一种高炉炼铁称量斗的制作方法

本发明属于高炉炼铁技术领域，特别提供了一种高炉炼铁称量斗。

背景技术：

现有高炉炼铁称量斗按称量方式可分为分散称量斗和集中称量斗，称量斗进料段应具备足够的有效容积，满足待称量物料的贮存要求，进料段截面形状一般有矩形(包括正方形)截面、梯形截面、圆形截面或任意两种截面的组合；为确保放料顺畅，称量斗下面设锥形放料段，放料段通常为棱台或圆台，其工作面的角度根据物料的物理特性确定，一般不小于50°，称量斗内部铺设耐磨衬板；放料段也可以采用天方地圆和天圆地方，由于制造复杂，铺设耐磨衬板时，衬板不规则、种类多，因此设计中很少采用，仅在特殊要求的工艺条件下(如改造工程等)应用。进、出料口同心的称量斗结构最简单，设计中优先采用，但在实际应用中根据工艺布置的需求，进、出料口不同心也是很常见的。目前国内外新建高炉普遍采用电子秤压头的称量方式，每个称量斗设3-4组传感器压头。

现有称量斗在使用过程中最突出的问题就是衬板寿命。原因是：

①物料的多样性：称量斗内物料主要包括：焦炭、烧结矿、球团矿、块矿、锰矿、钒钛矿、石灰石、萤石等；

②物料含水：非干熄焦工艺生产的焦炭和落地焦均含一定水分，矿石经过选矿后含有一定水分。物料含水会发生物料粘结和冬季冻结的现象，造出称量斗放料不顺畅；

③开始装料时，称量斗为空料状态，物料冲击称量斗内的衬板，称量斗高度越大，冲击磨损越严重；

④由于环保要求，称量斗为全封闭结构，衬板更换不方便；

⑤随着高炉大型化，过料量较大。

由于上述原因称量斗衬板材质选择难、寿命短、更换不便。

针对上述问题，目前的解决方案主要有：

(1)针对物料的多样性、过料量和含水等问题目前没有更好的办法，常规耐磨衬板(工程常用、性价比合理的)均难以同时满足上述要求，只能根据工艺条件采用不同材质的衬板，衬板种类较多；

(2)针对物料冲击最直接有效的办法就是降低称量斗高度，特别是降低落料差；如何降低称量斗的高度、减小落料差是有待研究的问题。

称量斗的容积与面积和高度成正比，因此减低高度，可以通过增加面积的方式实现。对现有典型称量斗的研究结果表明：由于受到工艺流程、工艺配置和入炉原燃料的物理参数等条件的制约，简单地通过增加进料口面积来降低称量斗高度的方式有如下不足：

①几何容积增加，容积利用率较低；

②壳体表面积增加，耐磨衬板面积增加，设备重量和投资增加；

③锥形放料段高度增加，由于斜面段耐磨衬板的磨损较直段严重，造成耐磨衬板寿命降低；

④称量斗重量和外形增加，造成土建荷载增加、工艺布置困难等问题；

目前增加称量斗有效容积最有效的方式是在优化的进料口断面尺寸的条件下，通过增加称量斗高度来实现的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高炉炼铁称量斗，解决了减少落料冲击、降低料流接触面磨损的问题。服务于高炉炼铁矿焦槽及上料系统；适用于分散和集中两种称量方式，不仅适用于高炉炼铁，也适用于非高炉炼铁(如：熔融还原)等设称量斗的其他技术领域。

一种高炉炼铁称量斗，按结构分为两部分。第一部分为采用自保护型耐磨结构的称量斗进料段1；第二部分为称量斗放料段2。称量斗进料段1与称量斗放料段2连接，称量斗进料段1上设有第一进料口3和第二进料口4，两个进料口下方分别设有自保护型耐磨结构5。这种自保护型耐磨结构5是在受冲击和料流磨损面设置积料台，通过积料台内积存的物料保护母材降低冲刷、减少磨损；称量斗放料段2具备常规称量斗的功能。

称量斗进料段1为漏斗型结构，漏斗断面形状为矩形、梯形、圆形和多边形等的一种或其中两个的组合。

称量斗放料段2上面与称量斗进料段1连接，下面与称量斗放料闸门连接；称量斗放料段2采用棱台、圆台、天方地圆或者天圆地方的结构。称量斗放料段2无论何种结构，其工作面的角度α取值范围20-80°。

自保护型耐磨结构5设置在称量斗受落料冲击和料流磨损的工作面上，包括积料台7和挡料结构9两种方式。在落料直接冲击、料流接触磨损的部位构造合理的积料台、形成积料空间，积料空间内所积存的物料形成稳定的“料垫”，并且料流通过料垫时下料顺畅。对于大型高炉每个称量斗每天的过料量达数千吨，集中称量斗甚至达到万吨，因此衬板寿命是非常关键的，常规衬板材质的使用寿命均不理想。所谓自保护型耐磨结构5是在磨损面设置积料台、形成积料空间，通过积料台内积存的物料形成“料垫”，通过合理的耐磨结构设计确保“料垫”厚度和稳定性，在料流通过时“料垫”可隔离物料与称量斗壁，替代耐磨衬板起到有效保护母材的目的。

一种高炉炼铁称量斗的制备方法，具体步骤及参数如下：

1、将称量斗进料段1与称量斗放料段2连接在一起，通过螺纹紧固件连接或焊接等。螺纹紧固件连接是将称量斗进料段1与称量斗放料段2设配对接口法兰，法兰上合理布置螺栓孔，现场安装时采用螺纹紧固件连接；焊接方式是在设备制造或安装时将称量斗进料段1与称量斗放料段2焊接为整体。

2、称量斗进料段1上设有第一进料口3和第二进料口4，进料口形状为多边形和圆形中的一种或两个的组合。

3、在第一进料口3和第二进料口4下方设置自保护型耐磨结构5，包括积料台7和挡料结构9两种方式。

(1)称量斗钢壳呈阶梯型，形成阶梯型积料台7，阶梯型的积料台7数量为1-20个，积料台7设在进料口下方，积料台7内所积存的物料形成阶梯型“料垫”8，挡料台6设在积料台7的边缘。物料的静堆角为β,按物料的物理性质选取，β的取值范围10-80°，积料台的角度为γ，γ的取值范围0-180°。

挡料台6与积料台7连接，是可以选配的辅助构件。它的作用是即可以保护积料台7又有利于阶梯型“料垫”8料层厚度的稳定。挡料台6的形状多样，通过积料台7和挡料台6的几何形状的优化设计，确保阶梯型“料垫”8的稳定存在并保持合理的料层厚度，代替衬板避免称量斗钢壳受到进料口下料的冲击和磨损，形成自保护型耐磨结构起到保护作用。挡料台6与积料台7的连接方式为螺纹紧固件连接、焊接或铆接。

(2)在称量斗进料口下方的钢壳10上设挡料结构9，挡料结构9的数量为1～20组，每组挡料结构9均与钢壳内表面之间构成积料空间，构造出积料台，其中所积存的物料形成构造型“料垫”11，挡料结构9和钢壳10内表面之间的角度为θ，θ的取值范围0-180°。挡料结构9与钢壳10的连接方式为螺纹紧固件连接、焊接或铆接。

本发明的优点在于：

1、称量斗总高度低、减小落料差

两个进料口的称量斗能有效降低高度，减小落料差△h，降低落料冲击荷载。

2、经济性好

应用自保护型耐磨结构的工作面可取消部分或全部耐磨衬板，既能减小设备重量，又能降低设备投资。

3、使用寿命长维护量小

自保护型耐磨结构的工作面大大提供了其耐冲击、耐磨损的程度，比耐磨衬板使用寿命更长，从而降低更换、维护量。

附图说明

图1为称量斗结构示意图。其中，称量斗进料段1、称量斗出料段2、第一进料口3、第二进料口4、自保护型耐磨结构5。

图2为图1中ⅰ大样图之自保护型耐磨结构5的方式一。其中，挡料台6、积料台7、阶梯型“料垫”8。

图3为图1中ⅰ大样图之自保护型耐磨结构5的方式二。其中，挡料结构9、钢壳10、构造型“料垫”11。

图4为实施例1称量斗示意图。其中，盖板12、称量斗进料段1、称量斗出料段2、第一进料口3、第二进料口4。

图5为图4的左视图。

图6为图4中的ⅱ大样图。其中，钢壳10、构造型“料垫”11、挡料钢板13、挡料钢轨14、积料隔板15。

图7为实施例2称量斗示意图。其中，盖板12、称量斗进料段1、称量斗出料段2、第一进料口3、第二进料口4。

图8为图7的左视图。

图9为图7中的ⅲ大样图。其中，挡料台6、积料台7、阶梯型“料垫”8、积料隔板15。

具体实施方式

实施例1

一种高炉炼铁称量斗，按结构分为两部分。第一部分为采用自保护型耐磨结构的称量斗进料段1；第二部分为称量斗放料段2。称量斗进料段1与称量斗放料段2连接，称量斗进料段1上设有第一进料口3和第二进料口4，两个进料口下方分别设有自保护型耐磨结构5。

称量斗进料段1为漏斗型结构，分为上、下两节，漏斗断面形状为矩形和梯形的组合。断面形状为矩形的上节是长方体，长方体的长是6000mm，宽是2500mm，高是1577mm；断面形状为梯形的下节是四棱台，四棱台的上底面是长方形，长是6000mm、宽是2500mm，四棱台的下底面是长方形，长是2963mm、宽是2500mm，四棱台的高度是1519mm。

称量斗放料段2上面与称量斗进料段1的下节连接，下面与称量斗放料闸门连接。

称量斗放料段2为正四棱台，正四棱台的上底面是正方形，边长是2500mm，下底面也是正方形，边长是1000mm，高度是894mm，其工作面的角度为50°。

自保护型耐磨结构5设置在称量斗受落料冲击和料流接触磨损的工作面，如图6所示，包括：钢壳10、构造型“料垫”11、挡料钢板13、挡料钢轨14、积料隔板15。实施例1中挡料结构由挡料钢板13、挡料钢轨14组成，挡料钢板13焊接在钢壳10上，挡料钢轨14与挡料钢板13之间采用螺纹连接。挡料钢轨14的主要作用是减少料流对挡料钢板13的冲刷，同时也有利于形成积料台，在钢壳10和挡料结构之间构成积料空间，构造出积料台，其中积存的物料形成构造型“料垫”11(图6中阴影区域)。由于实施例1称量斗受料面积较大，因此在每个构造积料台上增设8组积料隔板15，将钢壳10和挡料结构之间的积料空间划分成网格状，增加积料的稳定性。

称量斗是为特大型高炉设计的，过料量非常大，挡料钢轨14的材质选用了焊接性能较差的耐磨合金材料，因此挡料钢轨14与挡料钢板13之间采用螺纹连接的方式固定；如果选用常规可焊接的材质则挡料钢轨14与挡料钢板13应优先采用焊接方式。

上述称量斗的制备方法，具体步骤及参数如下：

1、将称量斗进料段1与称量斗放料段2在现场安装时焊接为整体。

2、称量斗进料段1上设有盖板12，在盖板上开两个孔作为第一进料口3和第二进料口4，进料口形状为正方形，正方形边长是620mm。

3、第一进料口3和第二进料口4下方设置自保护型耐磨结构5，包括：在进料口下方的称量斗钢壳10上设挡料结构，挡料结构的数量为3组，每组挡料结构均与称量斗钢壳10内表面之间构成积料空间，构造出积料台，其中所积存的物料形成构造型“料垫”11.实施例1中物料种类是球团矿，静堆积角β为30°,挡料结构和钢壳10内表面之间的角度γ为90°。挡料结构与钢壳10的连接方式为焊接。

实施例2

一种高炉炼铁称量斗，按结构分为两部分。第一部分为采用自保护型耐磨结构的称量斗进料段1；第二部分为称量斗放料段2。称量斗进料段1与称量斗放料段2连接，称量斗进料段1上设有第一进料口3和第二进料口4，两个进料口下方分别设有自保护型耐磨结构5。

自保护型耐磨结构5设置在称量斗受落料冲击和料流接触磨损的工作面，此处称量斗工作面呈阶梯型，形成阶梯型积料台7，通过积料台7内积存的阶梯型“料垫”8保护母材降低冲刷、减少磨损；第二部分称量斗放料段2具备常规称量斗的功能。

称量斗进料段1为漏斗型结构，分为上、下两节，漏斗断面形状为矩形、多边形的组合。断面形状为矩形的上节是长方体，长方体的长是6000mm，宽是2500mm，高是1577mm；断面形状为多边形的下节外轮廓线是四棱台，四棱台的上底面是长方形，长是6000mm、宽是2500mm，四棱台的下底面是长方形，长是2963mm、宽是2500mm，四棱台的高度是1519mm。，在四棱台下底面上开孔φ2500，四棱台的高度是1519mm。

称量斗放料段2上面与称量斗进料段1的下节连接，下面与称量斗放料闸门连接，称量斗进料段1下节的四棱台下底面上开孔φ2500与称量斗放料段2配套。

称量斗放料段2为圆台，圆台的上底面直径是φ2500mm，圆台的下底面直径是φ1000mm，圆台的高度是894mm，其工作面的角度为50°。

自保护型耐磨结构5设置在称量斗受落料冲击和料流接触磨损的工作面，如图9所示，包括：挡料台6、积料台7、阶梯型“料垫”8。在积料台7上积存的物料形成阶梯型“料垫”8(如图9中阴影区域)。挡料台6采用方钢制作，焊接在称量斗积料台7上，方钢的主要作用是减少料流对积料台7的冲刷，同时也有利于形成稳定的积料台，由于实施例2称量斗受料面积较大，因此在每个积料台7上增设8组积料隔板15，将积料台7的积料空间划分成网格状，增加积料的稳定性。

上述称量斗的制备方法，具体步骤及参数如下：

1、将称量斗进料段1与称量斗放料段2在现场安装时焊接为整体。

2、称量斗进料段1上设有盖板12，在盖板上开孔作为第一进料口3和第二进料口4，进料口形状为长方形，长是800mm，宽是620mm。

3、第一进料口3和第二进料口4下方设置自保护型耐磨结构5，包括：挡料台6、积料台7、阶梯型“料垫”8。阶梯的数量为4个，每个阶梯形成1个积料台，在积料台7上积存的物料形成阶梯型“料垫”8，实施例2中物料种类是烧结矿，静堆积角为β为40°,阶梯的角度θ为90°。挡料台6采用方钢制作，方钢和积料隔板15与积料台7的连接方式为焊接。