一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备的制作方法

本实用新型涉及固体废金属综合利用技术领域，特别涉及一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备。

背景技术：

废旧轮胎热裂解是废旧轮胎循环利用的最后环节，是将废旧轮胎“吃干榨尽”彻底裂解为各种可用资源的技术。废旧轮胎热裂解回收可产生裂解油(40-45％)可用于燃料油；裂解炭黑(30-35％)深加工后可用于橡胶制品；裂解气(8-10％)可作为废旧轮胎热裂解加温的燃料使用；帘线钢丝(15-20％)目前尚未有效利用。我国每年轮胎的报废率保持在6％～8％之间，预计到2020年我国废轮胎产生量将超过2000万吨。国内每年废旧轮胎热裂解处理量大约300万吨，产生的废帘线钢丝大约50～60万吨没有得到有效处理。钢帘线是轮胎制作中的骨架材料，为了提高钢帘线用钢丝在拉拔过程中硬化效果和改善其延性，钢帘线用钢丝是以过共析铬钢为主，其碳含量为0.7％的高锰高碳钢。该钢由高温奥氏体区缓冷至727℃，生成多边形珠光体组织，优质碳素结构钢和碳素工具钢都包含有这种组织。这种废旧轮胎帘线钢丝市场价格低且材质很高，其强度和硬度是加工铸造钢丸的极佳材料。

铸钢丸是工业消耗材料，作为金属表面处理常用耗材，铸钢丸在工业上的需求量很大，在装备制造中用于钢材、钢板去应力强化；铸钢丸广泛适用于机械制造、钢结构、汽车、造船、集装箱等行业的金属表面抛喷丸清理及强化。尤其是铸造产品表面清理中使用最广泛的产品，国内铸件年产超过1200吨，作为铸钢丸使用数量更是十分可观。

随着科学技术的发展，生产技术已得到很大程度改善，但由于现有的铸钢丸制备原料短缺，导致生产成本高而制约着企业的发展。目前很多企业利用废钢来生产铸钢丸，但是我国的废钢资源较少，且废钢的价格居高不下，增加了企业的生产成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，可大幅度降低铸钢丸的材料成本，提高废帘线钢丝的附加值。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，包括：依次连接的废旧轮胎进料装置、破碎机、热裂解发生器、磁选分离机、熔炼炉、钢丸成型装置和热处理装置；

所述废旧轮胎进料装置用于将含钢丝废旧轮胎送进所述破碎机；所述热裂解发生器用于将所述破碎机破碎的块状废旧轮胎热裂解；所述磁选分离机用于将所述热裂解发生器裂解的固态裂解产物分离出帘线钢丝；所述熔炼炉用于将所述磁选分离机分离得到的所述帘线钢丝熔炼为钢液；所述钢丸成型装置用于将所述熔炼炉的所述钢液成型为钢丸；所述热处理装置用于将所述钢丸成型装置成型的所述钢丸热处理为铸钢丸。

优选地，还包括：用于将所述磁选分离机分离得到的所述帘线钢丝压成块状的钢丝压块机。

优选地，所述熔炼炉还包括：用于在所述熔炼炉中按照预设比例加入预设量的铁合金调整所述钢液的成分调整机构。

优选地，所述熔炼炉为中频熔炼炉；所述中频熔炼炉配备硅高压型电源1200kw、5t中频金属壳炉体和感应圈。

优选地，所述钢丸成型装置包括：离心转盘、离心池、干燥机和固化机；

所述离心转盘用于通过旋转将所述钢液从所述离心转盘的缝隙甩出成型为丸体；所述离心池用于将落入所述离心池的所述丸体冷却；所述干燥机用于将冷却后的所述丸体干燥；所述固化机用于将干燥后的所述丸体固化为钢丸。

优选地，还包括：用于将所述熔炼炉的所述钢液转移至所述离心转盘的转移机构。

优选地，所述转移机构包括：钢包。

优选地，所述热处理装置包括：依次连接的淬火模块和回火模块；

所述淬火模块用于将所述钢丸成型装置成型的所述钢丸作淬火处理；所述回火模块用于将淬火后的所述钢丸作回火处理为所述铸钢丸。

优选地，还包括：筛分机；所述筛分机用于将所述钢丸成型装置成型的所述钢丸筛选分为符合不同标准粒度等级的钢丸。

优选地，还包括：精选包装机；所述精选包装机用于将热处理后且具有多种粒度等级的所述铸钢丸精选包装。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，可大幅度降低铸钢丸的材料成本，提高废帘线钢丝的附加值；而且，采用本方法制备的铸钢丸，其质量优良，硬度适中、韧性强，有很好的抗冲击能力，用途广泛且使用寿命长；并且，与现有技术(多次破碎+破碎后去除钢丝+再裂解)相比，本方案的工艺精简、生产过程耗能高和设备投资小，做成铸钢丸产品的附加值高，其经济性和市场应用较好便于推广；而且本方案适用于废轮胎废帘线钢丝的深加工，具备广泛性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的废旧轮胎的裂解处理工艺的流程图。

其中，1为废旧轮胎进料装置，2为破碎机，3为热裂解发生器，4为油气冷凝机，5为油气分离机，6为成品油罐，7为不凝气，8为燃烧区，9为烟气净化装置，10为排放机构，11为固体出渣冷却装置，12为磁选分离机，13为炭黑加工装置，14为橡胶制品，15为钢丝压块机，16为熔炼炉，17为成分调整机构，18为钢丸成型装置，19为干燥机，20为筛分机，21为热处理装置，22为精选包装机，23为铸钢丸。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，如图1所示，包括：依次连接的废旧轮胎进料装置1、破碎机2、热裂解发生器3、磁选分离机12、熔炼炉16、钢丸成型装置18和热处理装置21；

废旧轮胎进料装置1用于将含钢丝废旧轮胎送进破碎机2；热裂解发生器3用于将破碎机2破碎的块状废旧轮胎热裂解；磁选分离机12用于将热裂解发生器3裂解的固态裂解产物分离出帘线钢丝；熔炼炉16用于将磁选分离机12分离得到的帘线钢丝熔炼为钢液；钢丸成型装置18用于将熔炼炉16的钢液成型为钢丸；热处理装置21用于将钢丸成型装置18成型的钢丸热处理为铸钢丸。需要说明的是，在破碎机2将含钢丝废旧轮胎破碎成块状废旧轮胎后，本方案对块状废旧轮胎不去除钢丝，以便于残留在块状废旧轮胎的钢丝不仅在裂解过程中起到良好的导热传热作用，还能起到清理炉壁防止结焦粘壁的作用；

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，可大幅度降低铸钢丸的材料成本，提高废旧帘线钢丝的附加值；而且，采用本设备制备的铸钢丸，其质量优良，硬度适中、韧性强，有很好的抗冲击能力，用途广泛且使用寿命长；并且，与现有技术(多次破碎+破碎后去除钢丝+再裂解)相比，本方案的工艺精简、生产过程耗能高和设备投资小，做成铸钢丸产品的附加值高，其经济性和市场应用较好便于推广；而且本方案适用于废轮胎废帘线钢丝的深加工，具备广泛性和实用性。

在本方案中，如图1所示，本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备还包括：用于将磁选分离机12分离得到的帘线钢丝压成块状的钢丝压块机15。如此设计，以便于保证了帘线钢丝的熔炼效果。

为了进一步优化上述的技术方案，熔炼炉16还包括：用于在熔炼炉16中按照预设比例加入预设量的铁合金调整所述钢液的成分调整机构17，以此改善了钢液的成分，以便于实现了对铸钢丸质量的优化。

在本方案中，熔炼炉16为中频熔炼炉；中频熔炼炉具有加热速度快、氧化脱碳少、感应炉体的更换简便、能耗低和无污染等特点；

中频熔炼炉配备硅高压型电源1200kw、5t中频金属壳炉体和感应圈。

具体地，钢丸成型装置18包括：离心转盘、离心池、干燥机和固化机；

离心转盘用于通过旋转将钢液从离心转盘的缝隙甩出成型为丸体；即为依靠离心力将钢液从离心转盘的缝隙甩出成丸体；

离心池用于将落入离心池的丸体冷却；

干燥机用于将冷却后的丸体干燥；

固化机用于将干燥后的丸体固化为钢丸。在本方案中，首先通过离心转盘利用离心力将钢液成型出丸体，然后再将丸体落入离心池的水中冷却，并干燥固化得到钢丸，此种成型方式不会对钢丸成型装置产生较大磨损。

为了进一步优化上述的技术方案，本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备还包括：用于将熔炼炉16的钢液转移至离心转盘的转移机构；作为优选，转移机构包括：钢包。本方案选用钢包作为转移机构，以便于能够将钢液沿着浇杯缓缓倒入离心转盘内。

在本方案中，热处理装置21包括：依次连接的淬火模块和回火模块；

淬火模块用于将钢丸成型装置18成型的钢丸作淬火处理；回火模块用于将淬火后的钢丸作回火处理为铸钢丸，从而可使得铸钢丸达到合适的硬度，以使得铸钢丸具有较好的抗冲击能力，使用寿命长等特点。

具体地，如图1所示，本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备还包括：筛分机20；筛分机20用于将钢丸成型装置18成型的钢丸筛选分为符合不同标准粒度等级的钢丸，以便于在精选包装工序中实现对多种粒度等级的铸钢丸的分类包装。当然，本方案中的筛选工序还可以设置在热处理工序之后，以同样实现上述目的。

为了进一步优化上述的技术方案，如图1所示，本实用新型实施例提供的废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备还包括：精选包装机22；精选包装机22用于将热处理后且具有多种粒度等级的铸钢丸精选包装，从而有助于实现了对具有多种粒度等级的铸钢丸的分类包装。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本实用新型实施例还提供了一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的方法，如图2所示，其过程包括：第1步的废旧轮胎；第2步的轮胎切块；第3步的热裂解发生器；第4步的油气冷凝；第5步的油气分离；第6步的成品油罐；第7步的不凝气；第8步的燃烧区；第9步的烟气净化；第10步的达标排放；第11步的固体出渣冷却；第12步的磁选钢丝分离；第13步的裂解炭黑深加工；第14步的制作橡胶制品；第15步的钢丝压块；第16步的电炉熔炼；第17步的成分调整；第18步的钢丸成型；第19步的干燥；第20步的筛选；第21步的热处理；第22步的精选包装；第23步的铸钢丸。

下面对本实用新型的一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的方法从工艺技术上进行详细说明介绍：

如图2所示，本实用新型工艺技术包括：(第1步—第3步)废旧轮胎预处理工艺技术，第1步的废旧轮胎是指汽车更换下来的全钢轮胎和半钢轮胎，第2步的轮胎切块是将废旧轮胎破碎成30～50mm块状(不去除钢丝)进入热裂解发生器，钢丝在裂解过程中起到良好的导热传热作用，第3步的热裂解发生器是指通过间接加热使釜内含碳有机物发生热化学分解，逸出挥发性产物并形成固体的热化学反应，裂解过程中物料挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解；

如图2所示，(第4步—第10步)废旧轮胎裂解油气处理过程工艺技术，废旧轮胎在有机物无氧环境下裂解产生的油气经过第4步的油气冷凝后进入第5步的油气分离，得到裂解油进入第6步的成品油罐，第5步的油气分离出第7步的不凝气进入第8步的燃烧区燃烧供第3步的热裂解发生器加热，烟气经余热利用进入第9步的烟气净化后进行第10步的达标排放；

如图2所示，(第11步—第23步)裂解后固体废钢丝处理工艺技术，尤其是经过固体废钢丝处理过程中第12步的钢丝磁选分离，分离出的裂解炭黑经第13步的裂解炭黑深加工后可用于第14步的制作橡胶制品；第12步的磁选钢丝分离的钢丝经第15步的钢丝压块送入第16步的电炉熔炼，熔炼过程中按比例加一定数量铁合金进行第17步的成分调整，以使得钢液的含量分别调至炭0.7～1.2％、锰0.6～1.2％、硅0.4～1.2％；第16步的电炉熔炼为中频熔炼炉，配熔炼中频可控硅高压型电源1200kw、5t中频铝壳炉体及感应圈，第16步的电炉熔炼工作温度控制在1500—1600℃，熔化时间50～60分钟/炉；用中间钢包移取钢液将钢液缓缓倒入第18步的钢丸成型(离心雾化)装置中，钢液沿浇杯流入离心转盘内，依靠离心力从离心转盘的缝隙甩出成丸，成丸落入离心池的水中冷却第19步的干燥，固化得到铸钢丸；通过筛分机筛网进行第20步的筛选被分选成符合不同标准粒度等级丸体，然后经过淬火处理后的丸体进行烘干加热回火以进行第21步的热处理，以达到适当的硬度，经过第21步的热处理可达到较高的硬度57～62hrc标准，最后经过第22步的精选包装完成多种粒度等级的第23步的铸钢丸。采用本实用新型提供的技术方案制备的铸钢丸其质量优良，硬度适中、韧性强，有很好的抗冲击能力，用途广泛且使用寿命长。

本实用新型是以废旧轮胎为原料，经过(第1步—第3步)废旧轮胎预处理工艺技术；(第4步—第10步)废旧轮胎裂解过程工艺技术；(第11步—第23步)固体废钢丝处理工艺技术，尤其是经过废帘线钢丝处理过程中第12步的钢丝磁选分离、第15步的钢丝压块，经过第16步的电炉熔化并按比例加一定数量铁合金以进行第17步的成分调整，再经过第18步的钢丝成丸、第19步的干燥、第20步的筛选和第21步的热处理等工序加工制成第23步的铸钢丸。一种废帘线钢丝深加工制备铸钢丸的方法对废旧轮胎固体废帘线钢丝再利用，对构建无废城市及绿色持续发展有着十分重要的意义。

综上所述，在废旧轮胎热裂解回收行业中，目前废旧轮胎帘线钢丝是唯一没有深加工利用的产物。因为废旧轮胎帘线钢丝其强度和硬度是加工铸造钢丸的极佳材料，所以废旧轮胎帘线钢丝深加工利用附加值很高。本实用新型提供的一种废旧轮胎帘线钢丝深加工制备铸钢丸的设备，开辟了一条固体废物利用的新渠道，将废旧轮胎裂解后产生的废帘线钢丝深加工制备成铸钢丸，可用于机械制造、钢结构、汽车、造船、集装箱等行业的金属表面抛喷丸清理及强化。此方法可大幅度降低铸钢丸材料成本，提高废帘线钢丝的附加值。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。