一种废钢烘烤系统的制作方法

本发明属于废钢烘烤技术领域，具体是一种废钢烘烤系统。

背景技术：

钢铁生产中，为了节能降耗，通常需要对废钢进行预热，从经济效益来讲，废钢预热一方面可大幅降低转炉能源消耗，同时由于冶炼时间的缩短，对炉衬寿命的延长、电极消耗的降低、维护成本的降低、产量的提高、钢种质量的提高均有不同程度的贡献，综合经济效益巨大。工业企业是能耗大户，能源消耗的降低，可大幅降低温室气体及其他氮氧化物的排放，对环境治理有着积极的影响，社会效益明显。

现有废钢预热系统设置形式单一，燃烧器设置结构不合理，导致废钢预热时上下受热不均匀，燃料利用率低，加热效率低下，且现有烘烤系统的管路设计复杂，存在一定缺陷，废钢预热时，需要分别将外部煤气源总管线和空气源总管线(外部气源总管线)分别与预热装置上燃烧器的煤气输送管线和空气输送管线(即现场作业设备上的气体输送管线)对接并连通以给燃烧器供给持续气源，废钢预热完成后，为避免热量损耗，需立即转移至转炉中进行冶炼，目前的技术是预热完成后需要先将现场预热装置上燃烧器的煤气输送管线或空气输送管线分别与外部煤气源总管线或空气源总管线断开，然后移动设备附带预热装置转移至转炉位置将预热后的废钢倒入转炉进行后续冶炼。在转移过程中移动设备常常需要同时拖动固定在预热装置上又长又重的气体输送管线，一方面造成气体输送管线严重受损，更换和维护周期短，增加费用开支，存在安全隐患，另一方面，由于气体输送管线具有一定重量，拖动时会额外增加设备的动力消耗，增加成本；且目前的管线对接安装操作既繁琐又费力。另外，为了避免及减少热量损耗，废钢预热后通常需立即将盛废钢的料斗起吊至转炉位置将预热后的废钢倒入转炉进行后续烘烤冶炼，由于废钢预热温度非常高，刚预热完的废钢料斗表面温度异常高，吊钩长期起吊盛废钢的高温料斗容易使料斗上的吊耳变形使吊耳与料斗之间不稳固，起吊过程中容易造成料斗倾翻引发安全事故。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种废钢烘烤系统，其结构设置合理，形式新颖，适用性强，可根据生产场地的工况条件灵活调整轨道方向和烘预热单元的数量，在场地允许情况下，可并排设置多套烘烤系统，提高工作效率，且加热船斗采用双层钢板形式，既降低了成本又满足了使用要求且提高了安全性。加热船斗通过快换接头与外部气源连通，拆装方便快速，避免了对通气管道的磨损，提高管道的寿命及生产的安全性，是一种高效实用的新设计。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种废钢烘烤系统，包括一组或多组平行并列设置的废钢预热单元，每组废钢预热单元包括设置于地面或平台的轨道，沿轨道滑动的移动小车，设置于移动小车上用于盛放废钢料且顶部开口的双层复合加热船斗，安装于机架平台上预热时位于双层复合加热船斗上方的多个顶层燃烧器；该机架平台上还设置有顶层煤气管路、顶层空气管路及风机用于给顶层燃烧器供给燃烧用煤气和空气；

所述双层复合加热船斗包括内层钢板、外层钢板和浇注于内、外层钢板之间的耐火材料，内层钢板为不锈钢与碳钢的复合材质，外层钢板为碳钢材质，该双层复合加热船斗一端开口用于卸料，另一端封闭且该封闭端的外层钢板上设置有尾部吊装板和尾部燃烧器；双层复合加热船斗的两侧面还均设置有多个侧面燃烧器，每个侧面燃烧器和每个尾部燃烧器的上部均设置有防护板；

围绕该双层复合加热船斗外层钢板的三个侧面还设置有u型煤气管路和u型空气管路，该u型煤气管路和u型空气管路用于给所述的侧面燃烧器和尾部燃烧器供给燃烧用煤气和空气，u型煤气管路和u型空气管路各自均通过快换接头分别与外部煤气源和空气总管路连通；

用于起吊该双层复合加热船斗的吊耳对应设置于双层复合加热船斗的两侧面。

进一步地，双层复合加热船斗的内层钢板一面为不锈钢层与废钢料直接接触，另一面为碳钢层与浇注的耐火材料接触。

进一步地，双层复合加热船斗的两侧面还设置有定位块用于将该双层复合加热船斗定位在移动小车上固定的位置。

进一步地，所述的快换接头包括阳接头和与该阳接头配合使用的阴接头，所述阳接头包括连接有第一连接头且呈中空结构的对接管轴、套设在该对接管轴上的固定底板，设置于对接管轴上的多个抓钩固定支座，设置于固定底板上的多个气缸底座，每个抓钩固定支座上均铰接有抓钩，每个气缸底座上均铰接有气缸，抓钩一端与对应的气缸铰接，另一端设有向内凸起的锁紧块；抓钩的数量至少为2个，气缸和抓钩的数量相等；

所述的阴接头上设有第二法兰和用于与第一连接头配合连接的第二连接头，第二连接头和第二法兰之间连接有气管，该第二连接头外壁面与气管外避面之间为渐变径过渡，形成用于卡稳抓钩的锥面ⅰ，该锥面ⅰ与抓钩上的锥面ⅱ的倾斜度相适应用于提高抓钩的锁紧效果；

第一连接头外壁面上还设有多个用于安装密封圈的环槽，每个环槽中都安装有密封圈；阴接头和阳接头对接时，第一连接头插入第二连接头内并通过安装在第一连接头外壁面上的多个密封圈实现多级密封，并且在气缸作用下，抓钩卡在锥面ⅰ上实现阳接头和阴接头的对接锁紧；

所述的u型煤气管路和u型空气管路均通过膨胀节与快换接头的阴接头连通，具体是：阴接头通过第二法兰与膨胀节一端固定，膨胀节另一端与u型煤气管路或u型空气管路通过法兰盘安装固定，与阴接头配合使用的阳接头通过法兰盘与外部气源连通。

更进一步地，固定底板上还设有多个加强板筋，每个加强板筋与固定底板和对接管轴均固接。

更进一步地，第一连接头外壁面为渐变径结构，对应地，第二连接头内壁同为渐变径结构用于和第一连接头配合连接。

更进一步地，阴接头和阳接头之间还设置有定位装置。

更进一步地，所述定位装置上设置有用于使第一接头和第二接头精准对接的定位环，定位环内设置有锥面ⅲ，与第二连接头连接的气管上还设置有定位件，阴接头和阳接头对接时阴接头的第二连接头穿过定位环，定位件上的锥面ⅳ与定位环中的锥面ⅲ顶紧实现精准定位。

进一步地，双层复合加热船斗每个侧面设置有一排或多排侧面燃烧器，多排侧面燃烧器的上排和下排燃烧器之间对应排列或错位排列。

借由上述技术方案，本发明的优点和效果在于：

(1)本发明的废钢预热单元可以并排设置多个，可以根据现场工矿选择并排的个数，每个废钢预热单元可以独立存在，且每个预热单元有其独立的通气管路，相互之间互不影响，每个预热单元的上料、烘烤预热、卸料状态也互不影响，因此本发明具有良好的适应性。

(2)双层复合加热船斗顶面敞口方便上料，一端开口方便卸料，且该船斗为双层结构，内层与外层之间浇注有耐火材料，内层与废钢料接触一面采用不锈钢层，耐高温，内层与耐火材料接触面可以采用碳钢层，既降低了成本又满足了加热船斗里层需耐高温的要求，而预热中产生的高温经过耐火材料层后显著降低，使双层复合加热船斗外层温度不至于过高，避免设置于外层钢板上的吊耳在长期使用下易变形的情况，提高双层复合加热船斗在起吊过程中的安全性及使用寿命，加热船斗外层也可以采用碳钢，进一步降低成本又不影响双层复合加热船斗的性能。

(3)预热时，双层复合加热船斗顶层、侧面、尾部均设置有燃烧器用于烘烤废钢料，改变了原有技术单方向加热使废钢料受热不均匀以及烘烤时间长、燃料利用率低的缺陷，进一步提高预热效率及燃料利用率，达到节能降耗、节省企业成本的目的。

(4)双层复合加热船斗上的煤气管路和空气管路设计为u型管路，恰好可以布置于加热船斗的三个侧面，简化了管路走线设计，使用起来更方便安全。

(5)燃烧器的通气管路可以采用快换接头对接连通，拆装容易、快速，不仅简化了操作步骤，提高工作效率，同时还避免了原有技术移动小车工作中频繁拖动通气管路移动造成通气管路受损严重，维护和更换周期短，增加费用开支及存在安全隐患的问题，是一种既经济快速又安全有效的技术措施。且每个燃烧器上方还均设置有防护板用于防止燃烧器烧嘴被上料时掉落的废钢料砸坏。

(6)本发明结构设置合理，形式新颖，适用性强，可根据生产场地的工况条件灵活调整轨道方向和烘预热单元的数量，在场地允许情况下，可并排设置多套烘烤系统，提高工作效率。

附图说明

图1是两组废钢预热单元平行并列设置形成的废钢烘烤系统示意图；

图2是图1另一视向的结构示意图；

图3是双层复合加热船斗的立体图；

图4是双层复合加热船斗的纵向剖视图；

图5是双层复合加热船斗的俯视图；

图6是快换接头中阳接头的立体图；

图7是图6的主视图；

图8是图7的右视图；

图9是快换接头中阴接头的主视图；

图10是图9的a-a向剖视图；

图11是快换接头中阳接头和阴接头对接锁紧状态的示意图；

图12是快换接头中阳接头和阴接头断开状态的示意图。

【元件及符号说明】

1-轨道；2-移动小车；3-双层复合加热船斗；4-顶层燃烧器；5-顶层煤气管路；6-顶层空气管路；7-风机；8-船斗内层；9-船斗外层；10-耐火材料；

11-尾部吊装板；12-尾部燃烧器；13-侧面燃烧器；14-防护板；15-u型煤气管路；16-u型空气管路；17-定位块；18-阳接头；19-阴接头；20-第一连接头；

21-对接管轴；22-固定底板；23-抓钩固定支座；24-气缸底座；25-抓钩；

26-气缸；27-锁紧块；28-第二法兰；29-第二连接头；30-气管；31-锥面ⅰ；

32-锥面ⅱ；33-膨胀节；34-环槽；35-外部气源；36-加强板筋；37-定位装置；38-定位环；39-锥面ⅲ；40-定位件；41-锥面ⅳ；42-废气排出管；43-吊耳；

44-第一法兰；45-压缩空气管；46-烧嘴出口；47-自动点火机构火焰出口；

48-u型空气管路进气口；49-u型煤气管路进气口。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种废钢烘烤系统，其具体实施方式、结构、特征，详细说明如后。

以图1和图2为例，本发明的废钢烘烤系统包括一组或多组平行并列设置的废钢预热单元，每组废钢预热单元包括设置于地面或平台的轨道1、沿轨道滑动的移动小车2、设置于移动小车上用于盛放废钢料且顶部开口的双层复合加热船斗3、安装于机架平台上预热时位于双层复合加热船斗上方的多个顶层燃烧器4；该机架平台上还设置有顶层煤气管路5、顶层空气管路6及与顶层空气管路连接的风机7用于给顶层燃烧器供给燃烧用煤气和空气；机架平台上还设置有废气排出管42用于将预热时产生的废气排出。

所述双层复合加热船斗包括内层钢板8、外层钢板9和浇注于内、外层钢板之间的耐火材料10。内层钢板8是由不锈钢和碳钢通过爆炸焊工艺形成的复合钢板，其一面为不锈钢层与废钢料直接接触，另一面为碳钢层与浇注的耐火材料接触，外层钢板为碳钢材质。该复合钢板一方面显著降低了制造成本，另一方面不锈钢层耐高温，与废钢料直接接触可以满足加热船斗里层需耐高温的要求，而复合钢板与耐火材料接触的一面没有耐高温的要求，可以采用碳钢，双层复合加热船斗内外层之间浇注的耐火材料起到隔热作用，会显著降低船斗外层钢板的受热温度，避免吊耳被起吊时产生变形，提高安全系数及双层复合加热船斗的使用寿命。

该双层复合加热船斗顶端为敞口式，方便上料，且船斗一端开口，方便卸料，另一端封闭，该封闭端的外层钢板上设置有尾部吊装板11和至少一个尾部燃烧器12，图3所示为一个尾部燃烧器；双层复合加热船斗的两侧面还均设置有多个侧面燃烧器13，每个侧面燃烧器和每个尾部燃烧器的上部均设置有防护板14用于防止加料时燃烧器被掉落的废钢料砸坏；船斗两侧面的燃烧器个数可以相等也可以不相等，图3所示为两侧面均设置有3个侧面燃烧器。侧面燃烧器可以设置成一排也可以设置成多排，多排燃烧器可以对应排列也可以错位排列。侧面燃烧器和尾部燃烧器的烧嘴穿过双层复合加热船斗的双层钢板，烧嘴出口46设置在内层钢板的里层，自动点火机构火焰出口47设置于烧嘴出口旁边。

侧面燃烧器和尾部燃烧器燃烧用的煤气和空气通过围绕在双层复合加热船斗外层钢板三个侧面的u型煤气管路15和u型空气管路16供给，u型煤气管路和u型空气管路呈上下分布围绕在双层复合加热船斗的三个外侧面，u型煤气管路位于u型空气管路之下，如图3所示。u型煤气管路与每一个侧面燃烧器和尾部燃烧器的煤气进气口均连通，u型空气管路与每一个侧面燃烧器和尾部燃烧器的空气进气口均连通；u型煤气管路进气口49和u型空气管路进气口48均通过快换接头分别与外部煤气源和空气总管路连通。u型煤气管路和u型空气管路之间还设置有压缩空气管45用于给点火机构输送压缩空气。

由于现场机架位置可以固定，因此安装在机架上的顶层燃烧器的煤气管路和空气管路不需频繁接通和断开，可以通过快换接头与外部煤气源和空气总管路连接，也可以采用现有普通连接方式。

所述的快换接头包括阳接头18和与该阳接头配合使用的阴接头19，阳接头包括连接有第一连接头20且呈中空结构的对接管轴21、套设在该对接管轴上的固定底板22，设置于对接管轴上的多个抓钩固定支座23，设置于固定底板上的多个气缸底座24，每个抓钩固定支座上均铰接有抓钩25，每个气缸底座上均铰接有气缸26，抓钩一端与对应的气缸铰接，另一端设有向内凸起的锁紧块27。

所述的阴接头上设有第二法兰28和用于与第一连接头20配合连接的第二连接头29，第二连接头29和第二法兰28之间连接有气管30，第二连接头29与气管30之间可以是一体式结构，也可以是通过焊接形成的硬性连接结构，且第二连接头外壁面与气管之间为渐变径过渡，形成用于卡稳抓钩25的锥面ⅰ31，该锥面ⅰ与抓钩上的锥面ⅱ32的倾斜度相适应用于提高抓钩的锁紧效果，一种实施例为锥面ⅰ与锥面ⅱ是平行或接近平行的结构，也可以是锥面ⅰ与锥面ⅱ均为圆弧状。气管的长度不限，加工可以根据实际情况选择合适尺寸。第二法兰可以与可伸缩调节长度的膨胀节33上的法兰盘连接，通过膨胀节调整气体输送管道的长度，以适应双层复合加热船斗u型空气管路进气口48或u型煤气管路进气口49与外部空气源或煤气源之间的不同距离，提高其环境适应性。

第一连接头外壁面上设有多个用于安装密封圈的环槽34，每个环槽中都安装有o型密封圈，阴、阳接头对接时，阳接头位置固定，阴接头随移动小车移动靠近阳接头，在气缸作用下，气缸伸缩杆伸长使抓钩的锁紧块一端向外打开，阴接头继续靠近阳接头使第一连接头插入第二连接头内并通过安装在第一连接头外壁面上的多个密封圈实现多级密封，两者对接好之后，气缸伸缩杆收缩使抓钩的锁紧块一端向内扣合并卡在锥面ⅰ上，在气缸作用下，抓钩的锁紧块紧紧卡在锥面ⅰ上实现阳接头和阴接头的对接锁紧；抓钩的数量至少为2个，图8所示为3个，气缸与抓钩的数量相等。

所述的u型煤气管路和u型空气管路均通过膨胀节与快换接头的阴接头连通，具体是：阴接头通过第二法兰28与膨胀节33一端固定，膨胀节另一端与u型煤气管路进气口49或u型空气管路进气口48通过法兰盘安装固定；与阴接头配合使用的阳接头通过第一法兰44与外部气源35连通。如图1和图11所示。

进一步地，固定底板上还设有多个加强板筋36，每个加强板筋与固定底板和对接管轴均固接，如图6所示。

进一步地，第一连接头外壁面为渐变径结构，对应地，第二连接头内壁同为渐变径结构用于和第一连接头配合连接，提高两者之间的密封性，如图7和图10所示。

进一步地，阴接头和阳接头之间还设置有定位装置37，如图1和图11所示，该定位装置上设置有用于使第一接头和第二接头精准对接的定位环38，定位环内设置有锥面ⅲ39，如图12所示。与第二连接头连接的气管上还设置有定位件40，阴、阳接头对接时，阳接头位置固定，阴接头随移动小车移动靠近阳接头，阴接头的第二连接头先穿过定位环，定位环中的锥面ⅲ与定位件上的锥面ⅳ41顶紧实现精准定位，穿过定位环的第二连接头再与阳接头的第一连接头插合连接，具体是：在气缸作用下，气缸伸缩杆伸长使抓钩的锁紧块一端均向外打开，第一连接头插入第二连接头内并通过安装在第一连接头外壁面上的多个密封圈实现多级密封，两者对接好之后，气缸伸缩杆收缩使抓钩的锁紧块一端均向内扣合并卡在锥面ⅰ上，在气缸作用下，抓钩的锁紧块紧紧卡在锥面ⅰ上实现阳接头和阴接头的对接锁紧。快换接头拆卸时，通过气缸控制伸缩杆伸出，抓钩的锁紧块一端均向外打开，施加机械力将阴接头与阳接头分开即可。定位装置设置的位置应恰好能使第二连接头穿过定位环且与第一连接头对接锁紧同时定位环中的锥面ⅲ与定位件上的锥面ⅳ41能顶紧。

进一步，u型煤气管路进气口和u型空气管路进气口最好位于双层复合加热船斗尾部一端(设有尾部吊装板和尾部燃烧器的一端)，如图3所示。双层复合加热船斗内层钢板的卸料口一端可以是圆弧过度，如图3-图5所示，也可以是其它过度形式。

该双层复合加热船斗两侧面还对应设置有用于起吊船斗的吊耳43及用于将船斗定位在移动小车上固定位置的定位块17，每个侧面至少设置有两个吊耳，如图3所示。定位块的个数不限，图5所示每个侧面有6个定位块。

该废钢烘烤系统按照上料、烘烤预热、卸料的顺序进行废钢预热，快换接头的阳接头与气源连通位置固定，快换接头的阴接头通过膨胀节与船斗上的u型煤气管路进气口和u型空气管路进气口连接，双层复合加热船斗随移动小车在轨道上滑动时同时附带阴接头滑动。首先移动小车承载双层复合加热船斗沿轨道从机架下滑出滑动至上料位，天车或叉车从船斗敞口的顶面将废钢倒入双层复合加热船斗，上完料，移动小车承载双层复合加热船斗沿轨道滑动至机架下，将阳接头和阴接头接通使尾部燃烧器和侧面燃烧器所有的煤气管路和空气管路均接通(快换接头对接过程如前所述)，由于机架位置固定，顶层燃烧器的煤气管路和空气管路始终为接通状态。通过各燃烧器的自动点火机构开启所有燃烧器对双层复合加热船斗内的废钢料进行烘烤预热。预热完，关闭燃烧器，将u型煤气管路和u型空气管路的阴接头和阳接头拆开(快换接头拆卸过程如前所述)，使尾部燃烧器和侧面燃烧器的u型煤气管路及u型空气管路分别与外部气源断开，将膨胀节收缩，通过电机或外界机械力驱动移动小车，使移动小车承载双层复合加热船斗沿轨道从机架下滑出，船斗完全滑出后，吊钩起吊吊耳将双层复合加热船斗起吊至卸料位，卸料吊钩钩起尾部吊装板使双层复合加热船斗倾斜从船斗开口一端卸料。卸完料，吊钩将双层复合加热船斗起吊并放置到移动小车上，再次往双层复合加热船斗中上料，然后通过电机或外界机械力驱动移动小车滑动至机架下，按照前述步骤对接所有的煤气管路和空气管路，继续进行烘烤预热。按照上料、烘烤预热、卸料的顺序进行废钢料的连续烘烤预热，整个过程机架及安装于机架上的顶层燃烧器位置固定不动。移动小车可以通过电机或外界机械力驱动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。