CN112853020A - 一种水冷式冲天炉及应用其的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷式冲天炉，包括炉体，所述炉体的下部设置有铁水出口，所述炉体的上部设置有用于进料以及排烟的加料口，所述炉体外侧还设置有用于冷却炉体的冷却装置，所述炉体中部外侧设置有进风装置，所述进风装置连通有第一进风管，所述第一进风管上设置有若干与所述炉体相连通的进风口，还包括供氧装置，所述供氧装置与其中部分所述进风口相连通。供氧装置可以通过进风口向炉体内部输送氧气，在需要调整铁水温度时，通过调节供氧装置向炉体的进氧量与进风装置向炉体的进风总量之间的比值，从而可以快速达到调节铁水温度的目的，避免现有技术中通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整存在着铁水温度滞后性强的问题。

Description

一种水冷式冲天炉及应用其的冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，更具体地，涉及一种水冷式冲天炉及应用其的冶炼方法。

背景技术

水冷式冲天炉在冶炼过程中，当检测到的铁水温度需要调整时，通常通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整。然而，这种调整方式存在铁水温度滞后性强的问题，每次调整焦炭后，约1小时才能在铁水上观测铁水温度的变化。当降低铁水温度时，滞后性带来的问题会导致高温合金烧损比预期大，合金化后成分不准确；当升高铁水温度时，滞后性带来的问题会导致铁水品质低。中国专利申请，公开号为：CN2809547Y公开了一种两排大间距风口长炉龄冲天炉，在冲天炉预热带的顶部安装带自动料门的料塞式加料口和带烟气抽气管的抽气室，在炉胆上部的外周壁上设置具有环形泄水口的冷却水槽，在各上、下风管上均对应安装插入炉胆内腔的上、下水冷风嘴，在炉胆下部的外周壁上设置汇接喷淋水的汇水槽，本冲天炉能外接除尘装置或热交换装置以达到烟气排放符合环保要求和充分利用余热、节能降耗，冷却水喷淋冷却炉胆壁和外设冷却水供水装置冷却各上、下水冷却风嘴，炉胆能无耐火炉衬，克服炉壁效应。该冲天炉在铁水温度需要调整时，也是通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整，同样存在着铁水温度滞后性强的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术冲天炉在调整铁水温度时，存在着铁水温度滞后性强的问题，提出一种水冷式冲天炉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水冷式冲天炉，包括炉体，所述炉体的下部设置有铁水出口，所述炉体的上部设置有用于进料以及排烟的加料口，所述炉体外侧还设置有用于冷却炉体的冷却装置，所述炉体中部外侧设置有进风装置，所述进风装置连通有第一进风管，所述第一进风管上设置有若干与所述炉体相连通的进风口，还包括供氧装置，所述供氧装置与其中部分所述进风口相连通。

在本技术方案中，供氧装置可以通过进风口向炉体内部输送氧气，当需要调整铁水温度时，通过调节供氧装置向炉体的进氧量与进风装置向炉体的进风总量之间的比值，从而可以快速达到调节铁水温度的目的，避免现有技术中通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整存在着铁水温度滞后性强的问题。

优选地，所述供氧装置通过供氧管道与所述第一进风管上的进风口相连通。

优选地，所述进风口还设有氧枪，氧枪与供氧管道相连通，所述氧枪还与控制器的输出端相连。

优选地，所述炉体中设置有用于检测炉体中铁水温度的温度传感器，所述温度传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端与供氧装置相连。

优选地，所述进风装置还连通有第二进风管，所述第二进风管位于所述第一进风管上方，所述第二进风管上也设置有若干与所述炉体相连通的进风口。

优选地，所述第一进风管、第二进风管环绕设置在所述炉体上。

优选地，所述进风装置包括进风腔以及设于所述进风腔开口处的风机，所述第一进风管、第二进风管分别与所述进风腔相连通。

优选地，所述冷却装置包括螺旋设于所述炉体外侧的冷却水道以及用于向所述炉体外侧喷淋冷却水的喷淋装置。

优选地，所述炉体包括相互连通的预热带以及炉胆，所述预热带位于所述炉胆的上方，所述加料口设于所述预热带上，所述冷却装置、第一进风管设于所述炉胆外侧，所述铁水出口设于所述炉胆上。

本发明另一方面提出一种水冷式冲天炉的冶炼方法，在冶炼过程中，需要升高铁水温度时，增大供氧装置向炉体的进氧量，并使得供氧装置向炉体的进氧量与进风装置向炉体的进风总量之间的比值为1-2:100；当需要降低铁水温度时，减小供氧装置向炉体的进氧量，并使得供氧装置向炉体的进氧量与进风装置向炉体的进风总量之间的比值为1-2:100。本技术方案可有效将调整铁水温度的滞后时间从1.5h-2h降低至20-25分钟；富氧后，产能可增加10-20％，同样的产量，可缩短冲天炉运行时间约1小时，相当于增加了1小时的时间窗口用于维护耐火材料；富氧后，硅烧损降低10-30％；富氧后焦炭(层焦)节省10-20％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置在使用过程中，供氧装置可以通过进风口向炉体内部输送氧气，需要调整铁水温度时，通过调节供氧装置向炉体的进氧量与进风装置向炉体的进风总量之间的比值，从而可以快速达到调节铁水温度的目的，避免现有技术中通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整存在着铁水温度滞后性强的问题。在需要调整铁水温度时，使供氧装置向炉体的进氧量与进风装置的进风总量之间的比值为1-2:100，本方法可有效将调整铁水温度的滞后时间从1.5h-2h降低至20-25分钟；富氧后，产能可增加10-20％，同样的产量，可缩短冲天炉运行时间约1小时，相当于增加了1小时的时间窗口用于维护耐火材料；富氧后，硅烧损降低10-30％；富氧后焦炭(层焦)节省10-20％。

附图说明

图1是本发明水冷式冲天炉的结构示意图。

附图中：1、炉体；2、铁水出口；3、加料口；4、进风装置；5、第一进风管；6、进风口；7、供氧装置；8、第二进风管；9、喷淋装置；10、冷却水道；11、预热带；12、炉胆；41、进风腔；42、风机；43、空气过滤器；71、供氧管道；72、氧枪。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，而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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示，一种水冷式冲天炉，包括炉体1，炉体1的下部设置有铁水出口2，炉体1的上部设置有用于进料以及排烟的加料口3，炉体1外侧还设置有用于冷却炉体1的冷却装置，炉体1中部外侧设置有进风装置4，进风装置4连通有第一进风管5，第一进风管5上设置有若干与炉体1相连通的进风口6，还包括供氧装置7，供氧装置7与其中部分进风口6相连通。在本实施例中，供氧装置7可以通过进风口6向炉体1内部输送氧气，当需要调整铁水温度时，通过调节供氧装置7向炉体1的进氧量与进风装置4向炉体1的进风总量之间的比值，从而可以快速达到调节铁水温度的目的，避免现有技术中通过增加或减少层焦的加料比例来实现铁水温度的调整存在着铁水温度滞后性强的问题。

其中，供氧装置7通过供氧管道71与第一进风管5上的进风口6相连通。在本实施例中，供氧管道71的一端与供氧装置7相连接，供氧装置7可以是外接的氧气源，通过供氧管道71与进风口6，可以将外接的氧气输送至炉体1中。

另外，进风口6还设有氧枪72，氧枪72与供氧管道71相连通，氧枪72还与控制器的输出端相连。在本实施例中，氧枪72的一端与供氧管道71相连，氧枪72设置在进风口6上，在控制器的控制下，可以通过氧枪72将供氧装置7中的氧气喷射至炉体1内，能够更好地为炉体1中的燃烧起到助燃效果。需要说明的是，供氧管道71的一端与供氧装置7相连接，供氧装置7可以是外接的氧气源，另一端沿着炉体1外周设置并对该端进行密封处理，环绕在炉体1外周侧的供氧管道71可以通过焊接的方式安装在炉体1上，由于供氧管道71环绕设置在炉体1的外周，可以利用炉体1的热量对供氧管道71内的氧气进行预热，从而更好地起到助燃效果。第一进风管5上有若干进风口6，氧枪72间隔设置在若干进风口6处，氧枪72一端与环绕在炉体1外周的供氧管道71相连通。

其中，炉体1中设置有用于检测炉体1中铁水温度的温度传感器，温度传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端与供氧装置7相连。在本实施例中，供氧装置7可以是外接的氧气源，温度传感器检测铁水的问题，并把检测的铁水温度传递至控制器，控制器接收到铁水温度数据低于设置的温度时，控制器指令供氧装置7向炉体1中输入氧气，为炉体1内的燃烧起到助燃的作用，从而提高铁水的温度。需要说明的是，温度传感器设置在炉体1内，在附图中未示出。此外，控制器设置在炉体1外，避免高温环境对控制器造成损坏。

另外，进风装置4还连通有第二进风管8，第二进风管8位于第一进风管5上方，第二进风管8上也设置有若干与炉体1相连通的进风口6。在本实施例中，第二进风管8的设置能够增加炉体1的助燃风总量。

其中，第一进风管5、第二进风管8环绕设置在炉体1上。在本实施例中，由于第一进风管5与第二进风管8环绕在炉体1上，使得炉体1的热量能够传递给第一进风管5与第二进风管8，并对第一进风管5与第二进风管8内的空气进行加热，被加热的空气进入到炉体1中后起到良好的助燃效果。由于本实施例中，采用了热空气助燃的方式，使得消耗的焦炭量更小。在本实施例中，第一进风管5可以通过焊接的方式固定安装在炉体1上。

另外，进风装置4包括进风腔41以及设于进风腔41开口处的风机42，第一进风管5、第二进风管8分别与进风腔41相连通。在本实施例中，通过风机42的作用，将外界的空气引入风腔中，然后经第一进风管5、第二进风管8的作用下导入炉体1中。

其中，进风腔41中设置有用于过滤空气杂质的空气过滤器43。在本实施例中，空气过滤器43能够过滤进入到第一进风管5、第二进风管8中的杂质，避免进入到炉体1中的杂质对炉体1内的燃烧造成影响。需要说明的是，空气过滤器43可以通过焊接的方式安装在进风腔41的内壁上。

另外，冷却装置包括螺旋设于炉体1外侧的冷却水道10以及用于向炉体1外侧喷淋冷却水的喷淋装置9。在本实施例中，由于冷却水道10螺旋设置在炉体1外侧，延长了冷却水道10与炉体1之间的热交换时间，起到更好的冷却效果。喷淋装置9则直接对炉体1外侧进行喷淋，对炉体1的外侧进行降温。需要说明的是，喷淋装置9通过固定安装在炉体1外侧的支架13进行安装，且喷淋装置9沿炉体1周向均匀安装。为了避免淋浴在炉体1外周上的冷却水进入到铁水出口2中，在铁水出口2的上方与炉体1固定连接有遮雨盖14，遮雨盖14可以采用焊接的方式也可以采用螺纹连接的方式与炉体1相连。

其中，炉体1包括相互连通的预热带11以及炉胆12，预热带11位于炉胆12的上方，加料口3设于预热带11上，冷却装置、第一进风管5设于炉胆12外侧，铁水出口2设于炉胆12上。

实施例2

一种水冷式冲天炉的冶炼方法，在冶炼过程中，需要升高铁水温度时，增大供氧装置7向炉体1的进氧量，并使得供氧装置7向炉体1的进氧量与进风装置4向炉体1的进风总量之间的比值为1-2:100；当需要降低铁水温度时，减小供氧装置7向炉体1的进氧量，并使得供氧装置7向炉体1的进氧量与进风装置4向炉体1的进风总量之间的比值为1-2:100。本方法可有效将调整铁水温度的滞后时间从1.5h-2h降低至20-25分钟；富氧后，产能可增加10-20％，同样的产量，可缩短冲天炉运行时间约1小时，相当于增加了1小时的时间窗口用于维护耐火材料；富氧后，硅烧损降低10-30％；富氧后焦炭(层焦)节省10-20％。

以一台以20t/h的水冷式短炉龄冲天炉，下风管有10个风口，层焦为115kg(10％的焦铁比)，进风装置4产生的助燃风的风量为16000Nm3/h，硅烧损为25-30％。

a.设定层焦为95kg，基准加氧量为160Nm3/h，投料速度匹配23t/h的产量，冲天炉点火后，通过进风装置4的助燃风量稳定在16000Nm3/h后，启动供氧装置7，30分钟后加氧量设定为210Nm3/h，第一桶铁水温度为1460-1475℃，温度稳定。

b.保持层焦为95kg，加氧量设定为280Nm3/h，保持加料速度匹配23t/h的产量，15分钟后检测到铁水温度上升至1480-1490℃，20分钟后，铁水温度稳定在1485-1500℃。

c.保持层焦为95kg，加氧量设定为320Nm3/h，保持加料速度匹配23t/h的产量，15分钟后检测到铁水温度上升至1500-1510℃，20分钟后，铁水温度稳定在1505-1520℃。

d.层焦设置为105kg，加氧量保持320Nm3/h，保持加料速度匹配23t/h的产量，1小时后，检测到铁水温度上升至1520-1530℃，并持续上升，1小时40分钟后，铁水温度稳定为1545-1565℃(铁水温度超高)。

e.反复实验a-b-c，结果基本一致；逆序操作c-b-a，铁水降温的滞后时间从20分钟增加至25分钟。

此外，检测a-b-c过程中铁水的质量：硅烧损从25-35％，降至17-24％，均值降低30％；锰烧损几乎一致；增碳从6-8％降低至5-6％，均值降低20％，但仍然满足铁水增碳的质量要求。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷式冲天炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)的下部设置有铁水出口(2)，所述炉体(1)的上部设置有用于进料以及排烟的加料口(3)，所述炉体(1)外侧还设置有用于冷却炉体的冷却装置，其特征在于：所述炉体(1)中部外侧设置有进风装置(4)，所述进风装置(4)连通有第一进风管(5)，所述第一进风管(5)上设置有若干与所述炉体(1)相连通的进风口(6)，还包括供氧装置(7)，所述供氧装置(7)与其中部分所述进风口(6)相连通。

2.根据权利要求1所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述供氧装置(7)通过供氧管道(71)与所述第一进风管(5)上的进风口(6)相连通。

3.根据权利要求2所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述进风口(6)还设有氧枪(72)，氧枪(72)与供氧管道(71)相连通，所述氧枪(72)还与控制器的输出端相连。

4.根据权利要求1所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述炉体(1)中设置有用于检测炉体(1)中铁水温度的温度传感器，所述温度传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端与供氧装置(7)相连。

5.根据权利要求1所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述进风装置(4)还连通有第二进风管(8)，所述第二进风管(8)位于所述第一进风管(5)上方，所述第二进风管(8)上也设置有若干与所述炉体(1)相连通的进风口(6)。

6.根据权利要求5所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述第一进风管(5)、第二进风管(8)环绕设置在所述炉体(1)上。

7.根据权利要求6所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述进风装置(4)包括进风腔(41)以及设于所述进风腔(41)开口处的风机(42)，所述第一进风管(5)、第二进风管(8)分别与所述进风腔(41)相连通。

8.根据权利要求1所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述冷却装置包括螺旋设于所述炉体(1)外侧的冷却水道(10)以及用于向所述炉体(1)外侧喷淋冷却水的喷淋装置(9)。

9.根据权利要求1所述的水冷式冲天炉，其特征在于：所述炉体(1)包括相互连通的预热带(11)以及炉胆(12)，所述预热带(11)位于所述炉胆(12)的上方，所述加料口(3)设于所述预热带(11)上，所述冷却装置、第一进风管(5)设于所述炉胆(12)外侧，所述铁水出口(2)设于所述炉胆(12)上。

10.一种应用权利要求1至9任一项所述的水冷式冲天炉的冶炼方法，其特征在于，在冶炼过程中，需要升高铁水温度时，增大供氧装置(7)向炉体(1)的进氧量，并使得供氧装置(7)向炉体(1)的进氧量与进风装置(4)向炉体(1)的进风总量之间的比值为1-2:100；当需要降低铁水温度时，减小供氧装置(7)向炉体(1)的进氧量，并使得供氧装置(7)向炉体(1)的进氧量与进风装置(4)向炉体(1)的进风总量之间的比值为1-2:100。

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