CN108955243B - 车底式隧道炉加热系统及其加热工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车底式隧道炉加热系统及其加热工艺，属于冶金行业废钢加热设备技术领域。技术方案是：车底式隧道加热炉（14）的一端为进车端，车底式隧道加热炉（14）的另一端为出车端，进车室（11）设有进车室门（10）和通向进车室（11）内的进车端转运车道（8a），出车室（22）设有通向出车室（22）内的出车端转运车道（8b）和出车机（23），进车端转运车道（8a）和出车端转运车道（8b）之间设有轨道（7），轨道（7）上设有台车（4），轨道（7）、进车端转运车道（8a）、车底式隧道加热炉（14）和出车端转运车道（8b）构成环形。本发明的有益效果是：对钢铁企业节能降耗起较大的促进作用，工艺流程简单，维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种车底式隧道炉加热系统及其加热工艺，尤其是用于废钢压块的车底式隧道炉加热系统及其加热工艺，属于冶金行业废钢加热设备技术领域。
背景技术
在转炉炼钢过程中，铁水和废钢是主要的金属原料，通常情况下铁水是经过富选将含铁品位高的铁矿石做成烧结矿后通过高炉冶炼得到的。而废钢一般是厂内自产和外购的。钢铁企业为克服经济不景气的外部环境，一直致力于寻找努力降成本的有效途径。其中，提高废钢比作为转炉炼钢是一项降低成本措施，受到了各钢铁厂的高度重视。目前，既面临铁矿石资源日益趋紧、开采和冶炼成本增加的双重压力，又面临国内废钢保有量大，可保证有效供给的历史机遇，少用铁水多用废钢的转炉冶炼模式成为钢铁工业发展的总趋势。
提高废钢温度与提高废钢比相辅相成。国内外对废钢加热作了大量的研究和实践，经历了康斯迪废钢预热装置、双炉型废钢预热装置、竖炉型废钢预热装置、料篮式废钢预热装置以及回转窑废钢预热装置等，废钢加（预）热设备与炼钢设备主体之间一般分为一体式和分体式两种。这些装置虽然对炼钢工艺有一定意义的节能降耗效果，但都存在着预热温度低、预热制品内外温度不均匀、粉尘粘附在废钢上影响炼钢质量、设备运行操作难度高、故障率高、维修量大、不能适应大型工业化生产等缺点。
发明内容
本发明目的是提供一种车底式隧道炉加热系统及其加热工艺，加热温度高，物料加热温差小，工艺过程简单，能够满足炼钢的需要，解决背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种车底式隧道炉加热系统，包含台车、轨道、进车端转运车道、出车端转运车道、转运拖车、进车室门、进车室、液压推车机、进车端炉门、车底式隧道加热炉、出车端炉门、出车室、出车机和废钢槽，车底式隧道加热炉的一端为进车端，车底式隧道加热炉的另一端为出车端，车底式隧道加热炉的进车端设有进车端炉门，车底式隧道加热炉的出车端设有出车端炉门，进车端炉门外侧设有进车室，进车室设有进车室门和通向进车室内的进车端转运车道，进车室的外侧设有液压推车机，出车端炉门外侧设有出车室，出车室设有通向出车室内的出车端转运车道和出车机，出车室的外侧设有料坑和废钢槽，进车端转运车道和出车端转运车道上均设有转运拖车，进车端转运车道和出车端转运车道的中心线均与车底式隧道加热炉的中心线垂直布置，进车端转运车道和出车端转运车道之间设有轨道，轨道上设有台车，轨道、进车端转运车道、车底式隧道加热炉和出车端转运车道构成环形。
所述进车室门和出车端炉门垂直布置。
所述轨道为炉外连接进出车端转运车道的部分为回车道。
所述轨道上设有与台车和废钢槽匹配的液压推钢机与液压倾翻机。
所述车底式隧道加热炉包含预热区、加热区和均热区，加热区和均热区设有助燃风管、煤气烧咀和煤气管道，所述煤气烧咀设在车底式隧道加热炉的炉顶。
所述废钢槽的上部设有弹簧缓冲板，废钢槽的下部设有弹簧缓冲器。
所述废钢槽下设有过跨小车。
一种车底式隧道炉加热工艺，采用上述所限定的车底式隧道炉加热系统，包含以下步骤：
①将废钢压块码放在台车上；
②将台车通过轨道转运至进车端转运车道上，并通过进车端转运车道上的转运拖车将台车和台车上的废钢压块运送至进车室；
③通过进车室外侧的液压推车机将台车和台车上的废钢压块推进车底式隧道加热炉；
④加热后的废钢压块通过出车室内的出车机将台车送至出车端转运车道上的转运拖车上；
⑤将台车上加热后的废钢压块用液压推钢机卸到废钢槽中，并通过废钢槽下的过跨小车将加热后的废钢压块运至转炉进行炼钢；
⑥卸料后的台车从回车道重新进入轨道，完成一个循环。
车底式隧道加热炉加热区的温度为：600-1200℃，车底式隧道加热炉均热区的温度750-950℃。
所述废钢压块压制成正方体或长方体。
本发明的有益效果是：由于废钢被压制成正方体或长方体，进入车底式隧道炉中加热，与燃烧气体接触表面积大，加热迅速均匀，且物料静态被加热可实现最高温度1200℃，对钢铁企业节能降耗提质增效起较大的促进作用，这是其它废钢加热工艺设备所不能比的。生产工艺流程简单，工序排列清晰，便于操作，维修率低，维护成本低。工艺系统设备单台产能大，最大可实现一条生产线年产能超过300万吨，也可调整设计为年产能20-50万吨的规模，既可适应大型钢企转炉炼钢的需要，又可满足小型电炉炼钢企业和技术改造的需要。投资省，上马快，投资回收期短。对工作环境不产生污染。
附图说明
图1为本发明俯视图；
图2为本发明主视图；
图3为本发明车底式隧道加热炉局部剖视图；
图4为本发明工艺流程图；
图5为本发明工位循环图；
图中：废钢压块1、汽车2、抓钢机3、台车4、定位装置5、安全门6、轨道7、进车端转运车道8a、出车端转运车道8b、转运拖车9、进车室门10、进车室11、液压推车机12、进车端炉门13、车底式隧道加热炉14、风机15、排烟管道16、助燃风机17、助燃风管18、煤气烧咀19、煤气管道20、出车端炉门21、出车室22、出车机23、回车道24、液压推钢机25、废钢槽26、修车处27、手动转运拖车28、料坑29、液压倾翻机30、过跨小车31、弹簧缓冲板32、弹簧缓冲器33、除尘罩34。
具体实施方式
以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
参照附图1、2、3，一种车底式隧道炉加热系统，包含台车4、轨道7、进车端转运车道8a、出车端转运车道8b、转运拖车9、进车室门10、进车室11、液压推钢机12、进车端炉门13、车底式隧道加热炉14、出车端炉门21、出车室22、出车机23和废钢槽26，车底式隧道加热炉14的一端为进车端，车底式隧道加热炉14的另一端为出车端，车底式隧道加热炉14的进车端设有进车端炉门13，车底式隧道加热炉14的出车端设有出车端炉门21，进车端炉门13外侧设有进车室11，进车室11设有进车室门10和通向进车室11内的进车端转运车道8a，进车室11的外侧设有液压推钢机12，出车端炉门21外侧设有出车室22，出车室22设有通向出车室22内的出车端转运车道8b和出车机23，出车室22的外侧设有料坑29和废钢槽26，进车端转运车道8a和出车端转运车道8b上均设有转运拖车9，进车端转运车道8a和出车端转运车道8b的中心线均与车底式隧道加热炉14的中心线垂直布置，进车端转运车道8a和出车端转运车道8b之间设有轨道7，轨道7上设有台车4，轨道7、进车端转运车道8a、车底式隧道加热炉14和出车端转运车道8b构成环形。
所述轨道7上设有与台车4和废钢槽26匹配的液压推钢机25与液压倾翻机30。
一种车底式隧道炉加热工艺，采用上述所限定的车底式隧道炉加热系统，包含以下步骤：
①将废钢压块1码放在台车4上；
②将台车4通过轨道7转运至进车端转运车道8a上，并通过进车端转运车道8a上的转运拖车将台车4和台车4上的废钢压块1运送至进车室11；
③通过进车室11外侧的液压推车机12将台车4和台车4上的废钢压块1推进车底式隧道加热炉14；
④加热后的废钢压块1通过出车室22内的出车机23将台车4送至出车端转运车道8b上的转运拖车上，
⑤通过出车端转运车道8b上的转运拖车将台车4和台车4上加热后的废钢压块1运送至与回车道24相交的位置上；
⑥采用液压推钢机25将台车4上加热后的废钢压块1卸到废钢槽26中，并通过废钢槽26中的过跨小车31将加热后的废钢压块1运至转炉进行炼钢；
⑦卸料后的台车4从回车道24重新进入轨道7，完成一个循环。
在本实施例中，参照附图1、2、3，附图1中A区为装料工段，B区位卸料工段，C区位加热工段，箭头F为台车4运行方向，箭头Q为废烟气排出方向，箭头P为气流方向，箭头E为燃气和空气方向。
车底式隧道加热炉14外侧连接进车端转运车道8a与出车端转运车道8b之间的部分为轨道7回车道24，回车道24上还安装有抓钢机3和安全门6。进车室门10和出车端炉门21垂直布置，B区位卸料工段还设有液压推钢机25与液压倾翻机30，废钢槽26内设有过跨小车31，废钢槽26的上部设有弹簧缓冲板32，废钢槽26的下部设有弹簧缓冲器33。
主要设备工艺参数
车底式隧道加热炉14：
预热段长度26.00 m； 加热段长度32.00 m；均热段长度28.00 m；全长86.00 m。炉内宽度： 7-8 m，内高设计: 1900-2600㎜。
温度制度：
最高温度： 1200℃
加热温度： 800-1000℃
设置烧咀： 100-130 支
排烟温度： 180-250℃
加热方式： 裸烧
加热炉工艺流程：
废钢压块1：长×宽×高：700×700×700-1500㎜
台车4：长×宽：2800×7200㎜（可调）
码垛设计：高度方向： 2×700 mm，2块，
长度方向： 3×700 mm，3块；
宽度方向： 700-1500mm，4-8块。
台车装料： 26-36t/车，炉内装车： 30辆，加热周期： 3-6 h/车
日均产量： 3600-5000 t/d，年产量：100-150万吨
抓钢机3：为本技术领域公知内容，可直接从市场上购买
动臂长度：7700mm，斗杆长度：6000 mm，梅花抓斗斗容：1.0m3
最大抓取半径：14874 mm，最大抓取深度：7328 mm
最大抓取高度：11954 mm，
行走部分：
行走、转向控制：带操纵杆的脚踏板控制
行走马达：2×轴向柱塞式定量马达
减速机构：二级行星齿轮减速机
行走制动：常闭式湿式多盘制动器
行走速度：0-3.1/0-5.2km/h
最大牵引力：294KN
下车型式：X型
回转系统
形式：开式液压驱动，回转马达：1×轴向柱塞式定量马达
回转制动：常闭式湿式多盘制动器，回转支承：单排球回转支承
回转速度：8.4rpm
液压推钢机25：为本技术领域公知内容，可直接从市场上购买。例如：双缸液压推钢机
推杆长度：4000 mm，液压系统类型：双泵双回路负流量控制变量系统
主泵流量：2×260L/min，行走速度：0-2/0-4m/min
最大推力：300kN，装机功率：50kw/h
参照附图1、2、3、4、5，一种车底式隧道炉加热工艺，具体包含以下工序：
装料工段：将钢企自产或外购的废钢经压制成废钢压块1，尺寸为700×700×1500mm，由汽车2将压制好的废钢压块1运到废钢预热车间装料工段，经抓钢机3分别将废钢压块1放置到带定位装置5的台车4上，通过安全门6，装废钢压块1的台车4运行在轨道7上，至进车端转运车道8a的转运托车上横向运行，此时进车室门10开启，转运托车进入进车室11，进车室门10关闭，进车端炉门13和出车端炉门21同时开启，液压推车机12开始动作，将台车4推入炉内，炉出车端同步出一辆成品台车4，进车端炉门13和出车端炉门21同时关闭；
加热工段：车底式隧道废钢加热炉14内分三个功能段，即预热段、加热段和均热段，在液压推车机12的推力作用下，先进入预热段，台车4上的废钢压块1与加热段的燃烧产物—废烟气流进行对流传热，此阶段充分利用废热烟气对废钢压块1进行预热至约500℃，与此同时高温烟气也逐步降低到200-250℃经排烟管道16由风机15排出送环保除尘车间。在进车端设置的90度双向炉门双密封系统，可阻止炉内热气外逸和炉外冷空气进入炉内，确保炉内压力平衡。在加热段，设置的50-60支煤气烧咀19在空气的助燃作用下，炉内温度快速升温，废钢压块1表面温度达到800-1000℃。在均热段，设置的40-50支煤气烧咀19在空气的助燃作用下，炉内温度保持在750-950℃并适当增加炉内正压，使其热能快速向压块中心传递，使物料温度实现温差最小化。由于废钢压块1比表面积大，为减少废钢压块1氧化烧损，炉温适当下调，同时将空气过剩系数调至1.01-0.95，形成弱氧化焰或还原焰气氛进一步降低废钢压块1的氧化烧损。加热区和均热区的煤气烧咀19均设置在炉顶，且布置在台车码垛的中间横向火道，以避免炉内因高温导致料垛倒塌堵塞影响生产。为适应码垛规格尺寸的变化而带来炉内纵向火道的相应变化，炉内阻力增加且出现不确定变数，采取煤气烧咀19在台车4平面方向与废钢压块1错开规律布置并与排烟系统压力自调节功能相结合的应对措施。
卸料工段：完成加热后的废钢压块1的台车4在炉出口端经出车机23将台车4送上转运托车，并横向运行至与回车道24交汇的卸料区，此时液压倾翻机30动作，当达到设定倾斜角度时，可调倾斜角的双缸液压推钢机25开始启动，将废钢压块推至废钢槽26中，并由过跨小车31运至工艺规定的地点，此时，转运托车回到炉出口端等待出车。双缸液压推钢机25与液压倾翻机30复位。双缸液压推钢机25与液压倾翻机30实施联锁倾角运行，可确保最大限度地减小台车4上的废钢压块1卸下时的推力对台车4车衬的损坏程度以期大大降低维护成本。卸完料的台车4从回车道24重新回到轨道7上，完成一个运行循环。
当完成加热后的废钢压块1的台车4被出车机23拉出炉外时，有可能出现的从台车4上掉落的废钢散料下落到料坑29或轨道上，为避免影响台车4正常运行，出车机23附带的清扫器，自动将轨道上的散料扫至料坑29，然后由人工清理出。当卸完料有被损坏的台车4可将其运行至修车处27进行修理后由手动转运托车28送至回车道24。
为努力减少废钢压块1在卸料时对废钢槽26和过跨小车31的冲击载荷，在废钢槽26的上部设置弹簧缓冲板32，即在废钢压块1砸下的方向设置框架和挡板，当废钢压块1砸下时，挡板和弹簧的反作用力减轻冲击力。在废钢槽26的下部设置弹簧缓冲器33，亦是减轻废钢压块1砸下时，安置在过跨小车31四周的弹簧缓冲器的反作用力减轻废钢压块1砸下时的冲击力。在废钢槽的上部设置除尘罩34外接除尘器。
背景技术工艺与本发明工艺比较
表1 预热温度、能耗对比分析表
表2 不同预热温度以冶炼时间的影响分析表
表3 废钢温度与转炉废钢用量的影响测算
表3-1背景技术中的废钢（冷废钢）使用情况
| 序号 | 项目 | 单位 | 指标 | 备注 |
| 1 | 转炉吨位 | 炉/t | 50 | |
| 2 | 铁水使用量 | 炉/t | 38 | |
| 3 | 废钢使用量 | 炉/t | 12 | |
| 4 | 废钢温度 | ℃ | 25 | 常温 |
| 5 | 废钢比例 | % | 24 | |
| 6 | 钢水出炉温度 | ℃ | 1600 | 按通常假设 |
| 7 | 钢水热焓 | MJ/t | 1372 | |
| 8 | 一炉钢水总热焓 | MJ/炉 | 68.62 | |
| 9 | 钢渣比例 | % | 15.00 | 查阅网络数据 |
| 10 | 钢渣热焓 | MJ/t | 2058 | |
| 11 | 一炉钢渣总热焓 | MJ/炉 | 15.44 | |
| 12 | 一炉钢渣+钢水总热焓 | MJ/炉 | 84.05 |
表3-2本发明加热后的废钢压块冶炼指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 指标 | 备注 |
| 1 | 转炉吨位 | 炉/t | 50 | |
| 2 | 铁水使用量 | 炉/t | 35.31 | |
| 3 | 废钢使用量 | 炉/t | 14.69 | |
| 4 | 废钢温度 | ℃ | 600 | |
| 5 | 废钢热焓 | MJ/t | 330 | |
| 6 | 废钢比例 | % | 29.38 | |
| 7 | 钢水出炉温度 | ℃ | 1600 | 按通常假设 |
| 8 | 钢水热焓 | MJ/t | 1372 | |
| 9 | 一炉钢水总热焓 | MJ/炉 | 68.62 | |
| 10 | 钢渣比例 | % | 13.94 | 假设全部产生于铁水冶炼 |
| 11 | 钢渣热焓 | MJ/t | 2058.00 | |
| 12 | 一炉钢渣总热焓 | MJ/炉 | 14.34 | |
| 13 | 一炉钢渣+钢水总热焓 | MJ/炉 | 82.96 | |
| 14 | 其中废钢带入热量 | MJ/炉 | 4.85 | |
| 15 | 铁水带入热焓 | MJ/炉 | 78.11 |
表3-3背景技术中的冷废钢和本发明加热后的废钢压块指标对比表
表4 加热温度、时间与投资比较分析
| 工艺 | 加热温度 | 加热周期所需时间 | 吨投资（万元） | 备注 |
| 背景技术工艺 | ≯500℃ | 6.5小时 | 15 | |
| 本发明工艺 | ＞1000℃ | 3小时 | 10 |
从上表和实施例即可看出，采用本发明应用于炼钢领域，当废钢预热到800-1000℃时，可实现节能13.6%，增加产能17.7%，按年产200万吨左右的钢厂计算年可增效约6800万元。本发明既符合国家节能降耗提质增效的产业政策，又符合国家环境保护法规。
Claims (6)
1.一种车底式隧道炉加热系统，其特征在于包含台车（4）、轨道（7）、进车端转运车道（8a）、出车端转运车道（8b）、转运拖车（9）、进车室门（10）、进车室（11）、液压推车机（12）、进车端炉门（13）、车底式隧道加热炉（14）、出车端炉门（21）、出车室（22）、出车机（23）和废钢槽（26），车底式隧道加热炉（14）的一端为进车端，车底式隧道加热炉（14）的另一端为出车端，车底式隧道加热炉（14）的进车端设有进车端炉门（13），车底式隧道加热炉（14）的出车端设有出车端炉门（21），进车端炉门（13）外侧设有进车室（11），进车室（11）设有进车室门（10）和通向进车室（11）内的进车端转运车道（8a），进车室（11）的外侧设有液压推车机（12），出车端炉门（21）外侧设有出车室（22），出车室（22）设有通向出车室（22）内的出车端转运车道（8b）和出车机（23），出车室（22）的外侧设有料坑（29）和废钢槽（26），进车端转运车道（8a）和出车端转运车道（8b）上均设有转运拖车（9），进车端转运车道（8a）和出车端转运车道（8b）的中心线均与车底式隧道加热炉（14）的中心线垂直布置，进车端转运车道（8a）和出车端转运车道（8b）之间设有轨道（7），轨道（7）上设有台车（4），轨道（7）、进车端转运车道（8a）、车底式隧道加热炉（14）和出车端转运车道（8b）构成环形；所述轨道（7）上设有与台车（4）和废钢槽（26）匹配的液压推钢机（25）与液压倾翻机（30）；所述车底式隧道加热炉（14）包含预热区、加热区和均热区，加热区和均热区均设有助燃风管、煤气烧咀和煤气管道，所述煤气烧咀设在车底式隧道加热炉（14）的炉顶；所述废钢槽（26）的上部设有弹簧缓冲板（32），废钢槽（26）的下部设有弹簧缓冲器（33）。
2.根据权利要求1所述的一种车底式隧道炉加热系统，其特征在于所述进车室门（10）和出车端炉门（21）垂直布置。
3.根据权利要求1所述的一种车底式隧道炉加热系统，其特征在于所述废钢槽（26）内设有过跨小车（31）。
4.一种车底式隧道炉加热工艺，其特征在于：采用权利要求3所述的一种车底式隧道炉加热系统，包含以下步骤：
①将废钢压块（1）码放在台车（4）上；
②将台车（4）通过轨道（7）转运至进车端转运车道（8a）上，并通过进车端转运车道（8a）上的转运拖车将台车（4）和台车（4）上的废钢压块（1）运送至进车室（11）；
③通过进车室（11）外侧的液压推车机（12）将台车（4）和台车（4）上的废钢压块（1）推进车底式隧道加热炉（14）；
④加热后的废钢压块（1）通过出车室（22）内的出车机（23）将台车（4）送至出车端转运车道（8b）上的转运拖车上；
⑤液压推钢机（25）与液压倾翻机（30）将台车（4）上加热后的废钢压块（1）卸到废钢槽（26）中，并通过废钢槽（26）中的过跨小车（31）将加热后的废钢压块（1）运至转炉进行炼钢；
⑥卸料后的台车（4）从回车道（24）重新进入轨道（7），完成一个循环。
5.根据权利要求4所述的一种车底式隧道炉加热工艺，其特征在于：车底式隧道加热炉（14）加热区的温度为：600-1200℃，车底式隧道加热炉（14）均热区的温度750-950℃。
6.根据权利要求4或5所述的一种车底式隧道炉加热工艺，其特征在于所述废钢压块（1）压制成立方体或长方体。
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