聚渣扒渣方法及装置与流程

本发明涉及铁水预处理脱硫工艺领域，尤其涉及一种铁水包扒渣方法及装置。

背景技术：

铁水预处理脱硫工艺产生大量的铁水预处理渣，铁水在进入转炉炼钢工序前需要进行铁水包扒渣处理。传统的第1代扒渣方法是采用能往复运动的机械机构扒渣方法，该方法存在以下主要问题：（1）机械扒渣机前端安装渣耙，一般情况下渣耙要没入铁水内部，很难控制渣耙没入深度，而且往复运动的渣耙因运动惯量大的原因，容易对铁水产生激荡作用，造成铁水连同铁水渣一同扒出，铁水损失达1-3%；（2）由于熔渣的流动性较好，扒渣时熔渣会从渣耙两侧回流，聚渣困难，造成扒渣不彻底，且扒渣效率不高，时间一般在5-10分钟。

为解决铁水包聚渣和扒渣的两个主要问题，第2代铁水扒渣方法进行了改进，最典型的就是喷气或搅拌聚渣扒渣方法。

专利申请号200710012533.1，公开了一种铁水预处理喷吹扒渣工艺，即用0.6Mpa的压缩空气插管喷吹入铁水包液面以下约2m处，依靠压缩空气的沸腾翻滚作用聚渣赶渣至倾斜的铁水包溢流口处，然后再结合传统扒渣机扒渣；

专利申请号200710015162.2，公开了一种类似的窄缝吹气聚渣除渣装置与操作工艺；相比第1代铁水扒渣方法，第2代扒渣方法中更多融合了聚渣的思想，即扒铁水渣通过喷气赶渣的方法聚集到铁水包溢流口，然后再使用传统的机械扒渣机扒渣除渣。很显然，第2代扒渣方法因为具有了聚渣功能，综合扒渣效率明显提高，目前，已被绝大多数钢铁企业均采用。

但不论是第1代还是第2代扒渣方法，最终扒渣仍然使用的是传统的往复运动的扒渣机械：这类扒渣机械的重量大，往复运动惯量大，且扒渣机械前端设置的渣耙的没入深度也不好精确控制，会造成对铁水的较大激荡作用，从而很容易铁水和渣一起扒出铁水包，造成铁水损失无法近一步减少。同时，第2代扒渣方法采用喷气赶渣聚渣的方法，客观上吹气的引入及其搅拌作用造成了铁水散热增大，增加了吨钢的能耗。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚渣扒渣方法及装置，该方案通过行波磁场对铁水的推动力使浮于铁水上层的铁水渣聚集在铁水包口并自动溢流出铁水包实现扒渣作业；整个聚渣和清渣的过程是在非接触条件下完成，解决了现有技术中因机械扒渣机的运动惯量大造成的铁水激荡扒渣效率低、铁水损失率高的缺陷；同时非接触式的扒渣作业作用，没有任何外部器件进入铁水内，不会污染铁水，也避免了现有技术中因喷氮气等造成的铁水散热，提高了吨钢能耗的缺点。

本发明是这样实现的：一种聚渣扒渣方法，在铁水包的上方设置行波磁场，通过对磁场相位的控制，使该行波磁场驱动的铁水移动方向指向铁水包口所在的区域，利用行波磁场在铁水内产生感应涡电流，感应涡电流与行波磁场配合产生的洛伦兹力使得铁水包内位于上层的铁水向铁水包口流动，流动的铁水带动铁水渣在铁水包口聚集，当聚集的铁水渣高于铁水包口时，洛伦兹力就会推动铁水渣溢出铁水包进入受渣罐，实现铁水包除渣。

一种聚渣扒渣装置，包括电磁绕组和受渣罐，所述电磁绕组设置在铁水包的上方，通过电磁绕组内磁场相位的控制，使该电磁绕组产生的行波磁场驱动的铁水的移动方向指向铁水包口所在的区域，所述受渣罐设置在铁水包口的下方。

所述的电磁绕组共有三个，三个电磁绕组等间距平行排列。

所述的电磁绕组共有三个，三个电磁绕组排列成箭头形，箭头形的箭头指向铁水包口。

所述铁水包的上方靠近铁水包口处还设置有辅助扒渣机构。

所述辅助扒渣机构上的渣耙为圆弧形。

所述的电磁绕组用二相交流电供电，电磁绕组包括五个顺次连接的带铁芯的电磁线圈，其中五个所述的电磁线圈供电相位顺序为A相、B相、-A相、-B相、A相，相邻铁芯内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；A相和B相交流电相位差90°。

所述的电磁绕组用三相交流电供电，电磁绕组包括六个顺次连接的带铁芯的电磁线圈，其中六个所述的电磁线圈供电相位顺序为A相、B相、C相、-A相、-B相、-C相，在铁芯内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；A相、B相、C相交流电之间两两相位差120°。

所述的低频交流电的频率为0.1~50Hz。

所述的电磁绕组包括电磁线圈、铁芯、壳体和热障防护层，所述电磁线圈共有若干个，若干个所述的电磁线圈连续排成一排设置在壳体内，铁芯设置在电磁线圈的轴心处，热障防护层包覆在壳体外，所述壳体上还连通有冷却风进口管和冷却风出口管，通过冷却风对壳体内的电磁线圈喷吹冷却。

本发明聚渣扒渣方法及装置通过行波磁场对铁水的推动力使浮于铁水上层的铁水渣聚集在铁水包口并自动溢流出铁水包实现扒渣作业；整个聚渣和清渣的过程在非接触条件下完成，不会产生铁水激荡现象，扒渣效率高，铁水几乎无损失，从而实现精确聚渣扒渣作业；这种非接触的扒渣作业方式，没有任何外部器件进入铁水内，即不会污染铁水，也不会因喷氮气等造成铁水散热，降低了吨钢能耗，本发明还可以推广应用于钢渣以及其他有色金属冶炼中的扒渣处理作业中。

附图说明

图1为本发明聚渣扒渣方法及装置的示意图；箭头方框为行波磁场示意

图2为本发明实施例中大范围行波磁场的电磁绕组布置示意图；

图3为本发明实施例中高效扒渣行波磁场的电磁绕组布置示意图；

图4为本发明扒渣作业示意图；

图5为本发明实施例中电磁绕组的结构示意图。

图中：1铁水包、2铁水、3铁水渣、4电磁绕组、5受渣罐、6铁水包口、7返流流线、8运动流线、9铁水包倾斜机构、10框架、11框架移动机构、12渣耙、13辅助扒渣机构、41电磁线圈、42铁芯、43壳体、44热障防护层、45冷却风进口管、46冷却风出口管。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，一种聚渣扒渣方法，在铁水包1的上方设置一组或多组电磁绕组4，通过电磁绕组4的相位控制，激发行波磁场，通过对磁场相位的控制，使该行波磁场驱动的铁水2的移动方向指向铁水包口6所在的区域，利用行波磁场在铁水2内产生感应涡电流，此时铁水2相当于直线电机的运动子，感应涡电流与磁场配合产生的洛伦兹力使得铁水包1内位于上层的铁水向铁水包口流动形成运动流线8，当铁水2沿运动流线8运动至铁水包壁后，碰壁后返流会形成返流流线7，因铁水2和漂浮于其上层的铁水渣3之间存在粘滞力作用，从而被驱动的铁水2会拖动铁水渣3连续不断地向铁水包口6直线运动聚集，当聚集的铁水渣3高于铁水包口6时，洛伦兹力就会推动铁水渣3溢出铁水包1进入受渣罐5，实现铁水包1的除渣工作。

在本发明中，设置于铁水包1上方的行波磁场是由多个带铁芯的电磁线圈，并通以低频交流电激发产生；带铁芯的多个电磁线圈的个数至少2个，优选是4个、5个或6个。若为4或5个，则电磁线圈供2相低频交流电，相位差90°；若为6个，则电磁线圈供3相低频交流电，相位差120°。

带铁芯的多个电磁线圈的个数若为4，则按顺序排列的第一线圈和第三线圈，供电方向相反，在铁芯内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；第二线圈和第四线圈，采用同样的供电方式，与第一线圈和第三线圈的相位差90°。

带铁芯的多个电磁线包绕组的个数若为5，则第一线圈和第五线圈与第三线圈供电方向相反，在铁芯内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；第二线圈和第四线圈，采用同样的供电方式，与第一线圈和第三线圈的相位差90°。

如带铁芯的多个电磁线包绕组的个数若为6，则第一线圈与第四线圈，第二线圈与第五线圈，第三线圈与第六线圈的供电方向相反，各相位差120°，在铁芯内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；

如图1所示，一种聚渣扒渣装置，包括电磁绕组4和受渣罐5，所述电磁绕组4设置在铁水包1的上方，通过电磁绕组4内磁场相位的控制，使该电磁绕组4产生的行波磁场驱动的铁水2的移动方向指向铁水包口所在的区域，所述受渣罐5设置在铁水包口6的下方；

在实际扒渣作业时，如图4所示，首先利用铁水包倾斜机构9将铁水包1向铁水包口6方向倾斜一定角度，使铁水2的顶面略低于铁水包口6，然后通过框架移动机构11将安装在框架10上的电磁绕组4移动到铁水包1的上方，将受渣罐5移放至铁水包口6的下方，然后给电磁绕组4通电一段时间即可自动完成扒渣作业；同时，为了能够彻底扒渣，本实施例中，所述铁水包1的上方靠近铁水包口6处还设置有辅助扒渣机构13，所述辅助扒渣机构13上的渣耙12为圆弧形，渣耙12用于对聚集于铁水包口6的已凝固大型渣块进行机械扒渣去除，进一步提高扒渣的可靠性和扒渣效率。

如图5所示，本发明中使用的电磁绕组4由多个连续排成一排的电磁线圈41、铁芯42、壳体43、热障防护层44、冷却风进口管45和冷却风出口管46构成，电磁线圈41设置在壳体43内，铁芯42设置在电磁线圈41的轴心处，热障防护层44包覆在壳体43外防止铁水2和铁水渣3的辐射热，冷却风进口管45和冷却风出口管46为压缩空气的进出管道，压缩空气对壳体43内的电磁线圈41喷吹冷却。

在本实施例中，所述的电磁绕组4为五个顺次连接的电磁线圈41，用二相交流电供电，所述的电磁绕组4用二相交流电供电，电磁绕组4包括五个顺次连接的带铁芯42的电磁线圈41，其中五个所述的电磁线圈41供电相位顺序为A相、B相、-A相、-B相、A相，相邻铁芯42内产生的磁场方向呈N和S极交替，磁力线穿过铁水形成闭合回路；A相和B相交流电相位差90°。

另外，因为集肤效应，用于产生周期变化磁场的交流电频率越高，实际行波磁场的透入深度减小，造成铁水的驱动体积减小，因此在本实施例中对电磁绕组4进行供电的交流电的频率为0.1~50Hz，优选的是1~10Hz。

对于电磁绕组4的布置在本发明中选用了以下两种较佳的布置形式，但不排除其他同样可以实现扒渣目的的布置方式：

如图2所示，为了提高电磁绕组4产生的行波磁场的覆盖范围，能将更大面积内的铁水渣3聚集到铁水包口6周围，所述的电磁绕组4共有三个，三个电磁绕组4等间距平行排列。

如图3所示，为了降低了铁水渣3随铁水2返流流线7的回流作用，提升扒渣效率，所述的电磁绕组4共有三个，三个电磁绕组4排列成箭头形，箭头形的箭头指向铁水包口6。