顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置的製作方法

2023-05-22 05:11:16

專利名稱：顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於生鐵鑄造技術領域，特別涉及一種顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置。
背景技術：
鐵水脫硫在鋼鐵生產中已經普遍採用，其中近50%的脫硫方法是採用顆粒鎂噴吹 技術，其噴吹裝置有各種形式，最常用的一種是採用通稱"葉輪給料器"的形式，即在噴吹罐 下方的出口處安裝不同類型的"葉輪給料器"來實現顆粒鎂的流量控制，為追求給料的均勻 性和小流量連續性，已有的技術做了持續不斷的改進和創新，如現有的顆粒鎂脫硫裝置主 要由計量給料器、鎂試劑容器、振動器、轉子給料器、立體式篩分器、氣包、耐火噴槍、輸鎂管 路等部件組成。該轉子給料器是由多級旋轉格孔葉片組成，每個格孔在垂直方向上均與其 上一個格孔錯開，轉子給料器中的轉子與外殼之間的間隙值S小於絕大部分鎂試劑顆粒的 直徑，在使用中， 一小部分小於間隙S值的鎂顆粒落入該間隙內，造成物料堆積容易卡死轉 子造成下料終止。另一技術給出了間隙值S的範圍和最佳值，但顆粒鎂的粒徑是不規則的， 隨不同生產方法變化很大，不同廠家生產的和不同批次的顆粒鎂粒徑都存在較大差別，靠 一個最佳值適應多種粒徑的顆粒鎂是做不到的，因此以顆粒鎂的粒徑為依據來確定間隙值 S是不現實的，同時仍然沒有解決隙值S過小容易卡死、過大易漏氣的矛盾問題。 在現有技術中採用的鎂試劑容器和振動器都是為了使顆粒鎂在噴吹罐內下料順 暢或減輕對"葉輪給料器"的壓力，但也存在前者結構複雜、造價高而後者效果有限的問題。 在現有技術中顆粒鎂脫硫裝置的立式篩分器的形狀為在互相平行的若干平面上 以相等的距離a拉緊的四條弦線，上兩級的弦線與下兩級的弦線互相垂直且相互錯開半個 步距a/2，而且上兩級和下兩級任意三條最鄰近的弦線之間的距離相等。另一技術給出了 a值的範圍和最佳值，如上所述，a值受顆粒鎂粒徑的影響，找到最佳值也是很難做到的，a 值越大，顆粒鎂的分散程度越差，a值越小，容易造成堵塞，其根本原因是鎂顆粒水平方向移 動距離很有限，分散程度受到很大限制，而且大的a值使鎂顆粒直接下落，起不到分散的作 用。 在現有技術中，氣包中進氣和出氣方向與轉子給料器的轉子的徑向方向相同，這 樣氣包的大小要與轉子給料器大小向匹配，使得氣包的體積受到限制，影響了料-氣的混 合效果。

發明內容本實用新型的目的在於提供一種更精確、可靠的顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置， 實現脫硫過程顆粒鎂消耗低、脫硫反應平穩、噴吹系統故障少、生產效率大大提高的效果。 為了達到上述目的，本實用新型是這樣實現的 —種顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置，所述的成套裝置包括噴吹罐、流化床、可旋轉 的尖齒輪給料器、自流式三角形布料器、氣旋式流態化槽、輸送氣體和顆粒鎂的管道和噴槍；其中 流化床安裝在噴吹罐出口 ； 尖齒輪給料器安裝在流化床出口的下面； 自流式三角形布料器與尖齒輪給料器的下方連接； 氣旋式流態化槽與自流式三角形布料器的下方連接。 尖齒輪給料器由10 80個均勻分布的尖齒組成，齒尖寬度小於5mm，齒根寬度為 20 50mm，齒高為10 50mm，齒的長度為100 600mm。 尖齒為25 40個，齒尖寬度為2 4mm，齒根寬度為20 30mm，齒高為10 20mm，齒的長度為250 350mm。 尖齒輪給料器中的尖齒輪與外殼之間的間隙S數值包括上部分的間隙&和下部 分的間隙S2兩部分，Si和S2的分配比例為圓周角度的25 180° ， Si為0. Olmm 1. Omm， S2為0. 15mm 20mm，因為下半部分的外殼半徑與尖齒輪的半徑不同，所以，間隙S2隨周長 變化。 在尖齒輪的兩端有10 30個尖齒，以軸中心為圓點成扇形分布，每個齒尖寬度小 於5mm，齒根寬度為20 60mm，齒高為5 40mm，齒的長度為50 250mm。 自流式三角形布料器由兩片金屬篩網組成，斷面為三角形，兩片金屬篩網間的夾 角為10 180° ，孔逕自上至下為逐漸增大的。 金屬篩網的孔為長方形，兩片金屬篩網的夾角為45。 90° ，孔逕自上至下為 0. 15mmX 1. Omm 3mmX 10mm。氣旋式流態化槽的斷面形狀為半圓形，半徑R為50mm 150mm，長度L為100mm
600mm，氣旋式流態化槽的一端為進氣口 ，孔徑為50mm 150mm ;另一端為出氣口 ，孔徑為
20mm 100mm，在長度方向成喇叭口狀，裡面大外面小，在出氣口的上方有斷面成三角形的
紊流板，氣旋式流態化槽的底部從出氣口至進氣口逐漸升高，高差為10mm 100mm。 氣旋式流態化槽的進氣與出氣方向與尖齒輪的軸向方向相同。氣旋式流態化槽的斷面形狀為半圓形，半徑R為70mm 100mm，長度L為250mm
350mm。 本實用新型從氣相和固相流動原理出發，根據不同的顆粒鎂(粒徑大小、形狀)， 設計出新的顆粒鎂噴吹鐵水脫硫裝置，解決了現有"葉輪給料器"的磨損、卡死和噴吹過程 中的脈動現象，實現均勻、順暢的噴吹。
本實用新型的具體發明點在於 1)尖齒輪給料器由10 80個均勻分布的尖齒組成，在這些尖齒間形成了斷面成 三角形的計量槽，每個三角槽所稱量的顆粒鎂的重量由相鄰兩齒的高度和本身的長度所決 定，顆粒鎂的給料速度則由尖齒輪的旋轉速度所決定。這樣不必再研究"葉輪給料器"中的 轉子與外殼之間的間隙值S的大小問題，而是考慮到顆粒鎂具有一定的可壓縮性，儘量減 少轉子與外殼接觸的面積，而讓外殼更多的與顆粒鎂接觸，這樣間隙值S決定於設備的加 工精度和旋轉要求，為保證密封性和給料精度，間隙值S可以做到更小。因此，本實用新型 設計出尖齒輪給料器代替現有的轉子給料器，由於設計的齒尖寬度小於5mm，使轉子與外殼 接觸面積達到最小，大大降低了顆粒鎂填充間隙的可能性，這樣較好地解決了漏氣和齒輪 卡死現象。[0025] 2)本實用新型將該間隙值S分為上下兩部分設計，上部分考慮密封要求，間隙值 S工越小越好；下部分則考慮到顆粒鎂的連續下料問題，間隙值S2逐漸增大，這是因為顆粒鎂 儲存在兩齒之間的三角槽中，當每個三角槽轉到出料位置時，該槽料一次下完，即使料槽再 密，也存在一個槽接著一個槽的下料問題，這就造成下料的不連續性和不均勻性，使噴吹過 程產生脈動，由此帶來管路堵塞和噴槍堵死。為解決此問題，將下部分的間隙值S2逐漸增 大，使每個槽提前放料出來，到出口位置放完為止，而同一時間有很多槽處在不同位置，放 出的料量不同，加在一起形成了連續的料流，隨著尖齒輪的轉速增加，出料速度增加，但出 料規律不變。 3)在尖齒輪的兩端也設計有尖齒，以軸中心為圓點成扇形分布，在分布的尖齒之 間形成了平面三角形的凹槽，其設計原理與齒尖相同，目的是為了減少齒輪的兩個斷面與 外殼的接觸面積，從而減輕兩者的摩擦力，以此來解決顆粒鎂進入兩端面的縫隙所引起的 齒輪卡死現象。 4)為改善現有技術中採用的鎂試劑容器和振動器存在的前者結構複雜、造價高 而後者效果有限的問題，本實用新型在噴吹罐出口安裝的流化床可以使顆粒鎂在出噴吹罐 前先變成流態化，蓬鬆起來，解決了顆粒鎂結塊現象，減輕了顆粒鎂對尖齒輪給料器的壓下 力，使顆粒鎂下料更順暢。 5)為使噴吹罐流下來的顆粒鎂更加均勻化和連續化，已有技術中的立體式篩分器 是水平安裝的，顆粒鎂落在哪個位置基本不動，顆粒鎂與篩之間沒有相對運動，篩分是靠上 下幾層弦線的阻擋作用實現的，兩弦線距離a值大了，顆粒鎂會直接漏出，不起篩分作用， 小了會阻礙下料；一層弦線不起篩分作用，多層弦線又會阻礙下料。 根據篩分原理，要不篩子移動，要不物料移動。因此，本實用新型設計了一種物料 自流式三角形布料器，它是由兩片金屬篩網組成的斷面成三角形的自流式布料器，金屬篩 網的孔逕自上而下為逐漸增大，即0. 15mmX1. 0mm 3mmX 10mm，顆粒鎂落在一側或另一 側，都會因為重力作用，自由的下落，在下落過程中，不同粒徑的顆粒鎂會在對應的網眼中 漏出，由於顆粒鎂的自由下落加上不同網眼的篩分作用實現了顆粒鎂的均勻化和連續的目 的。 6)為使顆粒鎂在噴吹管路中也能實現流態化，本實用新型設計的氣旋式流態化槽 代替已有技術中的氣包，其原理是氣體的進口和出口不在一個垂直高度上，並在出口的上 方設置有斷面成三角形的檔流板，氣流遇此板阻擋形成回流氣旋，如水遇阻擋形成回流的 現象一樣，此氣旋將氣體與顆粒鎂充分混合變成流態化，流態化槽的底部從出口至進口逐 漸升高，便於顆粒鎂出料順暢。 7)為使料-氣更充分混合，氣旋式流態化槽的進氣與出氣方向與現有技術的方向 成90° ，與尖齒輪的軸向方向相同，這樣使流化槽的體積可以充分增大，不受尖齒輪給料器 的尺寸限制，為高效的流態化創造了條件。 本實用新型與已知技術相比，有益效果在於 本實用新型具有噴吹顆粒鎂時小流量控制、精確計量下料、防止齒輪卡死、布料更 均勻、料-氣更充分混合、輸送更順暢、防止管路和噴槍堵塞等特點，可以實現脫硫過程顆 粒鎂消耗低、脫硫反應平穩、噴吹系統故障少、生產效率大大提高的效果。

圖1是本實用新型的總體構成圖。 圖2是圖l中的噴吹罐、流化床、尖齒輪給料器、自流式三角形布料器、氣旋式流態 化槽的裝配主視剖面圖。 圖3是圖l中的噴吹罐、流化床、尖齒輪給料器、自流式三角形布料器、氣旋式流態 化槽的裝配側視剖面圖。 圖4是本實用新型中的噴吹罐和流化床的側視零件圖。 圖5是本實用新型中的尖齒輪給料器的零件側視圖。 圖6是本實用新型中的氣旋式流態化槽的正視零件圖。 圖7是本實用新型中的氣旋式流態化槽的側視零件圖。 圖8是本實用新型中的自流式三角形布料器的正視零件圖。
附圖標記 1.噴吹罐2.流化床3.尖齒輪給料器4.自流式三角形布料器5.氣旋式流 態化槽6.管道7.通過噴槍8.鐵水
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例1 如圖1所示，噴吹開始，顆粒鎂先經過噴吹罐1底部的流化床2流態化，然後靠自 重出料進入尖齒輪給料器3，經過尖齒輪旋轉，進入自流式三角形布料器4，經篩分後進入 氣旋式流態化槽5，顆粒鎂在此與噴吹氣體充分混合進入輸鎂的管道6，通過噴槍7進入鐵 水8中，實現顆粒鎂噴吹鐵水脫硫的全過程。 在本實施例中，尖齒輪給料器由25個尖齒組成，每個齒尖寬度為2mm，齒根寬度 為20mm，齒高為10mm，齒的長度為250mm，在尖齒輪的兩端也設計有16個尖齒，尖齒輪與 外殼之間的上部間隙Si數值為0. 3mm，下部間隙S2為0. 3mm 20mm，上、下部的分配比例 為圓周角度45。；自流式三角形布料器兩片金屬篩網之間的夾角為45。，孔逕自上而下為 0. 3mmX0. 5mm 2mmX5mm ;氣旋式流態化槽斷面半徑R為70mm，長度L為250mm。 實施例2 本實施例的噴吹流程與實施例1相同。在本實施例中，尖齒輪給料器由30個尖齒 組成，每個齒尖寬度3mm，齒根寬度在25mm，齒高15mm，齒的長度在300mm，在尖齒輪的兩端 也設計有20個尖齒，尖齒輪與外殼之間的間隙Si數值上部0. 5mm。下部間隙S2為0. 5mm 20mm，上、下部的分配比例為圓周角度55。；自流式三角形布料器兩片金屬篩網之間的夾角 為55° ，孔逕自上而下為0. 3mmX0. 5mm 2mmX5mm ;氣旋式流態化槽斷面半徑R為80mm， 長度L為300mm。 實施例3 本實施例的噴吹流程與實施例1相同。在本實施例中，尖齒輪給料器由40個尖齒 組成，每個齒尖寬度為4mm，齒根寬度為30mm，齒高為20mm，齒的長度為350mm，在尖齒輪的 兩端也設計有30個尖齒，尖齒輪與外殼之間的上部間隙S工數值為0. 8mm。下部間隙S2為 0. 8mm 20mm，上、下部的分配比例為圓周角度90° ;自流式三角形布料器兩片金屬篩網之
6間的夾角為90° ，孔逕自上而下為0. 3mmX0. 5mm 2mmX 5mm ;氣旋式流態化槽斷面半徑R 為lOOmm，長度L為350mm。
權利要求一種顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置，其特徵在於所述的成套裝置包括噴吹罐、流化床、可旋轉的尖齒輪給料器、自流式三角形布料器、氣旋式流態化槽、輸送氣體和顆粒鎂的管道和噴槍；其中流化床安裝在噴吹罐出口；尖齒輪給料器安裝在流化床出口的下面；自流式三角形布料器與尖齒輪給料器的下方連接；氣旋式流態化槽與自流式三角形布料器的下方連接。
2. 如權利要求l所述的成套裝置，其特徵在於尖齒輪給料器由10 80個均勻分布的 尖齒組成，齒尖寬度小於5mm，齒根寬度為20 50mm，齒高為10 50mm，齒的長度為100 600mm。
3. 如權利要求2所述的成套裝置，其特徵在於尖齒為25 40個，齒尖寬度為2 4mm，齒根寬度為20 30mm，齒高為10 20mm，齒的長度為250 350mm。
4. 如權利要求1至3中任一所述的成套裝置，其特徵在於尖齒輪給料器中的尖齒輪 與外殼之間的間隙S數值包括上部分的間隙S工和下部分的間隙S2兩部分，S工和S2的分配 比例為圓周角度的25 180° ， Si為0. Olmm 1. Omm， S2為0. 15mm 20mm，間隙S2隨周 長變化。
5. 如權利要求4所述的成套裝置，其特徵在於在尖齒輪的兩端有10 30個尖齒， 以軸中心為圓點成扇形分布，每個齒尖寬度小於5mm，齒根寬度為20 60mm，齒高為5 40線齒的長度為50 250mm。
6. 如權利要求1所述的成套裝置，其特徵在於自流式三角形布料器由兩片金屬篩網 組成，斷面為三角形，兩片金屬篩網間的夾角為10 180° ，孔逕自上至下為逐漸增大的。
7. 如權利要求6所述的成套裝置，其特徵在於金屬篩網的孔為長方形，兩片金屬篩網 的夾角為45° 90° ，孔逕自上至下為O. 15mmX1.0mm 3mmX10mm。
8. 如權利要求l所述的成套裝置，其特徵在於氣旋式流態化槽的斷面形狀為半圓形， 半徑R為50mm 150mm，長度L為100mm 600mm，氣旋式流態化槽的一端為進氣口 ，孔徑 為50mm 150mm ;另一端為出氣口，孔徑為20mm 100mm，在長度方向成喇叭口狀，裡面大 外面小，在出氣口的上方有斷面成三角形的紊流板，氣旋式流態化槽的底部從出氣口至進 氣口逐漸升高，高差為10mm 100mm。
9. 如權利要求8所述的成套裝置，其特徵在於氣旋式流態化槽的進氣與出氣方向與 尖齒輪的軸向方向相同。
10. 如權利要求8或9所述的成套裝置，其特徵在於氣旋式流態化槽的斷面形狀為半 圓形，半徑R為70mm IOO線長度L為250mm 350mm。
專利摘要本實用新型屬於生鐵鑄造技術領域，特別涉及一種顆粒鎂噴吹鐵水脫硫成套裝置。該成套裝置包括噴吹罐、安裝在噴吹罐出口的流化床、安裝在流化床出口下面的可旋轉的尖齒輪給料器、與尖齒輪給料器下方連接的自流式三角形布料器、與自流式三角形布料器下方連接的氣旋式流態化槽及輸送氣體和顆粒鎂的管道和噴槍，噴槍是由耐火材料和鋼管制成的。本實用新型具有噴吹顆粒鎂時小流量控制、精確計量下料、防止齒輪卡死、布料更均勻、料-氣更充分混合、輸送更順暢、防止管路和噴槍堵塞等特點，可以實現脫硫過程顆粒鎂消耗低、脫硫反應平穩、噴吹系統故障少、生產效率大大提高的效果。
文檔編號C21C1/02GK201459175SQ200920106700
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月3日 優先權日2009年4月3日
發明者吳巍 申請人:鋼鐵研究總院