CN104132534A - 一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，包括窑底板、窑边壳、窑腔和余热回收利用管道。所述的余热回收利用管道在轨道窑内呈“S”形分布，主烧结窑排出烟气中的热量通过余热回收利用管道在轨道窑底部进行换热；排气口穿过窑顶盖、上保温层与隔板，使窑腔直接与排气管道相连通；盛放于坩埚内的坯料通过轨道进入轨道窑中，经过预处理后再送进入主烧结窑内。这种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑可以降低钒氮合金坯料中的水分与碱金属含量，减少对主烧结窑的侵蚀。同时该轨道窑的热源来自于主烧结窑排出烟气中回收的余热，降低了钒氮合金生产能耗的同时减少对环境的污染。

Description

一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域的炉料预处理设备，具体的是指钒氮合金生产过程中回收利用主烧结窑余热预处理钒氮合金坯料的轨道窑。

背景技术

钒氮合金作为一种新型钢铁添加剂，可替代钒铁用于微合金化钢的生产。它添加于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋、普通工程钢以及铸铁中，能够显著提高钢的耐磨性、耐腐性、强度、韧性、硬度、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。钒氮合金技术充分利用了廉价的氮元素，钒钢中氮含量的增加降低了析出相长大的趋势，析出相颗粒变细，更充分发挥钒的作用，在高强度低合金钢中，钒氮合金比钒铁具有更有效的沉淀强化和晶粒细化作用，同时在达到相同强度下，添加钒氮合金较添加钒铁可节约钒30～40%。钒氮合金在实际应用中具有提高建筑物和制品安全性能、减少钢材用量、节约成本等优势，因此已被国内外钢厂普遍使用。

现有制取钒氮合金的技术中，用于工业生产钒氮合金的方式主要有两种：一种是连续式高温烧结窑生产钒氮合金，第二种是采用微波炉对钒氮合金坯料进行高温加热制取钒氮合金。

专利ZL200410083901.8公开了“连续制取钒氮合金的煅烧设备推板窑的炉膛结构”，该推板窑纵向依次设置有低温段、过渡段、高温段和冷却段。低温段有5 个温区，过渡段有4 个温区，高温段设7 个温区，冷却段分为自然冷却区和强制冷却区；各个温区的侧墙砖相应位置上有加热元件插孔，使加热元件与窑腔隔离。

专利CN102435066A公开了“一种高温烧结窑炉”用于制取钒氮合金，该窑炉包括炉体，与炉体的进料口连通的升温段，与升温段连通的高温段，与高温段连通且与炉体的出料口连通的降温段。设置在炉体上，且向炉体内发射微波的多个微波加热装置。一边穿过炉体，且具有盛放钒氮合金坯料的推板的封闭式多边形轨道；物料在微波提供能源进行加热条件下自发热，然后进行还原氮化反应生成钒氮合金。 

现有的发明技术通过在不同温区设计不同的内腔结构、选用合适抗耐腐蚀内衬材料的方式提高了窑炉的使用寿命，但其仍旧具有以下缺陷。

1）在目前的工业化生产过程中，没有专门针对钒氮合金坯料进行连续在线预处理的设备。

2）在连续生产钒氮合金过程中，坯料的预处理方式对主烧结窑的使用寿命有比较大的影响，其主要原因是钒氮合金坯料中含有10%左右的水分以及一定量的低沸点碱金属物质，坯料进入主烧结窑后，水分以蒸气的形式逸出对石墨内衬造成极强的氧化侵蚀，严重影响主烧结窑的寿命。

3）生产钒氮合金主烧结窑的工作温度远超过坯料中碱金属元素（比如K和Na）的沸点，因此碱金属元素将通过蒸气的方式发生物相迁移，并随着炉内气流一起向排气方向运动，遇到水或二氧化碳则生成低熔点、高沸点的强碱，比如：KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃等并附着于炉腔材料上，且不断地对炉腔材料进行腐蚀，严重影响主烧结炉使用寿命。

4）为了使钒氮合金坯料中的水分及碱金属物质尽量地在主烧结窑的低温区排出，主烧结窑推速较慢，制约了钒氮合金的产量。

5）常规的冶金炉料预处理设备通常采用煤、煤气、电等作为能源进行加热，不仅增加能耗，提高了产品的生产成本，同时对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种专门针对钒氮合金坯料预处理的余热回收利用轨道窑，在钒氮合金生产过程中，坯料通过轨道送入预处理轨道窑中，预处理轨道窑利用主烧结窑排出烟气中的余热进行加热，坯料在设定的温度下预处理后再被送入主烧结窑内。

本发明是通过下述技术方案得以实现的。

一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，包括窑底板、窑边壳、窑腔和余热回收利用管道；所述的窑腔上端是隔板，隔板与窑顶盖间由上保温层填充；排气口穿过顶盖、上保温层与隔板，使窑腔直接与排气管道相连通。

所述的排气管道外接有引风机，能够将轨道窑内部产生的水分与碱金属气体及时地排出窑腔，减少对轨道窑内衬材料的侵蚀。

所述的窑底板上直接铺设下保温层，支撑砖铺设于下保温层上，支撑砖以行为单位，每行间有固定的间隔。

所述的支撑砖内部留有对流口，可以使余热回收利用管道穿过该对流口，在轨道窑内呈“S”形分布，主烧结窑排出烟气中的热量利用余热回收利用管道，在轨道窑底部进行换热，将整个窑腔加热到设定的温度。同时轨道窑内被加热的气体通过对流口流动，保证窑腔内的温度均匀分布。

所述的窑边壳外设置有测温仪表，测温仪表的测温端伸入窑腔内部，直接反应窑腔内的温度。

所述的保温层由轻质保温砖和石棉纤维板组成，所述的隔板由高强度钢板制成，具有较高的机械性能与耐蚀性，所述的支撑砖由莫来石材质构成。

所述的支撑砖上为导轨，导轨跨过支撑砖的间隔，导轨与导轨之间由塞砖相互隔开，便于气体的流动。在轨道窑两端设有封口砖，封口砖中心没有对流口，减少了热量的散失。

所述的窑腔与窑边壳之间是由耐火砖砌成的侧墙，坩埚位于两端侧墙中间，坩埚与推板组成一个整体在窑腔内移动，推板直接在导轨上面滑动，而推板的两侧设有边导轨，使推板滑行在一条直线上。

所述的坩埚与推板由石墨材料制成，导轨与边导轨由刚玉材料制成。

与现有的生产设备相比，本发明的有益效果为。

1）本发明一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，提供了一种专门针对钒氮合金生产过程中，对其坯料的在线预处理的轨道窑。该轨道窑可以将钒氮合金坯料中的水分由10%左右降低至1%以内，同时促进碱金属的逸出，减少水蒸气及碱金属对主烧结窑的腐蚀，提高主烧结窑的使用寿命。

2）本发明一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，利用该轨道窑对钒氮合金坯料进行预处理后，由于坯料中的水分与碱金属在坯料进入主烧结炉之前被除去，可以缩短物料在主烧结窑内的停留时间，提高钒氮合金产品的产量。

3）本发明一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，是一种余热回收利用的轨道窑，将生产钒氮合金过程主烧结窑排出烟气中的余热作为能源，使热量在余热回收利用管道内换热，利用这部分热量将整个预处理轨道窑加热至设定的温度。而不增加新的能源消耗，在降低钒氮合金生产能耗的同时避免了对环境造成的污染。

4）本发明一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，根据其结构和钒氮合金坯料的预处理过程中的窑炉环境的要求，选择了不同类型的耐火材料。另一方面在排气管道出口位置设有引风机，将窑炉内的废气及时地排出窑腔，减少了气体对耐火材料的侵蚀，提高了预处理轨道窑的使用寿命，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明中轨道窑的外形示意图。

图2是本发明中轨道窑的两端结构示意图。

图3是本发明中轨道窑的内部结构示意图。

图4是本发明中轨道窑的局部示意图。

图中：窑顶盖1、窑侧壁2、窑端盖3、窑底板4、窑底座5、窑腔6、排气管道7、测温仪表8、余热利用进气管口9、余热利用出气管口10、推板11、坩埚12、排气口13、上保温层14、隔板15、侧墙16、边导轨17、竖起顶砖18、封口砖19、导轨20、间隔砖21、下保温层22、支撑砖23、对流口24、余热回收利用管道25。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施作具体说明。

根据附图1、附图2、附图3、附图4制作本发明的产品，本发明是一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，包括图中：可以拆卸的窑顶盖1、在轨道窑的两端为窑侧壁2、窑侧壁2和窑底板4连为一个整体；窑侧壁2与窑腔6之间由侧墙16支撑，侧墙16分布于窑腔6的两端，形成一个空间使位于其中间的推板11与坩埚12在窑腔6下端的导轨20上滑动；余热回收利用管道25穿过支撑砖23上的对流口24，在轨道窑内呈“S”形分布。

所述的预处理轨道窑划分为5～10节，每节的长度为2～8米，窑腔6其宽度为500～1000mm，高度为350～800mm。在轨道窑的两端设置有窑端盖3，窑端盖3将窑侧壁2中间的耐火材料密封，只留下窑腔6的空间。窑端盖3前面是封口砖19，封口砖19上没有对流口24，可以减少热量的散失。

所述的窑顶盖1上留有排气口13，排气口13穿过上保温层14与隔板15，使其与窑腔6直接连通。排气口13外接排气管道7，排气管道7的末端设有引风机，使窑腔6内保持微负压。窑腔6内产生产的废气在负压条件下，通过排气口13和外接的排气管道7及时地排出窑腔6。

所述的推板11直接放置于导轨20上，在液压系统推动作用下穿过窑腔6向前移动。在推板11的两侧设有边导轨17，将推板11的位置进行固定，使推板11与坩埚12运行在一条直线上。

所述的导轨20之间由间隔砖21隔开，导轨20与间隔砖21均砌筑于支撑砖23上方，支撑砖23以行为单位，每行间有固定的间隔，可以使余热回收利用管道25盘曲在间隔腔内。

所述的支撑砖23自身中心留有对流口24，可以使余热回收利用管道25穿过对流口24，在轨道窑内呈“S”形分布，同时窑腔6内被加热的气体通过对流口24实现流动，保证窑腔6内的温度均匀分布。

所述的窑底板4下端为窑底座5，在窑底板上直接铺设下保温层22，然后是支撑砖23，在下保温层的两侧有竖起顶砖18，用于支撑边轨道17。

所述的主烧结窑排出的烟气由位于窑侧壁2下端的余热利用进气管口9进入盘曲在间隔腔内的余热回收利用管道25，然后经余热利用出气管口10排出。整个窑腔6内的温度由测温仪表8直接检测，钒氮合金坯料在设定温度条件进行预处理。

实施例1

在本发明实施过程中，一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑共5节，每节的长度为2.5米。窑腔6其宽度为500mm，高度为350mm。将盛满钒氮合金坯料的坩锅送入该轨道窑中，控制推板11的推速在900秒/组，通过控制余热利用进气管口9与余热利用出气管口10的开度，将轨道窑的窑腔6温度控制在200℃。钒氮合金坯料在轨道窑内预处理后，检测坯料中的水分含量由9.5%降低至0.9%，K₂O+Na₂O的总量由0.8%降低至0.5%。减少了钒氮合金坯料进入主烧结窑后对窑腔的腐蚀，另一方面该轨道窑的热源来自于主烧结窑排出烟气中回收的余热，降低了钒氮合金生产能耗的同时减少了对环境的污染。

实施例2

在本发明实施过程中，一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑共7节，每节的长度为3米。窑腔6其宽度为600mm，高度为450mm。将盛满钒氮合金坯料的坩锅送入该轨道窑中，控制推板11的推速在900秒/组，通过控制余热利用进气管口9与余热利用出气管口10的开度，将轨道窑的窑腔6温度控制在200℃。钒氮合金坯料在轨道窑内预处理后，检测坯料中的水分含量由9.5%降低至0.5%，K₂O+Na₂O的总量由0.8%降低至0.25%。

实施例3

在本发明实施过程中，一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑共7节，每节的长度为3米。窑腔6其宽度为600mm，高度为450mm。将盛满钒氮合金坯料的坩锅送入该轨道窑中，控制推板11的推速在900秒/组，通过控制余热利用进气管口9与余热利用出气管口10的开度，将轨道窑的窑腔6温度控制在300℃。钒氮合金坯料在轨道窑内预处理后，检测坯料中的水分含量由9.5%降低至0.3%，K₂O+Na₂O的总量由0.8%降低至0.15%。

Claims (5)

1.一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，其特征在于，包括：可以拆卸的窑顶盖（1），在轨道窑两端的窑侧壁（2），窑侧壁（2）和窑底板（4）连为一个整体；窑侧壁（2）与窑腔（6）之间由侧墙（16）支撑，侧墙（16）分布于窑腔（6）的两端，形成一个空间使位于其中间的推板（11）与坩埚（12）在窑腔（6）下端的导轨（20）上滑动；余热回收利用管道（25）穿过支撑砖（23）上的对流口（24），在轨道窑内呈“S”形分布。

2.根据权利要求1所述的一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，其特征在于，所述的轨道窑划分为5～10节，每节的长度为2～8米；所述的窑腔（6）其宽度为500～1000mm，高度为350～800mm。

3.根据权利要求1所述的一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，其特征在于，所述的窑顶盖（1）上留有排气口（13），排气口（13）穿过上保温层（14）与隔板（15），与窑腔（6）直接连通，排气口（13）外接排气管道（7）。

4.根据权利要求1所述的一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，其特征在于，所述的导轨（20）之间由间隔砖（21）隔开，导轨（20）与间隔砖（21）均砌筑于支撑砖（23）上方，支撑砖（23）以行为单位，每行间有固定的间隔，可以使余热回收利用管道（25）盘曲在间隔腔内。

5.根据权利要求1所述的一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，其特征在于，所述的窑侧壁（2）下端的余热利用进气管口（9）将主烧结窑排出的烟气送进盘曲在间隔腔内的余热回收利用管道（25）中，然后经余热利用出气管口（10）排出。