一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統的製作方法

2023-06-12 19:57:56

專利名稱：一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氧氣頂吹煉鋼轉爐，尤其是一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預 熱射擊加料系統。
背景技術：
中小轉爐採用雙聯法冶煉時熱損失較大，冶煉過程物理熱有些不足，綜合計算比 理想出鋼溫度大約低10-12°C為了彌補這部分熱除加強保溫外，還可探索在爐子溫度比較 低時就開始脫磷或考慮冶煉前期如何增加轉爐內的物理熱而少用一點燃燒熱，儘可能多留 些炭給最終升溫使用，這個想法當然是好的，但是眾所周知，不化渣好渣無論如何是不能脫 磷的。那麼如何能在爐溫比較低時就開始化好渣或快速化渣呢？中小轉爐的低溫化渣的潛 力還有嗎？因此本實用新型研究從中小轉爐化渣過程展開。首先分析現有氧氣頂吹煉鋼轉爐原料加入系統。原料加入口設置在煙道下側位 置。缺點是原料是傾斜逆向快速上升的煙氣流下落，原料下降的動能被上升的氣流不均勻 抵消，不能保持穩定的拋物線軌跡下落到強氣流攪拌的高溫區。而是部分形成S形曲線軌 跡，向爐壁低溫弱攪拌區漂移並在此區域形成渣料粘結堆積，不易熔化，從而造成整個爐腔 的熔渣濃度不均勻和偏析，化渣速度慢，不符合轉爐煉鋼早化渣、化好渣、化透渣的基本技 術要求，影響脫磷、脫硫效果和產能，尤其不適應小轉爐雙聯低溫脫磷冶煉的化渣操作，從 而影響產能和冶煉質量。其次是原料加入口的存在對煙罩結構冷卻水的循環有一定的阻擋 作用，冷卻不均勻，使煙道的局部區域產生過熱現象而連鎖應力不均，有易漏水、使用壽命 短等問題。原料加入口設置在煙道側下方，另外還有兩方面的缺陷，1.下料口使煙道的製造 工藝複雜，製造成本高2.中小轉爐這個部位空間狹窄，維修區域溫度高、環境惡劣，而且下 料口狹窄斜度小容易堵塞漏料，平均漏料2-3公斤/噸鋼，是歷來沒辦法解決的難問題。針 對中小氧氣頂吹轉爐雙聯冶煉的低溫化渣設想，分析現有中小轉爐這些缺陷，確實需要一 種有新意的氧氣頂吹煉鋼轉爐加料系統來實現設想的低溫化渣目的。低溫快速化渣設想所追求的實質只是把原料投到爐子溫度相對高、熱力學、動力 學環境較好的地方。根據熱力學、動力學原理可知氧氣射流攪動的鋼液邊界，是爐子內炭 鐵氧相對平衡的過氧化燃燒高溫區域，富有快速熔渣所需的氧化鐵，是快速化渣的好地方， 攪拌力也最強，是化渣的熱力學、動力學環境最佳區域。若能把原料最大深度的投放到這 個區域，融化脫磷、脫硫的深度必然加大。現有轉爐的加料系統，投放原料到轉爐中心區 域還有困難，如何讓原料逆行穿過鋼渣混合的快速上升流，到達這個區域的鋼水中，是目 前轉爐加料系統不能辦到的事情。那麼怎樣才能辦到呢？鋼水比重是原料的三倍，如何 能讓輕飄飄原料「沉入」到相對質量重三倍、而且動能高的區域呢？回答是只有讓原料具 有足夠的速度V。根據愛因斯坦的相對論質能關係式E=cm2的理論。首先建立使原料質 量速度的平方和鋼水質量的速度平方趨於平衡的理念，這個理念的意圖，是讓原料的質能 和鋼水的質能相當或超過，原料和鋼水才有可能渾濁到一起，原料的表面才有可能被鋼水 包裹，實現傳熱傳質條件最佳的設想。這個過程儘管時間短，只要速度達到一定時撞擊摩擦熱必然支持物化反應，若果真能實現，短時間的物理狀態正好是頂吹冶煉過程鋼被融渣 包裹的鏡像；即冶煉工況發生逆轉性的改變，脫磷、脫硫性能勢必瞬間大幅度加強，無疑這 是煉鋼所希望的好結果。那麼如何能讓原料具有足夠的速度呢？速度該加快到多少才合 適呢？……鋼水質量約為6. 9假設速度約1. 5馬赫，原料質量2. 3——那麼原料速度V ^
.^f fijx^x"，V 2. 59但當真要做到原料以2. 59馬赫速度到達氧槍頭部位的鋼水中，
這是目前現有轉爐設備不可能做到的！說到底，解決低溫化渣或快速化渣的問題實質，就 是解決原料的射擊速度問題和原料射擊時候的溫度問題。上述理念在這個意義上可以說是 一種射擊化渣冶煉新工藝的理論基礎。低溫化渣或快速化渣的途徑是(鋼水質量X鋼水 速度X速度溫度)=用某種設備把(原料溫度X原料速度X原料質量)達到近似值。然而這個理論途徑目前因沒有能夠實施的系統裝備驗證還是空話，為了實施驗證 新理論新理念的正確與否，需要有一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊系統實驗來驗 證。根據上述理論和分析，若造不出達到理想數值的設備來，原料即使沒足夠的速度 投射到攪拌力最強、熱力學、動力學環境深層最佳區域，而只要能把原料陸續投射到轉爐的 中心部位置就應有低溫化渣效果，顯然這個效果在質能平衡的框架範圍內和速度、溫度成 正比例關係。根據上述分析，目前所需要解決的技術問題是設計一個能夠實施的氧氣頂吹煉鋼 轉爐的原料預熱射擊加料系統。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊 加料系統。本實用新型解決其技術問題的技術方案是一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，由原料倉、原料加熱爐、計量鬥 組成，在原料倉的下方設置有加料運輸皮帶，在氧氣頂吹煉鋼轉爐的煙罩的小煙道上設置 有帶溜槽的螺旋配料坡道，計量鬥的下料口正對旋配料坡道的溜槽，溜槽的中心線與小煙 道切線平行或切線重合，在加料口下部的小煙道的管壁上設置有多個安裝火箭發動機的燃 氣噴射管，在每個燃氣噴射管內均安裝有火箭發動機，燃氣噴射管向下斜向吹向小煙道內， 火箭發動機與高壓O2和高壓CH燃料源連接。本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是本實用新型所述的火箭發動機由燃燒裝置、燃燒室和拉法爾噴管組成，高壓O2和 高壓CH燃料源與燃燒裝置連接，如果是用在LF爐或電爐的火箭發動機，需在LF爐或電爐 的爐頂上設置一段帶有彎曲段的射擊管，火箭發動機設置在射擊管上並與射擊管以切線方 式連通，再在射擊管上設置加料鬥，加料鬥在拉法爾噴管的下部設置。本實用新型所述的火箭發動機的燃料、氧氣流量大小的在一定的範圍內可以調 節，通過調節燃料、氧氣流量的大小調整燃料的噴射速度，火箭發動機的點火方式為環境溫 度點火，火箭發動機點火階段噴射速度小於燃料的燃燒速度，由噴射到小煙道或轉爐內具 備點火溫度處的燃料燃燒後回燃到燃燒室實現點火，燃料在燃燒室燃燒後再加速噴射進入
4正常噴射狀態。本實用新型所述的高壓CH燃料源為氣體燃料源或液體燃料源。本實用新型所述的原料倉和原料加熱爐可單獨向計量鬥供料，也可同時向計量鬥 供料。本實用新型所述的加熱爐為滾筒爐或料倉爐。本實用新型所述的滾筒爐由滾筒殼和端蓋構成，滾筒殼傾斜布置，滾筒殼由電機 減速機驅動旋轉，較低一端在氧氣頂吹煉鋼轉爐一側，在較高一端的端蓋上設置有加料口， 並在該端固定有料鬥，料鬥的溜槽伸進加料口內，在較高一端的端蓋上安裝有燒嘴和出口 溜槽，燒嘴的噴火口正對滾筒的中心，出口溜槽在端蓋下部，出口溜槽與計量鬥活動對接， 原料經料鬥到達滾筒爐堂內在旋轉動能的驅動下向端蓋溜槽移動，同時由燒嘴火焰加熱， 當到達溜槽時達到所需的預定溫度。本實用新型所述的滾筒爐為1一3個。本實用新型所述的料倉爐的料倉為斜向出料的漏鬥形料倉，在漏鬥形料倉的倉壁 上安裝有控制艙內原料下料量的控制間板，控制間板設置在料倉出料方向的內倉壁上，在 料倉出料方向的外倉壁上設置有鐘罩型噴火嘴，在料倉的下部設置有接收料倉出料的異形 料鬥，噴火嘴的噴火口正對異形料鬥的鬥腔，噴火嘴與異形料鬥形成二級出料口，在噴火嘴 的噴火口上設置有二級閘板，二級閘板與控制閘板所控制的出料量相等。它的加熱原理是 火焰燃燒熱通過原料的空隙流動換熱，逐漸加熱原料。其優點是體積小效率高比較節能，最 適合在舊廠房改造轉爐的工程中使用，缺點是不能加熱分體原料和流動特別不好的原料。本實用新型的有益效果是與現有技術相比，本實用新型具有以下優點①本實用新型不只是用於氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料，還可用於鐵水 罐、混鐵爐、鋼包和中間包的射擊顆粒金屬鎂脫硫及鐵水預處理操作。②原料投入到小煙道內後，小煙道相當原料垂直定向加速射管，煙道為射擊加料 系統的原料定向加速器。經燃氣噴射流和重力加速度雙重動力的作用加速度，和氧槍平行 垂直射擊到氧槍射流攪拌區富氧化鐵的鋼液內陸續融化，比現有的加料方法化渣明顯要加 快融化和化學反應速度。原料經預熱滾筒可將原料加熱到一定的溫度，保證原料可在和鋼 水與氧化鐵接觸的瞬間融化並脫磷、脫硫。原料預熱的最大優點是不但滿足快速融化的目 的，而且還可彌補冶煉的物理熱不足的問題和原料含結晶水造成鋼中增氫的問題。另外由 於去掉了加料口的存在，煙罩結構簡化冷卻水的循環冷卻均勻，使煙道沒有局部區域產生 過熱現象，而連鎖應力不均有易漏水使用壽命短等問題，製造工藝簡化製造成本降低。③加熱爐可把石灰石直接燒製成白灰當做作原料用於冶煉，省略石灰的生產運輸 過成，簡化一道流程的還增加轉爐內的物理熱，也彌補了中小轉爐雙聯冶煉物理熱不足的 問題，為中小轉爐雙聯冶煉開闢了新途徑，也為用鐵礦石代替部分廢鋼煉鋼鋪平了道路，這 部分鐵礦石沒有經過燒結和高爐冶煉相當於作為氧化劑直接還原冶煉成了鋼，即走了捷徑 又節約了氧氣。另外射擊化渣工藝在轉爐雙聯冶煉後期，用於造還原渣和現有技術比顯然 也有熱力學和動力學的優勢。
圖1是本實用新型第一實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型第二實施例的結構示意圖。圖3是圖1、圖2中的A向視圖。圖4是本實用新型料倉爐的結構示意圖。圖5是本實用新型用於LF爐或電爐的火箭發動機結構示意圖。
具體實施方式
如圖所示，一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，由原料倉5、原料加 熱爐2、計量鬥9組成，在原料倉5的下方設置有加料運輸皮帶7，在氧氣頂吹煉鋼轉爐的煙 罩的小煙道13上設置有帶溜槽的螺旋配料坡道11，計量鬥9的下料口正對旋配料坡道11 的溜槽，溜槽的中心線與小煙道13切線平行或切線重合，在加料口下部的小煙道的管壁上 設置有多個安裝火箭發動機的燃氣噴射管，在每個燃氣噴射管內均安裝有火箭發動機，燃 氣噴射管向下斜向吹向小煙道13內，火箭發動機與高壓O2和高壓CH燃料源連接。所述的 火箭發動機由燃燒裝置23、燃燒室12和拉法爾噴管24組成，高壓O2和高壓CH燃料源與燃 燒裝置23連接，如果是用在LF爐或電爐的火箭發動機，需在LF爐或電爐的爐頂上設置一 段帶有彎曲段15的射擊管25，火箭發動機設置在射擊管25上並與射擊管25以切線方式連 通，再在射擊管25上設置加料鬥14，加料鬥14在拉法爾噴管24的下部設置。所述的火箭 發動機的燃料、氧氣流量大小的在一定的範圍內可以調節，通過調節燃料、氧氣流量的大小 調整燃料的噴射速度，火箭發動機的點火方式為環境溫度點火，火箭發動機點火階段噴射 速度小於燃料的燃燒速度，由噴射到小煙道或轉爐內具備點火溫度處的燃料燃燒後回燃到 燃燒室實現點火，燃料在燃燒室燃燒後再加速噴射進入正常噴射狀態。所述的高壓CH燃料 源為氣體燃料源或液體燃料源。所述的原料倉5和原料加熱爐2可單獨向計量鬥9供料， 也可同時向計量鬥9供料。所述的加熱爐2為滾筒爐或料倉爐。所述的滾筒爐由滾筒殼和 端蓋構成，滾筒殼傾斜布置，滾筒殼由電機減速機8驅動旋轉，較低一端在氧氣頂吹煉鋼轉 爐一側，在較高一端的端蓋上設置有加料口，並在該端固定有料鬥1，料鬥1的溜槽伸進加 料口內，在較高一端的端蓋3上安裝有燒嘴4和出口溜槽6，燒嘴4的噴火口正對滾筒的中 心，出口溜槽6在端蓋3下部，出口溜槽6與計量鬥9活動對接，原料經料鬥到達滾筒爐堂 內在旋轉動能的驅動下向端蓋溜槽移動，同時由燒嘴火焰加熱，當到達溜槽時達到所需的 預定溫度。所述的滾筒爐為1一3個。所述的料倉爐的料倉為斜向出料的漏鬥形料倉17， 在漏鬥形料倉17的倉壁上安裝有控制艙內原料下料量的控制閘板16，控制閘板16設置在 料倉17出料方向的內倉壁上，在料倉17出料方向的外倉壁上設置有鐘罩型噴火嘴19，在料 倉17的下部設置有接收料倉17出料的異形料鬥20，噴火嘴19的噴火口正對異形料鬥20 的鬥腔，噴火嘴19與異形料鬥20形成二級出料口，在噴火嘴19的噴火口上設置有二級閘 板21，二級閘板21與控制閘板16所控制的出料量相等。它的加熱原理是火焰燃燒熱通過 原料的空隙流動換熱，逐漸加熱原料。其優點是體積小效率高比較節能，最適合在舊廠房改 造轉爐的工程中使用，缺點是不能加熱分體原料和流動特別不好的原料。
權利要求一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，由原料倉(5)、原料加熱爐(2)、計量鬥(9)組成，在原料倉(5)的下方設置有加料運輸皮帶(7)，其特徵在於在氧氣頂吹煉鋼轉爐的煙罩的小煙道(13)上設置有帶溜槽的螺旋配料坡道(11)，計量鬥(9)的下料口正對旋配料坡道(11)的溜槽，溜槽的中心線與小煙道(13)切線平行或切線重合，在加料口下部的小煙道的管壁上設置有多個安裝火箭發動機的燃氣噴射管，在每個燃氣噴射管內均安裝有火箭發動機，燃氣噴射管向下斜向吹向小煙道(13)內，火箭發動機與高壓O2和高壓CH燃料源連接。
2.根據權利要求1所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在 於所述的火箭發動機由燃燒裝置(23)、燃燒室(12)和拉法爾噴管(24)組成，高壓O2和高 壓CH燃料源與燃燒裝置(23)連接，如果是用在LF爐或電爐的火箭發動機，需在LF爐或電 爐的爐頂上設置一段帶有彎曲段(15)的射擊管(25)，火箭發動機設置在射擊管(25)上並 與射擊管(25)以切線方式連通，再在射擊管(25)上設置加料鬥(14)，加料鬥(14)在拉法爾 噴管(24)的下部設置。
3.根據權利要求1或2所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特 徵在於所述的火箭發動機的燃料、氧氣流量大小的在一定的範圍內可以調節，通過調節燃 料、氧氣流量的大小調整燃料的噴射速度，火箭發動機的點火方式為環境溫度點火，火箭發 動機點火階段噴射速度小於燃料的燃燒速度，由噴射到小煙道或轉爐內具備點火溫度處的 燃料燃燒後回燃到燃燒室實現點火，燃料在燃燒室燃燒後再加速噴射進入正常噴射狀態。
4.根據權利要求3所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在 於所述的高壓CH燃料源為氣體燃料源或液體燃料源。
5.根據權利要求4所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在於 所述的原料倉(5)和原料加熱爐⑵可單獨向計量鬥(9)供料，也可同時向計量鬥(9)供料。
6.根據權利要求5所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在 於所述的加熱爐(2)為滾筒爐或料倉爐。
7.根據權利要求5所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在 於所述的滾筒爐由滾筒殼和端蓋構成，滾筒殼傾斜布置，滾筒殼由電機減速機(8)驅動旋 轉，較低一端在氧氣頂吹煉鋼轉爐一側，在較高一端的端蓋上設置有加料口，並在該端固定 有料鬥(1)，料鬥(1)的溜槽伸進加料口內，在較高一端的端蓋(3)上安裝有燒嘴(4)和出口 溜槽(6)，燒嘴(4)的噴火口正對滾筒的中心，出口溜槽(6)在端蓋(3)下部，出口溜槽(6) 與計量鬥(9)活動對接。
8.根據權利要求6或7所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特 徵在於所述的滾筒爐為1一3個。
9.根據權利要求6所述的一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，其特徵在 於所述的料倉爐的料倉為斜向出料的漏鬥形料倉(17)，在漏鬥形料倉(17)的倉壁上安裝 有控制艙內原料下料量的控制閘板(16)，控制閘板(16)設置在料倉(17)出料方向的內倉 壁上，在料倉(17)出料方向的外倉壁上設置有鐘罩型噴火嘴(19)，在料倉(17)的下部設置 有接收料倉(17)出料的異形料鬥(20)，噴火嘴(19)的噴火口正對異形料鬥(20)的鬥腔， 噴火嘴(19)與異形料鬥(20)形成二級出料口，在噴火嘴(19)的噴火口上設置有二級閘板 (21)，二級閘板(21)與控制閘板(16 )所控制的出料量相等。
專利摘要本實用新型公開一種氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統，由原料倉、原料加熱爐、計量鬥組成，在原料倉的下方設置有加料運輸皮帶，在氧氣頂吹煉鋼轉爐的煙罩的小煙道上設置有帶溜槽的螺旋配料坡道，計量鬥的下料口正對旋配料坡道的溜槽，溜槽的中心線與小煙道切線平行或切線重合，在加料口下部的小煙道的管壁上設置有多個安裝火箭發動機的燃氣噴射管，在每個燃氣噴射管內均安裝有火箭發動機，燃氣噴射管向下斜向吹向小煙道內，火箭發動機與高壓O2和高壓CH燃料源連接。本實用新型是一種能夠提高轉爐化渣能力的氧氣頂吹煉鋼轉爐的原料預熱射擊加料系統。
文檔編號C21C5/32GK201704352SQ20102022270
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月10日 優先權日2010年6月10日
發明者於樹金, 任勇, 張海軍, 李曾寶, 裴中懷, 邊仁傑, 郭憲旺 申請人:河北文豐鋼鐵有限公司