CN109628677A - 一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，包括筒体，筒体上端开设有送料口，且筒体内自上而下分别设有还原区、软熔区、炉渣区与钢液区，软熔区上端焊接有吊台，且吊台下端连接有电磁铁，软熔区内壁上分别对应焊接有支撑杆与限位杆，支撑杆上销轴连接有连动板，且连动板上垂直开设有限位腔，限位杆远离软熔区内壁的一端上焊接有凸缘。本发明利用电磁铁加热技术使对筒体内的含碳球团与钢铁混合物进行预热升温，以便于含碳球团与其他混合物进行快速的还原反应；利用电磁铁通电产生磁性对永磁铁产生吸力，带动连动板与筛分齿条在熔池内进行快速搅拌，以保证含碳球团与熔池溶液活性，加速炉渣与钢液分离。

Description

一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置

技术领域

本发明涉及钢铁冶金设备技术领域，尤其涉及一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置。

背景技术

传统钢铁生产流程主要有从焦炉炼焦、烧结(或球团)、高炉炼铁到转炉炼钢的长流程和从废钢、海绵铁到电弧炉的短流程。短流程虽然对环境压力小，但由于受废钢资源短缺的影响，我国电炉炼钢还存在一定的生产难度，长流程炼钢仍占据主导地位。

随着城市化脚步的加快，基础设施建设所导致的钢铁需求日益增加，使得钢铁资源愈加紧张，在卫生环保的大前提下进行钢铁资源的开发利用已经成为了必然趋势。所以急需进行非高炉与直接炼铁技术的研究。直接还原与熔融还原等非高炉炼铁工艺的开发和发展有助于节能减排，可实现对废旧缸体资源进行回收再利用，总体上可通过对废旧钢铁资源中的含碳球团进行还原与渣铁熔融分离反应，以实现对钢铁资源的提取与回收。但现有的炼钢设备在进行还原与熔融分离反应时需要利用大量的反应机器，工序繁杂且操作难度大，在对含碳球团与其他反应物进行运转输送过程中难以保证反应所需的高温热量，使得含碳球团与熔池极易降温冷却成型，从而影响渣铁分离，不利于钢铁资源的分离提取。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中现有含碳球团冶炼设备工序复杂操作难度大且冶炼提取能力与水平较为低下的问题，而提出的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，包括筒体，所述筒体上端开设有送料口，且筒体内自上而下分别设有还原区、软熔区、炉渣区与钢液区，所述软熔区上端焊接有吊台，且吊台下端连接有电磁铁，所述软熔区内壁上分别对应焊接有支撑杆与限位杆，所述支撑杆上销轴连接有连动板，且连动板上垂直开设有限位腔，所述限位杆远离软熔区内壁的一端上焊接有凸缘，且焊接有凸缘的一端上套设有复位弹簧，所述连动板上下端分别螺栓连接有永磁铁与连接板，且连接板两端上螺栓连接有连接块，所述连接块内开设有滑槽，且滑槽内滑动套设有滑杆，所述滑杆下端上套设有强力弹簧，且滑杆底端焊接有筛分齿条，所述筒体外壁上分别连接有一级电磁加热装置与二级电磁加热装置，所述软熔区开设有排气口，且炉渣区与钢液区分别开设有排渣口与排液口。

优选地，所述还原区与软熔区之间设有一级滤板，且软熔区与炉渣区之间设有二级滤板，所述炉渣区与钢液区之间设有三级滤板。

优选地，所述吊台位于一级滤板下方，且筛分齿条底端与二级滤板滑动相抵，所述一级滤板与二级滤板均采用平面结构，所述三级滤板采用梯台结构。

优选地，所述永磁铁数量为两块，且电磁铁位于两块永磁铁之间，所述电磁铁与电源电性连接。

优选地，所述支撑杆位于限位杆下方，且限位杆滑动套设于限位腔内，所述复位弹簧两端分别与凸缘及连动板相抵。

优选地，所述滑杆滑动内嵌于滑槽的一端上螺栓连接有活塞，且活塞滑动套设于滑槽内，所述强力弹簧上下端分别与连接块及筛分齿条相抵。

优选地，所述一级电磁加热装置与二级电磁加热装置分别电性连接有电源，且一级电磁加热装置电阻值大于二级电磁加热装置。

优选地，所述一级电磁加热装置安装于还原区外壁上，且二级电磁加热装置安装于软熔区与炉渣区外壁上。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、本发明利用电磁加热技术将含碳球团冶炼工序融于筒体内，在通体内依次完成对碳球的还原、软熔、分离与提取；同时产生的有害气体能够集中回收与再利用，减少对环境的污染与提升资源利用率；可简化含碳球团冶炼加工工序，降低钢铁冶炼成本，同时可提高冶炼提取效率与水平。

2、本发明使用一级电磁加热装置于二级电磁加热装置分别对含碳球团与软熔区进行预热，使碳球与其他反应物在高温状态下被快速还原；在高温熔池内利用电磁铁通电后对永磁铁产生吸引力，从而带动连动板与筛分齿条进行快速的往复运动，从而提升弹球团的流动活性，提升含碳球团的软熔速率，加速炉渣与钢液的分离；筛分齿条在愚弄过程中可利用强力弹簧的弹力支撑使滑杆与活塞在滑槽内垂直运动，以实现筛分齿条与二级滤板实时相抵，从而确保筛分齿条的搅拌效果；利用炉渣区与钢液区对二者进行快速分离与收集，可提升炉渣与钢液的筛选回收速率。

综上所述，本发明利用电磁铁加热技术使对筒体内的含碳球团与钢铁混合物进行预热升温，以便于含碳球团与其他混合物进行快速的还原反应；利用电磁铁通电产生磁性对永磁铁产生吸力，带动连动板与筛分齿条在熔池内进行快速搅拌，以保证含碳球团与熔池溶液活性，加速炉渣与钢液分离。

附图说明

图1为本发明提出的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的A部分结构放大图；

图3为本发明提出的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的B部分结构放大图；

图4为本发明提出的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的筒体外观主视图。

图中：1筒体、2送料口、3还原区、4软熔区、5炉渣区、6钢液区、7一级滤板、8二级滤板、9三级滤板、10吊台、11电磁铁、12支撑杆、13连动板、14限位腔、15限位杆、16凸缘、17复位弹簧、18永磁铁、19连接板、20连接块、21滑槽、22滑杆、23强力弹簧、24筛分齿条、25一级电磁加热装置、26二级电磁加热装置、27排气口、28排渣口、29排液口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，包括筒体1，筒体1采用上端无密封口的柱体结构，筒体1上端开设有送料口2，且筒体1内自上而下分别设有还原区3、软熔区4、炉渣区5与钢液区6，还原区3与软熔区4的空间比例为1:3，软熔区4上端焊接有吊台10，吊台10采用耐高温材料制成的圆盘结构，其体积大于电磁铁11，可对电磁铁11进行保护，防止下落的含碳球团与其他混合物对电磁铁11造成砸伤损毁，且吊台10下端连接有电磁铁11，软熔区4内壁上分别对应焊接有支撑杆12与限位杆15，支撑杆12上销轴连接有连动板13，且连动板13上垂直开设有限位腔14，限位腔14开口内径大于限位杆15外径，限位杆15远离软熔区4内壁的一端上焊接有凸缘16，凸缘16对复位弹簧17起限位作用，且焊接有凸缘16的一端上套设有复位弹簧17，连动板13上下端分别螺栓连接有永磁铁18与连接板19，且连接板19两端上螺栓连接有连接块20，连接块20内开设有滑槽21，且滑槽21内滑动套设有滑杆22，滑杆22下端上套设有强力弹簧23，且滑杆22底端焊接有筛分齿条24，筒体1外壁上分别连接有一级电磁加热装置25与二级电磁加热装置26，软熔区4开设有排气口27，排气口27外接一氧化碳气体收集装置，且炉渣区5与钢液区6分别开设有排渣口28与排液口29，排渣口28与排液口分别外接炉渣收集装置与钢液收集装置。

还原区3与软熔区4之间设有一级滤板7，且软熔区4与炉渣区5之间设有二级滤板8，炉渣区5与钢液区6之间设有三级滤板9，吊台10位于一级滤板7下方，且筛分齿条24底端与二级滤板8滑动相抵，一级滤板7与二级滤板8均采用平面结构，三级滤板9采用梯台结构。

需要注意的是，一级滤板7目数小于二级滤板8目数，而二级滤板8目数小于三级滤板9目数。

永磁铁18数量为两块，且电磁铁11位于两块永磁铁18之间，电磁铁11与电源电性连接，支撑杆12位于限位杆15下方，且限位杆15滑动套设于限位腔14内，复位弹簧17两端分别与凸缘16及连动板13相抵。

复位弹簧17可使连动板13恢复原位，从而对电吸铁11的吸附力进行反向作用，使连动板13完成偏转运动。

滑杆22滑动内嵌于滑槽21的一端上螺栓连接有活塞，且活塞滑动套设于滑槽21内，活塞有助于提高滑杆22运动的平稳性，强力弹簧23上下端分别与连接块20及筛分齿条24相抵。

一级电磁加热装置25与二级电磁加热装置26分别电性连接有电源，且一级电磁加热装置25电阻值大于二级电磁加热装置26，一级电磁加热装置25安装于还原区3外壁上，且二级电磁加热装置26安装于软熔区4与炉渣区5外壁上。

通过设定不同的电阻值，以实现通过一级电磁加热装置25与二级电磁加热装置26的电流值大小不一，从而实现在不同阶段的温度控制。

本发明可通过以下操作步骤阐述其功能原理：

需要注意的是，该电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置主要对含碳球团与其他混合物进行配料，并利用预热加速反应速率，使含碳球团能够进行还原反应，且于高温熔池中快速流动，实现杂质与钢液的快速分离，并对杂质中的炉渣与钢液及相关反应物进行分类回收，以达到提高钢铁资源的利用率、减少环境污染的最终目的。

第一步：需要对含碳球团进行预热处理，需要说明的是，该装置所针对的含碳球团组成成分如下所示：其中铁精粉占82%，煤粉与粘接剂分别占14%与4%。而铁精粉中含有大量的铁、硫与微量的磷物质；煤粉中含有固定量的碳；粘接剂可选用膨化土。

根据一级滤板7、二级滤板8与三级滤板9的目数大小与反应温度对含碳球团进行配料，使铁精粉、煤粉与粘接剂之间的比例充分合理，以确保含碳球团在筒体1中能够进行充分的还原反应。

第二步：连通电源以开启一级电磁加热装置25与二级电磁加热装置26，利用一级电磁加热装置25与二级电磁加热装置26自身升温对还原区3、软熔区4及炉渣区5进行快速导热。

第三步：含碳球团配料完成后，需在100℃环境中预热10分钟，再将含碳球团经送料口2送入还原区3中，在一级电磁加热装置25的升温作用下，使含碳球团快速升温至1100℃，加速含碳球团的还原反应，使铁精粉中的的氧化物被煤粉中的碳还原产生大量的一氧化碳气体，再通过排气口27对一氧化碳气体进行集中式回收处理，避免一氧化碳气体外漏，且可对一氧化碳高温气体进行压缩液化，从而实现对一氧化碳资源的充分再利用，从而减少环境污染与资源浪费。

进一步说明，经还原处理后的含碳球团金属化率得以大幅度提升，可提升至85%-90%。

第四步：经过还原后的含碳球团通过一级滤板7运动至软熔区5内，由于二级电磁加热装置26的热量传导，使软熔区4中的熔池温度可达1600℃，含碳球团运动至熔池中，使得含碳球团进行进一步的渣铁熔融分离反应。

第五步：为了避免含碳球团急速降温造成的冷却定型对渣铁熔融反应产生影响，所以需要连通电磁铁11的电源，电磁铁11在连通电源后产生磁性，对两块永磁铁18产生吸附作用力，使得两块连动板13分别以两根支撑杆12为支点在水平方向上进行一定角度的偏转。

在此偏转过程中，两块连动板13对上端在两块永磁铁18的带动下相向偏转，使连动板13上端以限位杆15为支撑点进行偏转运动，同时对复位弹簧17进行挤压，复位弹簧17在受到挤压作用力时，在其自身弹力作用力下，使两块连动板13运动至原来位置，如此完成一个运动周期，在此运动趋势下，可实现连动板13的循环往复运动。

第六步：连动板13底端上的连接板19带动连接块20同向偏转，筛分齿条24在偏转过程中，其底端深入熔池内，且与二级滤板8相抵，滑杆22受到挤压作用力，使滑杆22对强力弹簧23造成挤压，并使活塞在滑槽21内垂直运动，并在强力弹簧23的弹力支撑作用下，使筛分齿条24始终与二级滤板8滑动相抵，并在运动过程中对熔池中溶液与含碳球团进行快速搅拌，以提升含碳球团与熔池活性，加速渣铁分离。

第七步：在熔池内进行渣铁熔融分离后的炉渣与钢液分离后，钢液在经二级滤板8与三级滤板9过滤后进入钢液区6，并通过排液口29排出，而体积较大的炉渣经二级滤板8过滤后进入炉渣区5，因为三级滤板9采用梯台结构，使得炉渣在重力作用下运动至排渣口28并排出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，包括筒体（1），其特征在于，所述筒体（1）上端开设有送料口（2），且筒体（1）内自上而下分别设有还原区（3）、软熔区（4）、炉渣区（5）与钢液区（6），所述软熔区（4）上端焊接有吊台（10），且吊台（10）下端连接有电磁铁（11），所述软熔区（4）内壁上分别对应焊接有支撑杆（12）与限位杆（15），所述支撑杆（12）上销轴连接有连动板（13），且连动板（13）上垂直开设有限位腔（14），所述限位杆（15）远离软熔区（4）内壁的一端上焊接有凸缘（16），且焊接有凸缘（16）的一端上套设有复位弹簧（17），所述连动板（13）上下端分别螺栓连接有永磁铁（18）与连接板（19），且连接板（19）两端上螺栓连接有连接块（20），所述连接块（20）内开设有滑槽（21），且滑槽（21）内滑动套设有滑杆（22），所述滑杆（22）下端上套设有强力弹簧（23），且滑杆（22）底端焊接有筛分齿条（24），所述筒体（1）外壁上分别连接有一级电磁加热装置（25）与二级电磁加热装置（26），所述软熔区（4）开设有排气口（27），且炉渣区（5）与钢液区（6）分别开设有排渣口（28）与排液口（29）。

2.根据权利要求1所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述还原区（3）与软熔区（4）之间设有一级滤板（7），且软熔区（4）与炉渣区（5）之间设有二级滤板（8），所述炉渣区（5）与钢液区（6）之间设有三级滤板（9）。

3.根据权利要求2所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述吊台（10）位于一级滤板（7）下方，且筛分齿条（24）底端与二级滤板（8）滑动相抵，所述一级滤板（7）与二级滤板（8）均采用平面结构，所述三级滤板（9）采用梯台结构。

4.根据权利要求1所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述永磁铁（18）数量为两块，且电磁铁（11）位于两块永磁铁（18）之间，所述电磁铁（11）与电源电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述支撑杆（12）位于限位杆（15）下方，且限位杆（15）滑动套设于限位腔（14）内，所述复位弹簧（17）两端分别与凸缘（16）及连动板（13）相抵。

6.根据权利要求1所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述滑杆（22）滑动内嵌于滑槽（21）的一端上螺栓连接有活塞，且活塞滑动套设于滑槽（21）内，所述强力弹簧（23）上下端分别与连接块（20）及筛分齿条（24）相抵。

7.根据权利要求1所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述一级电磁加热装置（25）与二级电磁加热装置（26）分别电性连接有电源，且一级电磁加热装置（25）电阻值大于二级电磁加热装置（26）。

8.根据权利要求7所述的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其特征在于，所述一级电磁加热装置（25）安装于还原区（3）外壁上，且二级电磁加热装置（26）安装于软熔区（4）与炉渣区（5）外壁上。