CN102692123A - 一种燃气熔炼炉和使用燃气的熔炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃气熔炼炉和一种燃气熔炼方法，该熔炼炉包括一炉体，在炉体中进料口和排出口之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中一排喷嘴设在炉体的设定高度上对炉体中的物料进行熔化，另外，在这一排喷嘴的上部和/或下部至少还设有一排喷嘴。在其上面设置的喷嘴对物料进行溶化之前的预热过程，和/或，在其下面设置的喷嘴对物料进行溶化之后的过热加热过程。本发明提供的熔炼炉炉体上设置多排喷嘴加热炉内物料，可以在炉体内提供不同的加热温度，钢铁件在炉体内迅速被熔化，不会发生氧化问题，熔融液的流动性好，非常利于浇注铸钢铸铁件。
Description
技术领域
本发明涉及金属熔炼技术领域，尤其是提供一种用于铸铁、铸钢的燃气熔炼炉，还提供一种使用燃气的熔炼方法。
背景技术
现有技术中的铸铁多是在冲天炉中先加入一定量的焦炭即在铸造中俗称底焦，点燃后再将生铁、废钢、回炉铁（废生铁）、焦炭按比例分层次加入冲天炉中进行熔炼。这样的熔炼方式要使用焦炭。熔炼过程中产生大量烟尘，同时还要排放硫化物等污染物，对大气环境造成很大污染。铸钢现有技术中多是用电炉进行熔炼，用电炉的主要缺点是能耗高，生产成本大。
中国专利公开了一种燃气炼铁化铁炉（CN201251353Y），其大致结构为，如图1所示，包括支柱07、设置在支柱07上的炉体05、设置在炉体05上固定烟囱02和与炉体05相接的前炉03即铁水储存罐，在炉体05的过热带位置处设置有能源组合给送器06，其由同轴心套设的喷射式套管组所构成，该套管组包括套设在一起的燃料气输送管、氧气输送管和送风管，还包括炉底板08、除尘器01和加料口09。在该现有化铁炉中，在化铁炉的过热带的炉壁上插入燃气、助燃气综合给送器，该给送器在炉体上的一个高度上环绕布设。这样的燃气给送器的设置方式存在不足：单排能源给送器熔化效率低，熔化物料慢。在铸造行业中，熔炼的铁水的质量，即包括铁水温度、成分及铁水是否氧化，是铸造质量的关键。如果熔炼时间长极易使铁水氧化，而被氧化的铁水流动性极差，对浇铸铸件非常不利，甚至会使得铸件浇注不成。
现有技术中熔炼炉中熔炼铸钢和铸铁所用的喷嘴结构多不合理，不能使得燃气和助燃气充分混合，这样，能源不能充分利用。
另外，在铸造工艺中，熔炼炉中的熔融液先要流入前炉即铁水储存罐中，然后再注入铁水包中进行浇铸。铁水储存罐中温度较低，所以，第一次放铁水时常会因铁水温度低而造成打不开出铁水眼的故障。
在熔炼炉铁水排放过程中，开完炉打开炉子底盖时，会有很多没有熔化的金属落下来，直接接触到炉体下方的支柱上，常常对支柱有很大破坏，甚至会将炉子的支柱熔化掉。这一问题成为本领域一个不好解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种能够高效熔化炉体中物料，获得高质量铸钢、铸铁浇注液的燃气熔炼炉。
本发明还提供在上述燃气熔炼炉中进行熔炼的方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种燃气熔炼炉，包括一炉体，在该炉体的上端连接烟囱，炉体上设置进料口和熔融液排出口，在所述炉体中所述进料口和排出口之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中的一排所述喷嘴设置在所述炉体的设定高度上，另外，在这一排喷嘴的上部和/或下部至少还设有一排所述喷嘴。
所述炉体上自上而下地分为预热段、熔化段和过热段三段，在所述设定高度上设置的所述喷嘴位于所述熔化段，在所述预热段和/或熔化段上再设置一排所述喷嘴。
设置在所述炉体设定位置的一排所述喷嘴与其下部炉体侧壁的夹角为一设定值，则在其上面的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角较小，在其下面的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角较大。
所述炉体上可以设置三排喷嘴，分别设置所述炉体的预热段、熔化段和熔化段到排出口之间的炉体上。
一个优选技术方案可以是：在所述炉体上设置三排所述喷嘴，炉体上部设置一排所述喷嘴，其与炉体侧壁的夹角为3-7°，在所述炉体中部设置的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角为8-12°，在所述炉体下部设置的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角为13-17°。
本发明提供的燃气熔炼炉还包括一铁水储存罐，在上部罐壁上设有进口，在下部罐壁上设有出口，所述进口与所述炉体相连通，在该铁水储存罐上插进有所述燃气和助燃气体喷嘴，优选在储存罐的顶部插进有所述燃气和助燃气体喷嘴。
所述喷嘴的结构可以是这样的：包括一内管和一外管，其套合在一起构成套管结构，所述内管的的进口端伸出在所述外管的外面，外管的进口端设置在靠近内管进口端的外管的侧壁上；所述内管的出口端位于所述外管内，与外管的出口端之间具有一设定间距构成燃气和助燃气混合腔；在所述外管的出口端设置一挡板，在该挡板上设置数个通孔。
本发明提供的燃气熔炼炉的下端具有支柱，所述支柱是空心结构，在支柱上设有进水孔和排水孔与空心腔体连通。排水孔上设有密封盖。进水孔上也可以设置密封盖。
本发明提供的一种使用燃气的熔炼方法，其在这样的熔炼炉中进行：该熔炼炉包括一炉体，在该炉体的上端连接烟囱，炉体上设置进料口和铁水排出口，在所述炉体中所述进料口和排出口之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中的一排所述喷嘴设置在所述炉体的设定高度上，另外，在这一排喷嘴的上部和/或下部还至少设有一排所述喷嘴；
在炉体中装填要熔化的钢件或铁件，通过在设定高度的一排所述喷嘴向炉体内喷射燃料气和助燃气对炉体中的物料进行熔化，在这一排喷嘴的上面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之前的预热过程，和/或，在这一排喷嘴的下面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之后的过热加热过程。
进一步地，在与所述熔炼炉的排出口连接的储存铁水罐的灌顶设置所述喷嘴，对其中的铁水进行加热。
在所述熔炼方法中使用的燃气可以是天然气、液化气、丙烷或金火焰。
该熔炼炉还包括置于炉体下面的下部空心结构的支柱，在该支柱中注水。
本发明提供的燃气熔炼炉和熔炼方法，一改现有技术中单排喷嘴向炉体内输送燃气加热溶化炉内物料，变成多排喷嘴加热炉内物料，这样，就可以在炉体内提供不同的加热温度，在溶化段的上面提供对物料先预热的过程，以及在溶化后对物料进行过热的加热过程。这样的熔炼炉操作起来能够在完全不添加焦炭的情况下对于炉中物料进行更加高效的溶化，钢铁件在炉体内迅速被熔化，不会发生氧化问题，熔融液的流动性好，非常利于浇注铸钢铸铁件。本发明还在与熔炼炉连接的储存铁水罐上设置加热用喷嘴，这样可以完全满足铸铁的浇注要求，有效防止离开炉体的熔融液温度降低，防止因为第一次放铁水时因铁水温度低而造成打不开出铁水眼的故障。本发明提供的喷嘴结构更加合理，有利于燃气和助燃气的充分混合。本发明在炉体下方支柱的空心腔室中注水，通过如此简单的结构和措施，就可以有效解决铁水溅上损毁立柱的非常严重的安全隐患。
下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为现有技术中的一种熔炼炉的结构示意图。
图2为本发明提供的熔炼炉的结构示意图。
图3为图2中A部局部放大的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明提供的一种燃气熔炼炉，包括一炉体1，在该炉体1的上端连接烟囱，在炉体和烟囱之间设置螺旋除尘装置2，烟囱上连接引风机3，烟囱的出口通入一水池4。通过除尘装置和水池，可以充分地净化熔炼炉的排气。
炉体1上设置进料口11和铁水排出口12，在进料口上设置加料机构。在所述炉体1中所述进料口11和排出口12之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中的一排所述喷嘴设置在所述炉体的设定高度上，该位置为熔炼炉的熔化段，此处的喷嘴可称为熔化段喷嘴14，另外，在这一排喷嘴的上部一段炉体为预热段，在预热段炉体上设置一排预热喷嘴13，在熔化段的下面一段炉体为过热段，在过热段炉体上设置一排过热喷嘴15。
当然，根据熔炼炉的高度不同，可以设置两排喷嘴，也可以设置三排以上的喷嘴。
根据各段加热目的不同，各段喷嘴的安装角度也不尽相同，在预热段喷嘴与炉壁之间的夹角可以较小，比较贴近炉壁，从炉体的侧壁附近的物料开始预热，这样预热的效果比较好。到了下面的熔化段，喷嘴的安装角度可以增大一些，喷射燃料气火焰的方向朝向炉体中心。在熔化段下面的过热段，炉体内的物料已经是熔融状态，喷嘴的安装角度更大一些，更有效地提高即将排出炉体的物料的温度，提高其流动性。
具体地，所述预热喷嘴与炉体侧壁的夹角为5°，所述熔化喷嘴与炉体侧壁的夹角为10°，所述过热喷嘴与炉体侧壁的夹角为15°。
喷嘴的安装角度如果过小或过大，不仅影响加热效率，还会对炉体产生损坏作用。
本发明提供的燃气熔炼炉还包括一铁水储存罐5，在上部罐壁上设有进口，在下部罐壁上分别设有铁水出口51和排渣口52，所述进口与所述炉体1的排出口12相连通，在该铁水储存罐的顶部插进有燃气和助燃气体喷嘴53。
各个所述喷嘴的结构可以是这样的，如图3所示，包括一内管101和一外管102，其套合在一起构成套管结构，所述内管101的进口端伸出在所述外管102的外面，外管102的进口端102a设置在靠近内管进口端的外管102的侧壁上；所述内管101的出口端位于所述外管内，与外管的出口端之间具有一设定间距构成燃气和助燃气混合腔103；在所述外管的出口端设置一挡板104，在该挡板上设置数个通孔104a。本发明提供的喷嘴，由于提供了混合腔，使得燃气和助燃气得到充分混合，另外，在外管的出口端设置挡板，可以起到一个燃气出口增加阻力的作用，该阻力使得喷出的燃气压力增大，加大火力，有利于提高熔炼速度。实践证明，在通入燃气压力相同的情况下，使用本发明提供的喷嘴比使用现有技术中的喷嘴，溶化熔化物料的速度显著提供。
本发明提供的一种使用燃气的熔炼方法，其在上述的熔炼炉中进行：在炉体中装填要熔化的钢件或铁件，通过在设定高度的一排所述喷嘴向炉体内喷射燃料气和助燃气对炉体中的物料进行熔化，在这一排喷嘴的上面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之前的预热过程，在这一排喷嘴的下面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之后的过热加热过程。
进一步地，在与所述熔炼炉的排出口连接的储存铁水罐的灌顶设置所述喷嘴，对其中的铁水进行进一步的加热。并预防第一包铁水温度低而打不开出铁水眼，而造成事故的危险出现。实际使用中进行比较，不在储存铁水罐上设置喷嘴，溶化后的铁水从罐中排出使用，其温度往往达不到浇注要求。在铁水储存罐的顶部加了喷嘴进行再加热，可以提高铁水温度，能完全满足铸铁的浇注要求。
在所述熔炼方法中使用的燃气可以是天然气、液化气、丙烷或金火焰。
其中金火焰是“北京金火焰工业燃气有限公司”的产品，其产品有“中国环境标志产品认证证书”证书编号SCCEL-029-001。金火焰是在丙烷气中加了一种添加剂的气体。使用金火焰加热效果比较好。
如图2所示，该熔炼炉还包括置于炉体1下面的下部空心结构的四根支柱，在每根该支柱中注水。使用时，在该支柱的空心腔体中注水。在冬季如果停炉时间较长时要把水放掉，以免冻裂立柱空心管。
Claims (10)
1.一种燃气熔炼炉，包括一炉体，在该炉体的上端连接烟囱，炉体上设置进料口和熔融液排出口，在所述炉体中所述进料口和排出口之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中的一排所述喷嘴设置在所述炉体的设定高度上，另外，在这一排喷嘴的上部和/或下部至少还设有一排所述喷嘴。
2.根据权利要求1所述的燃气熔炼炉，其特征在于：所述炉体上自上而下地分为预热段、熔化段和过热段三段，在所述设定高度上设置的所述喷嘴位于所述熔化段，在所述预热段和/或熔化段上再设置一排所述喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的燃气熔炼炉，其特征在于：设置在所述炉体设定位置的一排所述喷嘴与其下部炉体侧壁的夹角为一设定值，则在其上面的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角较小，在其下面的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角较大。
4.根据权利要求2所述的燃气熔炼炉，其特征在于：所述炉体上设置三排喷嘴，分别设置所述炉体的预热段、熔化段和熔化段到排出口之间的炉体上。
5.根据权利要求4所述的燃气熔炼炉，其特征在于：在所述炉体上设置三排所述喷嘴，炉体上部设置一排所述喷嘴，其与炉体侧壁的夹角为3-7°，在所述炉体中部设置的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角为8-12°，在所述炉体下部设置的一排所述喷嘴与炉体侧壁的夹角为13-17°。
6.根据权利要求1或2所述的燃气熔炼炉，其特征在于：还包括一铁水储存罐，在上部罐壁上设有进口，在下部罐壁上设有出口，所述进口与所述炉体相连通，在该铁水储存罐上插进有所述燃气和助燃气体喷嘴，或者在该铁水储存罐的罐顶上插进有所述燃气和助燃气体喷嘴；和/或，
所述炉体下端具有支柱，所述支柱是空心结构，在支柱上设有进水孔和排水孔与空心腔体连通，所述排水孔上设有密封盖。
7.根据权利要求1或2所述的燃气熔炼炉，其特征在于：所述喷嘴的结构是这样的：包括一内管和一外管，其套合在一起构成套管结构，所述内管的的进口端伸出在所述外管的外面，外管的进口端设置在靠近内管进口端的外管的侧壁上；所述内管的出口端位于所述外管内，与外管的出口端之间具有一设定间距构成燃气和助燃气混合腔；在所述外管的出口端设置一挡板，在该挡板上设置数个通孔。
8.一种使用燃气的熔炼方法，其特征在于：在这样的熔炼炉中进行：该熔炼炉包括一炉体，在该炉体的上端连接烟囱，炉体上设置进料口和铁水排出口，在所述炉体中所述进料口和排出口之间，自上而下至少设置两排环绕炉体侧壁的燃气和助燃气体喷嘴；其中的一排所述喷嘴设置在所述炉体的设定高度上，另外，在这一排喷嘴的上部和/或下部还至少设有一排所述喷嘴；
在炉体中装填要熔化的钢件或铁件，通过在设定高度的一排所述喷嘴向炉体内喷射燃料气和助燃气对炉体中的物料进行熔化，在这一排喷嘴的上面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之前的预热过程，和/或，在这一排喷嘴的下面设置的喷嘴通入燃气和助燃气对物料进行溶化之后的过热加热过程。
9.根据权利要求8所述的熔炼方法，其特征在于：在与所述熔炼炉的排出口连接的储存铁水罐上设置所述喷嘴，通过该喷嘴对其中的铁水进行加热。
10.根据权利要求8或9所述的熔炼方法，其特征在于：在所述熔炼方法中使用的燃气是天然气、液化气、丙烷或金火焰；或者，
该熔炼炉还包括置于炉体下面的下部空心结构的支柱，在该支柱中注水。
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