偏心底出鐵爐及無渣出鐵方法
2023-10-26 00:39:52 1
專利名稱：偏心底出鐵爐及無渣出鐵方法
技術領域：
本發明涉及一種偏心底出鐵爐及無渣出鐵方法，屬煉鐵技術領域。
背景技術：
隨著我國國民經濟的快速發展，鋼鐵冶煉水平的不斷提高和大量先進技術的運用，煉鐵高爐的建設和生產有了較快發展，但相較於其他工序，高爐出鐵工藝多年以來未有太大改進，這大大制約了鋼鐵產品質量的提高，傳統的出鐵方式在出鐵過程中將大量的高爐渣帶入鐵水罐，成為鐵水預處理和煉鋼工藝中實現(無渣)少渣冶煉的障礙，對於煉鋼工序冶煉超低磷、低硫等潔淨鋼造成困難。目前，工業上大、中型高爐鐵溝一般採用現場澆注的耐火材料構成工作層，由於沒有保護設施，在落鐵點附近鐵水對耐火材料的衝蝕相當嚴重，大量的耐火材料被捲入鐵水中成為雜質，對後續工序和產品質量提高產生非常不利的影響。此外，在出鐵過程中，現有的出鐵工藝只有一道簡單渣鐵分離裝置即撇渣器，撇渣的效果不能適應日益嚴格的質量控制要求，通過撇渣器的高爐渣混在鐵水中直接流入鐵水罐，也成為後續工序的雜質。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種偏心底出鐵爐，該出鐵爐可以更好的提高鐵水潔淨度，實現少渣甚至無渣出鐵。本發明的另一目的在於提供一種無渣出鐵方法，該出鐵方法可以改善鐵水質量，減少捲入鐵水罐的渣量，降低落鐵點附近耐火材料的衝蝕，提高鐵水潔淨度，實現少渣甚至無渣出鐵。為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案:一種偏心底出鐵爐，包括爐體和使所述爐體傾動的傾動機構；其中:所述爐體包括前壁、後壁、底壁、第一側壁以及第二側壁；還包括:出鐵口，設置於所述底壁且靠近所述第一側壁，所述出鐵口中填滿有填料，可在所述爐體中鐵水的靜壓力作用下自動下落，以實現自動開澆出鐵；出鐵口擋板，設置於所述底壁外側，用於擋住出鐵口 ；以及渣門，設置於所述第二側壁的上部，用於控制爐渣的排出；所述第二側壁向爐體外部傾斜，而且所述第二側壁的上部與水平方向的夾角α大於所述第二側壁的其他部分與水平方向的夾角β ;所述第二側壁的垂直高度小於所述第一側壁的垂直高度。上述偏心底出鐵爐上的傾動機構可以是鋼鐵生產中常用的傾動裝置，優選地，所述傾動機構包括:搖架，位於所述爐體的下方，用於支撐和固定所述爐體並為所述爐體的傾動提供樞軸；以及傾動缸，其一端設置於所述第二側壁的外側上，用於使爐體傾斜。一種採用上述偏心底出鐵爐的無渣出鐵方法，包括如下步驟:步驟一，經高爐冶煉的鐵水從高爐出鐵口流出後進入出鐵溝；
步驟二，所述出鐵溝中的鐵水經過設置於出鐵溝上的撇渣器，從而初步分離鐵水中的爐渣，而爐渣通過設置於所述撇渣器上遊的渣溝排走；步驟三，經過所述撇渣器的鐵水通過所述出鐵溝流入設於出鐵溝末端的偏心底出鐵爐，隨著鐵水的不斷流入，鐵水中的夾雜物上浮，當渣量足夠大時爐渣自動沿渣門排出；待鐵水在所述偏心底出鐵爐中聚集到所述偏心底出鐵爐體積的50%以上時，開啟所述偏心底出鐵爐的出鐵口擋板，所述偏心底出鐵爐的出鐵口中的填料在鐵水靜壓力作用下自動下落，鐵水流入出鐵口下方的鐵水罐，待本次高爐出鐵完畢且所述偏心底出鐵爐中的剩餘鐵水體積為所述偏心底出鐵爐體積的10-20%時，將偏心底出鐵爐向所述偏心底出鐵爐的出鐵口一側傾動以繼續出鐵，當偏心底出鐵爐內剩餘鐵水體積為自動開澆出鐵停止時偏心底出鐵爐中剩餘鐵水體積的3%-7%時迅速回傾使爐體回復為水平以防止爐渣進入鐵水罐，然後關閉所述出鐵口，等待下一次的高爐出鐵。在上述無渣出鐵方法中，優選地，在高爐出鐵的同時開啟水冷裝置，待落鐵點附近形成一層死鐵層後關閉所述水冷裝置；所述水冷裝置，設置於高爐出鐵口下方到落鐵點之間的出鐵溝槽兩側，埋於所述出鐵溝槽的外壁與澆築而成的耐火材料工作層之間，通過控制冷水的流量來控制所述出鐵溝落鐵點附近的冷卻強度。所述水冷裝置優選為多個相連的U型管道，設有冷水入口和冷水出口，所述冷水入口設置於所述出鐵溝前端，冷水出口設置於所述出鐵溝槽的一側壁。在實際生產中，所述水冷裝置的長度優選為小於6米。在上述無渣出鐵方法中，所述步驟三的將偏心底出鐵爐向所述偏心底出鐵爐的出鐵口一側傾動的角度優選為3°，該傾動角度可以更好的防止鐵水中的爐渣進入鐵水罐。在上述無渣出鐵方法中，所述撇渣器優選是按照如下方式設置的:與鐵水流動方向垂直，並且嵌入出鐵溝，所述撇渣器的最下端低於所述渣溝底部但高於出鐵溝底部。所述撇渣器可以是一個撇渣器或者連續設置的兩個撇渣器。本發明的有益效果:(I)本發明所使用 的偏心底出鐵爐兼具儲存鐵水、促使爐渣上浮以及實現無渣出鐵的功能；(2)本發明通過開啟設置在出鐵溝處冷卻裝置可使靠近工作層的鐵水因溫度低於凝固點而在耐火材料工作層表面凝固，從而在主鐵溝落鐵點附近一段形成死鐵層保護層，可有效阻止從高爐出鐵口衝出的鐵水對主鐵溝耐火材料工作層形成嚴重的衝蝕，有效延長鐵水溝內襯使用壽命；本發明將高爐鐵水通過設置在出鐵鉤上的連續多個撇渣器，從而進行了多級渣鐵分離，並減緩鐵水流速，減少卷渣量，使得95%以上的渣可以在此階段和鐵水分開，減少後續工序的除渣壓力。(3)本發明的無渣出鐵方法相較於目前正在採用的出鐵工藝而言，工作效率得到提高，產品質量得到提升，勞動強度大幅下降，能降低成本，增加效益，讓高爐出鐵工藝更加可控，產品質量更加穩定。總之，該出鐵方法可以改善鐵水質量，減少捲入鐵水罐的渣量，降低落鐵點附近耐火材料的衝蝕，提高鐵水潔淨度，實現少渣甚至無渣出鐵。
圖1為本發明優選的無渣出鐵方法的系統結構示意圖2為本發明優選的出鐵溝落鐵點附近循環水冷卻裝置結構示意圖；圖3為本發明優選的出鐵溝冷卻裝置示意圖；圖4為本發明優選的撇渣器剖面圖；圖5為本發明優選的偏心底出鐵爐的結構示意圖；圖6為本發明優選的偏心底出鐵爐的俯視圖。其中，附圖標記說明如下:100、出鐵溝；200、偏心底出鐵爐；1、高爐出鐵口；2、水冷裝置；3、渣溝；4、撇渣器；41、本體；411、本體前半部的上表面；412、本體後半部的上表面；42、過梁；43、渣鐵入口 ；44、鐵水出口 ；45、鐵水通道；5、出鐵溝槽外壁；6、澆築而成的耐火材料工作層渣門；8、傾動缸；9、水泥支架墩；10、爐體；11、出鐵口擋板；12、出鐵口 ；13、搖架。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明，但本發明並不限於此。下面先對本發明的偏心底出鐵爐做出詳細說明。本發明提供的偏心底出鐵爐，包括爐體10和使所述爐體傾動的傾動機構。爐體能夠在一定角度內傾斜，從而實現偏心底無渣出鐵功能。所述爐體10的正面視圖形狀近似為倒置的梯形，參見圖1和圖5，其俯視圖參見圖6，包括前壁、後壁、底壁、第一側壁(遠離出鐵溝100)以及第二側壁(靠近出鐵溝100);還包括:出鐵口 12，設置於所述底壁且靠近所述第一側壁，其內填滿了填料，可在鐵水靜壓力作用下自動下落，以實現自動開澆出鐵，所述填料可以是普通酸性 耐火材料；出鐵口擋板11，設置於所述底壁外側，用於擋住出鐵口 ；以及渣門7，設置於所述第二側壁的上部，用於控制爐渣的排出，渣門7可以連續設置2個或更多個，圖1中並列設置了兩道渣門7，第一道渣門直接豎立在爐體的第二側壁面上；第二道渣門設置在第一道渣門的後面並與第一道渣門保持一定距離，而且第二道渣門的底端與爐體的第二側壁面之間留有一定的空隙，這樣設置的兩道渣門7可以更好的控制爐渣的排出；所述第二側壁向爐體10外部傾斜，而且所述第二側壁的上部與水平方向的夾角α大於所述第二側壁的其他部分與水平方向的夾角β，夾角α優選為接近180° (第二側壁的結構也可以簡單地說成如下:所述第二側壁包括相互連續連接的第一部分和第二部分，其中第一部分與所述底壁相連，其向爐體10外部傾斜，與底壁也即水平方向的夾角為β，第二部分位於第一部分的上方，其繼續向爐體10外部傾斜，與底壁也即水平方向的夾角為α，但α >β，另外，在第二部分的上部設置有渣門7);所述第二側壁的垂直高度小於所述第一側壁的垂直高度，優選為略低於所述第一側壁的垂直高度，以便於爐渣從渣門排出。爐體10採用普通酸性耐火材料比如粘土磚砌成。本發明的傾動機構可以是鋼鐵生產中常用的傾動裝置，比如轉爐上使用的傾動裝置、渣罐上使用的液壓傾動裝置。作為一種優選實施方式,參見圖1和圖5,所述傾動機構包括:搖架13,近似為Y型，位於所述爐體10的下方，用於支撐和固定所述爐體10並為所述爐體10的傾動提供樞軸，所述搖架13的底座置於水泥支架墩9上；以及傾動缸8，其一端設置於所述第二側壁的外側上，另一端置於水泥支架墩的U型凹槽中，所述傾動缸8用於使爐體10傾斜，所述傾動缸8可以是液壓傾動缸。下面對本發明的無渣出鐵方法做出詳細說明。該無渣出鐵方法採用上述偏心底出鐵爐，其無渣出鐵方法的系統結構參見圖1，該系統包括設置於高爐出鐵口 I下方的出鐵溝100、設置於出鐵溝100上用於初步分離鐵水中爐渣的撇渣器4以及設於所述撇渣器4上遊用於排走爐渣的渣溝3(所謂上遊是指在鐵水流動方向上的上遊)，還包括:設置於所述出鐵溝100末端、用於進一步分離經過撇渣器4的鐵水中爐渣的偏心底出鐵爐200，其通過偏心底出鐵的方式將鐵水流入鐵水罐。該無渣出鐵方法，包括如下步驟:步驟一，經高爐冶煉的鐵水從高爐出鐵口 I流出後進入出鐵溝100 ；步驟二，所述出鐵溝100中的鐵水經過設置於出鐵溝上的撇渣器3，從而初步分離鐵水中的爐渣，而爐渣通過渣溝3排走；步驟三，經過所述撇渣器3的鐵水通過所述出鐵溝100流入設於出鐵溝100末端的偏心底出鐵爐200，隨著鐵水的不斷流入，新流入的鐵水對爐內的鐵水形成攪拌作用，在此過程中，鐵水中的夾雜物上浮，當渣量足夠大比如超過渣門高度時爐渣自動沿渣門7排出；待鐵水在所述偏心底出鐵爐中聚集到所述偏心底出鐵爐容積的50%以上時，開啟偏心底出鐵爐的出鐵口擋板11，出鐵口 12中的填料在鐵水靜壓力作用下自動下落，鐵水流入出鐵口下方的鐵水罐，實現自動開澆出鐵，待本次高爐出鐵完畢且偏心底出鐵爐中剩餘鐵水的體積為偏心底出鐵爐體積的10%-20%(比如1000公斤，其為偏心底出鐵爐體積的15%)時，通過傾動缸8將爐體10向出鐵口一側以傾動方式繼續出鐵(此時採用傾動方式出鋼的原因為:由於鐵水深度變淺，如果不傾動出鋼，爐內的渣將和鐵一起流出，此時傾動偏心底出鐵爐爐體，可以保證在出鐵口位置有足夠的鐵水深度)，傾動角度優選為3°左右，當偏心底出鐵爐中剩餘鐵水的體積為自動開澆出鐵停止時偏心底出鐵爐中剩餘鐵水體積的3%-7% (比如50公斤)時迅速回傾使爐體回復為水平以防止爐渣進入鐵水罐，回傾過程還會有少量約5%的剩餘鐵水和少許爐渣流入到鐵水罐中，然後關閉出鐵口，等待下一次的高爐出鐵。在上述無渣出 鐵方法中，優選地，在高爐出鐵的同時開啟水冷裝置，待落鐵點附近形成一層死鐵層後關閉所述水冷裝置。在落鐵點附近形成的死鐵層可以有效地保護出鐵溝內層的耐火材料的衝蝕，從而減少了進入鐵水中的雜質。參見圖1、圖2和圖3，本發明的無渣出鐵方法的系統中還包括水冷裝置2，其設置於高爐出鐵口 I下方到落鐵點之間的出鐵溝槽兩側，埋於所述出鐵溝槽外壁5與澆築而成的耐火材料工作層6之間，所述水冷裝置可以是如圖2中所示的水冷裝置，是多個相連的U型管道，管道材質為普通金屬管，一個U型管和與其相鄰的U型管之間為左右對稱結構，也可以是如圖3中所示的水冷裝置；其設有冷水入口和冷水出口，所述冷水入口設置於所述出鐵溝前端，冷水出口設置於所述出鐵溝槽的一側壁，通過控制冷水的流量來控制所述出鐵溝落鐵點附近的冷卻強度。所述水冷裝置的長度優選小於6米。在上述無渣出鐵方法中使用的撇渣器4可實現動態渣量控制，並且按照如下方式設置的:參見圖1，所述撇渣器4位於出鐵溝100正上方，和鐵水流動方向垂直，並且嵌入出鐵溝100 —定深度，其最下端低於渣溝3底部，但高於出鐵溝100底部，從高爐流出的鐵水經過撇渣器4的物理分離，大部分爐渣流入渣溝，在撇渣器4下方和出鐵溝底之間有一個出鐵通道，鐵水和部分未能分離的爐渣通過此通道流出。更優選地，採用上述設置方法在出鐵溝100正上方連續設置多個撇渣器4，最優選連續設置兩個撇渣器，從而通過多個撇渣器實現多級爐渣分離。多個撇渣器可共用渣溝3，每個撇渣器通過各自的支溝匯聚於共用渣溝3即主渣溝3。本發明中使用的撇渣器4可以是本領域中使用的常規撇渣器，比如圖4所述的撇渣器，包括本體41和放置於本體41上的過梁42，待渣鐵混合物自渣鐵入口 43進入撇渣器，經渣鐵分離後的鐵水流經鐵水通道45自鐵水出口 44流出撇渣器，其中本體前半部的上表面411的坡度較緩，目的是讓渣鐵混合物的流入速度緩慢些，而本體後半部的上表面412的坡度較本體前半部的上表面411的坡度陡些，目的是讓經渣鐵分離的鐵水快速流走，避免當出鐵流量大時渣溝頭過鐵。本體41可以處在出鐵溝100的任何位置，最好是出鐵溝的中間部位。如果本發明的無渣出鐵方法同時採用水冷裝置2，撇渣器3以及偏心底出鐵爐200，鐵水中爐渣的去除效果最好。應當理解，這些實施例的用途僅用於說明本發明而非意欲限制本發明的保護範圍。此外，也應理解，在閱讀了本發明的技術內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動、修改和/或變型，所有的這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的保護範圍之 內。
權利要求
1.一種偏心底出鐵爐，其特徵在於，包括爐體和使所述爐體傾動的傾動機構；其中: 所述爐體包括前壁、後壁、底壁、第一側壁以及第二側壁；還包括: 出鐵口，設置於所述底壁且靠近所述第一側壁，所述出鐵口中填滿有填料，可在所述爐體中鐵水的靜壓力作用下自動下落，以實現自動開澆出鐵； 出鐵口擋板，設置於所述底壁外側，用於擋住出鐵口 ；以及 渣門，設置於所述第二側壁的上部，用於控制爐渣的排出； 所述第二側壁向爐體外部傾斜，而且所述第二側壁的上部與水平方向的夾角α大於所述第二側壁的其他部分與水平方向的夾角β ;所述第二側壁的垂直高度小於所述第一側壁的垂直高度。
2.根據權利要求1所述的偏心底出鐵爐，其特徵在於，所述傾動機構包括: 搖架，位於所述爐體的下方，用於支 撐和固定所述爐體並為所述爐體的傾動提供樞軸；以及 傾動缸，其一端設置於所述第二側壁的外側上，用於使爐體傾斜。
3.一種採用權利要求1或2所述偏心底出鐵爐的無渣出鐵方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟一，經高爐冶煉的鐵水從高爐出鐵口流出後進入出鐵溝； 步驟二，所述出鐵溝中的鐵水經過設置於出鐵溝上的撇渣器，從而初步分離鐵水中的爐渣，而爐渣通過設置於所述撇渣器上遊的渣溝排走； 步驟三，經過所述撇渣器的鐵水通過所述出鐵溝流入設於出鐵溝末端的偏心底出鐵爐，隨著鐵水的不斷流入，鐵水中的夾雜物上浮，當渣量足夠大時爐渣自動沿渣門排出；待鐵水在所述偏心底出鐵爐中聚集到所述偏心底出鐵爐體積的50%以上時，開啟所述偏心底出鐵爐的出鐵口擋板，所述偏心底出鐵爐的出鐵口中的填料在鐵水靜壓力作用下自動下落，鐵水流入出鐵口下方的鐵水罐，待本次高爐出鐵完畢且所述偏心底出鐵爐中的剩餘鐵水體積為所述偏心底出鐵爐體積的10-20%時，將偏心底出鐵爐向所述偏心底出鐵爐的出鐵口一側傾動以繼續出鐵，當偏心底出鐵爐內剩餘鐵水體積為自動開澆出鐵停止時偏心底出鐵爐中剩餘鐵水體積的3%-7%時迅速回傾使爐體回復為水平以防止爐渣進入鐵水罐，然後關閉所述出鐵口，等待下一次的高爐出鐵。
4.根據權利要求3所述的無渣出鐵方法，其特徵在於， 在高爐出鐵的同時開啟水冷裝置，待落鐵點附近形成一層死鐵層後關閉所述水冷裝置；所述水冷裝置，設置於高爐出鐵口下方到落鐵點之間的出鐵溝槽兩側，埋於所述出鐵溝槽的外壁與澆築而成的耐火材料工作層之間，通過控制冷水的流量來控制所述出鐵溝落鐵點附近的冷卻強度。
5.根據權利要求4所述的無渣出鐵方法，其特徵在於，所述水冷裝置為多個相連的U型管道，設有冷水入口和冷水出口，所述冷水入口設置於所述出鐵溝前端，冷水出口設置於所述出鐵溝槽的一側壁。
6.根據權利要求4或5所述的無渣出鐵方法，其特徵在於，所述水冷裝置的長度小於6米。
7.根據權利要求3所述的無渣出鐵方法，其特徵在於，所述步驟三中，將偏心底出鐵爐向所述偏心底出鐵爐的出鐵口一側傾動的角度為3°。
8.根據權利要求3所述的無渣出鐵方法，其特徵在於，所述撇渣器與鐵水流動方向垂直，並且嵌入出鐵溝，所述撇渣器的最下端低於所述渣溝底部但高於出鐵溝底部。
9.根據權利要求3或8所述的無渣出鐵的方法，其特徵在於，所述撇渣器為一個撇渣器或者連續設置的兩個撇渣 器。
全文摘要
本發明提供了一種偏心底出鐵爐及無渣出鐵方法，該偏心底出鐵爐包括爐體和使所述爐體傾動的傾動機構。該無渣出鐵方法包括如下步驟步驟一，經高爐冶煉的鐵水從高爐出鐵口流出後進入出鐵溝；步驟二，所述出鐵溝中的鐵水經過設置於出鐵溝上的撇渣器，從而初步分離鐵水中的爐渣，而爐渣通過設置於所述撇渣器上遊的渣溝排走；步驟三，經過所述撇渣器的鐵水通過所述出鐵溝流入設於出鐵溝末端的偏心底出鐵爐繼續出鐵。採用上述偏心底出鐵爐出鐵的方法可以改善鐵水質量，減少捲入鐵水罐的渣量，降低落鐵點附近耐火材料的衝蝕，提高鐵水潔淨度，實現少渣甚至無渣出鐵。
文檔編號C21B7/14GK103074458SQ20131004462
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者許榮昌, 劉超, 羅霞光 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司