一种串罐式高炉下料罐的插入件的制作方法

本发明涉及冶金冶炼设备技术领域，特别涉及一种串罐式高炉下料罐的插入件。

背景技术：

目前，高炉无钟炉顶设备包括并罐式和串罐式两种，1000m³以上的高炉大多采用串罐炉顶布料，甚至一些4000m³级及以上的高炉如宝钢也使用串罐式炉顶布料。串罐式无钟炉顶上、下料罐中心线重合，下料罐装料时，为避免炉料撞击下节流阀，通常在料罐中心安装插入件，炉料先撞击插入件，再分散落至料罐壁面。

如图1所示，目前料罐插入件本体高度约为下料罐整体高度的1/2，并安装在料罐锥形区域上部较高位置，上部形状为圆形平板，炉料首先落在在插入件表面，然后滚落到料罐下部。所存在的缺点：（1）由于插入件位置高，炉料需较高较长距离运动落在节流阀上，其速度较大，对料罐节流阀冲击力仍然较大。（2）炉料在料罐逐渐堆积的过程中，易发生粒度偏析现象，由于炉料在落点位置易形成堆尖，堆尖及其附近主要聚集小粒径颗粒炉料，大颗粒易沿着料堆斜面滚落至料堆堆脚。目前使用的插入件使炉料落点靠近料罐壁面，导致料罐中心区域大粒径颗粒较多，料罐壁面小粒径颗粒较多，炉料料面在料罐呈漏斗形。当下料罐排料时，料罐中心的炉料先排出，料罐壁面附近的炉料后排出，导致炉喉边缘大颗粒较多，炉喉中心附近小粒径颗粒较多，与高炉操作对炉料粒度分布的要求恰好相反。炉喉中心小颗粒较多，不利于中心煤气流发展，不利于煤气流被引导到高炉中心，不利于活跃高炉炉缸中心；当炉喉炉墙附近大颗粒多时，加上壁面效应，易使边缘煤气流发展而冲刷炉墙，缩短炉衬寿命，导致高炉操作困难，影响高炉长寿、高效、节能和环保。

技术实现要素：

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种串罐式高炉下料罐的插入件，通过改变插入件的形状以及安装高度，调节下料罐中炉料粒度分布，实现下料罐排料时，小颗粒先排出、大颗粒后排出的效果，从而使炉料在炉喉料层合理分布，改善高炉的透气性；此外，也保证了炉料不直接撞击出口处的节流阀，延长设备使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种串罐式高炉下料罐的插入件，包括插入件本体和支撑杆；所述支撑杆一端与所述插入件本体连接，另一端固定于下料罐；所述插入件本体为第一部、第二部、第三部中任意2项的组合体或全部3项的组合体或仅为第一部；所述第一部为上锥体或托盘，所述第二部为柱体，所述第三部为下锥体；所述插入件本体横截面的尺寸大于下料罐底部出口的截面尺寸。

进一步的，所述插入件本体自上而下依次为第一部、第二部、第三部；所述第一部为上圆锥体，所述第二部为圆柱体、所述第三部为下圆锥体，所述第一部、第二部、第三部一体成型或组装成型。

进一步的，所述插入件本体自上而下依次为第一部、第三部；所述第一部为上圆锥体，上圆锥体倾斜角较大时，炉料撞击插入件动能损失较小，所述第三部为下圆锥体，所述第一部、第三部一体成型或焊接成型。

进一步的，所述插入件本体自上而下依次为第一部、第三部；所述第一部为圆形托盘，圆柱托盘外观形状为圆柱体，只留有侧壁和底部，其可以盛装部分炉料，形成“料打料”机制，延长插入件的使用寿命；所述第三部为下圆锥体，所述第一部、第三部一体成型或焊接成型。

进一步的，所述插入件本体的高度为下料罐高度的1/10～1/4，相对于现有插入件的高度大幅降低。

进一步的，所述下圆锥体的倾角与下料罐下部锥形的倾角保持一致。

进一步的，所述插入件的材质为高锰钢或合金，应选用具有较强的抗冲击、耐磨等性能的合金。

进一步的，当所述插入件的顶部托盘为圆柱、圆台或棱台时，所述圆柱、圆台或棱台的上表面中部下凹，而并非平板平面，以便能储存部分炉料形成“料打料”机制。

进一步的，所述插入件安装在下料罐下部锥形区域，所述插入件的竖向几何中心与下料罐的纵向轴线重合。

进一步的，所述支撑杆的数量为3个或3个以上，可沿插入件周边均匀布置。

本发明的有益效果为：本发明插入件的安装高度不同，使炉料在料罐中的分布也将有所不同；降低插入件的安装高度，可使炉料在下料罐中心形成堆尖，炉料在下料罐中呈中心小颗粒较多、壁面附近大颗粒较多的分布方式。溜槽布料时，料罐颗粒流为“漏斗流”，达到料罐中心的小颗粒先排出，壁面附近的大颗粒最后排出的效果，从而使小颗粒主要分布在炉喉炉墙附近，大颗粒分布在炉喉中心附近，降低了炉喉中心区域的压差，有利于煤气流的发展。由于所述插入件安装在料罐锥形区域高度的一半左右或更低的高度位置，在装料中、后期，插入件埋入炉料中，可减少炉料对插入件的撞击，减小了插入件的磨损，可有效延长其使用寿命，同时，插入件形状设计的灵活性，可结合场实际进行改进，减小插入件的撞击磨损。

附图说明

图1所示为现有高炉串罐式无钟炉顶下料罐插入件形状及安装位置示意图。

图2所示为本发明实施例中的插入件结构及安装位置示意图。

图3所示为本发明的几种实施例的插入件的形状主视图，包括插入件本体和支撑杆。

图4所示为现有的插入件形状条件下炉料在料罐的分布示意图。

图5所示为本发明实施例一的料罐炉料分布示意图。

图6所示为本发明实施例二的料罐炉料分布示意图。

图7所示为本发明实施例三的料罐炉料分布示意图。

其中：1-下料罐；2-支撑杆；3-插入件；4-下料罐出口；5-炉料；301-第一部；302-第二部；303-第三部；带箭头的样条线表示炉料运动轨迹示意曲线。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

图1为现有插入件及安装位置示意图，图2为本发明实施例的插入件及安装位置示意图。两种插入件均安装在料罐中心区域，均能避免料罐出口的节流阀不被炉料直接撞击，不同之处在于插入件的形状和安装位置，导致炉料在料罐中的分布也截然不同。

现有插入件安装位置过高，形状单一。存在缺点有三：（1）炉料要经过三次较强碰撞。炉料第一次碰撞插入件后；由于插入件位置较高，离壁面较远，从插入件反弹后第二次碰撞料罐壁面；第三次碰撞料流节流阀。（2）炉料遭遇多次碰撞，容易造成炉料破碎，料罐壁面和节流阀破损。（3）炉料落点靠近料罐壁面，大颗粒在料罐中心，与高炉操作对料罐炉料分布要求相反。

本发明实施例用于解决出口处节流阀保护及炉料分布的技术问题。

本发明实施例一种串罐式高炉下料罐的插入件，安装在下料罐下部锥形区域，所述插入件的纵向几何中心与下料罐的纵向轴线重合。插入件包括插入件本体和支撑杆；所述支撑杆数量为3个或3个以上，支撑杆一端与所述插入件本体连接，另一端固定于下料罐；所述插入件本体为第一部、第二部、第三部中任意2项的组合体或全部3项的组合体；所述第一部为上锥体或托盘，所述第二部为柱体，所述第三部为下锥体；所述插入件本体的尺寸大于下料罐底部的节流阀的截面尺寸（防止炉料直接落入节流阀）。

优选的，下圆锥体的倾角与下料罐下部锥形的倾角保持一致，实验证明，当倾角保持一致的情况下，能达到更佳的下料及炉料分布结果。

优选的，插入件的材质为高锰钢或合金，应选择具有较强的抗冲击、耐磨等性能的合金。

优选的，当所述插入件的顶部为圆柱、圆台或棱台时，所述圆柱、圆台或棱台的上表面中部下凹，以便能储存部分炉料形成“料打料”机制。

需要说明的是，本发明中的第一部、第二部、第三部的横截面可以为圆形，也可以为多边形，如五边形-十二边形，还可以为椭圆形等，可根据实际需要选择。不失一般性，下面的实施例中以截面为圆形加以说明。

图3例举了几种本发明的插入件的形状。

实施例一如图3-a所示，插入件本体自上而下依次为第一部、第二部、第三部；所述第一部为上圆锥体，所述第二部为圆柱体、所述第三部为下圆锥体，所述第一部、第二部、第三部一体成型或组装成型。

实施例二如图3-c所示，所述插入件本体自上而下依次为第一部、第三部；所述第一部为圆形托盘，所述第三部为下圆锥体，下锥体可以阻挡部分大颗粒滚落至插入件正下方的空区，减小料罐中心区域大颗粒的占比；所述第一部、第三部一体成型或焊接成型。

实施例三如图3-e所示，插入件本体仅为第一部；所述第一部为圆形托盘，所述第一部与支撑杆一体成型或焊接成型。

上面三个为较佳的实施例。事实上，第一部、第二部、第三部中任意2项的组合都不同程度能改善炉料的分布，本发明实施例同样可采取其他的组合方式，如图3-b、3-d所示。

炉料装入下料罐的流程分析：

如图4所示，目前使用的插入件安装于下料罐中，仅仅为了保护下节流阀不被炉料撞击，其安装高度较高，确保炉料在料罐的落点位置远离料罐出口，料堆堆尖靠近壁面附近，导致下料罐中炉料呈中心低、边缘高的形状，料堆堆脚位于料罐中心区域，使料罐中心大颗粒较多，而料罐壁面附近小颗粒较多。布料时，将导致大颗粒在落在炉喉炉墙附近，小颗粒落在炉喉中心附近。

本发明实施例的插入件的炉料分布具有本质不同：

图5所示为本发明实施例一的情况：插入件设计为双圆锥形，圆锥底面的直径不小于料罐出口直径大小，装料初期，插入件第一部的上圆锥体改变了炉料运动的方向，使炉料沿着上圆锥斜面向四周分散落入料罐中，与现使用的插入件相比，炉料碰撞插入件动能损失小，其落点位置更靠近料罐中心，插入件被炉料埋没之后，形成了“料打料”机制，保护了插入件不被撞击磨损。炉料最终在料罐中心形成堆尖，炉料在下料罐中实现了壁面粒度大中心粒度小的分布方式；布料时可使小颗粒布在炉喉炉墙附近，大颗粒布在炉喉中心附近。

在具体操作过程中，连接插入件上、下部之间的圆柱体高度小，插入件安装位置较低，能够使炉料尽早在料罐中心形成堆尖，增加小颗粒占比。装料过程中，炉料落点位置逐渐向料罐中心移动，料罐壁面至料罐中心方向的粒度逐渐减小，排料过程中，虽然中心的插入件炉料有一定的阻碍作用，但总体上能使较多小颗粒先排出料罐，大颗粒较晚排出。

图6所示为本发明实施例二的情况：第一部为托盘，第三部为下圆锥体；托盘能够储存一定量炉料，防止装入下料罐中的炉料直接碰撞插入件，延长插入件的使用寿命；下锥体可以阻挡部分大颗粒滚落至插入件正下方的空区减少料罐中心区域大颗粒的占比；该实施例也说明本发明具有相当的灵活性。

图7示出了另一种实施例，如图3-e所示，该插入件本体保留圆柱托盘，炉料在料罐中分布效果与图6基本一样，圆柱托盘的直径不小于料罐出口的直径，炉料在下料罐中最终呈中心小颗粒较多、边缘大颗粒较多的分布趋势，不同之处在于插入件下方存在一个死区，虽不影响炉料在料罐中的粒度分布趋势，但使插入件正下方炉料大颗粒占比增加；炉料在“漏斗流”的排料模式下，亦能使小颗粒先排出、大颗粒相对较晚排出，基本达到了本发明的预期效果。

本发明是通过设计合理的形状，利用炉料的粒度偏析，并适应下料罐的“漏斗流”排料模式，实现小粒径炉料先排出，大颗粒较晚排出的排料效果；所述插入件中部圆柱体高度不宜过大，或者安装位置不宜过高，需保证插入件能埋入炉料中，使炉料料罐中心区域形成堆尖，能够实现小颗粒先排出料罐的效果，达到生产中所希望炉喉料层的粒度分布方式。此外也能减少炉料对插入件的冲击，延长了设备的使用寿命，非常适合在高炉无料钟炉顶装料系统中使用。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。