CN105115307B - 速冷机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速冷机构，包括底座以及位于该底座上方的上部框架，其中，上部框架形成有多个用于容纳电石或铁合金的凹槽，该凹槽的底端通过所述底座进行密封，上部框架设有用于容纳冷却水的冷却水管道以及与该冷却水管道连通的冷却水入口和冷却水出口，底座设有用于容纳冷却水的储水槽以及与该储水槽连通的进水管和出水管，冷却水管道环形布置于上部框架的侧壁上，冷却水管道设有多个，多个冷却水管道之间独立设置，每一冷却水管道对应设置一冷却水入口和冷却水出口。本发明提出的速冷机构，以强制水冷为基础，实现了快速冷却凹槽内的合金及液态电石。

Description

速冷机构及其控制方法

技术领域

本发明涉及冷却设备结构和控制方法技术领域，尤其涉及一种速冷机构及其控制方法。

背景技术

电热法制备铁合金及电石工艺已经由粗放的家庭作坊式发展为精细的自动化生产模式。全密闭式矿热炉生产逐渐取代开放式和内燃式的生产方式，炉型变压器也从300kVA发展到100 MVA，甚至更大。大型化进一步加速产业的集中度，也促使矿热炉整体装备技术不断向前发展。矿热炉利用电能将合金元素从原料中还原出来，同时发生系列的高温物理化学反应，过程耗能大，污染重。在节能环保要求越发严格的当下，如何提升矿热炉装备的环境友好程度，是一个值得不断探索的方向。

传统铁合金冶炼工艺，数小时出一次合金。高温液态合金进入铁包后，再由铁包浇入地坑，一段时间冷却，在之前凝固的合金表面上继续浇注下一组高温液态合金。厂区热辐射严重，且耗时长，后续破碎过程需要大量的人力和物力，而定尺寸浇注也无法同时满足所有厂家的产品要求。

电石生产过程，每1 h出一次电石。高温液态电石由出炉口浇入电石锅中，电石小车牵引下，沿轨道运至冷却区域自然空冷，冷却3~4 h后，吊车将结壳高温电石吊离电石锅，运抵空冷区继续冷却24~36 h。轨道冷却过程需要占用大量时间和空间，致使出炉系统需要至少布置两个跨列，轨道上布满电石锅，厂房面积无法得到有效利用，一次投资巨大，且生产节奏也无法进一步提升。同时在这样的操作模式下，无法对电石显热做进一步利用，能量浪费明显。

为此，开发一种适用于铁合金和电石的通用冷却机构，使其同时满足浇注合理加工尺寸及短时冷却时间要求，这对减小一次投资，改善车间生产条件，增加产品市场竞争力具有极其重要的作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种速冷机构及其控制方法，旨在对电石以及铁合金进行快速冷却。

为实现上述目的，本发明提供一种速冷机构，包括底座以及位于该底座上方的上部框架，其中，所述上部框架形成有多个用于容纳电石或铁合金的凹槽，该凹槽的底端通过所述底座进行密封，所述上部框架设有用于容纳冷却水的冷却水管道以及与该冷却水管道连通的冷却水入口和冷却水出口，所述底座设有用于容纳冷却水的储水槽以及与该储水槽连通的进水管和出水管，所述冷却水管道环形布置于所述上部框架的侧壁上，所述冷却水管道设有多个，多个所述冷却水管道之间独立设置，每一所述冷却水管道对应设置一冷却水入口和冷却水出口。

优选地，所述上部框架的上方还设有吊环。

优选地，所述底座和上部框架为可拆卸连接。

优选地，所述上部框架材质为不锈钢，所述上部框架的内侧壁的壁厚为200~400mm，所述凹槽的宽度为200~600 mm。

优选地，所述凹槽的数量为4~16。

优选地，所述底座材质为不锈钢，所述底座为长方体，其长度为4.0~8.0 m，宽度为2.0 m~4.0 m，厚度200~400 mm。

优选地，所述进水管和出水管均设置有多个，所述底座为同侧进水、对侧出水模式。

优选地，所述上部框架为同侧进水、同侧出水模式。

本发明进一步提出一种基于上述的速冷机构的控制方法，包括以下步骤：

向底座的储水槽和上部框架的冷却水管道注入冷却水，并控制所述储水槽和冷却水管道的冷却水量为20~100 m³/h；

将高温液态合金或电石浇注到上部框架的凹槽内以进行冷却；

提升上部框架，将冷却后的合金或电石推离所述底座外以进行运输。

本发明提出的速冷机构，以强制水冷为基础，快速冷却凹槽内的合金及液态电石，实现短时和定尺成型，上部框架可根据不同成品要求来灵活设置凹槽的宽度，满足浇注加工尺寸及速冷要求。当对电石或铁合金冷却完成后，提升上部框架或降低底部平台，将产品移送至指定吊装区域，以此实现提高生产节奏，提升经济效益的目的。本发明提出的速冷机构具有投资费用低、操作简单以及冷却速度快的优点，克服了传统铁合金生产地坑浇注耗时，耗力，环境恶劣的弊端，同时也克服了电石浇注过程电石锅数量多，冷却占地面积大，冷却时间长等不利因素。另外，本速冷机构还可降低一次投资，加速生产节奏。

附图说明

图1为本发明速冷机构优选实施例的主视结构示意图；

图2为本发明速冷机构优选实施例的俯视结构示意图；

图3为本发明速冷机构中底座的水路结构示意图；

图4为本发明速冷机构中上部框架的水路结构俯视图；

图5为本发明速冷机构中上部框架的水路结构正视图。

图中，10-底座，11-储水槽，12-进水管，13-出水管，20-上部框架，21-冷却水管道，22-冷却水入口，23-冷却水出口，24-凹槽，25-吊环。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1至图5，本优选实施例中，速冷机构，包括底座10以及位于该底座10上方的上部框架20，其中，上部框架20形成有多个用于容纳电石或铁合金的凹槽24，该凹槽24的底端通过底座10进行密封，上部框架20设有用于容纳冷却水的冷却水管道21以及与该冷却水管道21连通的冷却水入口22和冷却水出口23，底座10设有用于容纳冷却水的储水槽11以及与该储水槽11连通的进水管12和出水管13，冷却水管道21环形布置于上部框架20的侧壁上，冷却水管道21设有多个（本实施例中设置有两个），多个冷却水管道21之间独立设置，每一冷却水管道21对应设置一冷却水入口22和冷却水出口23。本实施例中，上部框架20为同侧进水、同侧出水模式，即一冷却水管道21的进水管12和出水管13位于上部框架20的同一侧，另一冷却水管道21的进水管12和出水管13位于上部框架20的另一侧。

将高温液态合金或电石浇注于凹槽24内后，通过向冷却水管道21和储水槽11注入循环的冷却水以对高温液态合金或电石进行冷却。本实施例中，控制冷却水量为20~100m³/h。

进一步地，参照图1，上部框架20的上方还设有吊环25。通过设置吊环25从而方便起吊上部框架20。

进一步地，底座10和上部框架20为可拆卸连接。依靠上部框架20的重力密封对底座10和上部框架20的接触面进行密封，从而方便对冷却后的合金或电石进行运输。

本实施例中，上部框架20材质为不锈钢，上部框架20的内侧壁的壁厚为200~400mm，凹槽24的宽度为200~600 mm。凹槽24的数量为4~16。

根据不同成品要求，将凹槽24的宽度在200~600 mm之间变化，以满足浇注加工尺寸及速冷要求，从而提高生产节奏，并提升经济效益。

底座10材质为不锈钢，底座10为长方体，其长度为4.0~8.0 m，宽度为2.0 m~4.0m，厚度200~400 mm。

进水管12和出水管13均设置有多个，底座10为同侧进水、对侧出水模式，即多个进水管12位于底座10的一侧，多个出水管13位于底座10的另一侧。本实施例中以进水管12和出水管13均设置有两个为例具体说明。

对于39 MVA的SiMn炉，当未采用本速冷机构时，4小时出炉一次，未采用该速冷机构，需要配备8 m×8 m×250 mm的地坑，一次浇注高度在100 mm左右，一个班次浇注2次。浇注过程中，车间产生大量水汽并伴随严重热辐射，对操作人员和环境破坏较为严重，且后续加工工序繁琐。而采用该机构，通过水冷换热，迅速降低合金表面温度，缓解生产环境。凝固得到的金属可以利用铲车直接推至空旷区域，简单破碎后装车外运即可。

对于45 MVA的电石炉，当未采用速冷机构时，需要两个冷却跨，96个电石锅及配套的电石小车以及若干个备用锅与小车。一次投资在2000万左右。而采用本速冷机构，通过中间储运机构将液态电石浇入，无需电石锅，另外还减少厂房面积，将产生可观的经济效益。

本发明提出的速冷机构，以强制水冷为基础，快速冷却凹槽24内的合金及液态电石，实现短时和定尺成型，上部框架20可根据不同成品要求来灵活设置凹槽24的宽度，满足浇注加工尺寸及速冷要求。当对电石或铁合金冷却完成后，提升上部框架20或降低底座10，将冷却后的产品移送至指定吊装区域，以此实现提高生产节奏和提升经济效益的目的。本发明提出的速冷机构具有投资费用低、操作简单以及冷却速度快的优点，克服了传统铁合金生产地坑浇注耗时，耗力，环境恶劣的弊端，同时也克服了电石浇注过程电石锅数量多，冷却占地面积大，冷却时间长等不利因素。另外，本速冷机构还可降低一次投资，加速生产节奏。

本发明进一步提出一种基于上述的速冷机构的控制方法。

本优选实施例中，一种速冷机构的控制方法，包括以下步骤：

向底座的储水槽和上部框架的冷却水管道注入冷却水，并控制所述储水槽和冷却水管道的冷却水量为20~100 m³/h；

将高温液态合金或电石浇注到上部框架的凹槽内以进行冷却；

提升上部框架，将冷却后的合金或电石推离所述底座外以进行运输。

本实施例提出的速冷机构的控制方法，通过将储水槽和冷却水管道的冷却水量控制为20~100 m³/h，从而保证了本速冷机构的冷却速度，从而提高生产节奏，进而达到提升经济效益的目的。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种速冷机构，其特征在于，包括底座以及位于该底座上方的上部框架，其中，所述上部框架形成有多个用于容纳电石或铁合金的凹槽，该凹槽的底端通过所述底座进行密封，所述上部框架设有用于容纳冷却水的冷却水管道以及与该冷却水管道连通的冷却水入口和冷却水出口，所述底座设有用于容纳冷却水的储水槽以及与该储水槽连通的进水管和出水管，所述冷却水管道环形布置于所述上部框架的侧壁上，所述冷却水管道设有多个，多个所述冷却水管道之间独立设置，每一所述冷却水管道对应设置一冷却水入口和冷却水出口。

2.如权利要求1所述的速冷机构，其特征在于，所述上部框架的上方还设有吊环。

3.如权利要求1所述的速冷机构，其特征在于，所述底座和上部框架为可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的速冷机构，其特征在于，所述上部框架材质为不锈钢，所述上部框架的内侧壁的壁厚为200~400 mm，所述凹槽的宽度为200~600 mm。

5.如权利要求1所述的速冷机构，其特征在于，所述凹槽的数量为4~16。

6.如权利要求1所述的速冷机构，其特征在于，所述底座材质为不锈钢，所述底座为长方体，其长度为4.0~8.0 m，宽度为2.0 m~4.0 m，厚度200~400 mm。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的速冷机构，其特征在于，所述进水管和出水管均设置有多个，所述底座为同侧进水、对侧出水模式。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的速冷机构，其特征在于，所述上部框架为同侧进水、同侧出水模式。

9.一种基于权利要求1至8中任意一项所述的速冷机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

向底座的储水槽和上部框架的冷却水管道注入冷却水，并控制所述储水槽和冷却水管道的冷却水量为20~100 m³/h；

将高温液态合金或电石浇注到上部框架的凹槽内以进行冷却；

提升上部框架，将冷却后的合金或电石推离所述底座外以进行运输。