CN102618340B

CN102618340B - 一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气

Info

Publication number: CN102618340B
Application number: CN201210106320.6A
Authority: CN
Inventors: 刘越; 刘正宝
Original assignee: 刘越
Current assignee: Nanjing Ultrapure Water (UPW) Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102618340A

Abstract

本发明公开了一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气，该切割气中包括焦炉煤气和添加液，其中添加液由环烷酸铜、甲基丁基醚、正己烷、二茂铁、甲醇、羟基乙酸异辛酯和200#溶剂油混合而成。本发明可使燃气具有很好的燃烧性、安全性、环保性、具有燃烧温度高、而且切割面整洁光滑，割缝小、切割速度快的特点，同时使用时无有害气体不危害人体健康、金属收获率高。

Description

一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气

技术领域

本发明属于工业燃气技术领域，具体涉及一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气，以及基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液。

背景技术

从一九零三年法国科学家皮尔卡首先将氧-乙炔运用到了金属焊接上，至今已有一百多年的历史，后来由于乙炔具有能耗高、污染重、易爆炸、成本高、运输和储藏不方便等问题，而且近年来因为溶解乙炔的生产、运输及使用过程中发生了多起爆炸和火灾事故。因此既不环保又不经济。

从上世纪七十年代起，世界一些发达国家即开始以新型工业燃气替代乙炔气，八十年代中期，美、英、日等发达国家的新型工业燃气的使用率已达50～70％，九十年代，美国则达到85％，相比之下，我国新型工业燃气的普及落后了美国将近30年。因此，从中国的实际情况出发，实现以新的工业燃气技术替代乙炔气，开发推广安全环保、高效节能、燃料供应广泛、应用技术稳定、易于操作使用的气割加工方法，消除乙炔污染势在必行。

焦炉煤气是钢铁工业的副产品，发热值高16720-18810KJ/m³，可燃成分较高(约90％左右)，焦炉煤气经过改性用于工业切割金属早就被提出，但是由于燃烧温度低等问题使焦炉煤气切割气体效果较差、切割钢损大，现有的一些添加液的运用使得燃烧温度只能在(2400-2900℃左右)，而且还会产生表面粗糙，有黑烟等问题，如果能通过一种方法使得焦炉煤气能够成功的运用在工业切割上，而且具有安全、环保、节能的特点必将会成为工业切割气燃气领域的一大突破。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，将该添加液加入廉价的焦炉煤气中，使其催化、改性、活化，使燃气具有很好的燃烧性、安全性、环保性、具有燃烧温度高、而且切割面整洁光滑，同时使用时不回火，不爆鸣，无黑烟，无有害气体，储存、运输、管理等环节更加方便和安全。

本发明的另一目的是提供一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，该添加液由环烷酸铜、甲基丁基醚、正己烷、二茂铁、甲醇、羟基乙酸异辛酯和200#溶剂油混合而成，其中各组分的质量比为环烷酸铜∶甲基丁基醚∶正己烷∶二茂铁∶甲醇∶异辛脂∶200#溶剂油＝30～50∶20～40∶40～65∶20～45∶30～55∶10～30∶130～250。

上述添加剂中各组分环烷酸铜、甲基丁基醚、正己烷、二茂铁、甲醇、羟基乙酸异辛酯和200#溶剂油的质量比优选为：30～50∶20～40∶40～65∶20～45∶30～55∶10～30∶130～250，进一步优选为30～46∶22～34∶42～62∶22～42∶34～50∶14～26∶150～210，更优选为32～44∶24～32∶44～60∶24～40∶36～48∶16～24∶160～200。

本发明进一步提供了一种适用于炎热季节时使用的添加液，其各组分的质量比为环烷酸铜∶甲基丁基醚∶正己烷∶二茂铁∶甲醇∶羟基乙酸异辛酯∶200#溶剂油＝30～34∶26～30∶50～54∶30～34∶38～42∶22～26∶180～210。

本发明进一步提供了一种适用于寒冷季节时使用的添加液，其特征在于各组分的质量比为环烷酸铜∶甲基丁基醚∶正己烷∶二茂铁∶甲醇∶羟基乙酸异辛酯∶200#溶剂油＝42～46∶30～34∶58～62∶30～34∶46～50∶22～26∶150～170。

本发明的基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液的制备方法为：先将200#溶剂油、甲醇、甲基丁基醚和二茂铁加入搅拌反应器中搅拌均匀，再加入环烷酸铜、正己烷和羟基乙酸异辛酯，继续搅拌反应30～90分钟，再静置15～30小时，过滤，即得；其中各组分的质量比如上所述。

焦炉煤气，又称焦炉气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300～350m³(标准状态)。其主要成分为氢气(55％～60％)和甲烷(23％～27％)，另外还含有少量的一氧化碳(5％～8％)、C₂H₄以上不饱和烃(2％～4％)、二氧化碳(1.5％～3％)、氧气(0.2％～0.8％)、氮气(2％～7％)等。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C₂H₄以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。本发明的添加液可应用于各种焦炉煤气，进而制备出连铸高效切割气；其在焦炉煤气中的添加量为1～10ml/m³焦炉煤气，优选2～5ml/m³焦炉煤气，进一步优选3.33～4.00ml/m³焦炉煤气。其中炎热季节时添加液的用量稍大于寒冷季节。

本发明还公开了一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气，该切割气中包括焦炉煤气和混合于焦炉煤气中的权利要求1中所述的添加液。切割时由添加液和焦炉煤气在管道混合器或混液气化装置中混合，改变焦炉煤气特性，使其产生活化，增加热值，提高使用温度。其中所述添加液的混合量为1～10ml/m³焦炉煤气，优选2～5ml/m³焦炉煤气，进一步优选3.33～4.00ml/m³焦炉煤气。

一种上述基于焦炉煤气的高效连铸切割气的制备方法：将上述添加液按1～10ml/m³焦炉煤气的混合量通过管道混合器或混液气化装置混合入焦炉煤气中，制成基于焦炉煤气的高效连铸切割气。其中添加液的混合量优选为2～5ml/m³焦炉煤气，进一步优选为3.33～4.00ml/m³焦炉煤气。

本发明的添加液加入廉价的焦炉煤气中，使其催化、改性、活化，使燃气具有很好的燃烧性、安全性、环保性、具有燃烧温度高、而且切割面整洁光滑，同时使用时不回火，不爆鸣，无黑烟，无有害气体，储存、运输、管理等环节更加方便和安全。由于焦炉煤气是自产煤气，属深加工能源产品，它的使用有利于降低生产成本、提高经济效益的作用。本发明与现有的技术相比有如下优点：

1、采用本发明一种基础焦炉煤气的连铸高效切割气，温度达到3380℃，热值是焦炉煤气的1.2-1.3倍，穿孔预热时间比焦炉煤气快50％～100％，切割速度比焦炉煤气快20％～50％。

2、添加本发明的添加液焦炉煤气，在改善切割效率同时又减少了工人劳动强度及打磨切割钢板等后续工作，使用本发明添加液燃气的企业实际减少成本在40％以上。

3、使用安全，爆炸极略低于限焦炉煤气，不回火，使用时无有害气体产生。

4、切割速度比焦炉煤气快30％～70％。矫行速度比焦炉煤气高40％，切面上缘无咬边，烧塌，下缘无挂渣，表面清洁光滑。

5、本配方中环烷酸铜在其他组分的配合下具有较佳的催化和增温的效果；甲基丁基醚可以使得各种有机成分结合在一起，各组分的协同作用还可起到增温和不产生沉淀的功能；200#溶剂油在各组分混合下具有助溶的效果。

6、基于焦炉煤气的高效连铸切割气可以全面替代普通焦炉煤气、工业丙烷、天然气的新型燃气，用于钢厂连铸系统，具有广阔的产业化前景。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

本实施方式中采用的基料焦炉煤气的成分为：氢气(58.642％)、甲烷(26.008％)、乙烯(2.233％)、乙烷(0.883％)、丙烯(0.2％)、二氧化碳(2.292％)、氮气(2.975％)、一氧化碳(6.508％)、氧气(0.258％)，其中氢气、甲烷、一氧化碳、为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

添加液及连铸切割气的制备：将200#溶剂油、甲醇、甲基丁基醚、二茂铁按照比例倒入搅拌反应器中进行搅拌均匀，再将环烷酸铜、正己烷、羟基乙酸异辛酯按照比例用防爆泵打入搅拌反应器中搅拌反应50分钟，在静置22小时。然后过滤后通过搅拌反应器侧面上面的阀门将溶液倒入镀锌铁皮桶中，便制成该类型的燃气添加液。添加液使用时在焦炉煤气和添加液出口处用管道混合器或混液气化装置(以1～1.2m³焦炉煤气加4mL添加液)进行混合后燃烧，作为连铸切割气。

实施例1(寒冷季节)

一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气添加液配方为：环烷酸铜440mg、甲基丁基醚320mg、正己烷600mg、二茂铁320mg、甲醇480mg、羟基乙酸异辛酯240mg、200#溶剂油1600mg。

切割时以1m³焦炉煤气添加4mL添加液。

实施例2(炎热季节)

一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气添加液配方为：环烷酸铜320mg、甲基丁基醚280mg、正己烷520mg、二茂铁320mg、甲醇400mg、羟基乙酸异辛酯240mg、200#溶剂油1920mg。

切割时以1.2m³焦炉煤气添加4mL添加液。

实施例3性能检验

将实施例1得到的切割气在室内切割时进行气体检测，在连铸切割过程中室内二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳的浓度值分别为0.02mg/m³、0.02mg/m³、0.62mg/m³，低于国家《室内空气质量标准》。

实施例4性能对比试验

单用焦炉煤气切割与使用本发明实施例1和2产品燃气性能对比(各取三次做总体平均值)：

实施例5性能对比试验

本发明实施例1和2产品燃气与天然气性能对比(各取三次做总体平均值)：

实施例6性能对比试验

本发明产品燃气切割连铸钢坯其主要技术参数与乙炔气比较见下表(各取三次做总体平均值)：

综上所述，将本发明一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气应用于钢铁工业领域，其经济效益和社会效益显著，该系产品在马鞍山钢铁股份有限公司和宝钢股份有限公司等炼钢企业得到试用或生产应用，取得了明显的节能、降耗、安全、环保的效果，经济效益十分显著。该技术具有切割速度快、割缝小、无回火、无爆鸣、无尘烟、断面整洁、平整不塌边、不粘渣、易清除、无毒害、无味、不危害人体健康、金属收获率高等特点，是绿色、清洁、低碳技术，产品性能远远超过原使用的焦炉煤气等切割气，具有广阔的应用前景，是我国钢铁行业连铸切割燃气的一大突破。

Claims

1.一种基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，其特征在于该添加液由环烷酸铜、甲基丁基醚、正己烷、二茂铁、甲醇、羟基乙酸异辛酯和200#溶剂油混合而成，其中各组分的质量比为环烷酸铜：甲基丁基醚：正己烷：二茂铁：甲醇：羟基乙酸异辛酯：200#溶剂油=30～46：22～34：42～62：22～42：34～50：14～26：150～210。

2.根据权利要求1所述的基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，其特征在于各组分的质量比为环烷酸铜：甲基丁基醚：正己烷：二茂铁：甲醇：羟基乙酸异辛酯：200#溶剂油=32～44：24～32：44～60：24～40：36～48：16～24：160～200。

3.根据权利要求1所述的基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，其特征在于各组分的质量比为环烷酸铜：甲基丁基醚：正己烷：二茂铁：甲醇：羟基乙酸异辛酯：200#溶剂油=42～46：30～34：58～62：30～34：46～50：22～26：150～170。

4.根据权利要求1所述的基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液，其特征在于各组分的质量比为环烷酸铜：甲基丁基醚：正己烷：二茂铁：甲醇：羟基乙酸异辛酯：200#溶剂油=30～34：26～30：50～54：30～34：38～42：22～26：180～210。

5.一种权利要求1所述的基于焦炉煤气的连铸切割气用添加液的制备方法，其特征在于先将200#溶剂油、甲醇、甲基丁基醚和二茂铁加入搅拌反应器中搅拌均匀，再加入环烷酸铜、正己烷和羟基乙酸异辛酯，继续搅拌反应30～90分钟，再静置15～30小时，过滤，即得；其中各组分的质量比为环烷酸铜：甲基丁基醚：正己烷：二茂铁：甲醇：羟基乙酸异辛酯：200#溶剂油=30～46：22～34：42～62：22～42：34～50：14～26：150～210。

6.一种基于焦炉煤气的高效连铸切割气，其特征在于该切割气中包括焦炉煤气和混合于焦炉煤气中的权利要求1中所述的添加液，其中所述添加液的混合量为1～10ml/ m3焦炉煤气。

7.根据权利要求6所述的基于焦炉煤气的高效连铸切割气，其特征在于所述添加液的混合量为3.33～4.00ml/ m3焦炉煤气。

8.一种权利要求6所述的基于焦炉煤气的高效连铸切割气的制备方法，其特征在于将权利要求1中所述的添加液按1～10ml/ m3焦炉煤气的混合量通过管道混合器或混液气化装置混合入焦炉煤气中，制成基于焦炉煤气的高效连铸切割气。