CN101541980B

CN101541980B - 将还原铁从容器装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置

Info

Publication number: CN101541980B
Application number: CN2008800004467A
Authority: CN
Inventors: 吉贝特·Y·惠滕; 詹姆斯·M·麦克莱兰; 斯蒂芬·C·蒙塔古; 布里安·W·弗尔克
Original assignee: MIDREX TECHNOLOGY CORP
Current assignee: MIDREX TECHNOLOGY CORP; Midrex Technologies Inc
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: EP2061911B1; EG26618A; US7678176B2; RU2417264C2; CA2646761C; EP2061911A1; US20080000327A1; JP5064502B2; CN101541980A; RU2009101503A; EP2061911A4; JP2009541711A; MX2009000681A; WO2009005755A1; UA92526C2; CA2646761A1

Abstract

本发明提供了一种用于将热直接还原铁(HDRI)从热传输容器(HTVs)装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置。该装置包括装料架，其包括用于接受和支撑多个HTV的多个跨间。每个HTV包括至少一个出口端口。这个出口端口构造为通过提供大致气密密封的伸缩密封件而结合装料架的多个跨间之一的入口端口。提供馈送设备，其将置于HTV内的HDRI从出口端口/入口端口界面移动到熔炼炉和最后工序机，诸如电弧炉(EAF)等。该装料架还包括一个或多个装料单元，其操作为用于对设置于其中的HTV和HDRI称重，使得可使用计算机或其它逻辑电路来控制装入熔炼炉和最后工序机的HDRI的馈送率。

Description

将还原铁从容器装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置

相关申请的交叉引用

当前非临时专利申请要求2006年6月30日申请的名称为“Method andApparatus for Charging Hot Direct Reduced Iron From Hot Transport VesselsInto a Melter or Finisher”的美国临时专利申请第60/818,2 11号的优先权，其内容通过参考而整体合并于此。

技术领域

本发明大致涉及一种用于处理例如用于炼钢工业的颗粒、块与/或煤饼炉料的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一种用于将热直接还原铁(HDRI)从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机(finisher)的方法和装置。

背景技术

来自金属处理而仍然发热的直接还原铁(DRI)，并且具体地HDRI，用作炼钢中的炉料。许多直接还原(DR)车间位于炼钢综合企业内，其中：HDRI就地用在附近的熔炼炉或最后工序机中，诸如电弧炉(EAF)或类似物。与使用温度等于或小于周围温度的DRI相比，使用温度大于周围温度的HDRI是优选地，因为在熔炼炉或最后工序机处HDRI的显著热量不再需要加入额外能量，诸如在EAF情况中的电能。此外，HDRI具有比DRI的更低湿气含量，这是有利的。与DRI相比，当熔炼或最后加工HDRI，能耗减小了；在EAF情况中，减小了电极消耗；并且提高了生产率和产量。因此，与DRI相比，存在将HDRI装料到熔炼炉或最后工序机的增长趋势。

典型地，DR设备位于包括熔炼车间的大型炼钢综合企业中。这些炼钢企业更喜欢使用直接来自DR设备的HDRI。然而，将DR设备定位直接在熔炼车间附近(即，在约100米内)通常不实际可行。因此，HDRI必需使用热传输容器(HTV)而装入EAF。实际上，相比于将HDRI重力馈送入EAF的过程，或使用其它类型的机械热运输机，一些炼钢企业更喜欢这一方式。由于多种原因现有HTV过程并非最优的：1)装入EAF中的HDRI的馈送率可能得不到准确控制；和2)在将HDRI装入EAF的同时，必需使用EAF装料起重机将HTV保持在适当位置，从而限制可装入EAF的HDRI的年度体积。因此，现有HTV过程是粗糙的“起重-倾倒”过程。

在所有这些HTV过程中，使用的HTV包括：相对平坦的底部；用于升高和旋转HTV的多个销；和包括同时用作入口和出口的端口的锥形顶部。典型地，该HTV在轨道上。其它适合的运输过程包括机械热运输机、气动热运输机等。2001年4月10日公告的题目为″Direct ReducedIron Discharge System and Method.″并共同转让给Montague等人的美国专利6,214,086中公开了一个典型的HTV。

然而，在本领域仍需要将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置，其中：例如，装入的HDRI的馈送率可由计算机了解和控制；装入HDRI的馈送率可以是基本连续；同时使热损失和粉尘排放最小；使再氧化最小；可以适应现有融炼车间设备，诸如EAF、装料起重机等；可以同时适应现有的和新颖的HTV；并且可以装料其它材料，诸如造渣剂和还原剂。优选地，这些方法和装置会很坚固和可靠，并且使可被装料的HDRI的年容量最大。

发明内容

在多种典型实施例中，本发明提供了一种将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置，其中：例如，装料HDRI的馈送率可由计算机了解和控制；装料HDRI的馈送率可基本连续；同时使热损失和粉尘排放最小；使再氧化最小；可以适应现有的熔炼车间设备，诸如EAF、装料起重机等；还可以适应现有的和新颖的HTV；并且可以装料其它材料，诸如造渣剂和还原剂。这种方法和装置坚固且可靠，并且使可装料的HDRI的年度体积最大。

在一个典型实施例中，本发明提供了一种将热直接还原铁或类似物从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机的装置，包括：装料台，其构造为接受和支撑多个热传输容器；联接到装料台的馈送设备，该馈送设备操作为用于密封结合多个热传输容器，并以预定馈送速率将其内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机；和操作用于选择性地改变预定馈送速率的控制系统。该装料台包括多个跨间，其构造为接受和支撑多个热传输容器。该馈送设备包括多个伸缩密封件，其操作为用于密封地结合多个热传输容器。该馈送设备操作为用于以基本恒定预定馈送速率将热传输容器的内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机。可选地，该馈送设备操作为用于以基本可变预定馈送速率将热传输容器的内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机。该控制系统包括可编程逻辑控制器。该控制系统还包括多个装料单元。该控制系统操作为用于响应由多个装载单元测量的一个或多个热传输容器及其内容物的重量而选择性改变预定馈送速率。

在另一个典型实施例中，本发明提供了一种将热直接还原铁或类似物从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机的方法，包括：提供构造为接受和支撑多个热传输容器的装料台；提供联接到装料台的馈送设备，该馈送设备操作为用于密封结合多个热传输容器，并以预定馈送速率将其内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机；并提供操作为用于选择性地改变预定馈送速率的控制系统。提供装料台包括提供构造为接受和支撑多个热传输容器的多个跨间。提供馈送设备包括提供操作为用于密封地结合多个热传输容器的多个伸缩密封件。该馈送设备操作为用于以基本恒定预定馈送速率将热传输容器的内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机。可选地，该馈送设备操作为用于以基本可变预定馈送速率将热传输容器的内容物从多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机。提供控制系统包括提供可编程逻辑控制器。提供控制系统还包括提供多个装料单元。该控制系统操作为用于响应由多个装载单元测量的一个或多个热传输容器及其内容物的重量而选择性改变预定馈送速率。

在另一个典型实施例中，本发明提供了一种将热直接还原铁或类似物从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机的方法，包括：将第一热传输容器布置在构造为接受和支撑多个热传输容器的装料台上；将第一热传输容器联接到操作为用于将其内容物运送到熔炼炉或最后工序机的馈送设备；使用馈送设备以第一预定馈送速率，将第一热传输容器的内容物倒空到熔炼炉或最后工序机内；将第二热传输容器布置在构造为接受和支撑多个热传输容器的装料台上；将第二热传输容器联接到操作为用于将其内容物运送到熔炼炉或最后工序机的馈送设备；和使用馈送设备以第二预定馈送速率，将第二热传输容器的内容物倒空到熔炼炉或最后工序机内。可选地，在第一热传输容器正被倒空的同时，该第二热传输容器被布置在装料台上。优选地，该第一预定馈送速率是基于第一热传输容器及其内容物的重量而确定。类似地，该第二预定馈送速率是基于第二热传输容器及其内容物的重量而确定。

附图说明

参照多个附图说明和描述本发明，其中：类似的参考标记适当地用于指类似的方法步骤与/或装置部件，并且其中：

图1是显示可倒置HTV的一个典型实施例的侧平面视图，该HTV可与本发明的将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置一起使用；

图2是显示非倒置HTV的另一典型实施例的侧平面视图，该HTV可与本发明的将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置一起使用；和

图3是显示可与本发明的将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置的一个典型实施例的侧平面视图。

具体实施方式

在多个典型实施例中，本发明提供了一种将HDRI从HTV装入熔炼炉或最后工序机的方法和装置。在本发明的上下文中，HDRI具有在约400和约1100℃之间的温度。通常，该装置包括装料架，其包括用于接受和支撑多个HTV的多个跨间。如在下面更详细地描述，每个HTV包括至少一个出口端口。这个出口端口被构造成通过提供基本气密密封的伸缩密封件，结合装料架的所述多个跨间之一的入口端口。馈送设备被提供，将置于HTV内的HDRI从出口端口/入口端口界面移动到熔炼炉或最后工序机，诸如EAF或类似物。该装料架还包括一个或多个装料单元，其操作为用于对设置在其中的HTV和HDRI称重，使得：可使用计算机或其它逻辑电路来控制装入熔炼炉或最后工序机的HDRI的馈送率。可选地，该装料架还包括一个或多个流动刺激器，诸如一个或多个振动器或类似物，操作为用于当HTV倒空时防止分流。下面将更详细地描述这些基本装置部件的每个。有利的是，该装料台和多个HTV可位于熔炼车间内部或刚好在熔炼车间壁外部。装料HDRI的方法和装置也可用于装料其它材料，诸如造渣剂与/或还原剂。

参考图1，在一个典型实施例中，可倒置HTV 10，其可结合装料HDRI用的方法和装置使用，包括：大致的圆柱筒(drum)12，该筒具有大致圆顶形端部14和大致圆锥形端部16。该大致圆锥端部16终止于大致管状端口18，该端口在非倒置HTV 10被填充HDRI时用作入口以及在倒置HTV 10倒空时用作出口。该大致圆柱筒12包括：具有关联对销22的下部轴环20；和具有关联对销26的上部轴环24。所述销22和26提供下部和上部可枢转把手，用于提升和倒置HTV 10。HDRI从HTV进入熔炼炉或最后工序机的馈送率一般作为HDRI流经大致管状端口18的快/慢程度的函数，并且在增加一个满HTV时，HDRI典型地被装入熔炼炉或最后工序机HTV。优选地，本发明的HTV 10包括设置在大致管状端口18处或其上游的门28。这个门28控制HDRI从HTV 10进入熔炼炉或最后工序机的馈送率，并使氧化空气不进入大致圆柱筒12。因为HDRI从HTV 10进入熔炼炉或最后工序机的馈送率独立于大致管状端口18的直径，可以使用更大直径的大致管状端口，从而减小了由熔化的HDRI引起的阻塞。优选地，当除去一个满HTV增量时，HTV 10的容量现在可以增大到相关支撑结构的重量极限。

参考图2，在另一个典型实施例中，可结合装料HDRI的方法和装置使用的非翻转HTV 30被类似地构造，除了：大致圆柱筒12的大致圆顶形端部14也在大致管状端口32终止，当HTV 30被填充HDRI时所述端口32用作入口。与大致圆柱筒12的大致锥形端部16相联的大致管状端口18用作HTV 30被倒空时的出口。相应地，另外的大致管状端口32还包括门34，所述门34控制HDRI进入HTV 30的馈送率的，并保持氧化空气不进入大致圆柱筒12。由于HTV 30不被倒置，并不需要多对销22(图1)和26。

参照图3，在一个典型实施例中，用于装料HDRI的装置40包括装料台42，其被构造成接受和支撑多个HTVs 10和30在多个跨间44，46，和48中。在所示典型实施例中，多个跨间44，46，和48被构造成分别接受和支撑非倒置HTV 30、另一非倒置HTV 30和可倒置HTV10。显然本领域的那些普通技术人员清楚：其它结构也是可能的。利用包括通过关联销22和26提升与/或倒置多个HTVs 10和30的叉臂52的高架起重机50或类似物，多个HTVs 10和30位于多个跨间44，46，和48中。多个跨间44，46，48可装备一个或多个流动刺激器(未显示)，诸如一个或多个振动器或类似物，操作用于当HTVs 10和30被倒空时防止分流。优选地，多个跨间44，46，和48配备多个装载单元54，其选择性地设置在装料台42与HTVs 10和30的轴环20和24、HTVs 10和30的销22和26或类似物之间。通常，轴环20和24或销22和26用作HTVs 10和30的支撑点。多个装载单元54操作为用于称重HTVs 10和30和设置在其中的HDRI，使得：计算机或其它逻辑电路(未显示)可被用于控制装入的HDRI的馈送率。通过多个入口58，60，和62，多个HTVs 10和30将HDRI装料到连续或变速馈送设备56，大致对应于与HTVs 10和30相联的多个出口64，66，和68。伸缩密封件70被设置在每个入口58，60，和62与每个出口64，66，68之间，提供大致气密密封，从而使进入装置40的空气、再氧化和短时粉尘释放最小化。这些伸缩密封件70使HTVs 10和30快速和简单地连接到/脱离馈送设备56，并且当它们伸缩时，连接形成相对较小的张力。该馈送设备56调节从每个HTVs 10和30的HDRI流。

该馈送设备56的伸缩密封件70确保馈送设备56仅部分承载负荷，因为馈送设备56上的入口58，60，和62与HTVs 10和30上的出口64，66，和68之间的连接在长度上调节，使得基本没有来自HTVs10和30的重量的力施加在馈送设备56上。然而，一旦HDRI流入入口58，60，和62，其中包含的HDRI的重量将部分地由馈送设备56承载，而HTV 10或30的壁将承载HDRI的大部分重量。该接受和支撑跨间44，46，或48为各个HTV 10或30支撑各自HTV 10或30的重量，其中：每个跨间44，46，或48安装有装载单元54，用于确定跨间44，46，或48中的特定HTV 10或30的重量。典型地，每个HTV 10或30具有容器倒空时的已知重量，这是皮重，使得不仅测量的重量已知，而且HDRI的总可用重量也已知，从而可以计算出HTVs 10和30以何种频率被排出以保持装料材料到熔炼炉或最后工序机72的连续流，与/或是否现在有充足的装料用于熔炼炉或最后工序机72。HDRI的总重量应在打开HTV 10或30前确定，因为打开会使HDRI流入馈送设备56。

本领域的普通技术人员已知，装料架42定位成接近熔炼炉或最后工序机72，并且优选地基本在熔炼炉或最后工序机72上方。期望使用多个HTVs 10和30，以防止当HTV 10或30被移到/从装料台42移开时的“中断”时间。例如，当使用两个HTVs 10和30时，一个HTV 10或30可以受控的速度被装料到熔炼炉或最后工序机72，同时使用高架起重机50将另一空HTV 10或30从装料架42移开并由一个满HTV 10或30替换。采用这种方式，在装料架42中总有一个满HTV 10或30准备好装料。换言之，创建了期望的连续过程。

例如，该装料架42可位于熔炼车间内部或就在熔炼车间的墙壁外面。如果装料架42位于熔炼车间内部，则熔炼车间装料起重机可用于操纵HTVs 10和30。如果装料架42就位于熔炼车间的墙壁外面，则可安装单独的起重机并用其操纵HTVs 10和30。上述做法是期望的，当熔炼车间装料起重机不具有足够的处理重容器的能力时，或当熔炼车间装料起重机频繁用于其它目的而在需要操纵重容器时不可用时。

还期望地将装料架42定位于这样的高度，从而允许HDRI从HTVs 10和30流出，经馈送设备56，进入熔炼炉或最后工序机72，而不必沿其行进的路线使HDRI明显再升高。在这种情况中，可使用更宽选择的馈送设备，包括但不局限于：垂直螺旋进料机、水平螺旋进料机、旋转馈送器、水平差摇动输送机、管输送机、震动槽式输送机和擦拭器杆(wiper bar)。相反地，如果馈送设备56的卸料斜道74明显低于熔炼炉或最后工序机72的馈送入口76，则可以使用可提高高度并控制馈送速率的斗型输送机。

优选地，多个HTVs 10和30的每个具有保持一个热循环所需的HDRI的量的容量。如上描述，该HTVs 10和30可具有在圆顶14上的单独入口32和在锥形16上的出口18(图2中所示的HTV 30)，或可在圆顶16上具有公共入口/出口18(图1中所示的HTV 10)。在任一种情况中，重要的是：HTVs 10和30使进入的空气最少到实用程度。当存在公共入口/出口18时，这实现起来更容易些，然而HTV 10必须在倒空前倒置，这需要另外的操作。每个HTV 10和30可使用诸如氮的非氧化气体进行低压、低速清洁，以确保闭塞空气。如上描述，滑动门28和34被设置在每个HTV 10和30的入口18或32和出口18以选择地停止材料流和使进入的空气最少。滑动门78也被设置在与装料架42的每个跨间44，46，和48相联的伸缩密封件70与馈送设备56之间。因此，用于控制HDRI到熔炼炉或最后工序机72的馈送率的馈送设备56能够在基本密封环境中处理高温HDRI，使HDRI的再氧化最小，使短时粉尘释放最小并使HDRI的温度损失最小。

此外，可与本发明的装置40结合使用的馈送设备实例包括：螺旋进料机(或者水平或者垂直，根据与大体布置有关的高度限制)；旋转馈送器；水平差分摇动式输送器；管状输送器；振动槽板输送机；板式输送机；斗式输送机；和擦拭杆。螺丝式螺旋进料机特别精确，其中：螺丝旋转的速度由计算机控制器(未显示)，诸如调节螺丝速度以实现每单位时间的重量变化(即装料的计量速度)的可编程逻辑控制器(PLC)，控制，其中该PLC监控多个装载单元54，以实现期望的计量馈送速率。该PLC通过与装载单元54电通信的数据线(未显示)监控重量变化，并通过信道(未显示)控制馈送设备56的速度。

可接收HDRI的熔炼炉的实例是EAF、电炼铁炉、基于氧的化学熔炼炉(CDMs)等。最后工序机的实例是用于在炼钢前从HDRI去除脉石的KwikSteel^TM或其它设备。

虽然已参照优选实施例及其具体实例显示和描述了本发明，本领域的普通技术人员将容易认识到：其它实施例和实例可执行类似功能与/或取得类似的结果。所有这种等价实施例和实例在本发明的范围和精神内，因此预期并意欲被下述权利要求覆盖。

Claims

1.一种用于将热直接还原铁从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机的装置，包括：

装料台，其构造为接受和支撑多个热传输容器；

联接到装料台的馈送设备，所述馈送设备操作为用于密封地结合所述多个热传输容器，并以预定馈送速率将其内容物从所述多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机；和

控制系统，其操作用于选择性地改变所述预定馈送速率。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述装料台包括多个跨间，其构造为接受和支撑所述多个热传输容器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：所述馈送设备包括多个伸缩密封件，其操作为用于密封地结合所述多个热传输容器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中：所述馈送设备操作为用于以恒定的预定馈送速率将热传输容器的内容物从所述多个热传输容器运送到所述熔炼炉或最后工序机。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：所述馈送设备操作为用于以可变的预定馈送速率将热传输容器的内容物从所述多个热传输容器运送到所述熔炼炉或最后工序机。

6.根据权利要求1所述的装置，其中：所述控制系统包括可编程逻辑控制器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：所述控制系统还包括多个装载单元。

8.根据权利要求7所述的装置，其中：所述控制系统操作为用于响应于由所述多个装载单元测量的一个或多个所述热传输容器及其内容物的重量而选择性改变所述预定馈送速率。

9.一种用于将热直接还原铁从热传输容器装入熔炼炉或最后工序机的方法，包括：

提供构造为接受和支撑多个热传输容器的装料台；

提供联接到所述装料台的馈送设备，所述馈送设备操作为用于密封地结合所述多个热传输容器，并以预定馈送速率将其内容物从所述多个热传输容器运送到熔炼炉或最后工序机；和

提供控制系统，其操作为用于选择性地改变所述预定馈送速率。

10.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述装料台包括提供构造为接受和支撑所述多个热传输容器的多个跨间。

11.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述馈送设备包括提供操作为用于密封地结合所述多个热传输容器的多个伸缩密封件。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述馈送设备操作为用于以恒定的预定馈送速率将所述热传输容器的内容物从所述多个热传输容器运送到所述熔炼炉或最后工序机。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述馈送设备操作为用于以可变的预定馈送速率将所述热传输容器的内容物从所述多个热传输容器运送到所述熔炼炉或最后工序机。

14.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述控制系统包括提供可编程逻辑控制器。

15.根据权利要求14所述的方法，其中提供所述控制系统还包括提供多个装载单元。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述控制系统操作为用于响应于由所述多个装载单元测量的一个或多个所述热传输容器及其内容物的重量而选择性改变所述预定馈送速率。