CN108118108A - 提高混铁炉铁水温度的感应加热方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高混铁炉铁水温度的感应加热方法及系统，属于冶金工业领域，该感应加热方法包括：将感应线圈增设在混铁炉炉壁内；利用中频电流经感应线圈在混铁炉炉内产生电涡流对铁水升温。该感应加热系统包括：混铁炉；感应线圈，设置在混铁炉的炉壳与隔热层之间的夹层内；外部供电设施，与感应线圈电连接，用于向感应线圈提供中频电流。本发明通过在炉壳与隔热层之间安装由水冷的铜管、铝管等制成的感应线圈，并向感应线圈提供中频电流，以在炉内产生电涡流，而释放大量热量用于炉内的废钢熔化或铁水升温。同时，产生向上的洛伦兹力，带动熔融金属液体向上运动，起到搅拌作用。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业技术领域，涉及金属熔炼设备，具体涉及一种提高混铁炉铁水温度的感应加热方法及系统。
背景技术
随着国内废钢资源的逐年增加，废钢作为一种清洁可再生资源，提升其在转炉炼钢流程的利用率被越来越多的钢铁企业所重视。在实际钢铁生产条件下，一些方法和设备被用于提升转炉原料中的废钢占比，但都存在问题如下：
1)铁水“一罐到底”：既有钢铁企业进行“一罐到底”、铁包加盖的改造一次性投入较大，且铁水化学能有限的影响，提升废钢比有限；
2)铁包/转炉内废钢烘烤：废钢烘烤至200～800℃会产生大量二噁英，污染环境。且转炉内烘烤废钢会影响转炉生产周期，影响产能。
3)转炉烟气废钢预热：在转炉上方安装高温烟气废钢在线预热装置，受转炉厂房高度限制，工程实施有难度；若将高温烟气引至合适位置，实施离线废钢烘烤，加热后的废钢调运困难。此外，废钢预热仍然存在二噁英污染环境的问题。
4)转炉内补充发热剂：常用的有碳质发热剂和硅质发热剂。碳质发热剂，如：焦炭、煤等带入的硫会污染钢水，硅质发热剂导致炉渣量大幅增加，均会增加转炉工序的操作难度。
因此，在现有生产流程、设备的基础上，进行适当的技术改造，提升转炉流程废钢利用率，具有很大的现实意义。
混铁炉是钢铁企业常用于缓解炼铁-炼钢能力不匹配的重要设备。常规混铁炉仅用于储存铁水、铁水保温等，功能定位单一。常规混铁炉虽然配备烧嘴，但功率较小，基本只能用于防止炉口结渣。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种提高混铁炉铁水温度的感应加热方法及系统，在强化铁水保温功能的同时，实现废钢熔化及铁水升温的功能。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种提高混铁炉铁水温度的感应加热方法，包括：将感应线圈增设在混铁炉炉壁内；利用中频电流经感应线圈在混铁炉炉内产生电涡流对铁水升温。
采用上述方案，本发明通过在混铁炉炉壁安装感应线圈，大幅提升混铁炉的加热功率，在强化传统混铁炉铁水保温功能的同时，可实现铁水升温及熔化废钢的功能。以拥有一座1300t混铁炉，两座120t转炉的钢铁企业为例，铁水在混铁炉中的停留时间为：
式中，1300是混铁炉设计容量，单位t；80％是实际生产时的铁水装入比；1.02是铁水损失量；0.93是吨钢铁水消耗系数；120是转炉出钢量，单位t；70是两座转炉每天出钢炉数；70％是高炉铁水进入混铁炉占比。
其计算结果表明，铁水在混铁炉内平均停留的时间为4.5h，足以熔化废钢。目前，也尚无在混铁炉内增加感应线圈，用于废钢熔化和铁水升温的相关报道。
本发明还提供一种提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，用于实现上述的感应加热方法，包括：混铁炉，由自外向内依次设置的炉壳、隔热层、工作层组成，所述炉壳与隔热层之间设有夹层，所述工作层由自上而下依次设置的炉顶耐火材料层、渣线耐火材料层、熔池耐火材料层组成；感应线圈，设置在所述夹层内；外部供电设施，与所述感应线圈电连接，用于向所述感应线圈提供中频电流。
进一步，所述熔池耐火材料层所覆盖的区域设置所述的夹层。
进一步，所述炉壳的钢板厚度为20～40mm；所述隔热层的厚度为70～80mm；所述工作层的厚度为700～1000mm。
进一步，所述夹层与感应线圈间的空隙填充有绝缘导热材料。
进一步，所述绝缘导热材料采用绝缘导热硅胶。
进一步，所述感应线圈采用导电金属材料制成水冷管式感应线圈。
进一步，所述导电金属材料采用铜和/或铝为基体的合金材料。
本发明的有益效果是：
1、可提升转炉冶炼流程废钢利用率。以1300t混铁炉为例：采用18000kw的中频电源，电源总效率为70％，将废钢熔化并保持熔池温度在1350℃，每天增加1294t废钢利用量。经测算，按照两座120t转炉一天8400t的产能，仅此一项，可提升废钢在原料中的占比约10.1％，吨钢铁水消耗降低104kg。
2、绿色环保，降低了对环境的污染。二噁英在≥850℃的环境中，将会分解，高炉铁水温度通常在1250℃～1450℃，废钢熔化过程产生的二噁英气体在铁水中上升过程中可稳定被分解。电作为清洁能源，避免了加入硅质发热剂后，转炉炉渣量会增加的问题，可降低固废排放量。
3、有利于提升钢水冶炼品质。电感应加热过程不会污染钢水，有效避免了转炉加入碳质发热剂带入的杂质会污染钢水的问题。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明混铁炉的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，附图中的元件标号分别为：炉壳1、隔热层2、炉顶3、渣线4、熔池5、感应线圈6。
本实施例基本如附图1所示：一种提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其混铁炉的炉体从外往里包含炉壳1、感应线圈6、隔热层2、工作层。炉壳1钢板厚度为20～40mm，由可拆的侧面凸起的端盖和开有兑铁水口、出铁水口的圆筒组成的筒体；隔热层2的厚度约70～80mm，用于隔热和缓冲炉衬受热膨胀对炉壳产生的压力；感应线圈6设置在炉壳1与隔热层2之间的夹层，该夹层与感应线圈6间的空隙填充绝缘导热材料，如：绝缘导热硅胶。感应线圈6与外部供电设施(图中未表示)连接。隔热层2向里是厚度约700～1000mm的工作层，该工作层由炉顶耐火材料层3、渣线耐火材料层4、熔池耐火材料层5组成，并根据不同部位的工作要求，选择镁碳、高铝、铝碳化硅等材质。且感应线圈6由水冷的铜管、铝管等制成。通过电缆向感应线圈提供中频电流，在炉内产生电涡流，释放大量热量用于炉内的废钢熔化或铁水升温。同时，产生向上的洛伦兹力，带动熔融金属液体向上运动，起到搅拌作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种提高混铁炉铁水温度的感应加热方法，其特征在于，包括：
将感应线圈增设在混铁炉炉壁内；
利用中频电流经感应线圈在混铁炉炉内产生电涡流对铁水升温。
2.一种提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，用于实现权利要求1所述的感应加热方法，包括：
混铁炉，由自外向内依次设置的炉壳(1)、隔热层(2)、工作层组成，所述炉壳与隔热层之间设有夹层，所述工作层由自上而下依次设置的炉顶耐火材料层(3)、渣线耐火材料层(4)、熔池耐火材料层(5)组成；
感应线圈(6)，设置在所述夹层内；
外部供电设施，与所述感应线圈电连接，用于向所述感应线圈提供中频电流。
3.根据权利要求2所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述熔池耐火材料层所覆盖的区域设置所述的夹层。
4.根据权利要求2所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述炉壳的钢板厚度为20～40mm；所述隔热层的厚度为70～80mm；所述工作层的厚度为700～1000mm。
5.根据权利要求2所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述夹层与感应线圈间的空隙填充有绝缘导热材料。
6.根据权利要求5所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述绝缘导热材料采用绝缘导热硅胶。
7.根据权利要求2所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述感应线圈采用导电金属材料制成水冷管式感应线圈。
8.根据权利要求7所述的提高混铁炉铁水温度的感应加热系统，其特征在于，所述导电金属材料采用铜和/或铝为基体的合金材料。
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