专利名称：一种串罐式无料钟高炉布料方法
技术领域：
本发明属于高炉炼铁技术领域，特别涉及一种适用于高炉冶炼过程中的串罐式无料钟高炉布料方法。
背景技术：
目前，高炉炼铁仍然是获取生铁的主要方式，在炼铁生产中占据统治地位。随着无料钟炉顶设备的推广使用，无料钟布料方式显现出巨大的优势，较料钟布料更为灵活合理，能够充分利用高炉煤气的热能和化学能，并保证高炉稳定顺行。无料钟炉顶的典型布料方式包括环形布料、螺旋布料、定点布料和扇形布料，其中环形布料和螺旋布料是日常炼铁生产的主要布料方式，其设备载荷冲击小、布料均匀；定点布料和扇形布料用于调剂炉内偏析和局部崩料造成的炉况失常，其中定点布料只能将高炉炉料布到炉喉一点上，布料范围有限，扇形布料需要设备在扇形区域反复摆动，设备承受的冲击较大，布料中间薄，两边厚。 无料钟炉顶设备的主要形式包括并罐式和串罐式两种形式。生产实践和理论分析都发现并罐式无料钟炉顶布料器存在不可避免的布料偏析现象，即炉料的流量不恒定，需要理论分析后对烧结矿(或者球团矿)和焦炭的装入顺序、装入方法、批重等进行合理安排，装料制度的制定繁琐且不易改动。而串罐式无料钟炉顶布料器不存在布料偏析现象，装料制度的确定较为灵活简便，所以成为目前无料钟炉顶的主流形式。串罐式无料钟炉顶布料器在炉喉调剂时产生载荷冲击的问题严重影响了高炉炉顶装料设备的使用寿命和使用稳定性，设备一旦发生故障，会造成严重的经济损失，因此需要一种新型的串罐式无料钟高炉布料方法，更为灵活的解决炉喉调剂问题，实现高炉设备的长寿化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种串罐式无料钟高炉布料方法，能够灵活用于调剂炉内偏析和局部崩料，调剂时保持溜槽的匀速旋转，消除高炉溜槽反复摆动产生的装料设备载荷冲击，保护高炉炉顶装料设备，保证高炉炉况稳定顺行。当料罐中流出的炉料沿对侧导料管(中心喉管)管壁下降时，随着布料溜槽的转动，料流落点在溜槽上形成椭圆轨迹。由于炉料在中心喉管中的偏行和溜槽的自身转动，使得原本均匀流动的炉料在落到溜槽的瞬间沿溜槽的轴线方向被拉长(变稀疏)或缩短(变致密)，造成炉料在溜槽上的流量发生变化，实际落到炉喉料面上的炉料流量基本上按照正弦规律变化。利用上述原理，给出下述本发明的技术方案
在串罐式无料钟炉顶装料设备的中心喉管的上部卸料漏斗处安装一套能够改变料流运动轨迹的料流控制装置，使得无料钟炉顶装料设备采用环形布料方式正常工作时，炉料沿中心喉管的中心轴线下落，炉料的料流量均匀，布料溜槽按照匀速圆周运动旋转，在料面上形成均匀等高度的圆环；在料面偏析或者发生局部崩料时，炉喉处炉料不再关于高炉中心轴线对称，料面发生倾斜，需要炉喉调剂，这时不使用定点布料和扇形布料。首先使用料线探尺或者料面探测仪对料面形状进行分析，确定料面最低点的位置以及料面倾斜程度数据，为炉喉调剂获取必要的数据，如果数据显示料面偏析或者发生局部崩料时，则根据炉喉料面的形状，确定出料流与中心喉管管壁发生接触的位置，调整料流控制装置控制落入中心喉管中竖直料流与中心喉管中心轴线的相对位置，即确定料流与中心喉管管壁发生接触的位置，将料流从中心喉管的中心调整到中心喉管的管壁处,料罐中流出的炉料经过料流控制装置后沿中心喉管管壁下降至溜槽，然后沿溜槽滑至高炉炉喉，炉料落到料面最低点处时恰为料流流量的最大值，溜槽旋转180°后，炉料落到料面的最高点处时恰为料流流量的最小值，如果一次布料后，料面倾斜状况改善但尚未达到正常生产需要，下次布料时继续进行炉喉调剂，直至料面形状恢复到正常 生产需要，煤气分布合理为止，随后恢复高炉正常布料，即均匀等高度布料。所述的料流与中心喉管管壁发生接触的位置的确定，是根据料流偏离中心喉管中心轴线时，溜槽旋转过程中，料流在溜槽上的轨迹为椭圆，其中中心喉管的中心线与溜槽的交点为椭圆的中点，沿溜槽轴线方向为长轴，垂直溜槽轴线和长轴的方向为短轴，料流在短半轴与椭圆交点上并且继续沿椭圆切线向溜槽下方滑动时为料流的最大值，将该点的炉料布到炉喉料面的最低点，结合炉料经过溜槽落到料面上所需的时间，确定出料流与中心喉管管壁发生接触的位置。所述料流控制装置的结构主要包括操纵面板、环形轨道、液压缸、档料板、电动滑块以及液压回路和电气回路，环形轨道固定在卸料漏斗上静止不动，电动滑块安装在环形轨道上，电动滑块通过操纵面板的控制由电机的驱动沿环形轨道顺时针或者逆时针滑动来调整电动滑块在环形轨道上的位置。挡料板的一端通过铰链安装在电动滑块上，随电动滑块一起运动。液压缸缸筒通过铰链安装在电动滑块上，活塞杆通过铰链安装在挡料板的前部，在非工作状态，活塞杆退回到缸筒中，挡料板的位置接近竖直，不影响炉料的竖直下落，在进行炉喉调剂时，活塞杆将挡料板支撑起来，挡料板与竖直方向形成一定角度，可以将下落的炉料挡到电动滑块的对面，炉料会沿中心喉管的管壁一侧下行。除操纵面板外的其他主要部件均安装在炉顶装料设备之中，通过操纵面板对料流控制装置进行控制。为维护高炉日常生产，通常会在高炉炉顶装料设备处搭建操作平台，并配备液压站和电气系统，该装置的液压动力依靠该液压站，电力供给依靠该电气系统。料流控制装置的主要作用一是改变料流运动轨迹，在需要炉喉调剂时将料流从中心喉管的中心调整到中心喉管的管壁处；二是根据炉喉料面的形状控制落入中心喉管中竖直料流与中心喉管中心轴线的相对位置，即确定料流与中心喉管管壁发生接触的位置。由于料流偏离中心喉管中心轴线，溜槽旋转过程中，料流在溜槽上的轨迹为椭圆，其中中心喉管的中心线与溜槽的交点为椭圆的中点，沿溜槽轴线方向为长轴，垂直溜槽轴线和长轴的方向为短轴。短半轴与椭圆的交点处炉料的流量分别达到最大值和最小值，其中料流在短半轴与椭圆交点上并且继续沿椭圆切线向溜槽下方滑动时为料流的最大值，将该点的炉料布到炉喉料面的最低点。由于炉料经过溜槽落到料面上需要一定的时间，所以炉料落到料面上的位置角度比该炉料刚落到溜槽上时的溜槽转角角度要超前，由此即可确定料流与中心喉管管壁发生接触的位置。本发明的优点是解决了现有高炉布料技术的不足，通过改进现有设备，充分利用无料钟炉顶布料的灵活方便的特点，对高炉炉况进行调剂，减少设备可能出现的冲击，布料效果也较扇形布料好。
图I是高炉无料钟炉顶正常布料的炉喉截面 图2是炉料偏析时尚未调剂的高炉炉喉截面 图3是使用本发明的布料方法后炉喉调剂的炉喉截面 图4是料流控制装置的主视剖视图； 图5是料流控制装置的俯视图。图中1-高炉炉壁，2-焦炭，3-烧结矿，4-焦炭与烧结矿的混合层，5-卸料漏斗，6-环形轨道，7-挡料板，8-活塞杆，9-缸筒，10-电动滑块，11-电机。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例一
对有效容积2500m3的高炉炉喉进行布料，其相关的参数为包括烧结矿批重135kg，焦炭批重20kg，中心喉管半径O. 375m,高炉炉喉直径5m，料线深度2. 5m,溜槽长度3m，溜槽旋转角速度O. 92rad/s。该方法的布料操作规程如下
I.料面探测仪对料面形状进行分析，确定料面最低点的位置以及料面倾斜程度等数据，如果探测数据显示不需要调剂，则不使用该发明的布料方法，按照原先设定的日常装料制度继续布料，如果探测结果显示料面偏析或者局部崩料，则使用本发明的布料方法。2.当确定料面的最低点后(如确定局部崩料的发生位置)，记录该位置在炉喉的角度，由于炉料经过溜槽落到料面上需要一定的时间，所以炉料落到料面上的位置角度比该炉料刚落到溜槽上时的溜槽转角角度要超前20°，这个位置为流料沿中心喉管的管壁下落的位置。3.在两次布料的间隙通过操纵面板调整料流控制装置中电动滑块10在环形轨道上6的位置，该位置为料流沿中心喉管管壁下落位置的对面，即相差180°，然后开启液压系统，将挡料板7支撑起，准备下次布料时进行挡料。4.进行炉喉调剂的第一次布料。一次布料后，料面探测仪继续对料面形状进行分析，如果料面形状改善，但尚未达到实际生产需要，则继续进行炉喉调剂，直到达到实际生产需要，一旦达到实际生产需要则将挡料板7收起，并将电动滑块10调整到初始位置等待下次调剂使用。5.调剂完成后恢复日常生产装料制度进行布料操作，并实施料面监控。
权利要求
1.一种串罐式无料钟高炉布料方法，其特征是在串罐式无料钟炉顶装料设备的中心喉管的上部卸料漏斗处安装一套能够改变料流运动轨迹的料流控制装置，首先使用料线探尺或者料面探测仪对料面形状进行分析，确定料面最低点的位置以及料面倾斜程度数据，如果数据显示料面偏析或者发生局部崩料时，则根据炉喉料面的形状，确定出料流与中心喉管管壁发生接触的位置，调整料流控制装置控制落入中心喉管中竖直料流与中心喉管中心轴线的相对位置，将料流从中心喉管的中心调整到中心喉管的管壁处，料罐中流出的炉料经过料流控制装置后沿中心喉管管壁下降至溜槽，然后沿溜槽滑至高炉炉喉，炉料落到料面最低点处时恰为料流流量的最大值，溜槽旋转180°后，炉料落到料面的最高点处时恰为料流流量的最小值，如果一次布料后，料面倾斜状况改善但尚未达到正常生产需要，下次布料时继续进行炉喉调剂，直至料面形状恢复到正常生产需要，煤气分布合理为止，随后恢复高炉正常布料，即均匀等高度布料。
2.根据权利要求I所述的串罐式无料钟高炉布料方法，其特征是所述的料流与中心喉管管壁发生接触的位置的确定，是根据料流偏离中心喉管中心轴线时，溜槽旋转过程中，料流在溜槽上的轨迹为椭圆，其中中心喉管的中心线与溜槽的交点为椭圆的中点，沿溜槽轴线方向为长轴，垂直溜槽轴线和长轴的方向为短轴，料流在短半轴与椭圆交点上并且继续沿椭圆切线向溜槽下方滑动时为料流的最大值，将该点的炉料布到炉喉料面的最低点，结合炉料经过溜槽落到料面上所需的时间，确定出料流与中心喉管管壁发生接触的位置。
3.根据权利要求I或2所述的串罐式无料钟高炉布料方法，其特征是所述料流控制装置的结构主要包括操纵面板、环形轨道、液压缸、档料板、电动滑块以及液压回路和电气回路，环形轨道固定在卸料漏斗上静止不动，电动滑块安装在环形轨道上，挡料板的一端通过铰链安装在电动滑块上，液压缸缸筒通过铰链安装在电动滑块上，活塞杆通过铰链安装在挡料板的前部。
全文摘要
本发明涉及一种串罐式无料钟高炉布料方法，用于高炉炉料发生料面偏析或者发生局部崩料时炉喉调剂。在现有串罐式无料钟炉顶装料设备的基础上安装料流控制装置，在需要炉喉调剂时，调整料流控制装置，使得料罐中流出的炉料经过料流控制装置后沿中心喉管管壁下降至溜槽，然后沿溜槽滑至高炉炉喉，炉料落到料面最低点处时恰为料流流量的最大值，如果一次布料后，料面倾斜状况改善但尚未达到正常生产需要，下次布料时继续进行炉喉调剂，直至料面形状恢复到正常生产需要，随后恢复高炉正常布料。通过使用本发明，能够充分利用无料钟炉顶布料的灵活方便的特点，对高炉炉况进行调剂，减少设备冲击，延长设备使用寿命，布料效果也较扇形布料好。
文档编号C21B5/00GK102816879SQ20121027428
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者任廷志, 马财生 申请人:燕山大学