一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统和方法与流程

本发明属于炼钢领域，涉及一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统和方法。

背景技术：

1、直流电弧炉是电弧炉炼钢的方法之一，以炉顶石墨电极为阴极，以炉底电极为阳极进行冶炼，与交流电弧炉相比，在资金、设备、环保、操作结果上具有一系列的优越性。在底电极形式上，通常有风冷多触针式、棒状水冷式和钢片式等。

2、风冷式针状底电极以其安全可靠、寿命高的特点，被广泛应用于现代直流电弧炉炼钢过程。在此基础上，有学者开发了直流底电极底吹多元介质技术，通过将底电极中空设计，冶炼过程中通过中空底电极向熔池内喷吹载气-粉剂等多元介质，达到加快生产节奏，降低原辅料消耗的目的。

3、但此方法，粉剂在通过中空底电极向熔池内输送过程中，一方面冲刷侵蚀底部耐材造成炉底下降，底电极随之消耗；另一方面，会对底电极内壁造成冲刷磨损危害导致底电极失效，降低底吹电极寿命，最终降低炉龄，严重影响生产。

4、因此，如何提高底吹电极系统寿命，开发一套安全可靠的底吹电极系统，是直流电弧炉底电极底吹多元介质朝工业化应用的关键。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统和方法，以解决当前底吹电极系统存在的不足。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，包括控制系统、底吹载气-粉剂装置、底吹气体控制阀组和位于炉底的两组以上底吹电极，每组底吹电极包括一支以上底吹电极，底吹电极具有贯通的中空孔；底吹载气-粉剂装置依次通过底吹喷粉分配装置及底吹喷粉控制切断阀与底吹电极中空孔连通，底吹气体控制阀组依次通过底吹气体分配装置及底吹气体控制切断阀与底吹电极中空孔连通，底吹喷粉控制切断阀和底吹气体控制切断阀均与每组底吹电极一一对应；底吹载气-粉剂装置、底吹喷粉分配装置和底吹喷粉控制切断阀，以及底吹气体控制阀组、底吹气体分配装置和底吹气体控制切断阀均与控制系统信号连接；每支底吹电极上设置有预警装置，预警装置与控制系统信号连接。

4、进一步，预警装置包括毛细管，毛细管出口预埋在底吹电极内不同内径不同高度处，毛细管入口与底吹气体控制阀组连接。

5、进一步，毛细管在底吹电极内埋入深度随毛细管与底吹电极中心径向距离的增大而逐渐减小。

6、进一步，底吹电极直径为d，长度为h，毛细管中心距离底吹电极中心的距离为0.1d～0.4d，埋入深度为0.3h～0.7h。

7、进一步，每支底吹电极内埋设的毛细管数量为两根以上。

8、进一步，毛细管为金属毛细管。

9、进一步，底吹电极的中空孔内设置粉气输送管，粉气输送管与底吹载气-粉剂装置、底吹气体控制阀组连通。

10、一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的方法，采用如上所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，包括以下步骤：

11、s1.冶炼开始时，第1组底吹电极处于底吹喷粉模式，其余组底吹电极处于纯气体喷吹模式，以进行冶炼，具体为：第1组底吹电极对应的底吹喷粉控制切断阀开启，其余底吹喷粉控制切断阀关闭，底吹载气-粉剂装置输送载气-粉剂，经底吹喷粉分配装置分配后，通过第1组底吹电极喷入熔池；同时，第1组底吹电极对应的底吹气体控制切断阀关闭，其余底吹气体控制切断阀开启，其他组底吹电极通过底吹气体控制阀组，经底吹气体分配装置，向熔池内喷吹纯气体；

12、s2.当第1组底吹电极中某支底吹电极的预警装置识别出该支底吹电极到达预警位置后，通过控制系统发出指令，第1组底吹电极对应的底吹喷粉控制切断阀关闭，底吹气体控制切断阀开启，第1组底吹电极由底吹喷粉模式切换成纯气体喷吹模式，向熔池内喷吹纯气体；同时，第2组底吹电极对应的底吹喷粉控制切断阀开启，底吹气体控制切断阀关闭，第2组底吹电极由纯气体喷吹模式切换成底吹喷粉模式，向熔池内喷吹载气-粉剂，从而实现两组底吹电极冶炼任务的在线切换；

13、s3.随着冶炼的进行，依次进行下一组底吹电极冶炼任务的在线切换，直至炉役结束。

14、进一步，当采用如权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统时，在役的某支底吹电极被侵蚀至某一高度位置，或磨损至某一径向位置时，即到达预警位置，预埋在该处的毛细管通气，底吹气体控制阀组检测到气体流量信息，控制系统结合前期毛细管预埋位置数据库，自动检测出该支底吹电极的侵蚀高度或磨损位置；当该支底吹电极到达预警位置，需更换或炉役下线处理。

15、进一步，每组内所有底吹电极向熔池内喷吹不同介质的载气-粉剂。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本申请通过在炉底设置两组以上底吹电极，依靠底吹电极数量多的优势，在单支底吹电极到达预警位置后，可由底吹喷粉模式实时切换成纯气体喷吹模式，依次进行下一组底吹电极冶炼任务的在线切换，保证底吹电极系统的稳定及长寿，达到与炉龄同步。

18、(2)本发明通过在底吹电极中预埋毛细管，实时监控底吹电极的侵蚀和磨损情况，有效保护了底吹电极系统的安全。

19、(3)本发明气体通过底吹电极的中空孔进入钢液，吸收底吹电极富余热能，可替代传统底电极风冷，将热量排出炉外的方式，使余能得到了高效利用。

20、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：包括控制系统、底吹载气-粉剂装置、底吹气体控制阀组和位于炉底的两组以上底吹电极，每组底吹电极包括一支以上底吹电极，底吹电极具有贯通的中空孔；底吹载气-粉剂装置依次通过底吹喷粉分配装置及底吹喷粉控制切断阀与底吹电极中空孔连通，底吹气体控制阀组依次通过底吹气体分配装置及底吹气体控制切断阀与底吹电极中空孔连通，底吹喷粉控制切断阀和底吹气体控制切断阀均与每组底吹电极一一对应；底吹载气-粉剂装置、底吹喷粉分配装置和底吹喷粉控制切断阀，以及底吹气体控制阀组、底吹气体分配装置和底吹气体控制切断阀均与控制系统信号连接；每支底吹电极上设置有预警装置，预警装置与控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：所述预警装置包括毛细管，毛细管出口预埋在底吹电极内不同内径不同高度处，毛细管入口与底吹气体控制阀组连接。

3.根据权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：所述毛细管在底吹电极内埋入深度随毛细管与底吹电极中心径向距离的增大而逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：所述底吹电极直径为d，长度为h，毛细管中心距离底吹电极中心的距离为0.1d～0.4d，埋入深度为0.3h～0.7h。

5.根据权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：每支底吹电极内埋设的毛细管数量为两根以上。

6.根据权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：所述毛细管为金属毛细管。

7.根据权利要求1所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，其特征在于：所述底吹电极的中空孔内设置粉气输送管，粉气输送管与底吹载气-粉剂装置、底吹气体控制阀组连通。

8.一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的方法，其特征在于：当采用如权利要求2所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统时，在役的某支底吹电极被侵蚀至某一高度位置，或磨损至某一径向位置时，即到达预警位置，预埋在该处的毛细管通气，底吹气体控制阀组检测到气体流量信息，控制系统结合前期毛细管预埋位置数据库，自动检测出该支底吹电极的侵蚀高度或磨损位置；当该支底吹电极到达预警位置，需更换或炉役下线处理。

10.根据权利要求8所述的直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的方法，其特征在于：每组内所有底吹电极向熔池内喷吹不同介质的载气-粉剂。

技术总结
本发明涉及一种直流电弧炉底吹电极安全长寿服役的系统和方法，将底吹电极分为两组以上，其中一组处于底吹喷粉模式，向熔池喷吹载气‑粉剂，其余组处于纯气体喷吹模式，冶炼过程中，一组底吹电极到达预警位置后，由底吹喷粉模式切换成纯气体喷吹模式，同时下一组底吹电极由纯气体喷吹模式切换成底吹喷粉模式，实现两组底吹电极冶炼任务的在线切换，以此类推直至炉役结束。每支底吹电极内预埋毛细管作为预警装置，用于底吹电极的侵蚀和磨损预警，以达到安全生产目的。本发明可实时监控底吹电极的侵蚀情况，保证了底吹电极系统的稳定及长寿，达到与炉龄同步。

技术研发人员：吴学涛,赵运锋,杨宁川,石秋强
受保护的技术使用者：中冶赛迪工程技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12