专利名称：一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氧气顶吹炼钢转炉，尤其是一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预 热射击加料系统。
背景技术：
中小转炉采用双联法冶炼时热损失较大，冶炼过程物理热有些不足，综合计算比 理想出钢温度大约低10-12°C为了弥补这部分热除加强保温外，还可探索在炉子温度比较 低时就开始脱磷或考虑冶炼前期如何增加转炉内的物理热而少用一点燃烧热，尽可能多留 些炭给最终升温使用，这个想法当然是好的，但是众所周知，不化渣好渣无论如何是不能脱 磷的。那么如何能在炉温比较低时就开始化好渣或快速化渣呢？中小转炉的低温化渣的潜 力还有吗？因此本实用新型研究从中小转炉化渣过程展开。首先分析现有氧气顶吹炼钢转炉原料加入系统。原料加入口设置在烟道下侧位 置。缺点是原料是倾斜逆向快速上升的烟气流下落，原料下降的动能被上升的气流不均勻 抵消，不能保持稳定的抛物线轨迹下落到强气流搅拌的高温区。而是部分形成S形曲线轨 迹，向炉壁低温弱搅拌区漂移并在此区域形成渣料粘结堆积，不易熔化，从而造成整个炉腔 的熔渣浓度不均勻和偏析，化渣速度慢，不符合转炉炼钢早化渣、化好渣、化透渣的基本技 术要求，影响脱磷、脱硫效果和产能，尤其不适应小转炉双联低温脱磷冶炼的化渣操作，从 而影响产能和冶炼质量。其次是原料加入口的存在对烟罩结构冷却水的循环有一定的阻挡 作用，冷却不均勻，使烟道的局部区域产生过热现象而连锁应力不均，有易漏水、使用寿命 短等问题。原料加入口设置在烟道侧下方，另外还有两方面的缺陷，1.下料口使烟道的制造 工艺复杂，制造成本高2.中小转炉这个部位空间狭窄，维修区域温度高、环境恶劣，而且下 料口狭窄斜度小容易堵塞漏料，平均漏料2-3公斤/吨钢，是历来没办法解决的难问题。针 对中小氧气顶吹转炉双联冶炼的低温化渣设想，分析现有中小转炉这些缺陷，确实需要一 种有新意的氧气顶吹炼钢转炉加料系统来实现设想的低温化渣目的。低温快速化渣设想所追求的实质只是把原料投到炉子温度相对高、热力学、动力 学环境较好的地方。根据热力学、动力学原理可知氧气射流搅动的钢液边界，是炉子内炭 铁氧相对平衡的过氧化燃烧高温区域，富有快速熔渣所需的氧化铁，是快速化渣的好地方， 搅拌力也最强，是化渣的热力学、动力学环境最佳区域。若能把原料最大深度的投放到这 个区域，融化脱磷、脱硫的深度必然加大。现有转炉的加料系统，投放原料到转炉中心区 域还有困难，如何让原料逆行穿过钢渣混合的快速上升流，到达这个区域的钢水中，是目 前转炉加料系统不能办到的事情。那么怎样才能办到呢？钢水比重是原料的三倍，如何 能让轻飘飘原料“沉入”到相对质量重三倍、而且动能高的区域呢？回答是只有让原料具 有足够的速度V。根据爱因斯坦的相对论质能关系式E=cm2的理论。首先建立使原料质 量速度的平方和钢水质量的速度平方趋于平衡的理念，这个理念的意图，是让原料的质能 和钢水的质能相当或超过，原料和钢水才有可能浑浊到一起，原料的表面才有可能被钢水 包裹，实现传热传质条件最佳的设想。这个过程尽管时间短，只要速度达到一定时撞击摩擦热必然支持物化反应，若果真能实现，短时间的物理状态正好是顶吹冶炼过程钢被融渣 包裹的镜像；即冶炼工况发生逆转性的改变，脱磷、脱硫性能势必瞬间大幅度加强，无疑这 是炼钢所希望的好结果。那么如何能让原料具有足够的速度呢？速度该加快到多少才合 适呢？……钢水质量约为6. 9假设速度约1. 5马赫，原料质量2. 3——那么原料速度V ^
.^f fijx^x"，V 2. 59但当真要做到原料以2. 59马赫速度到达氧枪头部位的钢水中，
这是目前现有转炉设备不可能做到的！说到底，解决低温化渣或快速化渣的问题实质，就 是解决原料的射击速度问题和原料射击时候的温度问题。上述理念在这个意义上可以说是 一种射击化渣冶炼新工艺的理论基础。低温化渣或快速化渣的途径是(钢水质量X钢水 速度X速度温度)=用某种设备把(原料温度X原料速度X原料质量)达到近似值。然而这个理论途径目前因没有能够实施的系统装备验证还是空话，为了实施验证 新理论新理念的正确与否，需要有一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击系统实验来验 证。根据上述理论和分析，若造不出达到理想数值的设备来，原料即使没足够的速度 投射到搅拌力最强、热力学、动力学环境深层最佳区域，而只要能把原料陆续投射到转炉的 中心部位置就应有低温化渣效果，显然这个效果在质能平衡的框架范围内和速度、温度成 正比例关系。根据上述分析，目前所需要解决的技术问题是设计一个能够实施的氧气顶吹炼钢 转炉的原料预热射击加料系统。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击 加料系统。本实用新型解决其技术问题的技术方案是一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，由原料仓、原料加热炉、计量斗 组成，在原料仓的下方设置有加料运输皮带，在氧气顶吹炼钢转炉的烟罩的小烟道上设置 有带溜槽的螺旋配料坡道，计量斗的下料口正对旋配料坡道的溜槽，溜槽的中心线与小烟 道切线平行或切线重合，在加料口下部的小烟道的管壁上设置有多个安装火箭发动机的燃 气喷射管，在每个燃气喷射管内均安装有火箭发动机，燃气喷射管向下斜向吹向小烟道内， 火箭发动机与高压O2和高压CH燃料源连接。本实用新型解决其技术问题的技术方案还可以是本实用新型所述的火箭发动机由燃烧装置、燃烧室和拉法尔喷管组成，高压O2和 高压CH燃料源与燃烧装置连接，如果是用在LF炉或电炉的火箭发动机，需在LF炉或电炉 的炉顶上设置一段带有弯曲段的射击管，火箭发动机设置在射击管上并与射击管以切线方 式连通，再在射击管上设置加料斗，加料斗在拉法尔喷管的下部设置。本实用新型所述的火箭发动机的燃料、氧气流量大小的在一定的范围内可以调 节，通过调节燃料、氧气流量的大小调整燃料的喷射速度，火箭发动机的点火方式为环境温 度点火，火箭发动机点火阶段喷射速度小于燃料的燃烧速度，由喷射到小烟道或转炉内具 备点火温度处的燃料燃烧后回燃到燃烧室实现点火，燃料在燃烧室燃烧后再加速喷射进入
4正常喷射状态。本实用新型所述的高压CH燃料源为气体燃料源或液体燃料源。本实用新型所述的原料仓和原料加热炉可单独向计量斗供料，也可同时向计量斗 供料。本实用新型所述的加热炉为滚筒炉或料仓炉。本实用新型所述的滚筒炉由滚筒壳和端盖构成，滚筒壳倾斜布置，滚筒壳由电机 减速机驱动旋转，较低一端在氧气顶吹炼钢转炉一侧，在较高一端的端盖上设置有加料口， 并在该端固定有料斗，料斗的溜槽伸进加料口内，在较高一端的端盖上安装有烧嘴和出口 溜槽，烧嘴的喷火口正对滚筒的中心，出口溜槽在端盖下部，出口溜槽与计量斗活动对接， 原料经料斗到达滚筒炉堂内在旋转动能的驱动下向端盖溜槽移动，同时由烧嘴火焰加热， 当到达溜槽时达到所需的预定温度。本实用新型所述的滚筒炉为1一3个。本实用新型所述的料仓炉的料仓为斜向出料的漏斗形料仓，在漏斗形料仓的仓壁 上安装有控制舱内原料下料量的控制间板，控制间板设置在料仓出料方向的内仓壁上，在 料仓出料方向的外仓壁上设置有钟罩型喷火嘴，在料仓的下部设置有接收料仓出料的异形 料斗，喷火嘴的喷火口正对异形料斗的斗腔，喷火嘴与异形料斗形成二级出料口，在喷火嘴 的喷火口上设置有二级闸板，二级闸板与控制闸板所控制的出料量相等。它的加热原理是 火焰燃烧热通过原料的空隙流动换热，逐渐加热原料。其优点是体积小效率高比较节能，最 适合在旧厂房改造转炉的工程中使用，缺点是不能加热分体原料和流动特别不好的原料。本实用新型的有益效果是与现有技术相比，本实用新型具有以下优点①本实用新型不只是用于氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料，还可用于铁水 罐、混铁炉、钢包和中间包的射击颗粒金属镁脱硫及铁水预处理操作。②原料投入到小烟道内后，小烟道相当原料垂直定向加速射管，烟道为射击加料 系统的原料定向加速器。经燃气喷射流和重力加速度双重动力的作用加速度，和氧枪平行 垂直射击到氧枪射流搅拌区富氧化铁的钢液内陆续融化，比现有的加料方法化渣明显要加 快融化和化学反应速度。原料经预热滚筒可将原料加热到一定的温度，保证原料可在和钢 水与氧化铁接触的瞬间融化并脱磷、脱硫。原料预热的最大优点是不但满足快速融化的目 的，而且还可弥补冶炼的物理热不足的问题和原料含结晶水造成钢中增氢的问题。另外由 于去掉了加料口的存在，烟罩结构简化冷却水的循环冷却均勻，使烟道没有局部区域产生 过热现象，而连锁应力不均有易漏水使用寿命短等问题，制造工艺简化制造成本降低。③加热炉可把石灰石直接烧制成白灰当做作原料用于冶炼，省略石灰的生产运输 过成，简化一道流程的还增加转炉内的物理热，也弥补了中小转炉双联冶炼物理热不足的 问题，为中小转炉双联冶炼开辟了新途径，也为用铁矿石代替部分废钢炼钢铺平了道路，这 部分铁矿石没有经过烧结和高炉冶炼相当于作为氧化剂直接还原冶炼成了钢，即走了捷径 又节约了氧气。另外射击化渣工艺在转炉双联冶炼后期，用于造还原渣和现有技术比显然 也有热力学和动力学的优势。
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图。图2是本实用新型第二实施例的结构示意图。图3是图1、图2中的A向视图。图4是本实用新型料仓炉的结构示意图。图5是本实用新型用于LF炉或电炉的火箭发动机结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，由原料仓5、原料加 热炉2、计量斗9组成，在原料仓5的下方设置有加料运输皮带7，在氧气顶吹炼钢转炉的烟 罩的小烟道13上设置有带溜槽的螺旋配料坡道11，计量斗9的下料口正对旋配料坡道11 的溜槽，溜槽的中心线与小烟道13切线平行或切线重合，在加料口下部的小烟道的管壁上 设置有多个安装火箭发动机的燃气喷射管，在每个燃气喷射管内均安装有火箭发动机，燃 气喷射管向下斜向吹向小烟道13内，火箭发动机与高压O2和高压CH燃料源连接。所述的 火箭发动机由燃烧装置23、燃烧室12和拉法尔喷管24组成，高压O2和高压CH燃料源与燃 烧装置23连接，如果是用在LF炉或电炉的火箭发动机，需在LF炉或电炉的炉顶上设置一 段带有弯曲段15的射击管25，火箭发动机设置在射击管25上并与射击管25以切线方式连 通，再在射击管25上设置加料斗14，加料斗14在拉法尔喷管24的下部设置。所述的火箭 发动机的燃料、氧气流量大小的在一定的范围内可以调节，通过调节燃料、氧气流量的大小 调整燃料的喷射速度，火箭发动机的点火方式为环境温度点火，火箭发动机点火阶段喷射 速度小于燃料的燃烧速度，由喷射到小烟道或转炉内具备点火温度处的燃料燃烧后回燃到 燃烧室实现点火，燃料在燃烧室燃烧后再加速喷射进入正常喷射状态。所述的高压CH燃料 源为气体燃料源或液体燃料源。所述的原料仓5和原料加热炉2可单独向计量斗9供料， 也可同时向计量斗9供料。所述的加热炉2为滚筒炉或料仓炉。所述的滚筒炉由滚筒壳和 端盖构成，滚筒壳倾斜布置，滚筒壳由电机减速机8驱动旋转，较低一端在氧气顶吹炼钢转 炉一侧，在较高一端的端盖上设置有加料口，并在该端固定有料斗1，料斗1的溜槽伸进加 料口内，在较高一端的端盖3上安装有烧嘴4和出口溜槽6，烧嘴4的喷火口正对滚筒的中 心，出口溜槽6在端盖3下部，出口溜槽6与计量斗9活动对接，原料经料斗到达滚筒炉堂 内在旋转动能的驱动下向端盖溜槽移动，同时由烧嘴火焰加热，当到达溜槽时达到所需的 预定温度。所述的滚筒炉为1一3个。所述的料仓炉的料仓为斜向出料的漏斗形料仓17， 在漏斗形料仓17的仓壁上安装有控制舱内原料下料量的控制闸板16，控制闸板16设置在 料仓17出料方向的内仓壁上，在料仓17出料方向的外仓壁上设置有钟罩型喷火嘴19，在料 仓17的下部设置有接收料仓17出料的异形料斗20，喷火嘴19的喷火口正对异形料斗20 的斗腔，喷火嘴19与异形料斗20形成二级出料口，在喷火嘴19的喷火口上设置有二级闸 板21，二级闸板21与控制闸板16所控制的出料量相等。它的加热原理是火焰燃烧热通过 原料的空隙流动换热，逐渐加热原料。其优点是体积小效率高比较节能，最适合在旧厂房改 造转炉的工程中使用，缺点是不能加热分体原料和流动特别不好的原料。
权利要求一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，由原料仓(5)、原料加热炉(2)、计量斗(9)组成，在原料仓(5)的下方设置有加料运输皮带(7)，其特征在于在氧气顶吹炼钢转炉的烟罩的小烟道(13)上设置有带溜槽的螺旋配料坡道(11)，计量斗(9)的下料口正对旋配料坡道(11)的溜槽，溜槽的中心线与小烟道(13)切线平行或切线重合，在加料口下部的小烟道的管壁上设置有多个安装火箭发动机的燃气喷射管，在每个燃气喷射管内均安装有火箭发动机，燃气喷射管向下斜向吹向小烟道(13)内，火箭发动机与高压O2和高压CH燃料源连接。
2.根据权利要求1所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在 于所述的火箭发动机由燃烧装置(23)、燃烧室(12)和拉法尔喷管(24)组成，高压O2和高 压CH燃料源与燃烧装置(23)连接，如果是用在LF炉或电炉的火箭发动机，需在LF炉或电 炉的炉顶上设置一段带有弯曲段(15)的射击管(25)，火箭发动机设置在射击管(25)上并 与射击管(25)以切线方式连通，再在射击管(25)上设置加料斗(14)，加料斗(14)在拉法尔 喷管(24)的下部设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特 征在于所述的火箭发动机的燃料、氧气流量大小的在一定的范围内可以调节，通过调节燃 料、氧气流量的大小调整燃料的喷射速度，火箭发动机的点火方式为环境温度点火，火箭发 动机点火阶段喷射速度小于燃料的燃烧速度，由喷射到小烟道或转炉内具备点火温度处的 燃料燃烧后回燃到燃烧室实现点火，燃料在燃烧室燃烧后再加速喷射进入正常喷射状态。
4.根据权利要求3所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在 于所述的高压CH燃料源为气体燃料源或液体燃料源。
5.根据权利要求4所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在于 所述的原料仓(5)和原料加热炉⑵可单独向计量斗(9)供料，也可同时向计量斗(9)供料。
6.根据权利要求5所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在 于所述的加热炉(2)为滚筒炉或料仓炉。
7.根据权利要求5所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在 于所述的滚筒炉由滚筒壳和端盖构成，滚筒壳倾斜布置，滚筒壳由电机减速机(8)驱动旋 转，较低一端在氧气顶吹炼钢转炉一侧，在较高一端的端盖上设置有加料口，并在该端固定 有料斗(1)，料斗(1)的溜槽伸进加料口内，在较高一端的端盖(3)上安装有烧嘴(4)和出口 溜槽(6)，烧嘴(4)的喷火口正对滚筒的中心，出口溜槽(6)在端盖(3)下部，出口溜槽(6) 与计量斗(9)活动对接。
8.根据权利要求6或7所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特 征在于所述的滚筒炉为1一3个。
9.根据权利要求6所述的一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，其特征在 于所述的料仓炉的料仓为斜向出料的漏斗形料仓(17)，在漏斗形料仓(17)的仓壁上安装 有控制舱内原料下料量的控制闸板(16)，控制闸板(16)设置在料仓(17)出料方向的内仓 壁上，在料仓(17)出料方向的外仓壁上设置有钟罩型喷火嘴(19)，在料仓(17)的下部设置 有接收料仓(17)出料的异形料斗(20)，喷火嘴(19)的喷火口正对异形料斗(20)的斗腔， 喷火嘴(19)与异形料斗(20)形成二级出料口，在喷火嘴(19)的喷火口上设置有二级闸板 (21)，二级闸板(21)与控制闸板(16 )所控制的出料量相等。
专利摘要本实用新型公开一种氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统，由原料仓、原料加热炉、计量斗组成，在原料仓的下方设置有加料运输皮带，在氧气顶吹炼钢转炉的烟罩的小烟道上设置有带溜槽的螺旋配料坡道，计量斗的下料口正对旋配料坡道的溜槽，溜槽的中心线与小烟道切线平行或切线重合，在加料口下部的小烟道的管壁上设置有多个安装火箭发动机的燃气喷射管，在每个燃气喷射管内均安装有火箭发动机，燃气喷射管向下斜向吹向小烟道内，火箭发动机与高压O2和高压CH燃料源连接。本实用新型是一种能够提高转炉化渣能力的氧气顶吹炼钢转炉的原料预热射击加料系统。
文档编号C21C5/32GK201704352SQ20102022270
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者于树金, 任勇, 张海军, 李曾宝, 裴中怀, 边仁杰, 郭宪旺 申请人:河北文丰钢铁有限公司