连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备的制作方法

1.本实用新型涉及电炉炼钢技术领域，尤其涉及一种连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备。


背景技术：

2.电炉炼钢是主要以废钢为原材料的炼钢流程，无需建设炼铁系统，因此又被称为短流程炼钢技术。目前，由于相比于高炉转炉长流程，电炉短流程炼钢污染物排放少60％左右，更加绿色环保。电炉炼钢生产成本高于转炉生产成本，使电炉炼钢技术竞争力减弱，严重阻碍电炉炼钢比例的快速提升。而废钢预热型电炉直接利用电炉冶炼过程中产生的高温烟气对废钢进行预热，能将吨钢电耗降低20～100kwh/t，具有很强节能降本效果，成为发展电炉炼钢流程的热点技术。
3.目前，consteel(康斯迪)电炉由于装料装置的热负荷比较低，设备故障率低，不存在漏水保障风险，所以应用众多。但该炉型的废钢是通过水平振动装置将废钢加入炉内。水平振动装置分为加料段(不带盖)和预热段(带盖)两部分。在加料段区域，废钢被废钢跨天车磁盘吸附加入到水平振动装置上然后在水平振动的驱使下，废钢进入预热段。在预热段内，由于重力作用，废钢是平躺在水平振动装置上(预热段底部区域)，而高温烟气则是通过预热段顶部通过，这样高温与废钢的对流热交换不充分，预热效果差，废钢平均预热温度200℃，吨钢电耗节约20～30kwh/t，节能效果不显著，在100％废钢原料条件下，吨钢电耗为350kwh/t。
4.现有技术中有一种利用电弧炉排出的废气而预热金属材料的环保装置，其关键是在竖井内部设置多层液压缸驱动的手指阀结构用于拖住多层废钢进行竖式多层预热,通过控制手指阀分层打开将预热好的废钢分层分批加入到竖井底部水平振动加料槽内,水平振动送料槽将竖井内预热好的废钢小批量连续加入到电炉熔池内。同时在竖井的顶部设有一个接料斗，接料斗的底部设有一道封闭门，在第一道封闭门与竖井内第一层手指阀结构中间设置有第二道封闭门，在第二道封闭门与第一层手指阀结构中间的侧壁上设置除尘口。该技术存在的问题在于：
5.1)现有技术采用多层手指阀的竖井结构，在竖井向水平加料槽加料时需要下一层的手指阀打开后再关闭后才能打开上一层的手指阀，打开关闭时间较长，同时操作控制逻辑繁琐复杂，会降低生产操作效率。另外该技术手指阀是由液压缸驱动在竖井内围绕旋转轴向下旋转打开，这就需要废钢下落后的最高点不能阻碍手指阀的关闭，而这一点在实际操作过程中是很难控制的，存在手指阀打开后关不上的风险。
6.2)现有技术设备结构复杂，故障率高，维护量大，多层手指漏水机率大，安全性低；
7.3)一旦手指阀在竖井内出现故障不能关上时，则手指阀从竖井内不能抽出，便于检修。
8.现有技术中还有一种炼钢设备，包括竖井预热器和电弧炉，竖井预热器含有竖井和电磁制动器，电磁制动器能够产生磁场使进入竖井内的炼钢原料停留在竖井内；竖井的
下端与该炼钢原料入口对应连接。该炼钢设备利用电磁制动器对炼钢原料进行捕获形成悬空料柱，利用电磁制动器捕获的炼钢原料形成的料柱承载上部落下的炼钢原料。该技术存在的问题在于：
9.1)无法小批量连续向炉内加入废钢，只能预热一段时间后大批量的向炉内加入废钢，在加废钢时需要断电提升电极，以防止电极被废钢撞坏，延长了断电时间，降低了电炉生产效率。
10.2)无法克服后续废钢加入时对电磁盘上吸附的废钢的冲击，电磁盘上吸附的废钢在收到后续加入的废钢冲击时会无序的落入炉内。
11.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

12.本实用新型的目的在于提供一种连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备，解决了现有技术中存在的问题，本实用新型不再设置手指阀，不存在手指阀漏水造成的爆炸等安全事故；竖井和溜管段呈等截面设置，保证废钢全程无卡料风险；连续加料结构保证了全程密封加料，使用过程安全可靠。
13.本实用新型的目的是这样实现的，一种连续化竖井废钢预热装置，包括竖井、溜管段和控制部，所述竖井呈直管设置，所述溜管段呈弯管设置；所述竖井的第一端连通所述溜管段的第一端，所述竖井和所述溜管段呈等截面设置；所述竖井的第二端连接连续加料结构的第一端，所述连续加料结构的第一端呈能封闭或开启地设置，所述连续加料结构的第二端呈能封闭或开启地设置；所述溜管段的第二端能连通下料口，所述竖井位于所述连续加料结构下方的侧壁上连通设置烟气抽吸口；所述控制部能控制所述连续加料结构的封闭或开启。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述溜管段上设有电磁制动器，所述电磁制动器与所述控制部电连接。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述连续加料结构包括料仓，所述料仓的第一端通过第一阀门连接所述竖井，所述第一阀门与所述控制部电连接。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述料仓的第二端通过第二阀门连接加料料斗，所述料仓的第二端构成所述连续加料结构的第二端；所述第二阀门与所述控制部电连接。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一阀门采用插板阀。
18.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二阀门采用插板阀。
19.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述加料料斗的直径自上而下呈渐缩设置。
20.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述溜管段为90
°
弯管。
21.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述溜管段的第二端通过等径直管段连通所述下料口。
22.本实用新型的目的还可以这样实现，一种电炉炼钢设备，包括加料装置、连续化竖井废钢预热装置、电炉上料输送结构和电炉，所述连续化竖井废钢预热装置位于所述电炉上料输送结构的上方，所述加料装置用于为所述连续化竖井废钢预热装置加料，所述电炉
上料输送结构用于将所述连续化竖井废钢预热装置预热后的废钢加入所述电炉。
23.由上所述，本实用新型的连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备具有如下有益效果：
24.本实用新型中，采用竖井式预热方式，能够最大限度的利用烟气余热，降低电炉生产时的电耗；连续化竖井废钢预热装置中不再设置手指阀，不存在手指阀漏水造成的爆炸等安全事故；竖井和溜管段呈等截面设置，保证废钢全程无卡料风险；连续加料结构采用了密封仓+双层插板阀的结构形式，保证了全程密封加料，竖井第二端能封闭，保证了烟气通道的有效密闭，避免预热工作过程中烟气外溢和混入野风的问题；溜管段上采用电磁制动器，没有直接受力件，保证废钢加入可控的前提下提高了系统运行的安全性。
附图说明
25.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
26.图1：为本实用新型的连续化竖井废钢预热装置的主视图。
27.图2：为本实用新型的连续化竖井废钢预热装置的侧视图。
28.图3：为步骤a中加料料斗内加料后的状态图。
29.图4：为步骤a中加料料斗向料仓加料后的状态图。
30.图5：为步骤b中料仓向竖井内加料的状态图。
31.图6：为步骤b中竖井内预热工作状态示意图。
32.图7：为本实用新型的电炉炼钢设备的示意图。
33.图中：
34.100、连续化竖井废钢预热装置；
35.1、竖井；
36.2、溜管段；
37.3、连续加料结构；31、第一阀门；32、第二阀门；33、料仓；34、加料料斗；
38.4、下料口；
39.5、烟气抽吸口；
40.6、电磁制动器；
41.7、等径直管段；
42.8、废钢；
43.200、电炉炼钢设备；201、加料装置；202、电炉上料输送结构；203、电炉。
具体实施方式
44.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
45.在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元
件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
46.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
47.如图1、图2所示，本实用新型提供一种连续化竖井废钢预热装置100，包括竖井1、溜管段2和控制部，竖井1呈直管设置，溜管段2呈弯管设置；竖井1的第一端连通溜管段2的第一端，竖井1和溜管段2呈等截面设置；竖井1的第二端连接连续加料结构3的第一端，连续加料结构3的第一端呈能封闭或开启地设置；连续加料结构3的第二端呈能封闭或开启地设置；溜管段2的第二端能连通下料口4，竖井1位于连续加料结构下方的侧壁上连通设置烟气抽吸口5；控制部能控制连续加料结构的封闭或开启。
48.本实用新型提供一种连续化竖井废钢预热装置中，竖井1和溜管段2连通构成废钢通道，竖井1和溜管段2呈等截面设置，保证废钢8全程无卡料风险；下料口4、溜管段2、竖井1和烟气抽吸口5连通构成烟气通道，电炉的高温烟气(现有技术)经下料口4进入烟气通道，对废钢进行预热升温，竖井1第二端连接的连续加料结构3能封闭，保证了烟气通道的有效密闭，避免预热工作过程中烟气外溢和混入野风的问题。
49.本实用新型提供一种连续化竖井废钢预热装置中，采用竖井式预热方式，能够最大限度的利用烟气余热，降低电炉生产时的电耗；装置中不再设置手指阀，不存在手指阀漏水造成的爆炸等安全事故；竖井和溜管段呈等截面设置，保证废钢全程无卡料风险；竖井第二端连接的连续加料结构能封闭，保证了烟气通道的有效密闭，避免预热工作过程中烟气外溢和混入野风的问题。
50.进一步，如图1、图2所示，溜管段2上设有电磁制动器6，电磁制动器6与控制部电连接。预热过程中，根据废钢8在竖井内下落快慢调节电磁制动器6，使得废钢8能够匀速的从下料口4进入上料溜槽(电炉的上料结构，现有技术)内。溜管段2上采用电磁制动器6，没有直接受力件，保证废钢加入可控的前提下提高了系统运行的安全性。
51.电磁制动器6始终处于通电开启状态，保持竖井1内废钢8能够缓慢下落，打开连续加料结构3使得废钢掉落至竖井1内，由于废钢料面增高，废钢的自身重力使得处于溜管段2及后续管道内的废钢克服最大静摩擦开始运动，直至从下料口进入电炉内或废钢运输装置内，过程中根据废钢下落快慢调节电磁制动器6，使得废钢能够匀速的从下料口4进入电炉内或废钢运输装置内。
52.进一步，如图1、图2所示，连续加料结构3包括料仓33，料仓33的第一端通过第一阀门31连接竖井1，第一阀门31与控制部电连接，控制部控制第一阀门31的关闭或开启。在本实施方式中，第一阀门采用插板阀。
53.进一步，如图1、图2所示，料仓33的第二端通过第二阀门32连接加料料斗34，料仓
33的第二端构成连续加料结构的第二端；第二阀门32与控制部电连接，控制部控制第二阀门32的关闭或开启。在本实施方式中，第二阀门采用插板阀。
54.向料仓33加料时，第一阀门31关闭，第二阀门32开启，废钢通过加料料斗34进入料仓33内，每次加入的废钢量不能超过料仓33的容积，且必须保证第二阀门32能有效关闭；等到废钢完全进入料仓33内，关闭第二阀门32。
55.向竖井1加料时，打开第一阀门31，使得废钢从料仓33掉落至等截面的竖井1内。
56.加料后，第一阀门31和第二阀门32关闭，料仓33处于封闭状态，下料口4、溜管段2、竖井1和烟气抽吸口5连通构成烟气通道，烟气经下料口4进入烟气通道，预热后的烟气只能经烟气抽吸口5被风机(现有技术)抽出。
57.通过前述的加料操作，连续化竖井废钢预热装置100向电炉内或废钢运输装置(现有技术)内源源不断的运送废钢，并保证所加入的废钢得到有效预热。
58.连续加料结构3采用了密封仓+双层插板阀的结构形式，可有效密闭烟气通道，基本不会出现加料过程烟气外溢和混入野风的情况。
59.进一步，加料料斗34的直径自上而下呈渐缩设置。
60.进一步，如图1、图2所示，溜管段2为90
°
弯管，可有效地控制预热后废钢的掉落速度。
61.进一步，如图1、图2所示，溜管段2的第二端通过等径直管段7连通下料口4。通过调节等径直管段7长度，使得一定废钢堆高下的废钢自重与水平段废钢的摩擦阻力持平，理想状态可以做到不使用电磁制动器6的情况下，靠每次加入废钢增加堆高就可以达到下动下料的目的。
62.如图7所示，本实用新型还提供一种电炉炼钢设备200，包括加料装置201、连续化竖井废钢预热装置100、电炉上料输送结构202(上料流槽)和电炉203，连续化竖井废钢预热装置100位于电炉上料输送结构202的上方，加料装置201用于为连续化竖井废钢预热装置100加料，电炉上料输送结构202用于将连续化竖井废钢预热装置100预热后的废钢加入电炉203。
63.本实用新型的连续化竖井废钢预热装置100的工作过程如下：
64.步骤a、如图3所示，关闭第一阀门31和第二阀门32，加料装置201将废钢8运送至加料料斗34处，并加入加料料斗34内；如图4所示，开启第二阀门32，加料料斗34内废钢加入料仓33内，每次加入的废钢量不能超过料仓33的容积，且必须保证第二阀门32能有效关闭；等到废钢完全进入料仓33内，关闭第二阀门32；
65.步骤b、电磁制动器6通电，对控制范围以上的废钢产生制动阻力；如图5所示，开启第一阀门31，料仓33内的废钢掉落至竖井1内；如图6所示，关闭第一阀门31，废钢进入预热过程；由于废钢料面增高，废钢的自身重力使得处于溜管段2内的废钢克服最大静摩擦开始运动，同时高温烟气经下料口4进入等径直管段7、溜管段2、竖井1，对废钢进行预热升温后经烟气抽吸口5排出；
66.步骤c、预热过程中根据废钢下落快慢调节电磁制动器6，使得预热后废钢能够匀速的从下料口4进入电炉内或废钢运输装置内；
67.步骤d、重复步骤a、步骤b、步骤c，竖井内连续进行废钢预热。
68.由上所述，本实用新型的连续化竖井废钢预热装置及电炉炼钢设备具有如下有益
效果：
69.本实用新型中，采用竖井式预热方式，能够最大限度的利用烟气余热，降低电炉生产时的电耗；连续化竖井废钢预热装置中不再设置手指阀，不存在手指阀漏水造成的爆炸等安全事故；竖井和溜管段呈等截面设置，保证废钢全程无卡料风险；连续加料结构采用了密封仓+双层插板阀的结构形式，保证了全程密封加料，竖井第二端能封闭，保证了烟气通道的有效密闭，避免预热工作过程中烟气外溢和混入野风的问题；溜管段上采用电磁制动器，没有直接受力件，保证废钢加入可控的前提下提高了系统运行的安全性。
70.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。