CN102912058B - 一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，该热风阀包括阀杆（3）、阀体（4）、阀板（5）和阀座（6），阀杆（3）与阀板（5）固接，阀板（5）位于阀体（4）与阀座（6）的内部型腔中，其中，阀板（5）为楔形阀板，与阀板（5）固接的阀杆（3）从阀体（4）的顶端伸出，阀杆（3）与阀体（4）的衔接处设置有耐高压密封装置（7）。本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀具有很好的密封和安全效果，减少了休风时间，提高了工作效率，节约了生产成本，提高了经济效益。

Description

一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀

技术领域

本发明涉及一种热风阀，尤其涉及一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的阀杆处耐高压密封且阀板为楔形的热风阀。

背景技术

近年来随着高炉炉顶压力和利用系数的不断提高，冶炼强度随之也不断加大，国内新建或改造的旧高炉已显得不能胜任目前的市场需求，国外发达国家已经开始采用直接还原法的竖炉冶炼生铁，并要求向高产能，低能耗，低休风率、低成本，高风温、高压力操作。

在直接还原铁用竖炉中一般设置1-4座热风炉，在正常工作情况下只有一座热风炉往竖炉送热风进行工作，此时热风阀的阀板是处于开启状态，而其余的热风炉是处于燃烧或闷炉工作状态。当第一座热风炉的热风送完之后，下一座热风炉即将开始送热风之前，第一座热风炉的热风阀关闭继续进行燃烧，第二座热风炉热风阀开启送风，这样依次轮换开启、关闭热风阀进行工作。

热风炉系统中使用的热风阀可用来控制和切断从热风炉送到竖炉的热风流量和切断热风供给，从而能够起到控制热风炉在燃烧操作制度、送风操作制度和换炉操作制度各个时期热风管道与通向竖炉内管道的热风供给和切断，达到竖炉生产过程中对冶炼过程所要求的理想控制手段。

目前，如何延长直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀的使用寿命和提高其密封效果是迫切需要解决的，虽然现有技术中已有一些措施来解决上述问题，但效果都不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封效果好、使用寿命长的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀。

本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀的具体技术方案为：

一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，包括阀杆、阀体、阀板和阀座，阀杆与阀板固接，阀板位于阀体与阀座的内部型腔中，其中，阀板为楔形阀板，与阀板固接的阀杆从阀体的顶端伸出，阀杆与阀体的衔接处设置有耐高压密封装置。

进一步，阀体包括上阀体和下阀体，上阀体与下阀体采用螺栓紧密连接，与阀板固接的阀杆从上阀体的顶端伸出。

进一步，耐高压密封装置设置在上阀体顶部的孔槽中，包括上压盖和下压盖，上压盖和下压盖环绕阀杆设置，上压盖与下压盖通过螺栓紧密连接。

进一步，上压盖与阀杆之间设置有内部能充气的囊式密封圈，囊式密封圈的内部设有可移动的内芯，上压盖上形成有充气口，囊式密封圈的内部充气后内芯向外侧方向压紧，囊式密封圈向内侧膨出，与阀杆紧密接触；下压盖与阀杆之间设置有至少一个耐高压耐高温密封环，耐高压耐高温密封环能承受0.4-0.6MPa的压力和阀体内部1150-1250℃的温度。

进一步，囊式密封圈与耐高压耐高温密封环之间设置有内套；下压盖与上阀体顶部的孔槽底部之间设置有耐热密封圈。

进一步，上阀体顶部的孔槽侧壁上形成有进水口，进水口与下压盖之间设置有水冷壁；下压盖上形成有注油口，在对应注油口的位置处，下压盖与阀杆之间设置有油环。

进一步，阀板的楔形形状为下降楔形，即阀板的上部厚度大于阀板的下部厚度。

进一步，阀板为双面楔形，阀板的直径范围为500-3000mm。

进一步，阀板与阀座的圆环接触面上设置有耐热耐磨密封体。

进一步，阀杆为两根，左右对称设置，两根阀杆通过横梁连接在一起，横梁的上方设置有吊环，用于驱动热风阀的电动或液压传动机构与吊环通过铰链连接，阀杆的直径范围为50-200mm。

本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀主要的优势和特点如下：

1、本发明的热风阀中的阀杆与上阀体的衔接处采用耐高压（0.4-0.6MPa）耐高温（阀体内工作温度约1150-1250℃）密封圈和内部能充氮气的囊式密封圈，保证了热风阀在任意状态下阀杆处的煤气都不能向外泄漏，提高了热风阀的使用安全性。

2、本发明的热风阀中的阀板与阀座的接触面为双面楔形（或单面楔形），在阀板落下关闭时，可实现阀板与阀座的接触面自动密封。而且密封接触面上喷焊了耐高温硬质合金密封材料，有效防止了热风阀在关闭阀板时阀板一侧的煤气与另一侧的氧气混合而造成继续燃烧或产生燃爆，起到了很好的密封效果，从而提高了热风阀的安全操作性，延长了设备的使用寿命，减少了检修和休风时间，提高了工作效率，有效地节约了生产成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的热风阀的主视图；

图2为本发明的热风阀的侧视图；

图3为本发明的热风阀中阀杆处的密封结构剖面图；

图4为图1中的A-A向剖视图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的热风阀包括阀杆3、阀体4、阀板5和阀座6，其中，阀杆3与阀板5固接，阀板5位于阀体4与阀座6的内部型腔中，本发明的热风阀通过阀杆3带动阀板5在阀体4与阀座6的内部型腔中上下移动，以完成热风阀的启闭，从而进一步实现热风炉中热风通道的开启与关闭。

其中，本发明中的阀体4包括上阀体41和下阀体42，上阀体41与下阀体42采用螺栓紧密连接，且上、下阀体的连接表面采用耐高压、耐高温的密封材料密封，从而在恶劣的工况环境下也能达到很好的密封和长寿的效果。

进一步，与阀板5固接的阀杆3从上阀体41的顶端伸出，本发明中的阀杆3优选为两根，且左右对称设置。如图1所示，本发明中的两根阀杆3通过横梁2连接在一起，横梁2的上方设置有吊环1，用于驱动热风阀的电动或液压传动机构（图中未示）与吊环1通过铰链连接，由此便可通过电动或液压传动机构的驱动来实现阀板的开启与关闭。另外，结合直接还原铁竖炉的具体工况，本实施例中的阀杆的直径范围优选为50-200mm。

继续参见图1，阀杆3与上阀体4的衔接处设置有耐高压密封装置7，其可有效防止煤气从阀杆处的泄漏，保证开启和关闭热风阀时阀杆处的严密性，提高热风阀的使用安全性。参见图3可知，耐高压密封装置7设置在上阀体41顶部的孔槽中，主要包括上压盖71、下压盖72、囊式密封圈73和耐高压耐高温密封环74。其中，上压盖71和下压盖72环绕阀杆3设置，且上压盖71与下压盖72之间通过螺栓紧密连接。

进一步，如图3所示，上压盖71与阀杆3之间设置有内部能充气的囊式密封圈73，囊式密封圈73的内部设有可移动的内芯731，此外，上压盖71上形成有充气口711。需要密封时，可通过充气口711向囊式密封圈73内部充入一定压力的气体，当气体到达囊式密封圈73内部时，由于气体的膨胀使内芯731向外侧方向压紧，同时囊式密封圈73向内侧膨出，从而与阀杆3紧密接触，起到很好的密封作用。本实施例中，向囊式密封圈73内部充入的气体优选为氮气。

相应的，下压盖72与阀杆3之间设置有至少一个耐高压耐高温密封环74，耐高压耐高温密封环74应至少能承受0.4-0.6MPa的压力和阀体内部1150-1250℃的温度。此外，为更好的保证密封效果，本发明中位于上压盖71与阀杆3之间的囊式密封圈73和位于下压盖72与阀杆3之间的耐高压耐高温密封环74之间还可设置有内套75，以及下压盖72与上阀体41顶部的孔槽底部之间设置有耐热密封圈77。

进一步，为使得阀杆3与上阀体41在高温工作状态下能正常稳定运行，本发明中的阀杆3与上阀体41采用高压循环水冷却，结合图3可知，上阀体41顶部的孔槽侧壁上形成有进水口411，进水口411与下压盖72之间设置有水冷壁78，由此即可保证本发明的热风阀在高温下也能正常稳定的运行。

另外，为保证阀杆3上下运动时的润滑效果，下压盖72上还可形成有注油口721，相应的，在对应注油口721的位置处，下压盖72与阀杆3之间设置有油环76，优选的是，油环76位于多个耐高压耐高温密封环74之间。

综上，本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀通过在阀杆与上阀体的衔接处采用耐高压（0.4-0.6MPa）耐高温（阀体内工作温度约1150-1250℃）密封圈和内部能充氮气的囊式密封圈，保证了热风阀在任意状态下阀杆处的煤气都不能向外泄漏，提高了热风阀的使用安全性。

下面继续参见图2和图4，本发明中的阀板5为楔形阀板，既可以是单面楔形，也可以是双面楔形，本实施例中优选的是如图2所示的双面楔形。进一步，本发明中的阀板5的楔形形状为下降楔形，也即阀板5的上部厚度大于阀板5的下部厚度。本发明中的阀板采用上大下小的双面楔形或单面楔形的形状，保证了关闭阀板时阀板与阀座处的严密性。另外，结合直接还原铁竖炉的具体工况，本实施例中阀板的直径范围优选为500-3000mm。

进一步，如图4所示，阀板5与阀座6的圆环接触面上可设置有耐热耐磨密封体61，其可采用耐高温、耐磨损的硬质合金材料喷焊形成，由此使得阀板和阀座可不直接经受高温热辐射和热风冲刷，并起到耐热、耐磨损作用，从而达到热风阀安全、长寿、稳定运行的目的。

综上，本发明中的阀板与阀座的接触面为双面（或单面）楔形，在阀板落下关闭时，可实现阀板与阀座接触面的自动密封。此外，阀板与阀座的密封接触面上喷焊了硬质合金的密封材料，从而可有效的防止热风阀在关闭阀板时一侧的煤气与另一侧的氧气混合而造成继续燃烧或产生燃爆，起到了很好的密封和安全效果，提高了热风阀的安全操作性，延长了设备的使用寿命，减少了休风时间，提高了工作效率，节约了生产成本，提高了经济效益。

另外，为使得本发明的热风阀可在高温工作状态下能正常稳定运行，本发明中的阀杆3、阀体4、阀板5、阀座6均可采用高压循环水冷却，具体冷却方式可参见现有技术中常用的设置形式，在此不详细描述。

本发明的一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀为防止煤气从阀杆处泄漏，在上部阀杆处设置了耐高压密封圈和充气（带内芯）囊式密封圈；阀板则由传统的等厚圆形盘设置为双楔面形（或单楔面形），且阀板与阀座沿圆周接触表面采用耐高温、耐磨损的硬质合金材料喷焊技术，实现了严格密封和长寿，检修维护方便，使用成本低，容易实现并保持良好的密封效果目的。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，包括阀杆(3)、阀体(4)、阀板(5)和阀座(6)，阀杆(3)与阀板(5)固接，阀板(5)位于阀体(4)与阀座(6)的内部型腔中，其特征在于，阀板(5)为楔形阀板，与阀板(5)固接的阀杆(3)从阀体(4)的顶端伸出，阀杆(3)与阀体(4)的衔接处设置有耐高压密封装置(7)，耐高压密封装置(7)包括上压盖(71)和下压盖(72)，上压盖(71)和下压盖(72)环绕阀杆(3)设置，上压盖(71)与阀杆(3)之间设置有内部能充气的囊式密封圈(73)，囊式密封圈(73)的内部设有可移动的内芯(731)，上压盖(71)上形成有充气口(711)，囊式密封圈(73)的内部充气后内芯(731)向外侧方向压紧，囊式密封圈(73)向内侧膨出，与阀杆(3)紧密接触；阀体(4)包括上阀体(41)和下阀体(42)，上阀体(41)顶部的孔槽侧壁上形成有进水口(411)，进水口(411)与下压盖(72)之间设置有水冷壁(78)。

2.根据权利要求1所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，上阀体(41)与下阀体(42)采用螺栓紧密连接，与阀板(5)固接的阀杆(3)从上阀体(41)的顶端伸出。

3.根据权利要求2所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，耐高压密封装置(7)设置在上阀体(41)顶部的孔槽中，上压盖(71)与下压盖(72)通过螺栓紧密连接。

4.根据权利要求3所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，下压盖(72)与阀杆(3)之间设置有至少一个耐高压耐高温密封环(74)，耐高压耐高温密封环(74)能承受0.4-0.6MPa的压力和阀体内部1150-1250℃的温度。

5.根据权利要求4所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，囊式密封圈(73)与耐高压耐高温密封环(74)之间设置有内套(75)；下压盖(72)与上阀体(41)顶部的孔槽底部之间设置有耐热密封圈(77)。

6.根据权利要求1或2所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，阀板(5)的楔形形状为下降楔形，即阀板(5)的上部厚度大于阀板(5)的下部厚度。

7.根据权利要求6所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，阀板(5)为双面楔形，阀板(5)的直径范围为500-3000mm。

8.根据权利要求7所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，阀板(5)与阀座(6)的圆环接触面上设置有耐热耐磨密封体(61)。

9.根据权利要求1或2所述的用于直接还原铁竖炉的热风炉系统中的热风阀，其特征在于，阀杆(3)为两根，左右对称设置，两根阀杆(3)通过横梁(2)连接在一起，横梁(2)的上方设置有吊环(1)，用于驱动热风阀的电动或液压传动机构与吊环(1)通过铰链连接，阀杆(3)的直径范围为50-200mm。