電極(200)的中心的內壁的距離時，底吹裝置(300)可以布置在與下電極(200)的中心間隔開(5/8)＊r至(7/8)＊r的位置處。由于底吹裝置(300)不應當受到位于爐體(100)的底表面上的下電極(200)的干擾(其為有限區域)，因此底吹裝置(300)與下電極(200)間隔開是合理的。此外，由于在底吹裝置(300)較靠近構造在爐體(100)的內壁上的耐火材料時，耐火材料可能被由底吹裝置(300)噴射的氣體損壞，因此底吹裝置(300)可以與耐火材料間隔開預定距離是合理的。因此，底吹裝置(300)布置在與下電極(200)的中心間隔開(5/8)＊r至(7/8)＊r的位置處，其中r表示從下電極(200)的中心至內壁的距離。當底吹裝置(300)布置在對應于與下電極(200)的中心相距小于(5/8)＊r的距離的位置處時，底吹裝置(300)變得較靠近下電極(200)，并且因此下電極(200)可能會被損壞。另一方面，當底吹裝置(300)布置在對應于與下電極(200)的中心相距超過(7/8)＊r的距離的位置處時，底吹裝置(300)變得較靠近構造在內壁上的耐火材料，因此耐火材料可能被損壞。因此，底吹裝置(300)布置在與下電極(200)的中心間隔開(5/8)＊r至(7/8)＊r的位置處是合理的。在根據本發明的dc電爐中，底表面被分成形成有排放口(110)的排放區域以及相對于下電極(200)的中心與該排放區域相反的焦炭側區域，并且至少一個或更多個底吹裝置(300)可以布置在用作圖1中所示的排放區域與焦炭側區域之間的參照的第一虛擬線(10)所位于的位置處。氧被吹送至焦炭側區域。當底吹裝置(300)也被布置并且因此氣體同時被吹送至底吹裝置(300)時，耐火材料被快速損壞，并且因此可能會引起嚴重的耐久性問題。因此，底吹裝置(300)與下電極(200)的中心間隔開預定距離，并且盡可能靠近存在排放口(110)的排放區域。底吹裝置(300)可以布置在與下電極(200)間隔開預定距離的位置處，將排放區域與焦炭側區域分開的第一虛擬線(10)穿過該位置。如上所述的兩個位置形成在爐體(100)的底部上。底吹裝置可以布置在兩個位置中的至少一個或更多個位置處。下面將對底吹裝置(300)布置在與下電極(200)間隔開預定距離的位置處并且第一虛擬線(10)穿過該位置的原因進行描述。在通過電爐進行操作時，計算機模擬的結果示出在這些位置處形成冷區。由于攪拌不充分，可能在形成冷區的位置處形成非熔融鑄錠的可能性高，因此鋼水品質劣化。此外，由于該位置對應于例如生石灰的輔助原材料落下的位置，因此需要確保攪拌力使得輔助原材料與鋼水充分混合。因此，底吹裝置(300)布置在與下電極(200)間隔開預定距離的位置處，并且第一虛擬線(10)穿過該位置，使得確保了攪拌力，冷區形成被抑制，非熔融鑄錠生成被抑制，從而可以提高鋼水的品質。此外，在根據本發明的dc電爐中，至少一個或更多個底吹裝置(300)可以布置在與穿過下電極(200)的中心和排放口(110)的第二虛擬線(20)間隔開相同距離并位于第二虛擬線(20)的相反側的位置處。在確定底吹裝置(300)被布置的位置時，底吹裝置(300)布置在排放口(110)的周圍，使得至少一個或更多個底吹裝置(300)可以相對于穿過下電極(200)的中心和排放口(110)的第二虛擬線(20)布置在第二虛擬線(20)的相反側，如圖1中所示。下面將對底吹裝置(300)布置在與第二虛擬線(20)間隔開相同距離并位于第二虛擬線(20)的相反側的位置處的原因進行描述。如上所述，計算機模擬的結果示出在這些位置處形成冷區。由于攪拌不充分，在形成冷區的位置處形成非熔融鑄錠的可能性高，因此鋼水品質下降。此外，在鋼水的排放期間，存在爐渣通過排放口(110)漏出的危險，可以通過甚至在排放期間以預定的流量吹送氣體通過布置成鄰近排放口(110)的底吹裝置(300)而防止爐渣與鋼水一起漏出。因此，底吹裝置(300)布置在與第二虛擬線(20)間隔開相同距離并位于第二虛擬線(20)的相反側的位置處，使得可以提高鋼水的品質，并且可以防止爐渣漏出。下面將通過實驗結果來確定在特定位置處由于底吹而確保攪拌力的效果。如圖2和圖3中所示，生成dc電爐的虛擬模型，并且通過根據時間經由uds(userdefinedscholar)體積的濃度來測量進行擴散的時間來確定用于進行攪拌的時間。詳細地，將虛擬模型的內部溫度設定為約1750k，將熱通量(其為每單位面積的傳熱速率)設定為約9.27mw/m2，將上電極的電壓設定為0v，并且將下電極(200)的電壓設定為700v。測量在上述環境下擴散速率為0.004kg/毫秒的uds體積的擴散時間。在吹送氬氣(ar)的底吹裝置(300)的布置變成以下狀態的情況下進行實驗：其中布置底吹裝置(300)的位置包括穿過第一虛擬線(10)的上述位置a和b以及與第二虛擬線(20)間隔開相同距離并位于第二虛擬線(20)的相反側的位置c和d，如表2中所示。[表2]底吹流量底吹位置實例1無底吹-實例2底吹(80nl/分鐘)c實例3底吹(80nl/分鐘)a，b，c實例4底吹(80nl/分鐘)a，c實例5底吹(80nl/分鐘)c，d實例6底吹(80nl/分鐘)b，c實例7底吹(80nl/分鐘)b，c，d實例8底吹(150nl/分鐘)c，d實例9底吹(150nl/分鐘)b，c，d實例10底吹(150nl/分鐘)a，b，c實例11底吹(300nl/分鐘)c，d實例12底吹(300nl/分鐘)b，c，d實例13底吹(300nl/分鐘)a，b，d表示濃度的數字參照值設定為3977。當表示虛擬模型中的總體濃度的數值達到3977時，認為uds體積是完全擴散的。首先，在圖4a中，實例1、實例2、實例3、實例4、實例5、實例6和實例7彼此進行比較。第一個曲線圖是描繪直到表示虛擬模型中的濃度的數值的最小值達到3977為止所消耗的時間的曲線圖，第二個曲線圖是描繪直到表示虛擬模型中的濃度的數值的最大值達到3977為止所消耗的時間的曲線圖。在圖4b中，實例1、實例2、實例3、實例4、實例5、實例6和實例7彼此進行比較。第一個曲線圖是描繪直到表示濃度的數值的最大值與最小值之間的差達到0為止所消耗的時間的曲線圖，并且第二個曲線圖是描繪由式(1)限定的混合系數達到0為止所消耗的時間的曲線圖。(ii：表示特定濃度的數值，i平均：表示平均濃度的數值)可以通過圖表來確定實例7中提供的最佳結果值。圖5和圖6是當底吹流量為80nl/分鐘時各實例的絕對值彼此進行比較的圖以及各實例的相對值彼此進行比較的圖。隨著絕對值達到零時消耗的時間變得更小，擴散速率變得更高，相對于實例1，隨著時間的流逝，當相對值變得距1更遠時，擴散速率變得更高。同樣，圖7是描繪了當底吹流量為150nl/分鐘時各實例的絕對值和相對值的圖，圖8是描繪了當底吹流量為(300)nl/分鐘時各實例的絕對值和相對值的圖。同時，圖9是其中底吹裝置(300)布置在位置c和d處但其底吹流量彼此不同的實例5、實例8和實例11的絕對值和相對值與實例1的絕對值和相對值彼此進行比較的圖，圖10是其中底吹裝置(300)布置在位置b、c和d處但其底吹流量彼此不同的實例7、實例9和實例12的絕對值和相對值與實例1的絕對值和相對值彼此進行比較的圖，圖11是其中底吹裝置(300)布置在位置a、b、和c處但其底吹流量彼此不同的實例3、實例10和實例13的絕對值和相對值與實例1的絕對值和相對值彼此進行比較的圖。圖12是將在各個情況下進行攪拌的時間與表示濃度達到參考值3977的95％(3778.2)的數值的最小值彼此進行比較的圖。各個實例中的最小值達到參考值的95％的時間在表3中表示。[表3]如表3中所示，可以看出當底吹流量從150nl/分鐘增加到(300)nl/分鐘時，攪拌效果的增加是輕微的。此外，可以看出的是，當底吹裝置(300)的數量不是兩個而是三個時，攪拌效果好。當實例4、實例5和實例6彼此比較時，可以看出，當底吹裝置(300)設置在兩個位置處時，如果底吹裝置(300)布置在c和d的位置處，攪拌最有效。當底吹裝置(300)布置在三個位置處時，如果底吹流量為80nl/分鐘，底吹裝置(300)布置在位置b、c和d處的實例的攪拌效果比底吹裝置(300)布置在位置a、b和c處的實例更好。然而，如果底吹流量為150nl/分鐘或(300)nl/分鐘，底吹裝置(300)布置在位置a、b和c處的實例的攪拌效果更好。根據本發明的實施方案，如圖13中所示，爐體(100)的底表面隨著其從內壁朝向位于底表面的中央處的下電極(200)延伸而傾斜而變得更深，并且底吹裝置(300)的氣體吹送方向可以垂直于傾斜的部分。由于底吹裝置(300)的氣體吹送方向垂直于傾斜的部分，因此可以將氣體噴灑到爐體(100)的內部空間的中心，使得可以預期鋼水的整體攪拌效果。此外，由于氣體吹送方向是變得遠離爐體(100)的內壁的方向，因此氣體直接噴灑到耐火材料的可能性變低，從而可以防止耐火材料被底吹損壞。在根據本發明的dc電爐中，可以根據操作時間來改變由底吹裝置(300)供給的氣體的流量。電爐的操作包括鋼源例如廢料被融化的第一熔化時間段、第二熔化時間段、鋼水的溫度升高的升溫時間段、鋼水被排出的排放時間段、操作待機時間段。如表4中所示，根據操作時間設定適當的底吹流量，并且氣體通過底吹裝置(300)來供給。[表4]如上所述，根據每個時間點來改變底吹流量，使得生產率甚至在攪拌力通過有效的底吹來保證時也可能降低。盡管在本發明中已經示出并描述了特定實施方案，但是對本領域技術人員而言明顯的是，在不脫離由所附權利要求提供的技術精神的情況下，可以對本發明進行各種修改和改變。附圖標記的描述10：第一虛擬線20：第二虛擬線100：爐體110：排放口200：下電極300：底吹裝置當前第1頁12