本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种电炉废钢预热的方法。
背景技术：
电弧炉炼钢的生产成本，电能消耗是最大一块，特别是我国电能紧张的形势，使电弧炉炼钢的成本大大增加。在电弧炉冶炼过程中，炉料的熔化阶段供电时间最长，电能消耗最大，在一个冶炼周期内，熔化期占了一半以上；主要原因是加入的冷废钢温度过低，想要达到通电将炉料熔化的目的，不得不加大电能输入，导致冶炼周期长、电极消耗高以及冶炼电耗高。
采用废钢预热技术可以有效缩短冶炼周期、降低冶炼消耗；到目前为止，现有技术中主要是利用电炉高温烟气预热废钢；利用电炉高温烟气预热废钢的方式主要有两种：直接预热方式和间接预热方式；直接预热方式的特点是把从电炉抽出的烟气接用来预热废钢，而间接预热方式是用抽出的烟气先将空气加热，然后用被加热了的空气预热废钢。显而易见，从电炉烟气所含热量的有效利用方面考虑，直接方式优于间接方式。
目前比较先进的废钢预热技术主要有以下6种方式：
①料篮式预热：这种方式是把来自电炉炉膛内的高温废气引入预热槽里，然后预热料篮内的废钢。为了延长料篮的使用寿命必须控制篮内的温度，其温度不能过高。一般进口温度为700℃～800℃、出口温度200℃～300℃。这种预热方式的节能效果平均为25kwh/t，但缺点是预热过程中伴随有烟雾和恶臭产生。
②一电二炉式：这种方式的特点是采用一个电源二个炉子，其中一个炉子用于炼钢，并将其产生的废气导入另一个装有废钢的炉内进行预热，然后循环作业。这样既解决了预热料篮方式引起的污染问题，又可使预热后的废钢达到1000℃以上的高温，预热效果比较高效；另外此技术还省略了出钢、补炉及第一次装炉等非通电时间，从而提高了生产率。这种工艺节能效果比较明显：废钢预热率为60％时电能节约为35～40kwh/t钢；预热率达到100％时节约电能可达65kwh/t钢。
③竖炉方式：竖炉方式预热工艺的结构特点为：将水冷竖炉与电炉炉盖连结为一个整体，并在其内部装入废钢，用电炉炉膛内上升的高温废气进行预热。为了达到连续预热各炉次废钢的目的，在竖炉的下部安装了钩爪用来支撑并控制下落的废钢；缺点在于为了不影响炉顶电极在炉膛中心的位置，竖炉只能偏向电炉一侧，因而造成炉内了废钢受热不均匀，熔化不同步。本技术的节能效果约为30kwh/t钢。
④连续运送层内预热式：此工艺简称nscf工艺，目的是为了解决consteel工艺中废钢在传送带上预热不均匀的问题。因此，在封闭式传送带下部安装了废气出口，使废气从上而下预热废钢，从而使距传送带表面600mm～700mm处的废钢温度由原来＜100℃提高到＞400℃；其节能效果可以达到65kwh/t钢。
⑤竖炉连装式：此工艺产其结构特点是装置的顶部如接收料斗、排气管、预热槽及推料机等都位于偏离电炉中心的上部；废钢经高温废气预热后用推料机推至电炉顶部中心位置再落入炉内；因其节能效果可达138kwh/t钢而引起广泛注目。
⑥充填层电炉方式：该技术特点为：将废钢连续装入电炉的顶电极周围，在炉内形成充填层，然后被上升的高温废气预热。具体来说，将由传送带运到的废钢用旋转磁铁装入电炉炉膛的四周方向；为了确保废气在充填层废钢中能够均匀流动、预热，炉子上部加装了圆环状管道。缺点为：此工艺容易受废钢几何形状的制约；另一关键点在于要确保废钢装入设备的耐热性和可靠性。
通过对现有废钢预热技术对比分析，废钢预热要想达到理想的效果，从前期对废钢的加工处理和后期对预热装置的结构都有很高的要求。此外，电弧炉废钢预热的装置需要在炉体结构上做较大改动；再者，废钢预热设备占用的面积较大，除两个预热室以外，还需要燃烧室、增压风机，必要时还需要设置冷却塔以及输送烟气的管道、操作控制台等，极大限制了现有废钢预热技术的应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是避免利用电炉烟气预热废钢对废钢原料、设备以及场地条件要求高的问题，提供一种新的电炉废钢预热的方法，从而有效缩短冶炼周期，降低电极消耗和冶炼电耗，降低冶炼生产成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种电炉废钢预热的方法，该方法包括：a、将炉料装入安装有炉壁氧枪的电炉内，开始通电冶炼之前，利用电炉非通电等待时间，开启电炉炉壁氧枪喷吹天然气和氧气的混合气体，对电炉内的废钢进行预热。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，所述炉壁氧枪的个数为3个。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，所述炉壁氧枪为超音速炉壁氧枪喷射系统。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，所述炉壁氧枪安装在电炉炉内冷区位置。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，装入炉料前，电炉采用留钢留渣操作，留钢量为10％～15％，留渣量＞90％。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，所述非通电等待时间为30～60min。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，步骤a中，对电炉内的废钢进行预热的具体操作为：先按天然气100～150m3/h和氧气200～250m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体10～15min；然后按天然气160～200m3/h和氧气400～450m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体，直到非通电等待时间结束。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，还包括以下步骤：b、非通电等待时间结束，开始通电冶炼，继续喷吹天然气和氧气的混合气体至冶炼出钢。
其中，上述所述的电炉废钢预热的方法中，步骤b中，开始冶炼通电后，按天然气30～80m3/h和氧气60～110m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体。
本发明的有益效果是：
本发明方法解决了利用电炉烟气预热废钢对废钢原料、设备以及场地条件要求高的问题，在不具备电炉烟气预热废钢的条件下实现废钢的预热；充分利用冶炼生产过程中的非通电等待时间，利用喷吹天然气和氧气燃烧产生的化学能，不仅能够有效预热废钢，还可以消除炉内冷区，强化熔化，极大限度地缩短冶炼时间；同时兼顾利用留钢留渣余热进一步预热炉内废钢，还能加快冶炼过程快速成渣；采用本发明方法预热废钢，缩短了冶炼周期，降低了电极消耗和冶炼电耗，大大降低冶炼生产成本。
具体实施方式
具体的，一种电炉废钢预热的方法，包括以下步骤：a、将炉料装入安装有炉壁氧枪的电炉内，开始通电冶炼之前，利用电炉非通电等待时间，开启电炉炉壁氧枪喷吹天然气和氧气的混合气体，对电炉内的废钢进行预热。
本发明方法中，炉料由废钢和其他冶炼原辅料组成。
由于常规通用电炉均有3根电极，在电极的强大电弧作用下，电极下的炉料迅速熔化，于是在电极之间靠近炉壁之初必然形成3个冷区，常规电炉一般在3个冷区安装3个炉壁氧枪，引入新热源，消除冷区。本发明则利用电炉安装在3个冷区的炉壁氧枪，充分利用冶炼生产过程中的非通电等待时间，将氧气和天然气分别通过两个管道输送至氧枪内混合在一起，再从氧枪口喷吹出去，利用喷吹天然气和氧气燃烧产生的化学能，有效预热废钢，从而有效缩短冶炼周期，降低电极消耗和冶炼电耗，降低冶炼生产成本，并且解决了利用电炉烟气预热废钢对设备以及场地条件的特殊要求。
本发明方法中，所述炉壁氧枪为超音速炉壁氧枪喷射系统。电炉采用超音速炉壁氧枪喷射系统不仅可喷吹氧气和天然气，还有利于后续冶炼：在冶炼初期以熔化废钢为主，主要发挥烧嘴功能；当废钢红热后，可提高氧压，增加氧气流量，充分发挥氧气切割废钢的作用；熔清后，氧枪的主要作用在于造好泡沫渣。
为了实现废钢的充分预热，同时避免上一炉余热的损失，本发明方法中，装入炉料前，电炉采用留钢留渣操作，留钢量为10％～15％，留渣量＞90％。
本发明方法中，非通电等待时间为生产组织过程中由于各种原因，例如换电极、调节生产节奏等，不可避免导致本炉钢不能够进行通电冶炼所等待的时间，一般为30min～60min，该时间较长，可以充分利用电炉炉壁氧枪对电炉内的废钢进行预热；根据等待时间的长短不一，废钢预热温度有高有低，但是采用了采用本发明方法预热废钢可有效缩短冶炼周期，降低电极消耗和冶炼电耗。
步骤a中，对电炉内的废钢进行预热的具体操作为：先按天然气100～150m3/h和氧气200～250m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体10min；然后按天然气160～200m3/h和氧气400～450m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体，直到非通电等待时间结束；先低天然气和氧气流量起到初步预热废钢的作用，预热一定时间后提高供气强度，预热同时熔化废钢。
采用上述方法对废钢进行预热后，还包括冶炼步骤：b、非通电等待时间结束，开始通电冶炼，继续喷吹天然气和氧气的混合气体至冶炼出钢；其中，开始冶炼通电后，按天然气30～80m3/h和氧气60～110m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中采用的是公称容量为40t的电炉。
实施例1
本实施例是运用本发明的电炉废钢预热的方法预热废钢，采用在电炉炉内冷区位置安装有3支炉超音速壁氧枪喷射系统的ebt电炉。
上一炉钢冶炼结束出钢后ebt电炉采用留钢留渣操作，留钢量10％，留渣量91％；然后将炉料装入电炉内；根据生产安排本炉钢需要等待30min后再进行通电冶炼；盖上炉盖开启炉壁氧枪供气系统，先按天然气150m3/h和氧气250m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体10min；然后加大供气量，按天然气200m3/h和氧气450m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体20min，预热结束，开始通电冶炼；通电冶炼中，调整天然气和氧气的混合气体喷吹模式，炉壁氧枪按天然气30～80m3/h和氧气60～110m3/h供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体至冶炼出钢。
本实施例中，每消耗1m3天然气和氧气的混合气体可以降低电耗6～8kwh，缩短冶炼时间20min/炉，由于冶炼时间的缩短降低电极消耗0.8kg/t钢。
实施例2
本实施例是运用本发明的电炉废钢预热的方法预热废钢，采用在电炉炉内冷区位置安装有3支炉超音速壁氧枪喷射系统的ebt电炉。
上一炉钢冶炼结束出钢后ebt电炉采用留钢留渣操作，留钢量12％，留渣量95％；然后将炉料装入电炉内；根据生产安排本炉钢需要等待50min后再进行通电冶炼；盖上炉盖开启炉壁氧枪供气系统，先按天然气130m3/h和氧气230m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体10min；然后加大供气量，按天然气180m3/h和氧气430m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体40min，预热结束，开始通电冶炼；通电冶炼中，调整天然气和氧气的混合气体喷吹模式，炉壁氧枪按天然气30～80m3/h和氧气60～110m3/h供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体至冶炼出钢。
本实施例中，每消耗1m3天然气和氧气的混合气体可以降低电耗6～8kwh，缩短冶炼时间35min/炉，由于冶炼时间的缩短降低电极消耗1.5kg/t钢。
实施例3
本实施例是运用本发明的电炉废钢预热的方法预热废钢，采用在电炉炉内冷区位置安装有3支炉超音速壁氧枪喷射系统的ebt电炉。
上一炉钢冶炼结束出钢后ebt电炉采用留钢留渣操作，留钢量15％，留渣量96％；然后将炉料装入电炉内；根据生产组织安排本炉钢需要等待60min后再进行通电冶炼；盖上炉盖开启炉壁氧枪供气系统，先按天然气100m3/h和氧气200m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体10min；然后加大供气量，按天然气160m3/h和氧气400m3/h的供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体50min，预热结束，开始通电冶炼；通电冶炼中，调整天然气和氧气的混合气体喷吹模式，炉壁氧枪按天然气30～80m3/h和氧气60～110m3/h供气模式喷吹天然气和氧气的混合气体至冶炼出钢。
本实施例中，每消耗1m3天然气和氧气的混合气体可以降低电耗6～8kwh，缩短冶炼时间38min/炉，由于冶炼时间的缩短降低电极消耗1.6kg/t钢。
由实施例1～3可知，本发明方法在不具备电炉烟气预热废钢的条件下实现废钢的预热，充分利用冶炼生产过程中的非通电等待时间，利用喷吹天然气和氧气燃烧产生的化学能，能够有效预热废钢，极大限度地缩短冶炼时间；同时兼顾利用留钢留渣余热进一步预热炉内废钢，还能加快冶炼过程快速成渣；采用本发明方法预热废钢，缩短了冶炼周期，降低了电极消耗和冶炼电耗，大大降低冶炼生产成本。