CN114264160A - 利用热废气的废钢预热系统及预热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用热废气的废钢预热系统及预热方法，废钢预热方法包括：步骤(A)：打开顶板且将废钢加入容箱，然后关闭顶板；向容箱内腔持续通入热废气或在关闭顶板后再通入热废气；步骤(B)：等待第一预设时间T1后，各个第一环状线圈通电；步骤(C)：打开底板，最下层电磁铁单元的第一环状线圈断电，利用废钢运送装置承载废钢，且其他层电磁铁单元的第一环状线圈保持通电；步骤(D)：关闭底板后，各个第一环状线圈断电，回到步骤(A)。

Description

利用热废气的废钢预热系统及预热方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及到一种利用炼钢高温烟气余热给废钢预热的电磁系统及控制方法。

背景技术

钢铁行业作为国民经济的重要命脉，也是其它相关行业的坚实基础，钢铁工业的发展具有支撑国家经济快速发展的特征；钢铁企业属于能源密集型行业，据不完全统计，我国钢铁企业的吨钢综合能耗在500kg标准煤以上，由此看来，在钢铁冶炼降低能耗方面和能源二次利用方面我国钢铁行业仍需持续发展。

钢铁冶炼中，废钢是重要的材料来源，废钢可能通过各种途径回收得到，也可能是钢厂处理过程中产生的废钢。目前钢铁冶炼的工艺流程中，冷料废钢一般直接加入电弧炉后进行冶炼，或者与高炉的高温铁水一起加入到转炉后进行冶炼。整个冶炼和除尘过程中会产生大量的高温废气（热废气，一般为热烟气），且这些废气的温度一般在1500℃左右，这类高温气体的排放给大气环境造成了很大的污染。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有冷料废钢冶炼中产生大量热废气造成大气环境污染的问题，提供一种利用热废气的废钢预热方法及预热系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用热废气的废钢预热系统，所述废钢预热系统包括支座，支座上固定有用于容纳废钢的容箱，所述容箱由顶板、底板、侧壁围成封闭腔体；

所述顶板、底板均可开合，所述底板下方设置有用于将废钢运送到冶炼炉的废钢运送装置；所述顶板上或侧壁上部开设有通气口；

所述底板在关闭状态时用于承载位于容箱内的废钢；

所述容箱高度方向上设置有至少两层电磁铁单元，每层电磁铁单元包括用于在通电时对容箱内的废钢产生磁力作用的电磁铁，所述电磁铁固定设置在侧壁外壁面的电磁铁，所述电磁铁包括第一铁芯、绕设在第一铁芯上的第一环状线圈，所述第一环状线圈的线圈平面平行于容箱高度方向；

所述容箱内腔与用于通入热废气的第一气流通道连通，所述第一气流通道与容箱的连接处所在高度位置与最下层电磁铁单元所在高度位置对应，所述第一气流通道的延伸方向垂直于容箱高度方向；

本发明中，设置至少两层电磁铁单元，使得容箱内的每一层废钢分别与位于对应高度位置的一层电磁铁单元对应。废钢加入容箱后，顶板底板均可关闭从而形成封闭空间；由于通气口开设在顶板上或侧壁上部，因此进入容箱内的气流在空气压力作用下向上运动，使得容箱内的废钢均被预热。本发明中，电磁铁用于在通电时间隔着侧壁吸附容箱内的废钢，从而使得当底板打开时受到电磁铁磁力作用的废钢不会掉落。利用热废气对废钢进行预热，使得进入冶炼炉的废钢可以被预热到一定温度，从而不仅可以对热废气进行有效利用，而且使得冶炼炉对废钢的冶炼更容易，即可以减少冶炼炉的能源消耗，从而进一步起到节能效果。每层电磁铁单元的通电、断电可独立控制，从而可令下一层电磁铁单元断电而对应位置的废钢掉落到废钢传送单元时，上一层电磁铁单元可以保持通电使得对应位置的废钢仍被吸附，从而可以在底板再次关闭后，可以令上一层电磁铁单元下落到下一层继续进行预热，还可以再上一层加入新的废钢，使得废钢预热效率较高。

在上述技术方案的改进方案中，所述废钢预热系统还包括用于将待加入容箱的废钢运送到位于顶板上方位置的电磁吊运装置；

所述电磁吊运装置包括第二铁芯、绕设在第二铁芯上的第二环状线圈，所述电磁吊运装置高度方向垂直于第二环状线圈的线圈平面。

在上述技术方案的优选方案中，所述第二环状线圈在电磁吊运装置高度方向上的两侧分别设置有顶板铁芯、底板铁芯，所述第二铁芯两端分别与顶板铁芯、底板铁芯对应固定连接。

本发明中，通过上述设置，使得第二线圈断电过程中电磁吊运装置的吸力可以逐渐减小。尤其当电磁吊运装置吸附的废钢较多时，使得远离第二铁芯的废钢先脱离磁力作用而先掉落，靠近第二铁芯的废钢最后脱离磁力作用而最后掉落，即废钢依次掉落，避免所有废钢同时掉落对底板的冲击过大。

在上述技术方案的改进方案中，地面上还设置有用于通入热废气的第二气流通道，所述第二气流通道的气流出口朝向顶板打开时的容箱顶部开口设置；

所述步骤(A)中，当顶板打开时，向第二气流通道通入热废气。

申请人在研究时发现，当打开顶板需加入废钢时，位于容箱内的热废气可能会向上运动而离开容箱，原本位于容箱内的热量可能会损失，可能会影响原本位于容箱中的废钢预热效果。本发明中，通过设置第二气流通道，在顶板打开时，通过第二气流通道的气流出口向容箱顶部开口通入热废气，从而可以通过气流运动尽量保持容箱内的温度，还可以对刚加入容箱的废钢进行预热，从而保证容箱内的废钢预热效果。

在上述技术方案的改进方案中，所述侧壁由依次连接的K个侧板围成；各个侧板均沿容箱高度方向延伸；

所述电磁铁固定设置在侧板外壁面，所述第一环状线圈的线圈平面垂直于侧板，所述连接处位于未设置电磁铁的侧板上；

在上述技术方案的优选方案中，所述容箱为非铁磁材料。通过设置容箱为非铁磁材料，使得容箱不会被磁化，不会对电磁铁的磁力作用产生干扰。

在上述技术方案的优选方案中，每层电磁铁单元包括分别对应设置在相对且平行的两个侧板外壁面的两个所述电磁铁；当两个所述电磁铁通电时，两个所述电磁铁形成的N极位于同一侧。

通过上述设置，两个电磁铁在交汇的中间位置产生的磁力线方向相同，也可以增强位于中间位置的磁力作用，使得对中间位置的废钢的吸力可靠。

在上述技术方案的改进方案中，所述电磁铁的第一铁芯两端分别与位于第一环状线圈两侧的两个立板对应接触连接，所述立板固定在设置有所述电磁铁的侧板外壁面、且在容箱高度方向上延伸，所述立板材料与第一铁芯材料相同。

通过上述设置，电磁铁产生的磁力线从第一铁芯一端进入第一环状线圈一侧的立板，经过容箱内腔后，从第一环状线圈另一侧的立板到达第一铁芯另一端，形成回路。通过设置位于第一环状线圈两侧的立板，可以减少磁力线在空气中经过的路径，降低磁场损失。

在上述技术方案的改进方案中，固定在同一个侧板、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁在容箱高度方向上依次设置，位于电磁铁一侧的各个立板相互固定连接形成第一长方体，位于电磁铁另一侧的各个立板相互固定连接形成第二长方体。

通过上述设置，使得各个立板形成的长方体与第一铁芯材料可以构成更大体积的第一铁芯材料，从而使得对容箱内的废钢吸力更好。

在上述技术方案的优选方案中，固定在同一个侧板、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁在容箱高度方向上对齐设置。

在上述技术方案的改进方案中所述容箱内设置有在容箱高度方向上延伸的隔板，所述隔板将容箱内腔分为第一区域、第二区域；

所述第一气流通道与第一区域连通；

所述第一区域正下方设置有所述废钢运送装置；

当各个电磁铁通电时，所述第一区域的磁场强度大于第一预设磁场强度，所述第二区域的磁场强度小于第一预设磁场强度。

在上述技术方案的改进方案中，所述第二区域上端设置有阻挡废钢进入第二区域的阻挡结构；

在上述技术方案的改进方案中，所述第二区域上端、下端均开口，所述第二区域正下方设置有废钢承载装置。

本发明中，通过设置隔板分隔为第一区域、第二区域，且所述第一气流通道与第一区域连通，使得掉落到第一区域内的废钢可以较好地被电磁铁吸附，从而保证电磁铁通电时对废钢的吸力；热废气主要在磁场强度较大的第一区域内流动，从而保证第一区域内废钢的预热效果。当设置阻挡结构时，进入容箱的废钢不会进入第二区域，而会进入第一区域。而当第二区域上端、下端均开口、且第二区域正下方设置有废钢承载装置时，进入第二区域的废钢不会被废钢运送装置运送，而是可以进一步利用本发明的预热方法进行预热，从而保证废钢运送装置上的废钢经过了较好的预热。

在上述技术方案的优选方案中，所述废钢承载装置上的废钢由电磁吊运装置吸附后运送到位于顶板上方的位置。

在上述技术方案的改进方案中，所述隔板上连接有将位于第二区域正上方的废钢引导到第一区域的导向结构。

在上述技术方案的改进方案中，所述侧壁内壁面上对应于电磁铁的位置设置有向容箱内腔伸出的凸起结构。

本发明中，通过设置凸起结构，可以增加侧壁内壁面的强度、增大废钢和侧壁内壁面接触的摩擦力，从而保证废钢在磁场力的作用下更好的吸附。

在上述技术方案的优选方案中，所述凸起结构上表面的远离侧壁一端所在高度低于所述凸起结构上表面的靠近侧壁一端所在高度。通过上述设置，使得位于凸起结构上表面之上的废钢可以在第一环状线圈断电时沿着倾斜的上表面滑动，从而易于掉落。

进一步地，废钢预热系统还包括控制单元，用于控制顶板、底板的打开和关闭，且用于控制第一环状线圈的通电和断电。

在上述技术方案的优选方案中，所述电磁吊运装置包括第二铁芯、绕设在第二铁芯上的第二环状线圈，所述电磁吊运装置高度方向垂直于第二环状线圈的线圈平面，所述第二环状线圈的通电控制端与控制单元电连接。

通过上述设置，当第二环状线圈通电时，从而在电磁吊运装置高度方向上形成两个磁极，从而可吸附废钢。通过控制单元的控制，可以令第二环状线圈在断电时可以令电磁吊运装置不吸附废钢，从而令废钢落到容箱内。

在上述技术方案的更优选方案中，所述第二环状线圈在电磁吊运装置高度方向上的两侧分别设置有顶板铁芯、底板铁芯，所述第二铁芯两端分别与顶板铁芯、底板铁芯对应固定连接。

通过设置顶板铁芯、底板铁芯，使得底板铁芯可与废钢直接接触，使得对于废钢的吸附力更好。

本发明还提供一种利用上述废钢预热系统的废钢预热方法，所述废钢预热方法包括：

步骤(A)：打开顶板且将废钢加入容箱，然后关闭顶板；

向第一气流通道持续通入热废气或在关闭顶板后再向第一气流通道通入热废气；

步骤(B)：等待第一预设时间T1后，各个第一环状线圈通电，从而使得与第一环状线圈对应的第一铁芯对容箱内的废钢产生磁力作用；

步骤(C)：打开底板，最下层电磁铁单元的第一环状线圈断电，利用废钢运送装置承载废钢，且其他层电磁铁单元的第一环状线圈保持通电；

步骤(D)：关闭底板后，各个第一环状线圈断电，回到步骤(A)。

由于气流向上运动时存在热量损失，因此，到达上层的热废气温度低于位于下层的热废气温度。本发明中，先对容箱内的废钢预热第一预设时间T1，然后令第一环状线圈通电，使得上层废钢、下层废钢分别被上层电磁铁单元、下层电磁铁单元吸附（间隔侧壁吸附废钢，也可能间隔侧壁和外侧废钢吸附位于内侧的废钢）。由于每一层废钢均被电磁铁单元吸附，因此上一层废钢对下一层废钢的压力较小。打开底板、最下层电磁铁单元的第一环状线圈断电的步骤可同时执行。也可在打开底板的步骤后执行最下层电磁铁单元的第一环状线圈断电的步骤，使得至少被吸附的废钢不会在底板打开时马上落下，从而使废钢下落过程可控。由于步骤(C)中仅最下层电磁铁单元的第一环状线圈断电，因此上层的被电磁铁单元吸附的废钢不会随之掉落。关闭底板后，再令各个第一环状线圈断电，从而上一层废钢下落到下一层，回到步骤(A)再加入废钢，重复各个步骤。经过本发明的废钢预热方法预热的废钢从底板打开后的开口掉落，被废钢运送装置承载并运送到冶炼炉进行冶炼。而在底板关闭后才从上一层掉落到下一层的废钢可以继续进行预热，从而达到较好的预热效果。

在上述技术方案的改进方案中，将第一环状线圈断电的步骤包括：逐渐减小流入第一环状线圈的电流，直至流入第一环状线圈的电流为0。

本发明中，通过上述设置，使得在断电过程中电磁铁的吸力可以逐渐减小。对于每一层的电磁铁单元，磁力逐渐减小，使得靠近中心位置的废钢先脱离磁力作用而先掉落，与侧壁距离最近的废钢最后脱离磁力作用而最后掉落，即废钢依次掉落，避免所有废钢同时掉落对废钢运送装置或对底板的冲击过大。

在上述技术方案的改进方案中，各个第一环状线圈在通电时通入恒定电流。

通过上述设置，使得电磁铁产生的磁场较为稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的布置有电磁吊运装置的废钢预热系统的立体结构示意图。

图2是图1的侧视示意图；

图3是图1的俯视示意图；

图4是图3的A-A剖视示意图；

图5是图4中I结构的局部放大示意图；

图6是图1中电磁铁的立体结构示意图；

图7是图6的俯视示意图；

图8是图7的B-B剖视示意图；

图9是图1中一层电磁铁单元的两个电磁铁产生磁力线的俯视示意图；

图10是本发明实施例1的废钢预热方法的流程示意图；

图11是本发明实施例2的废钢预热系统的侧视示意图；

图12是本发明实施例3的废钢预热系统中一层电磁铁单元的两个电磁铁产生磁力线与隔板的位置关系的俯视示意图；

图13是本发明实施例4的废钢预热系统中隔板与导向结构位置关系的侧视示意图。

上述附图中：

1、第一环状线圈，2、出线盒，3、第一铁芯，4、填充料，5、外壳，6、立板，10、电磁铁；

100、容箱，101、顶板，102、底板，103、侧板，104、第一气流通道，1041、连接处，105、通气口，106、隔板，107、导向结构，108、凸起结构；

20、电磁吊运装置，201、第二环状线圈，202、第二铁芯，203、顶板铁芯，204、底板铁芯，205、通孔，30、支座。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1-10所示，本发明提供一种利用热废气的废钢预热系统。地面上设置有支座30，支座30上固定有用于容纳废钢的容箱100，所述容箱100由顶板101、底板102、侧壁围成封闭腔体。

所述顶板101、底板102均可开合，所述底板102下方设置有用于将废钢运送到冶炼炉的废钢运送装置；所述顶板101上或侧壁上部开设有通气口105。所述底板102在关闭状态时用于承载位于容箱100内的废钢。可设置驱动装置使得底板102在关闭状态时不会因底板102自身以及废钢的重力而打开。

可设置具有隔热层的腔体，使得废钢运送装置在隔热层中伸出并将废钢运送到冶炼炉。

本发明中，一般是对废钢预热到未到指定温度，且后续在冶炼炉时对废钢进一步加热至熔化。

本发明中，预热时保证废钢导磁性。

所述容箱100高度方向上设置有至少两层电磁铁单元，每层电磁铁单元包括固定设置在侧壁外壁面的电磁铁10。

如图4、图6、图7、图8所示，所述电磁铁10包括第一铁芯3、绕设在第一铁芯3上的第一环状线圈1，所述第一环状线圈1的线圈平面（线圈绕设后形成结构的顶面或底面）平行于容箱100高度方向。第一环状线圈1的轴线垂直于容箱100高度方向。优选地，第一环状线圈1的线圈平面垂直于电磁铁10所在的侧壁，或者当容箱截面为圆形或弧形时，第一环状线圈1的轴向平行于电磁铁10与容箱100的切线方向。

第一环状线圈外侧可包裹设置线圈外壳。第一环状线圈的引出线从线圈外壳顶部的开口处引出；第一环状线圈与线圈外壳之间可灌填充料，用于第一环状线圈的固定和保证第一环状线圈的绝缘性。

如图1、图2所示、所述容箱100内腔与第一气流通道104连通，所述第一气流通道104与容箱100的连接处1041所在高度位置与最下层电磁铁单元所在高度位置对应，所述第一气流通道104的延伸方向垂直于容箱100高度方向。图2箭头方向是本实施例的热废气流动方向。

如图10所示，所述废钢预热方法包括：

步骤(A)：打开顶板101且将待预热废钢（或称为待加热废钢）加入容箱100，然后关闭顶板101；

向第一气流通道104持续通入热废气或在关闭顶板101后再向第一气流通道104通入热废气；

步骤(B)：等待第一预设时间T1后，各个第一环状线圈1通电，从而使得与第一环状线圈1对应的第一铁芯3对容箱100内的废钢产生磁力作用；

步骤(C)：打开底板102，最下层电磁铁单元的第一环状线圈1断电，利用废钢运送装置承载废钢，且其他层电磁铁单元的第一环状线圈1保持通电；

步骤(D)：关闭底板102后，各个第一环状线圈1断电，回到步骤(A)。

将第一环状线圈1断电的步骤包括：逐渐减小流入第一环状线圈1的电流，直至流入第一环状线圈1的电流为0。

待加入容箱100的废钢由电磁吊运装置20运送到位于顶板101上方的位置。

如图4所示，所述电磁吊运装置20包括第二铁芯202、绕设在第二铁芯202上的第二环状线圈201，所述电磁吊运装置20高度方向垂直于第二环状线圈201的线圈平面（即线圈绕设后形成结构的顶面或底面）。底板铁芯上对应第二环状线圈的位置可设置通孔205。所述第二环状线圈201在电磁吊运装置20高度方向上的两侧分别设置有顶板铁芯203、底板铁芯204，所述第二铁芯202两端分别与顶板铁芯203、底板铁芯204对应固定连接。

打开顶板101且将废钢加入容箱100的步骤包括：打开顶板101，所述第二环状线圈201断电，从而将废钢加入容箱100。

将第二环状线圈201断电的步骤包括：逐渐减小流入第二环状线圈201的电流，直至流入第二环状线圈201的电流为0。

电磁吊运装置20（也可称为加料电磁铁）主要用于给废钢容箱加料待预热的废钢。电磁吊运装置20可通过吊具（链条链环、吊臂或钢丝绳等）与行车相连。电磁吊运装置20的结构形式采用常规吸吊废钢用的电磁铁。电磁铁的尺寸（长宽）与废钢容箱的开口尺寸相匹配，形状采用带倒角的矩形。倒角矩形一是为了适配废钢容箱，二是吸附面积较大，吸吊量较大。

电磁吊运装置可采用已有的电磁吊运装置。

所述侧壁由依次连接的K个侧板103围成；各个侧板103均沿容箱100高度方向延伸；

所述电磁铁10固定设置在侧板103外壁面且平行于侧板103，所述连接处1041位于未设置电磁铁10的侧板103上。

侧板103的连接处1041可设置法兰，从而便于与第一气流通道104连接。

优选地，所述容箱100为非铁磁材料。非铁磁材料包括不限于不导磁钢板、非金属材料或环氧树脂材料等。容箱100优选采用高温不导磁材料，例如耐高温不锈钢。容箱100的材料可为耐高温不锈钢0Cr18Ni9、无磁钢20Mn23Al等。

本实施例中，每层电磁铁单元包括分别对应设置在相对且平行的两个侧板103外壁面的两个所述电磁铁10。如图9所示，当两个所述电磁铁10通电时，两个所述电磁铁10形成的N极位于同一侧。优选地，每个电磁铁10在第一直线所在位置的磁场强度不小于第二预设磁场强度。所述第一直线为所述两个电磁铁10的对称线。所述第一直线垂直于容箱高度方向。

本实施例中，电磁铁单元有两层，每层电磁铁单元包括两个电磁铁，即本实施例设有4个电磁铁。

如图1-2、图6-8所示，所述电磁铁10的第一铁芯3两端分别与位于第一环状线圈1两侧的两个立板6对应接触连接，所述立板6固定在设置有所述电磁铁10的侧板103外壁面、且在容箱100高度方向上延伸，所述立板6材料与第一铁芯3材料相同。

如图1、图2、图4所示，固定在同一个侧板103、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁10在容箱100高度方向上依次设置，位于电磁铁10一侧的各个立板6相互固定连接形成第一长方体，位于电磁铁10另一侧的各个立板6相互固定连接形成第二长方体。

固定在同一个侧板103、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁10在容箱100高度方向上可对齐设置。

如图4、图5所示，所述侧壁内壁面上对应于电磁铁10的位置设置有向容箱100内腔伸出的凸起结构108。所述凸起结构（108）上表面的远离侧壁一端所在高度低于所述凸起结构（108）上表面的靠近侧壁一端所在高度。所述凸起结构108在容箱100纵剖面上的形状可为三角形。

凸起结构上表面可向下倾斜。一方面在电磁铁通电的情况下，侧壁吸附的废钢保证与侧壁在吸力作用下有较大的摩擦力，保证废钢不下落；另一方面，凸起结构上表面整体向下倾斜即为了保证当废钢预热指定时间、达到预热目标温度、容箱底板打开后，废钢能顺利下落。凸起结构的宽度和容箱侧壁厚度之和一般控制在50mm以内。

本发明还提供一种执行上述废钢预热方法的废钢预热系统，包括：控制单元，用于控制顶板101、底板102的打开和关闭，且用于控制第一环状线圈1的通电和断电。

控制单元还可控制第一环状线圈1的电流大小，还可控制第二环状线圈2的电流大小。

控制单元可采用PLC控制器、单片机或DSP等。顶板101、底板102均可利用自动装置进行打开、关闭操作。废钢优选为尺寸较小的废钢，使得下层废钢被电磁铁吸附时，不会因上层废钢的重力作用到下层废钢而掉落。所述热废气可为热烟气，也可以是热烟气经过处理得到（例如经过过滤、脱硫等）。热烟气的处理为现有技术。废钢运送装置可采用耐高温物料皮带。本申请的热废气优选约为1500℃的废气，一般为烟气。冶炼炉可为电弧炉或高炉。优选地，本申请的容箱100位于冶炼炉附近。尽量使得废钢在被废钢运送装置运送过程中的热量损失较小。底板102可采用相互配合的两个板，当底板102闭合时，两个板均倾斜从而共同形成拱形结构。如图2、图4所示，底板102即为闭合状态。底板的开合可由液压控制。

本申请中，位于同一高度位置、对称布置在容箱两侧的电磁铁同时通电，同时断电。

容箱可采用长方体形状。容箱高度方向的四个面在保证强度的情况下采用特殊无磁材料（不受温度影响磁性能）。容箱具备一定的保温功能，即阻止或减慢温度向外部传递。废钢容箱上下两个面采用可移动的两块板，此两板亦采用无磁材料。底板活动板强度保证能支撑容箱内废钢的重量；顶板无强度要求，主要起减慢高温烟气流动速度的作用。废钢容箱的顶板、底板的移动装置可采用现有技术。顶盖可以通过上部的电磁铁吸吊走，也可以通过它的任一边滑走等等；底板可以通过下放后移走，也可以沿宽度边转动打开。顶盖、底盖的开闭结构可以通过限位开关对是否开启完毕、是否完全关闭进行检测。

容箱长度方向尺寸较大时，可以增加电磁铁台数。容箱宽度方向尺寸可根据电磁铁的透磁深度来定，优选宽度方向尺寸不超出两台电磁铁的透磁深度之和，使得靠近容箱轴线的物料可以被吸附，不会在底板打开时掉落。容箱布置台数可以根据容箱容量确定，即容箱的容箱大，可在高度方向、长度方向布置多台。

本发明中，将此高温废气气流用于冷料废钢在加入电弧炉或高炉之前的预热，不仅可以降低尾气排放的温度，而且有利于钢铁熔炼工艺稳的定性和成本的降低，大大降低下一环节冶炼过程中的能耗，节约钢铁冶炼的成本。

本方案的电磁吊运装置20、电磁铁可采用恒定电流实现恒定磁场，也可采用交变电流实现变化磁场。

为了减缓下落的废钢对容箱底板的冲击，在放料的时候也可以是缓慢降低电压，缓慢放料。

控制单元可配备数字电位调磁装置；当模拟信号输给控制电路，控制功率单元输出无级可调的直流电压，并可以对输出电压可进行无级调压（调节范围可根据电磁铁所需的工作电压范围确定）。无级调压可采用已有技术。控制单元主要用于接收处理废钢容箱上、底板的开启完毕和完全关闭的信号，并发出指令给电磁铁进行通断电以及给电磁吊运装置20通断电。

控制单元可配备蓄电池管理系统。蓄电池的作用是在厂房出现停电后，电磁铁可以通过蓄电池供电进行工作。

支座305用于支撑和固定容箱、电磁铁单元，其强度主要保证电磁铁本体重量的支撑以及承受通电时电磁铁之间的相互作用力。

本发明能将高温外排烟气进行二次有效利用，从环保和节能减排角度而言是炼钢调整和改革的一个方向，符合可持续发展的战略。废钢可被预热到一定温度（一般为600℃左右）后加入熔炼炉，可以提高熔炼的效率、降低吨钢熔炼的成本、提升熔炼工艺的稳定性。该系统可通过电气控制系统，可实现自动化，在无现场操作和指挥人员的情况下课安全可靠运行。

在废钢预热的过程中，高温气流从容箱两侧的法兰接口进入，气流进入后与容箱后与废钢充分接触后从容箱上部排出。加料时，容箱顶板打开；下放料时，容箱底板打开。

在底板打开后，废钢被容箱两侧的电磁铁吸附；底板关闭时，电磁铁不通电、不工作。

另外容箱的宽度尺寸要根据电磁铁的透磁深度来定，通常电磁铁的透磁深度一般为500-1000mm。

电磁铁成对布置在废钢容箱高度方向的两个立面，单个电磁铁通电后产生的磁力线穿透深度保证在电磁铁间距的60%左右（不低于50%）。

容箱底板开启之前，系统给电磁铁全部通电。容箱底板完全打开之后，系统对容箱最下部电磁铁断电。容箱下部电磁铁吸附的废钢完全下放完毕，底板完全关闭后，系统对上部的电磁铁进行降压，直至电压为零。本发明的热废气一般是炼钢厂炼钢过程中产生的，一般是由高温除烟除尘装置吸收后加以利用。系统正常使用情况下，当预热指定时间后（即废钢的温度达到指定温度），所有电磁铁额定电压通电，保证废钢被吸附，此时废钢容箱底板开启，断开底部电磁铁的电源，至底层电磁铁吸附的废钢（已预热）下放完毕，接着关闭废钢容箱的底板。为了减缓上层废钢下落对容箱底板的撞击，上层电磁铁由额定电压缓缓降低，使磁场慢慢减弱，直至电压降为零，上层废钢下落底层完毕；接着打开容箱顶板，电磁吊运装置20工作给容箱内部装料，转满后关闭上盖板，以此循环。上层废钢掉落时，容箱的底板已关闭，电磁铁是断电状态。第一次加热时，也可把下层废钢预热到指定的温度，下放下层废钢离开容箱，这时上层废钢也达到了指定温度，由上层掉落到下层的废钢还需在容箱内待一定时间，直至下次底板开启。

实施例2

如图11所示，本实施例2与实施例1的区别在于，地面上还设置有用于热废气的第二气流通道109，所述第二气流通道109的气流出口朝向顶板101打开时的容箱100顶部开口设置。

所述步骤(A)中，当顶板101打开时，向第二气流通道109通入热废气。

第二气流通道109、第一气流通道104可为主气流通道的两个支路。第二气流通道109上可设置阀门1091。阀门1091的关闭、打开状态可设置为与顶板101的关闭、打开状态相同。

实施例3

图12是本发明实施例3的废钢预热系统中一层电磁铁单元的两个电磁铁产生磁力线与隔板的位置关系的俯视示意图。

如图12所示，所述容箱100内设置有在容箱100高度方向上延伸的隔板106，所述隔板106将容箱100内腔分为第一区域、第二区域；

所述第一气流通道104与第一区域连通；

所述第一区域正下方设置有所述废钢运送装置；

当各个电磁铁10通电时，所述第一区域的磁场强度大于第一预设磁场强度，所述第二区域的磁场强度小于第一预设磁场强度。

在一种优选实施方式中，所述第二区域上端设置有阻挡废钢进入第二区域的阻挡结构；

一种优选实施方式中，所述第二区域上端、下端均开口，所述第二区域正下方设置有废钢承载装置。

所述步骤(C)中，利用废钢运送装置承载位于第一区域的废钢，且利用废钢承载装置承载位于第二区域的废钢。

隔板106也可为与磁力线走向相适应的弧形隔板。

实施例4

如图13所示，本实施例4与实施例3的区别在于：所述隔板106上连接有将位于第二区域正上方的废钢引导到第一区域的导向结构107。导向结构107可倾斜设置。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种利用热废气的废钢预热系统，所述废钢预热系统包括支座（30），支座（30）上固定有用于容纳废钢的容箱（100），所述容箱（100）由顶板（101）、底板（102）、侧壁围成封闭腔体，其特征在于，

所述顶板（101）、底板（102）均可开合，所述底板（102）下方设置有用于将废钢运送到冶炼炉的废钢运送装置；所述顶板（101）上或侧壁上部开设有通气口（105）；

所述底板（102）在关闭状态时用于承载位于容箱（100）内的废钢；

所述容箱（100）高度方向上设置有至少两层电磁铁单元，每层电磁铁单元包括用于在通电时对容箱（100）内的废钢产生磁力作用的电磁铁（10），所述电磁铁（10）固定设置在侧壁外壁面，所述电磁铁（10）包括第一铁芯（3）、绕设在第一铁芯（3）上的第一环状线圈（1），所述第一环状线圈（1）的线圈平面平行于容箱（100）高度方向；

所述容箱（100）内腔与用于通入热废气的第一气流通道（104）连通，所述第一气流通道（104）与容箱（100）的连接处（1041）所在高度位置与最下层电磁铁单元所在高度位置对应，所述第一气流通道（104）的延伸方向垂直于容箱（100）高度方向。

2.根据权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述废钢预热系统还包括用于将待加入容箱（100）的废钢运送到位于顶板（101）上方位置的电磁吊运装置（20）；

所述电磁吊运装置（20）包括第二铁芯（202）、绕设在第二铁芯（202）上的第二环状线圈（201），所述电磁吊运装置（20）高度方向垂直于第二环状线圈（201）的线圈平面；

优选地，所述第二环状线圈（201）在电磁吊运装置（20）高度方向上的两侧分别设置有顶板铁芯（203）、底板铁芯（204），所述第二铁芯（202）两端分别与顶板铁芯（203）、底板铁芯（204）对应固定连接。

3.根据权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，地面上还设置有用于通入热废气的第二气流通道（109），所述第二气流通道（109）的气流出口朝向顶板（101）打开时的容箱（100）顶部开口设置。

4.根据权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述侧壁由依次连接的K个侧板（103）围成；各个侧板（103）均沿容箱（100）高度方向延伸；

所述电磁铁（10）固定设置在侧板（103）外壁面，所述第一环状线圈（1）的线圈平面垂直于侧板（103），所述连接处（1041）位于未设置电磁铁（10）的侧板（103）上；

优选地，所述容箱（100）为非铁磁材料；

优选地，每层电磁铁单元包括分别对应设置在相对且平行的两个侧板（103）外壁面的两个所述电磁铁（10），当两个所述电磁铁（10）通电时，两个所述电磁铁（10）形成的N极位于同一侧。

5.根据权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述电磁铁（10）的第一铁芯（3）两端分别与位于第一环状线圈（1）两侧的两个立板（6）对应接触连接，所述立板（6）固定在设置有所述电磁铁（10）的侧板（103）外壁面、且在容箱（100）高度方向上延伸，所述立板（6）材料与第一铁芯（3）材料相同。

6.根据权利要求5所述的废钢预热系统，其特征在于，固定在同一个侧板（103）、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁（10）在容箱（100）高度方向上依次设置，位于电磁铁（10）一侧的各个立板（6）相互固定连接形成第一长方体，位于电磁铁（10）另一侧的各个立板（6）相互固定连接形成第二长方体；

优选地，固定在同一个侧板（103）、且属于不同层电磁铁单元的各个电磁铁（10）在容箱（100）高度方向上对齐设置。

7.根据权利要求6所述的废钢预热系统，其特征在于，所述容箱（100）内设置有在容箱（100）高度方向上延伸的隔板（106），所述隔板（106）将容箱（100）内腔分为第一区域、第二区域；

所述第一气流通道（104）与第一区域连通；

所述第一区域正下方设置有所述废钢运送装置；

当各个电磁铁（10）通电时，所述第一区域的磁场强度大于第一预设磁场强度，所述第二区域的磁场强度小于第一预设磁场强度；

优选地，所述第二区域上端设置有阻挡废钢进入第二区域的阻挡结构；

优选地，所述第二区域上端、下端均开口，所述第二区域正下方设置有废钢承载装置；

优选地，所述隔板（106）上连接有将位于第二区域正上方的废钢引导到第一区域的导向结构（107）。

8.根据权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述侧壁内壁面上对应于电磁铁（10）的位置设置有向容箱（100）内腔伸出的凸起结构（108）；

优选地，所述凸起结构（108）上表面的远离侧壁一端所在高度低于所述凸起结构（108）上表面的靠近侧壁一端所在高度。

9.一种利用权利要求1-9中任一项所述的废钢预热系统的废钢预热方法，其特征在于，包括：

步骤(A)：打开顶板（101）且将废钢加入容箱（100），然后关闭顶板（101）；

向第一气流通道（104）持续通入热废气或在关闭顶板（101）后再向第一气流通道（104）通入热废气；

步骤(B)：等待第一预设时间T1后，各个第一环状线圈（1）通电，从而使得与第一环状线圈（1）对应的第一铁芯（3）对容箱（100）内的废钢产生磁力作用；

步骤(C)：打开底板（102），最下层电磁铁单元的第一环状线圈（1）断电，利用废钢运送装置承载废钢，且其他层电磁铁单元的第一环状线圈（1）保持通电；

步骤(D)：关闭底板（102）后，各个第一环状线圈（1）断电，回到步骤(A)。

10.根据权利要求9所述的废钢预热方法，其特征在于，将第一环状线圈（1）断电的步骤包括：逐渐减小流入第一环状线圈（1）的电流，直至流入第一环状线圈（1）的电流为0。

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