用于移动和预热金属物料的装置的制作方法

本发明涉及可用在冶金和/或炼钢领域的装置，用于移动和预热待输送至容器的金属物料。

根据本发明的装置用于利用来自例如与装置相连接的熔炉的热烟气来加热金属物料以及将其输送至容器，容器可以为用于对所述熔炉不连续或“间歇”进料的废料装载筐或者例如在直接连续进料中为所述熔炉的壳体。

背景技术：

在冶金领域，已知的是利用具有输送金属物料至临时性存储容器或熔炉功能的振动或移动传送机。

金属物料可以是废铁、热或冷海绵铁(DRI，直接还原铁)、砖或煤砖中的冷铸铁或其它金属物料，并可以被输送至不连续或间歇进料工艺中的容纳筐或在连续进料工艺中的熔炉的壳体。

同样已知的是利用的装置还同时具有移动(例如通过传送机)用于对熔炉进料的金属物料的功能以及利用产自熔炼工艺并被适当导通至传送机内的烟气所含有的热量来对物料预热的功能。从而减少了在后续熔炼步骤中熔炼金属物料所需的能量。

已知的用于移动和预热金属物料的装置包括设置有基本水平并甚至有几十米长的长方形轴承结构的传送机。传送机通道安装在轴承结构上并具有侧向容纳壁，金属物料即放置在侧向容纳壁上。

振动器件一般与轴承结构相连接，能够传导振动或振荡运动至轴承结构，从而实现了沿传送机通道的纵向上朝向期望容器的金属物料的进料。

轴承结构的至少一部分在上部被一个或多个罩覆盖，该罩形成封闭隧道，在一些方案中，传送机通道构成封闭隧道的下部。使从熔炉出来的热烟气在隧道内流动，从而预热在传送机通道中的金属物料。

现有移动和预热装置的一个缺点在于它们不能充分利用烟气中含有的大量热量，因而仅足够加热部分金属物料，尤其是上部物料，也即直接被烟气流冲击的部分。

尽管这些装置实际上能够向隧道(传送机通道是其中的一部分)内引入大量在1300-1400℃的较高温度的烟气，但是它们仅足够加热相当于金属物料总高度的20％-30％的一层物料，通常大概为700-1200mm。

其中一个不利后果在于从传送机通道输出的金属物料平均温度相对较低而不能有效存储能量，而且形成温度不均一且无法控制的分层式热发展，因此可造成金属物料的局部熔融和粘连。

现有装置的另一缺点在于它们不能充分利用烟气的热量，导致流出预热隧道的烟气温度仍然相当高(大概1000℃)，不利后果在于在烟气排入大气之前需要对其进行冷却从而造成设备的复杂性以及工艺成本的增加。

为了促进烟气在金属物料的整个高度上的扩散，一些方案提出，在传送机通道的侧壁的下部中设置抽吸工具用于从侧向抽吸部分烟气，从而迫使烟气从上至下通过金属进料。被侧向抽吸的烟气然后汇集在主烟气排放管道中。

这类现有装置的一个缺点在于其数量多且体积大，尤其在宽度上，其后果是由于冷却隧道壁需要大量冷却液从而导致总重量较高。

现有技术中，文献EP-A1-420.776描述了一种用于装载熔炉废料的装置，其具有在炉顶方向上从上向下倾斜的支撑平面。

该方案中，废料通过施加在支撑平面上的振动而朝向熔炉移动，并结合重力作用使废料下降并通过形成在熔炉的上顶中的开孔而进入熔炉。

从熔炉出来的热烟气在通过废料并给予废料部分热量之后，被相对于支撑平面侧向设置的抽吸工具吸入。

文献EP-A1-2.546.593、CN-A-201662331以及WO-A1-2011091685示例说明了用于装载废料并具有水平或倾斜的支撑平面的其它系统。

本发明的一个目的在于获得一种用于移动和预热金属物料(例如期望后续在熔炉中熔炼)的装置，该装置能够有效利用在熔炉中的熔炼工艺产生的烟气中的热量，并能够从烟气中带走大量的热量来将金属物料加热至比现有装置所能达到的温度更高的温度。

一个相关的目的在于改善传送机通道中的热烟气在金属物料的全部质量上的分布。

本发明的另一目的在于获得一种用于移动和预热期望在熔炉中被熔炼的金属物料的装置，其相比于现有装置总重量和体积有所减小。

申请人发明、测试并实施了本发明，用于克服现有技术的缺陷并获得了这些或其它目的和优点。

技术实现要素：

本发明通过独立权利要求而被阐述和特征表达，而从属权利要求描述了本发明或主要发明思想的变体的其它特征。

根据以上目的，根据本发明的一种用于移动和预热待进料至容器的金属物料的装置，包括带有基本水平的展开并具有形成内腔室的上壁、底壁和侧壁的容纳结构。所述容纳结构包括：介于所述上壁和所述底壁之间的支撑壁、由所述支撑壁、所述侧壁、所述上壁和所述底壁限定的所述物料的传送机、限定在所述上壁和所述物料之间的烟气通过区、以及热烟气收集器。

在本发明实施例的一些形式中，所述容纳结构限定了一个基本上水平展开且全面封闭的整体刚性结构，在其内部形成有所述内腔室、收集器和烟气通过区。

所述金属物料朝向所述熔炉的移动通过在所述传送机上产生相反方向的不对称且交替的水平振荡来实现，从而实现朝向/背向所述熔炉的交替运动。这样的运动实现了所述金属物料朝向所述熔炉在水平方向上的逐步推进。

特别地，本发明的一个方案提出了：所述传送机具有与所述熔炉的侧门相连接的终端，从而形成所述金属物料通过所述侧门的侧入口。

根据本发明的一些方面，所述收集器位于基本沿着所述容纳结构的整个纵向展开的所述内腔室内的所述传送机的下方，在所述支撑壁中形成有一个或多个通孔从而使所述传送机和所述收集器形成流体连通。在本发明的一个方案中，所述烟气的抽吸从所述传送机与所述熔炉相连接的端相对的端发生，从而迫使所述烟气相对于所述废料的进料方向逆向流动的基本直线式地展开，由此影响所述传送机内所述废料所占的总体积。

相比于现有技术中所述烟气抽吸发生在熔炉的侧部，本发明所述烟气的抽气发生在所述熔炉的前部，减少了所述传送机所占的体积并优化了所述热烟气和待加热的所述金属物料之间的热交换条件。

在本发明的一个方案中，所述烟气通过区的体积随其沿着所述容纳结构的所述纵向展开远离所述容器而减小，并且所述收集器的体积以与所述烟气通过区的所述减小相关联的方式增加。

相比于现有装置，该方案有利于减少根据本发明的所述装置的体积，其中所述烟气通过侧向设置于所述传送机的收集器被吸入。

进一步的，本发明优点还在于防止了所述金属物料的热分层，从而更大效率地利用所述烟气中的能量含量。

所述烟气通过区体积和所述收集器体积之间的关联变化使得通入所述传送机与所述金属物料相接触的部分所述热烟气保持在高温，从而与现有技术可能达到的效果相比，可以更多地加热所述物料。

在一些实施例形式中，所述容纳结构设置有用于将所述物料装载到所述内腔室中的装载区和用于将所述物料卸载到所述容器中的卸载区，所述支撑壁具有从所述装载区至所述卸载区倾斜的展开，从而形成从所述卸载区至所述装载区的所述烟气通过区的所述减小以及所述收集器体积的所述增大。

如此，使得来自所述熔炉的所述烟气的所述通过区较大且在此所述烟气的流动速率较大，而所述通过区较小则其烟气流动速率较小。

与传统方案中传送机具有固定的横截面相比，该方案减少了所述传送机的整体尺寸，其侧向定界壁可具有更小的尺寸。由此获得的优点在于：能够减少在所述装置中循环用以使壁冷却所需的冷却水的量，从而还成比例地减少了所述传送机的总重量以及进而减少整个装置的重量。

根据本发明的一些方面，所述支撑壁包括沿着所述容纳结构的所述纵向展开依次设置且位于相对彼此竖直偏移的平面上的多个节段，每个所述通孔介于两个相继节段之间。

如此获得了阶梯形的支撑壁，从而利于管理所述通孔的定位以及通过所述通孔的所述烟气的抽吸。

根据变化形式，支撑壁被分成位于彼此平行或基本平行的平面上的多个节段，交替设置有通孔并形成基本连续且向下朝向所述容器倾斜的所述支撑壁的表面。

本发明还涉及一种用于移动和预热待进料至容器的金属物料的方法，首先制造用于移动和预热所述物料的装置，所述装置包括设置有内腔室的容纳结构。所述方法还包括沿进料方向移动位于所述内腔室内的传送机的支撑壁上的所述物料，以及将热烟气从所述容纳结构与所述容器位置相对的一端吸入。

该吸入作用形成了沿着所述容纳结构的纵向展开且相对所述进料方向逆向流动的所述烟气的流，其通过所述传送机中的所述物料流至所述内腔室内且位于所述传送机下方的收集器。所述烟气通过形成在所述支撑壁中并使所述传送机流体上连接于所述收集器的通孔从所述传送机进入所述收集器。进一步的，所述热烟气的抽吸作用使得，随着所述热烟气流远离所述容器，所述物料与减小的热烟气流相接触。

附图说明

本发明的这些及其它特征将通过结合附图的以下一些实施例形式的描述而变得更加明显，且这些实施例形式是非限制性的，其中：

图1为根据本发明实施例的一些实施例形式的用于移动和预热熔炼炉的金属物料的装置的剖面侧视示意图；

图2a-2c为图1中装置分别沿剖面线A-A、B-B和C-C的剖面正视图；

图3a-3d具体示出了图1实施例形式的放大细节。

在以下描述中，相同的标记指代在不同实施例形式中根据本发明的用于移动和预热金属物料的装置的相同部件。应理解的是，一种实施例形式的元素和特征可以被方便地结合入其它实施例形式，而无需做进一步的说明。

具体实施方式

详细参考以下本发明实施例的各种形式，其中一个或多个实例如附图所示。各实例通过对本发明示例说明的方式给出且均不应理解为对于本发明的限制。例如，所示出和描述的特征为可以采用的一种实施例形式的部分，或者与实施例的其它形式关联形成另一种实施例形式。应理解的是，本发明应包括所有这些修改和变化。

图1用来描述用于移动和预热金属物料M(尤其是用于冶金熔炼工艺的金属物料M)的装置10的实施例形式。

金属物料M可以在现有类型的熔炼炉11中通过熔炼工艺被熔化，因此本说明书中将不再详细描述，而仅涉及其对装置10有作用的部件。

熔炼炉11，如图1所示实施例形式所示，例如为电熔炉，其可包括内部发生熔炼工艺的壳体12以及与壳体12集成用于将熔炼产生的热烟气F排放到壳体12外的烟气排放管道13。

装置10可以设置用于将金属物料M直接输送(例如连续输送)至熔炼炉11的壳体12，或输送至临时存储筐(例如在熔炼炉11的非连续或间歇进料的情况下)。

一般来说，装置10移动金属物料M并将其输送至用在熔炼工艺中的后续步骤的容器，该容器可以进行适当熔炼或存储并转移至熔炼场所。在一些实施例形式中，在装置10和熔炼、存储或转移容器之间可以设有连接车，如标记33所示，其接收来自装置10的物料并将其卸载到容器中，并可能在卸载步骤中移动和/或突出至容器之内。

装置10包括由上壁15、底壁16以及彼此相对并与上壁15和底壁16相连接的两个侧壁17限定而成的盒型容纳结构14。

上壁15可以放置在两个侧壁17上或者附着于两个侧壁17。

容纳结构14的前部与烟气排放管道13连接，且为具有基本水平的纵向展开的长方形，并甚至可以有几十米长。

装置10可以包括密封器件113，用于保证与烟气排放管道13和容纳结构14之间的接合处相对应的烟气密封，并可逆向移动。

图3a-3d仅用于示例描述密封器件113的可能实施例形式，其中第一密封构件113a连接于固定的烟气排放管道13，第二密封构件113b连接于移动的容纳结构14。

在可能方案中，第一密封构件113a和第二密封构件113b可设置成逆向接触，从而实现烟气排放管道13和容纳结构14之间的接合处的密封，并且为单密封(图3a和图3b)或双密封(图3c)，例如为滑动、弹性或伸缩型。

在其它方案中，第一密封构件113a和第二密封构件113b浸入容器113c内的液体(例如水)中，从而烟气不能通过(图3d)。

图1至图2c用于描述实施例形式，其中上壁15、底壁16以及两个侧壁17界定形成内腔室14a，其中含有物料M并且热烟气F的流通过物料M从而使其加热。

容纳结构14设置有装载区14c，由此物料M被装载到内腔室14a之内，以及卸载区14s，由此物料M被卸载到期望容器中。

在底壁16和上壁15之间的中间位置中，容纳结构14包括支撑壁18，物料M即置于其上。

沿着容纳结构14，为了提升位于卸载区14s下游的容器(即在此情况下的壳体12)的恒定进料，将支撑壁18上物料M保持在的固定高度。

在一些实施例形式中，参考图1示例所示，装置10包括连接于容纳结构14并用于移动容纳结构14的移动工具(未示出)，例如使容纳结构14振动和/或振荡。振动和/或振荡作用使物料M沿着进料方向(如图1中箭头Am示例所示)从装载区14c逐步移动至卸载区14s。

在容纳结构14远离熔炼炉的端部，设有动态密封元件19，其防止了来自装载区的空气进入到传输金属物料M的区域之内。动态密封元件19例如可以由传统形状、圆锥形、新月形或其它适合形状的滚筒组成，或者为具有密封功能的等同系统。动态密封元件19还执行机械压缩进入容纳结构14的金属物料M的作用，从而使其变得扁平且平整。

由于动态密封元件19的存在，因此获得固定体积进料且被均匀挤压的金属物料M，从而将任何空的空间减少至最小。

如此，由于进料通道中金属物料M的较大密度，从熔炉11出来的热烟气和物料之间的热交换效率被显著提高，从而获得较高的烟气加热效果。

位于容纳结构14与熔炉11连接一端相对的端部的动态密封元件19的存在还减少了来自外部的“漏风”(false air)渗漏进入随着金属物料M引入结构14之中而形成的必然空间之中。

用于防止可能的“漏风”进入的密封还可以借助元件，例如抽吸管道30来实现，其吸取通过金属物料和动态密封元件19之间的间隙而进入的空气以及来自熔炼炉11到达传送机的装载区的烟气。

动态密封元件19和抽吸管道30的同时存在使进入用于加热金属物料M的通道之中的低温空气减少至最少。

进一步的，动态密封元件19由于其作用于金属物料上的挤压和整平动作，还起到了引起抽吸管道中低压的塞子的作用。

因此，来自熔炉的热烟气由于抽吸单元23的动作而被吸入，并通过金属物料M。

缺少动态密封元件19将会引起至少部分烟气直接从炉顶外泄，进而将不能有效加热金属物料M。

支撑壁18被分成多个节段，如图1的标记所示，按字母顺序依次从装载区14c至卸载区14s，并在本发明中以通用标记18n来识别。

各节段18n可以由从装载区14c至卸载区14s沿着容纳结构14的纵向展开依次连续设置的板来进行限定。

各节段18n形成从装载区14c至卸载区14s倾斜的支撑壁18的展开，也就是说，各节段18n限定形成了支撑壁18的与装载区14c对应的端部和与卸载区14s对应的相对端之间的水平位差。

倾斜的展开可以是连续或非连续的。

图1示例示出了9个节段18n，即，位于与装载区14c对应位置的第一节段18a、位于内腔室14a中的更靠内位置处的第二节段18b，同理依次为第三节段18c、第四节段18d、第五节段18e、第六节段18f、第七节段18g，第八节段18h、直至位于与容纳结构14的卸载区14s对应位置处的第九节段或终端节段18i。

在可能方案中，终端节段18i可以位于容纳结构14的底壁16上方。

在其它方案中，终端节段18i可以与包含在终端节段18i之前的节段18n和底壁16的终端之间的一部分底壁16相吻合。

在一些方案中，支撑壁18将内腔室14a内的容纳结构14分成两个重叠部分，分别形成用于输送物料M的传送机20和热烟气F的收集器22。

在一些实施例形式中，如图1-2c示例所示，传送机20由上壁15、各个侧壁17(其中一个图1中部分可见)以及支撑壁18界定形成。

在本发明的可能实施方式中，各个侧壁17、底壁16以及支撑壁18界定形成收集器22。

根据一些方案，收集器22可以位于传送机20下方。

在一些实施例形式中，传送机20的各个侧壁17可以垂直于支撑壁18，或者相对于支撑壁18倾斜。

使用中，也就是在装置10的正常作用期间，各个侧壁17、上壁15和在支撑壁18上的物料M界定形成烟气通过区21。

内腔室14a流体连接于烟气排放管道13，其功能在于将热烟气F引入内腔室14a中，特别是引入到烟气通过区21中。

图1用于描述各实施例形式，其中支撑壁18包括一个或多个通孔或抽吸孔，如图1中的具体标记所示，按字母顺序渐进并在本说明书中也是以通用标记118n来识别。

每个抽吸孔118n介于两个相邻的节段18n之间并使传送机20和烟气通过区21与收集器22形成流体连通的状态。

每个抽吸孔118n横向延伸分隔容纳结构14的两个侧壁17之间距离的至少大部分。

在可能的实施方式中，相邻的节段18n可以在与相应的孔118n对应的位置处部分重叠。

在图1所示的具体例子中有8个抽吸孔118n，包括介于第一节段18a和第二节段18b之间的第一抽吸孔118a、介于第二节段18b和第三节段18c之间的第二抽吸孔118b、以及以此类推设置的第三抽吸孔118c、第四抽吸孔118d、第五抽吸孔118e、第六抽吸孔118f、第七抽吸孔118g以及介于终端节段18i和在其之前的第八节段18h之间的第八抽吸孔或终端抽吸孔118h。

图1用于描述各种实施例形式，其中构成支撑壁18的节段18a-18i位于垂直偏移的平面上，从而限定形成阶梯型的展开。以此类推，各节段18n可以理解为一个阶梯的支撑平面且各抽吸孔118n可以理解为所述阶梯的竖板。

根据可能的实施例形式，节段18a-18i彼此平行，也就是说位于平行平面上。

在其它实施例形式中，节段18a-18i设置于基本平行的平面上，从而限定形成支撑壁18的倾斜且连续的表面。

其它变化中，节段18a-18i彼此相对倾斜。

在一些实施例形式中，节段18a-18i可以设置为水平的或相对于水平方向倾斜的。

在一些方案中，可设置节段18a-18i相对于水平方向倾斜，使得最接近装载区14c的第一端部相对于与所述端部相对且靠近卸载区14s的端部有所提高。

在可能方案中，节段18a-18i平行于底壁16，并可以是平行于水平方向或相对水平方向倾斜。

应理解的是，在此描述的所有实施例形式、方案以及变化可以彼此结合，形成任何技术上可行的结合方案。

装置10可以包括抽吸单元23，其与位于与装载区14c对应的容纳结构14的一端处的收集器22形成流体连通，也就是说，在与壳体12位置相对的一端并且用于在收集器22中形成低压，以及因此使热烟气F进入到烟气通过区21中，并将热烟气F从收集器22排出。

还有可能设置由沿传送机22设置的抽吸管道32构成的旁路，本实例中该旁路与传送机20的上壁15相连接并通常被梭(shuttle valve)阀关闭。抽吸管道32在紧急状况下打开，例如由于废料的较大密度而使抽吸单元23不足的情况或由于其它问题。

进入容纳结构14内的热烟气F的流因此从与卸载区14s对应的烟气通过区21的区域流至位于与装载区14c对应、同时也是抽吸单元23所在的位置处的收集器22的一部分。

热烟气F因此沿着传送机20在与进料方向Am相反的方向流动，也就是说，相对于物料M逆向流动。

因为传送机20和收集器22重叠，热烟气F因此流动通过物料M。

如此，热烟气F从上向下流动通过物料M，从而全部体积的物料M受到通过的热烟气F的影响。因为热烟气F的温度范围处于1000℃-1400℃，且以均一的方式加热全部质量的物料M，从而防止了热量分层。

在可能的变化中，抽吸单元23位于传送机20以下的位置设置，相比于现有方案(其中抽吸通常通过传送机的侧壁侧向发生)减少了装置10的横向体积。

图1-2c用于描述各种实施例形式，其中烟气通过区21具有横向延伸，且其体积沿着容纳结构14从卸载区14s至装载区14c即沿着远离壳体12的方向递减。

反之亦然，收集器22的横截面以及进而体积从装载区14c至卸载区14s递减。特别地，收集器22的体积以与烟气通过区21的体积减少相关联的方式增加。

图2a-2c用于描述简化的实施例形式，其中各侧壁17与底壁16和支撑壁18垂直相交，因此，物料M、烟气通过区21以及收集器22的体积及其沿容纳结构14的各自的横截面之间的比较仅通过考虑相应的高度即可进行。

在图2a-2c所示的示例中，Hm指代物料M的高度，H1指代烟气通过区域21的高度，H2指代收集器22的高度。

特别地，高度Hm在截面A-A、B-B和C-C之间保持不变。

设定相同高度的传送机20，图2a-2c示出了高度H1从截面A-A至截面B-B以及从截面B-B至截面C-C渐增。

由此，随着部分烟热气F通过物料M并从卸载区14s至装载区14c依次设置的抽吸孔118n逐渐被抽吸单元23吸入并进入收集器22，烟气通过区21内的热烟气F的通过体积递减。

由此，物料M和热烟气的通道截面，即基本取决于高度Hm和H1之和的传送机20的横截面较大且所在位置的热烟气F的流动速率也较大，也即靠近卸载区14s的位置(代表了热烟气F进入烟气通过区21的入口部分)，并且也是最接近熔炼炉11的容纳结构14的部位。

反之，传送机20的通道截面或横截面较小，则所在位置的热烟气F的流动速率也较小，也即是靠近装载区14a并代表了热烟气F的流的终端部分的位置。

与传送机20具有固定横截面的传统方案相比，本方案减少了传送机20的整体尺寸，其侧向界定壁(在本实例中为容纳结构14的侧壁17的部位)可以具有更小的尺寸。上述的容纳结构14的设置能够将传送机20的界定壁的尺寸减少多至30％及以上。

其优点在于能够减少用于使壁冷却的水的输送，从而还成比例地减少了传送机20的总重量以及进而减少了整个装置10的重量。

进一步的，也由于重量的减小，容纳结构14的上壁15可以设置为附着于容纳结构14的各个侧壁17，从而形成抵抗性更强的封闭结构，且无需在上壁15和侧壁17之间介入密封工具，而现有技术中一般是使用密封工具的。

根据如附图所示的一些实施例形式，收集器22的横截面以及进而体积以互补的方式相对于烟气通过区21增加，从而通入烟气通过区21且通过抽吸孔118n的热烟气F的流相对于物料的进料方向Am逆向增加。

本方案中，随着热烟气F从卸载区14s至装载区14c逐渐移动，热烟气F沿着整个烟气通过区21保持在较高的温度。

事实上，与物料M相接触的热烟气F的流沿烟气通过区21递减，且其体积从卸载区14s至装载区14递减，从而使热烟气F的速度保持基本恒定。

在本发明的一些实施例形式中，上述的容纳结构14防止了热烟气F与大气温度之下的空气相混合，从而可使其温度保持更长时间以及使其能量含量保持得足够高，从而可沿着整个传送机20来加热物料M。

很明显，在不偏离本发明领域和范围的前提下，可以对前述装置10的部件进行更改和/或增加。

同样明显的是，尽管本发明参考具体的实例而描述，本领域技术人员应在一定程度上能够获得许多其它等同形式的用于移动和预热金属物料的装置，并具有如权利要求书的特征以及由此限定的保护范围所定义的特征。