CN113005255B - 一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置，在顶吹的过程中使转炉摆动以提高炉内物料的搅拌度，消除搅拌死区。其技术方案要点是：包括转炉、炉盖、支座、驱动机构、顶吹机构和管路控制机构，转炉与支座旋转连接，转炉内部设有耐火内衬，顶吹机构包括进气管和顶吹管，进气管设于炉盖外侧且与炉盖同轴固定连接，顶吹管设于炉盖内侧，进气管与顶吹管内部连通；炉盖及顶吹机构可随着转炉的摆动同步运动，管路控制机构包括弧形的管路轨道、气源管道和输气导管，管路轨道设于转炉的正上方，管路轨道的内凹面朝向炉盖，进气管与管路轨道内侧滑动连接，进气管通过输气导管与气源管道连接，管路轨道内部还设有使输气导管随进气管同步运动的随动结构。

Description

一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体为一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置。

背景技术

转炉炼钢（ConverterSteelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程，主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹，按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。

顶吹法是把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。

顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中，由于物料多沉积在转炉底部，且难以对物料进行搅拌和翻动，使熔池只有靠近表面的部分可以充分接触吹炼气体，存在较大的死区，熔池反应温度不均匀，导致部分区域的合金元素被过度氧化而损耗，去硫效率差，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提供一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置，在顶吹的过程中使转炉摆动以提高炉内物料的搅拌度，消除搅拌死区。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置，包括转炉、炉盖、用于支撑转炉的支座、用于驱动转炉摆动的驱动机构、顶吹机构和管路控制机构，所述转炉与支座旋转连接，转炉内部设有耐火内衬，所述顶吹机构包括进气管和顶吹管，所述进气管设于炉盖外侧且与炉盖同轴固定连接，所述顶吹管设于炉盖内侧，进气管与顶吹管内部连通；所述炉盖及顶吹机构可随着转炉的摆动同步运动，所述管路控制机构包括弧形的管路轨道、气源管道和输气导管，所述管路轨道设于所述转炉的正上方，管路轨道的内凹面朝向所述炉盖，所述进气管与管路轨道内侧滑动连接，进气管通过所述输气导管与气源管道连接，所述管路轨道内部还设有使输气导管随进气管同步运动的随动结构。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，具有如下有益效果：

一、顶吹机构可以随着转炉的摆动同步运动，可以在吹炼进程中使炉内物料翻转混合，增大物料的搅拌度，避免出现搅拌死区，从而使物料与吹炼气体充分接触，加快反应速度，增大反应程度。

二、通过管路控制机构使吹炼系统的气路布置更加合理，使得输送气体的管道可以随着炉盖以一定的路径运动，避免被管道被损坏和发生缠绕和支管，保证气体输送的通畅，降低危险发生的概率。

优选的，驱动机构包括有弧形锯齿板、主动齿轮和电机，所述弧形锯齿版的凹面与所述转炉的底部固定连接，弧形锯齿版的凸面设有锯齿面，所述锯齿面与主动齿轮相啮合，电机用于控制主动齿轮的转动，通过控制电机工作状态，可以控制转炉的启停和左右摆动。

优选的，输气导管为软管，所述随动结构包括有拖链和限制所述拖链运动路径的轨道槽，所述拖链尾端与管路轨道中部固定连接，所述输气导管穿过拖链内部连接至进气管，既可以防止输气导管自身发生缠绕或折管，保持气路的有序和通畅，又可以防止输气导管脱离管路轨道而暴露于外部被温度较高的炉身烫坏，降低危险发生概率。

优选的，管路轨道内侧设有滑槽和可沿所述滑槽运动的滑轮，所述进气管与所述滑轮固定连接，所述滑槽的槽底留有通道，所述进气管端部穿过所述通道连接至输气导管，有利于进气管沿着管路轨道以特定路径滑动，且可以对连接着进气管的炉盖起到支撑作用，方便炉盖的打开和关闭。

优选的，管路轨道的凸面中心位置连接有升降机构，管路轨道凹面中部设有用于限制所述炉盖活动的锁紧结构，当需要打开或关闭炉盖时，通过锁紧结构可以防止炉盖向左或向右滑动，以使炉盖和顶吹机构垂直地进入或脱离炉身，避免炉盖因侧滑而无法正常封盖和开盖，也避免顶吹机构触碰炉口而被损坏。

优选的，顶吹管端部设有顶吹头，所述顶吹头中心气孔和多个向周围发散的副气孔，吹炼时，中心气孔和多个副气孔同时吹出气体，副气孔可以吹到炉内物料靠近边缘的部分，以使得气体与炉内物料的接触更充分。

优选的顶吹管外周包覆有耐火层，转炉左右摆动时，溅起的高温料渣或熔融物料可能会接触顶吹管，耐火层可以保护顶吹管不被烧坏。

附图说明

图1为本发明增大搅拌度的顶吹熔炼装置实施例的结构示意图。

图2为本实施例中转炉与炉盖的配合方式示意图。

图3为本实施例中炉盖与顶吹机构的结构示意图。

图4为本实施例中顶吹机构的剖面示意图。

图5为本实施例中顶吹机构与管路控制机构的配合示意图。

图6为本实施例中随动结构的结构示意图。

图7为本实施例中驱动机构的结构示意图。

图8为本实施例的工作方式示意图。

附图标记：1、转炉；2、炉盖；3、支座；4、驱动机构；40、弧形锯齿板；41、主动齿轮；42、电机；5、顶吹机构；50、进气管；51、顶吹管；510、顶吹头；5100、中心气孔；5101、副气孔；6、管路控制机构；60、管路轨道；61、气源管道；62、输气导管；63、随动结构；630、拖链；631、轨道槽；64、升降机构；640、液压油缸a；65、锁紧结构；650、卡板；651、液压油缸b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1和图2所示的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，包括转炉1、炉盖2、用于支撑转炉1的支座3、用于驱动转炉1摆动的驱动机构4、顶吹机构5和管路控制机构6，转炉1与支座3旋转连接，转炉1内部设有耐火内衬，耐火内衬采用耐火性抗摩擦性较好的高纯镁白云石砖，自然状态下转炉1的炉口朝向正上方，驱动机构4可以驱动转炉1左右摆动，顶吹机构5连接炉盖2，炉盖2及顶吹机构5可随着转炉1的摆动同步运动，管路控制机构6设于炉盖2上方，管路控制机构6用于限制和引导吹炼所用管路的运动路径。

如图3和图4所示，顶吹机构5包括进气管50和顶吹管51，进气管50设于炉盖2外侧且与炉盖2同轴固定连接，进气管50采用与炉盖2相同的金属材料，进气管50与炉盖2的外侧形成一体，顶吹管51设于炉盖2内侧，进气管50与顶吹管51内部连通，顶吹管51端部设有顶吹头510，顶吹头510包括有一个中心气孔5100和五个向周围发散的副气孔5101，五个副气孔5101围绕中心气孔5100周向等距排列，副气孔5101的轴心与顶吹管51的轴线之间呈30°角，吹炼时，中心气孔5100和五个副气孔5101同时吹出气体，副气孔5101可以吹到炉内物料靠近边缘的部分，以使得气体与炉内物料的接触更充分。

顶吹管51外周包覆有耐火层，该耐火层采用与耐火内衬相同的耐火材料，转炉1左右摆动时，溅起的高温料渣或熔融物料可能会接触顶吹管51，耐火层可以保护顶吹管51不被烧坏。

如图5和图6所示，管路控制机构6包括弧形的管路轨道60、气源管道61和输气导管62，输气导管62为软管，管路轨道60设于转炉1的正上方，管路轨道60的内凹面朝向炉盖2，进气管50上端与管路轨道60内侧滑动连接，管路轨道60内侧设有滑槽和可沿所述滑槽运动的滑轮，进气管50的上端侧壁与滑轮固定连接，滑槽的槽底留有通道，进气管50端部穿过所述通道连接至输气导管62。

气源管道61由管路轨道60的凸面向外延伸连接至气源装置，进气管50通过输气导管62与气源管道61连接，管路轨道60内部还设有使输气导管62随进气管50同步运动的随动结构63，随动结构63包括有拖链630和限制拖链630运动路径的轨道槽631，拖链630尾端与管路轨道60中部固定连接，输气导管62穿过拖链630内部连接至进气管50，转炉1摆动时，带动进气管50继而带动输气导管62同步运动，由于拖链630对输气导管62的限制，使得输气导管62只能在管路轨道60内部以特定的路径来回运动，既可以防止输气导管62自身发生缠绕或折管，保持气路的有序和通畅，又可以防止输气导管62脱离管路轨道60而暴露于外部被温度较高的炉身烫坏，降低危险发生概率。

管路轨道60的凸面连接有升降机构64，升降机构64采用液压油缸a640，液压油缸的活塞杆与管路轨道60固定连接，管路轨道60凹面中部设有用于限制炉盖2左右摆动的 锁紧结构65，锁紧结构65包括有卡板650和液压油缸b651，卡板650留有用于卡住进气管50的卡槽，卡板650与管路轨道60旋转连接，当液压油缸b651的活塞杆收缩时，卡板650脱离进气管50，此时进气管50及炉盖2可以左右摆动；当液压油缸b651的活塞杆伸出时，卡板650的卡槽卡住进气管50，此时进气管50无法左右摆动，此时液压油缸a640工作使得炉盖2向上提起，使炉盖2和顶吹机构5脱离炉身，以进行进料或出料。

如图7和图8所示，驱动机构4包括有弧形锯齿板40、主动齿轮41和电机42，弧形锯齿版的凹面与转炉1的底部固定连接，弧形锯齿版的凸面设有锯齿面，主动齿轮41设于转炉1下方，电机42用于控制主动齿轮41的转动，锯齿面可与主动齿轮41相啮合，通过控制电机42工作状态，可以控制转炉1的启停和左右摆动。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种增大搅拌度的顶吹熔炼装置，其特征在于：包括转炉（1）、炉盖（2）、用于支撑转炉（1）的支座（3）、用于驱动转炉（1）摆动的驱动机构（4）、顶吹机构（5）和管路控制机构（6），所述转炉（1）与支座（3）旋转连接，转炉（1）内部设有耐火内衬，

-所述顶吹机构（5）包括进气管（50）和顶吹管（51），所述进气管（50）设于炉盖（2）外侧且与炉盖（2）同轴固定连接，所述顶吹管（51）设于炉盖（2）内侧，进气管（50）与顶吹管（51）内部连通；

-所述炉盖（2）及顶吹机构（5）可随着转炉（1）的摆动同步运动，所述管路控制机构（6）包括弧形的管路轨道（60）、气源管道（61）和输气导管（62），所述管路轨道（60）设于所述转炉（1）的正上方，管路轨道（60）的内凹面朝向所述炉盖（2），所述进气管（50）与管路轨道（60）内侧滑动连接，进气管（50）通过所述输气导管（62）与气源管道（61）连接，所述管路轨道（60）内部还设有使输气导管（62）随进气管（50）同步运动的随动结构（63）；

所述输气导管（62）为软管，所述随动结构（63）包括有拖链（630）和限制所述拖链（630）运动路径的轨道槽（631），所述拖链（630）尾端与管路轨道（60）中部固定连接，所述输气导管（62）穿过拖链（630）内部连接至进气管（50）；

所述管路轨道（60）内侧设有滑槽和可沿所述滑槽运动的滑轮，所述进气管（50）与所述滑轮固定连接，所述滑槽的槽底留有通道，所述进气管（50）端部穿过所述通道连接至输气导管。

2.根据权利要求1所述的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，其特征在于：所述驱动机构（4）包括有弧形锯齿板（40）、主动齿轮（41）和电机（42），所述弧形锯齿板（40）的凹面与所述转炉（1）的底部固定连接，弧形锯齿板（40）的凸面设有锯齿面，所述锯齿面与主动齿轮（41）相啮合。

3.根据权利要求1所述的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，其特征在于：所述管路轨道（60）的凸面连接有升降机构（64），管路轨道（60）凹面中部设有用于限制所述炉盖（2）活动的锁紧结构（65）。

4.根据权利要求1所述的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，其特征在于：所述顶吹管（51）端部设有顶吹头（510），所述顶吹头（510）包括有中心气孔（5100）和多个向周围发散的副气孔（5101）。

5.根据权利要求1或4所述的增大搅拌度的顶吹熔炼装置，其特征在于：所述顶吹管（51）外周包覆有耐火层。

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