干渣粒化设备和方法
【专利摘要】一种定向型干渣粒化设备，包括旋转雾化造粒机，该旋转雾化造粒机具有旋转中心线轴线（29）；渣流供给装置（3b）；以及位置控制器（33）。对于来自渣流供给装置的渣（11）而言，位于旋转造粒机（30）上的渣流落点（19）偏离旋转造粒机的旋转中心线轴线。
【专利说明】干渣粒化设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种干渣粒化设备和将渣粒化的方法。
【背景技术】
[0002]渣材料可以是金属基的，例如铁；可以是金属氧化物，例如二氧化钛；可以是非金属的，例如作为金属制造过程的副产物而产生的渣；或者可以是上述物质的混合物。
[0003]干渣粒化是相对不发达的技术，该技术使用通常为回转杯状部或回转碟的旋转雾化器来将熔融的渣(例如作为高炉中的铁制造过程的副产物而获得)转换成颗粒、同时不添加水来对渣进行冷却和硬化。干渣粒化设备和方法的示例在GB2148330、EP0605472以及EP0804620中给出。来自高炉的熔融的渣供应至干渣粒化设备以用于粒化，在该供应过程中或是供应至杯状部或盘状部的中心，或是如GB840632所述供应至与杯状部或盘状部的中心线同心的环状部上，从而使空气经过环状部的中心添加至造粒机，并且旋转雾化造粒机将熔融的球体喷射出，熔融的球体通过外壳并且局部凝固以形成颗粒。这些颗粒的喷射在旋转雾化器的360°圆周上发出，并且颗粒收集在位于雾化机的基部处的槽中。因此，难以将渣粒化设备安装成靠近高炉铸造车间，因此熔融的渣在粒化之前必须输送较长的距离，并且该设备具有较大的占地面积。对于20米的直径的设备而言，熔融的渣的倾入点在粒化设备内的10米处。
【发明内容】
[0004]根据本发明的第一方面，定向型干渣粒化设备包括旋转雾化造粒机，该旋转雾化造粒机具有旋转中心线轴线；渣流供给装置；以及位置控制器；其中对于来自渣流供给装置的渣流而言，位于旋转造粒机上的渣流落点与旋转造粒机的旋转轴心线轴线偏离且不同心。
[0005]位置控制器确定渣流供给装置的位置以及旋转造粒机的位置，并且调整它们的相对位置，使得渣流在距离旋转造粒机的旋转中心线轴线预定距离且与该轴线不同心的单个落点处落至旋转造粒机上。
[0006]优选的是，旋转造粒机包括适用于围绕中心线旋转的杯状部、盘状部或环状部中
的一者。
[0007]当渣流落点偏离时，可以使用例如经由辐条而联接至驱动轴的环状部以用于粒化。
[0008]尽管在理论上位置控制器可以渣流供给装置、旋转造粒机中的一者或二者移动以得到正确的相对位置，然而在实践中，对渣流供给装置的耐火内衬造成损坏的可能性意味着，优选的是该设备还包括致动器以使旋转造粒机相对于渣流供给装置运动。
[0009]优选的是，致动器包括可动的喷管。
[0010]优选的是，该喷管包括中空的引导部和鼓风装置。 [0011]优选的是，该设备还包括传感器，以确定渣流的预计落点；其中位置控制器还包括比较器和输出装置，比较器用于对所确定的预计落点与预定落点位置进行比较，输出装置用于将信号输出至致动器，以响应于比较结果而使造粒机移动。
[0012]优选的是，旋转造粒机安装在支撑部上。
[0013]优选的是，支撑部还包括鼓风出口。
[0014]优选的是，该设备还包括偏转器板。
[0015]偏转器板对粒化的渣的方向提供进一步控制。
[0016]根据本发明的第二方面，一种将渣粒化的方法包括:将来自渣供给装置的渣流供应至旋转雾化造粒机；确定渣流的预计落点位置，预定的落点与旋转造粒机的旋转中心线轴线偏离且不同心；将预计的落点与用于造粒机的预定落点进行比较；并且当预计落点的位置在预定落点的可接受范围之外时，对渣供给装置与造粒机的相对位置进行调节。
[0017]优选的是，该方法还包括:控制器使致动器将旋转造粒机相对于渣供给装置移动。
[0018]优选的是，该方法还包括:将旋转造粒机设定至以下位置:使得渣流落点距造粒机中心线的距离为造粒机的半径的至少10%，且优选为介于造粒机的半径20%与40%之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]现在将参照附图 来描述根据本发明的渣粒化设备和操作方法的示例，附图中:
[0020]图1是高炉现场的平面图，对常规的干渣粒化设备以及根据本发明的渣粒化设备进行比较；
[0021]图2是根据本发明的渣粒化设备的立体视图；
[0022]图3是图2的一部分的分解视图；
[0023]图4是图2的设备从上方观察的平面视图；
[0024]图5是图2的截面X-X ；以及
[0025]图6示出了在操作中的本发明的设备。
【具体实施方式】
[0026]如图1可见，高炉I设置在铸造车间2中。在该图的左侧，示出了常规的干渣粒化设备的占地面积。渣槽3a将渣从高炉供应至旋转雾化器造粒机6的中心5，并且粒化的渣围绕外壳4以360°的扩散范围7a进行分布。渣槽3a必须延伸经过粒化设备外壳4的至少半个圆周，从而使渣落在造粒机的中心上，这通常意味着渣槽3a延伸经过至少10米的距离。此外，外壳的壁必须在全部方向上距旋转盘状部有一定的距离，因此该常规的粒化外壳的占地面积较大。
[0027]本发明通过渣粒化设备8而解决了现有的干渣粒化设备的问题，在渣粒化设备8中，诸如回转盘状部之类的旋转雾化造粒机适于在减小的角度上进行传播——这导致显著减小的扩散范围形式7b——而不是在常规设备的全部360度上进行传播。如从图1可见，通过修改粒化的渣的喷射的方向，减小的扩散范围形式还允许粒化设备外壳9的尺寸减小，并且允许将形状修改成更小的矩形外壳。可以使用更短的渣槽3b，并且渣槽3b可以例如仅延伸到外壳9中大约2米的量级。本发明中的典型的扩散范围形式在10°至30°的范围内并且优选为不超过20°。因此，渣倾入点可以在外壳的侧壁处或更接近外壳的侧壁、更靠近铸造车间，而非如所有先前的干渣粒化设备一样必须位于造粒机的中心处。[0028]在图2至图5中更详细地示出了本发明的一个示例，但其它的实施方式也是可能的。旋转造粒机8在图2中示出为对板30进行支撑的壳体18，板30设置有突出部分27，突出部分27围绕中心可旋转驱动轴16成角度，造粒机还可以在用于板壳体18和驱动轴16的支撑部28中设置有冷却空气出口 15，旋转造粒机8能够通过致动器12而移动，致动器12示出为连接至支撑部28的可动的喷管。喷管12构造成中空的引导部，鼓风装置14能够穿过该中空的引导部而定向，以向旋转造粒机提供冷却空气，并且该中空的引导部还能够接纳第二驱动轴13，第二驱动轴13联接至驱动轴16以使旋转造粒机旋转。渣落点19偏离造粒机板的旋转中心线轴线29并且不与该轴线同心，并且示出了旋转方向17。如果将渣以环形的形式堆放，则不能实现通过将单个落点与中心线偏离而获得的定向控制，并且渣颗粒会以如同渣颗粒落在旋转盘状部中心上那样的方式360度地投射。
[0029]在图3中更详细地示出了驱动轴16的构造。壳体18及其板30和部分27通过锥形花键21而安装至驱动毂部23中，其中锥形花键21装配于锥形接收器22，锥形接收器22装配于毂部23内侧，并且毂部螺栓连接至螺旋形驱动轴25上并且设置有接收器锁定销24。本发明的优点是，如果在维护期间需要对板进行更换，则能够通过以下方式容易地完成该更换:移动喷管远离危险区域并且若必要用另一个来替换，或是如果该替换时间可能长于渣批次之间的时间则更换喷管。锥形花键的使用意味着可以使用机械夹持臂来将壳体和板抽出并且选中替换物，而不需要人员处在渣流的区域中。若使用锁定销，则还可以通过使用远程臂而将锁定销抽出。通过图4可以观察到，驱动轴16通过联接件31而联接至第二驱动轴13。渣落点19在偏离旋转造粒机盘状部30的中心线29的位置处。
[0030]偏转器板设置在旋转造粒机的一侧并且该设置允许了对粒化的渣相对于旋转盘状部的定向分布进行控制。当渣落在旋转造粒机的板上时，渣与板之间的任何摩擦会导致渣朝板的边缘运动。为了防止渣简单地堆积在落点处， 突出部分协助该过程。如果该过程正确地进行，则不需要偏转器板。然而，偏转器板的优点在于，偏转器板用作后壁，使得没有沿正确方向行进的任何粒化渣都将落在偏转器板上，并且若需要，可以将完整的喷管、造粒机、偏转器板移除以进行清洁，而不是必须派人员进入外壳中以对其进行清洁。
[0031]如图6中进一步示出的，本发明允许装配至喷管12的盘状部30运动进入及运动离开渣流11，以确保渣在偏离盘状部的中心线29的点19处落至旋转雾化造粒机上，以确保恒定的投出方向。通过具有受控制的分布方向，可以将外壳的壁向内移动经过不会分布有粒化的渣的区域，这导致造粒机外壳的整体尺寸的显著减小。
[0032]在本发明中粒化的渣的精确方向和扩散范围取决于渣的落点距中心线的距离。为了保持恒定的排出方向，可以改变杯状部的旋转速度。通常，该速度介于800rpm与2000rpm之间。
[0033]图6示出了喷管上的旋转造粒机能够如何运动以调节盘状部且因此调节落点相对于渣槽3b的出口的位置的简化示例。在第一位置8a中，来自渣槽的渣落至远离中心线30a的落点上。然而，如果位置传感器32显示渣流下落得距渣槽的端部更远且距该中心线30a更近，则位置传感器32识别这种变化并且将数据发送回位置控制器33，位置控制器33通过以下方式调整盘状部30的位置:使致动器将喷管移动至位置12b并且将盘状部移动至位置Sb、使盘状部的中心位于位置30b。如果渣流运动成甚至进一步远离渣槽的端部，则控制器使致动器将喷管再次远离地运动至位置12c，并且将盘状部运动至位置Sc、使盘状部的中心位于位置30c处。该实例已经被简化，但是清楚的是，致动器可能需要将喷管和盘状部侧向运动一些距离以及直接地远离渣槽的端部，从而对于渣流而言在其落在盘状部上时使落点19正确地定位。
[0034]在操作中，渣流从渣供给装置供给至旋转雾化造粒机，并且控制器通过由位置传感器提供的数据来确定渣流的预计落点位置。用于获得所期望的投出方向以及扩散范围形式的造粒机上的落点可以存储成设定过程的一部分，或是可以在粒化过程期间输入。和落点一起，可以设定该位置的任一侧的公差范围。通过使用由控制器接收并处理的数据，比较器可以将预计落点与对于造粒机和所应用的公差而言预先确定的落点进行比较，以判定预计落点的位置是否是可接受的。如果预计落点落入可接受的范围之外，则对渣供给装置与造粒机的相对位置进行调节。通常，这意味着使造粒机运动而非使渣供给装置运动。
[0035]图2至图6中示出的盘状部是安装在驱动轴16上的盘状部。该盘状部可以跨过驱动轴的顶部而连续，或是形成为环形盘状部、同时具有装配于驱动轴上方的套筒和将套筒结合至环状部的辐条。盘状部或环状部的形式可以是基本平坦的、同时在表面或凹面上具有挡板。落点位置的选择取决于渣流，但是使落点为从中心线距盘状部的圆周的距离的大约三分之一量级的渣槽喷口位置是有效的。
[0036]已经参照以下设备对示例进行描述:该设备具有致动器以响应于感测到的关于实际落点的数据来修改落点的位置，但是本发明不排除以下简化实施方式:在简化实施方式中旋转雾化造粒机在起动时定位在使预计落点偏离于盘状部的旋转中心线轴线的位置处，同时不具有优选实施方 式的位置的反馈和使用中的调节。
【权利要求】
1.一种定向型干渣粒化设备，所述设备包括旋转雾化造粒机，所述旋转雾化造粒机具有旋转中心线轴线；渣流供给装置；以及位置控制器；其中，对于来自所述渣流供给装置的渣而言，位于所述旋转造粒机上的渣流落点与所述旋转造粒机的所述旋转中心线轴线偏离且不同心。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旋转造粒机包括适用于围绕所述中心线旋转的杯状部、盘状部、或环状部中的一者。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，所述设备还包括致动器，以使所述旋转造粒机相对于所述渣流供给装置移动。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述致动器包括可动的喷管。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述喷管包括中空的引导部以及鼓风装置。
6.根据权利 要求3至5中任一项所述的设备，还包括传感器以确定所述渣流的预计落点；其中，所述位置控制器还包括比较器和输出装置，所述比较器用于对所确定的预计落点与预定落点位置进行比较，所述输出装置用于将信号输出至所述致动器，以响应于比较结果而使所述造粒机移动。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述旋转造粒机安装在支撑部上。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述支撑部还包括鼓风出口。
9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备还包括偏转器板。
10.一种将渣粒化的方法，所述方法包括:将来自渣供给装置的渣流供应至旋转雾化造粒机；确定所述渣流的预计落点位置；将所述预计落点与用于所述造粒机的预定落点进行比较，所述预定落点与所述旋转造粒机的旋转中心线轴线偏离且不同心；并且当所述预计落点的位置在所述预定落点的可接受范围之外时，对所述渣供给装置与所述造粒机的相对位置进行调节。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括:控制器使致动器将所述旋转造粒机相对于所述渣供给装置移动。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，所述方法包括:将所述旋转造粒机设定至以下位置:使得渣流落点距造粒机中心线的距离为所述造粒机的半径的至少10%，且优选地介于所述造粒机的半径的20%与40%之间。
【文档编号】C21B3/08GK103764853SQ201280041754
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2011年8月26日
【发明者】扬·麦克唐纳 申请人:西门子有限公司