专利名称：：立式快速熔化炉的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种立式快速熔化炉，在熔化金属炉料(金属地金-原文)的高温化铁炉中，将富集(富化-原文)一定比例纯氧的混合空气喷入炉内，完全不使用现有技术一样的高温热风，推进焦炭的快速燃烧反应，形成超高温和强还原化的炉内气氛，将金属炉料进行熔化。以往为了连续熔化普通铸铁用金属炉料，多数使用焦碳化铁炉。为了多量熔化，高温熔化和还原熔化钢屑，必须选用优质的焦炭、进行送风的除湿、使其高温化并向所送空气中进行1-4％的纯氧富集等。然而在这些过程中，采用大型炉子可将送风空气进行高温化实现最高的熔化率，但是，相反的这些设备建设费用高，修护维持费用也高，在操作时间短的熔化炉和小型的化铁炉的熔化成本中占大比例，也就抵销了采用这种大型化铁炉带来的优点。因而，为了降低熔化成本，有必要降低在成本中占大比例的建设费和维持炉费。然而在使用高温热风化铁炉时，为了达到上述这些不可少的理由，降低成本是很困难的。另一方面，为了实现熔化炉的还原熔化，最普遍的是不使用多量焦炭，并使送风高温度化，并说成这是绝对的条件。为此强烈期望出现操作容易，熔化成本又低，又可实现还原熔化的熔化炉。本发明要解决的课题，就是为实现上述要求而产生的。其目的是提供一种新型的立式快速熔化炉。即在熔化炉的设计和操作方面，完全不使用过去的热风装置，取而代之的是，能使焦炭快速燃烧反应和还原反应都在一个较窄的区间内进行，采用往炉内喷入富集一定比例的纯氧混合空气，以推进焦炭快速燃烧反应，在狭窄的溶化带的领域形成超高温和强还原的气氛，使炉料在炉内狭小的熔化带内熔化。为达到本发明的目的，在炉底有存铁水的炉缸、在炉顶有炉料等投料口的熔化炉的熔化带上，从多个风口喷入含氧25-40％的混合空气，从而增大了焦炭快速燃烧反应速度和反应热，并且提高了快速还原反应速度，将炉料进行熔化。本发明中，在炉底存铁水的炉缸上方部位的熔化带处，在多个风口的前面，焦炭与含氧量达25-40％的混合空气进行快速燃烧反应，炉内燃烧温度可达2100℃-2400℃。这样，风口前面产生超高温和二氧化碳气；风口往上部位，焦炭与二氧化碳发生急烈吸热反应，成为一氧化碳的强还原气氛，构成很窄的高温熔化带。据此，由于反应热和高温气在很近的前面接触，因而可以达到迅速熔化。另外，炉内高温化可提高炉渣的流动性，减少了造渣剂的投入，同时也提高了焦炭的燃烧性，因此含固定炭在80-90％低品位的焦炭也可以使用，再就是采用了高浓度含氧空气，提高了熔化效率，增大了熔化能力。如果使用小型熔化炉完成同一熔化量，其底焦用量约可减少50％。本发明的效果再次简述如下1.在燃烧炉气在常温状态下就可达到强还原性的超高温熔化。由于将不需要建设费用和维修费都高的热风发生装置和除湿装置等装置，可以获得冶金学上的熔化成本便宜的熔化炉。2.因为是在超高温和强还原性炉气中得到快速熔化，残留氧和氮元素很少，并可得到熔化程度高的铁水。3.由于炉内温度的高温化，炉渣的流动性得到提高，造渣剂的添加量可减少50％。4.由于炉气排放量的减少，集尘装置可变小。5.由于形成从熔化带到予热带的宽温度区和形成还原气氛的炉气，排出低的氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)，可望实现清洁的操作环境。6.实现了炉高变低的连续熔化炉，由于炉的小型化，炉子底焦用量约可减少50％。7.铸铁熔化用熔化炉可采用低品位焦炭和高炉用焦炭，就可有效地利用能源资源获得上述多种效果是非常有益处的。附图的简单说明。图1是本发明的立式快速熔化炉的纵剖面概略图。下面，对照立式快速熔化炉的纵剖面概略图，说明本发明的基本实施例。立式熔化炉炉体1包括炉底部存铁水的炉缸2、熔化带3、炉底4及内径为d的多个风口面5和风口6。把纯氧气混合到常温空气中，使空气含氧量达到25-40％，并将此空气从多个风口6喷入炉内，供焦炭燃烧，不用热风装置和除湿装置，形成了在超高温和强还原气氛的气中燃烧的熔化带，即使迅速燃烧反应少，也可使高温燃烧区域的高度变得很大地配设多个内径为d的风口面5。另外，在熔化带3具有下列特征伴随在风口面达到2000℃以上的高温的燃烧气的上升，炉料被高温快速熔化，与此同时焦炭中的碳元素C和燃烧气中的二氧化碳CO2急剧地进行反应，形成一氧化碳CO浓度高的气氛和短的熔化带区域。所以从风口面5起，到炉气排出口11及炉料投入口14的高排气有效高度H0和投料口有效高度H1比通常立式炉的低一些。燃烧气将炉料熔化和预热后，通过排气排出口11、排气集合箱12及排气排出管13排出。在炉体中成为高温区域的熔化带上下部分，可从冷却水喷淋管15喷冷水将其冷却。供焦炭燃烧用的含氧混合空气，从供给管10通过供给箱8给气支管9，再经风口箱7和风口6喷入炉膛内。炉身是由各种耐火材料21，熔化带炉衬渣线20和在熔化带上部的水冷耐火砖等材料保护起来地被构筑。还有，熔化好的铁水流经出铁口16，在出铁水槽17上的挡渣板18，将炉渣挡起与铁水分离，并从出渣口19流出，而铁水则流向前方。下面根据立式快速熔化炉的实施例，说明实际试验操作的结果。在进行化铁试验前，按文献资料分析理论火焰温度和炉内温度所得结果列于表1。表1混合空气氧含量％与火焰温度及炉内温度的推定</tables></tables>将风口面直径做成500mm作为试验熔化炉的操作条件，其结果叙述如下。1.操作条件如下所列氧气富集量5、10、15％；钢屑配比10、30、50％；焦炭比18％；石灰石配比3％。2.使用材料的成分如下表所示</tables>3.从正在作业中的炉壁铁皮的温度推断炉内温度推定在氧气(O2)富集为15％进行燃烧反应时，从铁皮温度测量结果推断出风口上部的炉内温度。即为1)风口上部200mm处C+O2＝CO2+97600(KCal/KM01)(千卡/千摩尔)由理论燃烧温度计算得出理论火焰温度T＝2350℃2)风口上部450mm处C+O2＝CO2+97600CO2+C＝2CO-36800(+2C+O2＝2CO+58800(KCal/KM01)从理论燃烧温度计算得出理论火焰温度T＝1360℃于是，从上述的计算推断出如表2所列的炉内温度值。由此可看出风口上方附近的温度非常之高，而到上方450mm处，温度却急剧地下降到了1586℃的程度，这可以被确认为同时也发生了吸热的还原反应现象所致。表2炉内温度推断表如上所述的具体实施例，由所术炉体构造和富集25-40％氧气的常温混合空气、促进焦炭的快速燃烧反应的稍微粗而矮的立式熔化炉，如下所示由于含尘量变少，可谋求集尘装置体积变小。同时，既可达到冶金学上的高温快速熔化，又可使环境清洁、经济性好，在工业生产上极为有用。采用基本能力为2吨/小时的实炉的氧气富集量和出铁水量的作业数据列于表3，作为作业条件的材料投入量250公斤/批，焦比14％。表3出铁水量和送风量的关系如上表所列作业数据所示由于送风量不变，而只需用增加含氧量就可以增加出铁水量。因此，以4吨/小时为基础可知送风量可以大幅度减少。权利要求1.一种立式快速熔化炉，其特征在于在炉底部有存放铁水的炉缸；在炉顶有生铁、钢屑、铸铁等炉料的加料口的焦碳熔化炉的铁水炉缸上面的熔化带上设置多个喷入含氧浓度25-40％的混合空气的进风口，使得在熔化带高度范围内，形成低的高温区和还原区。2.如权利要求1所述的立式快速熔化炉，其特征在于通过从多个送风口把送风空气中含氧浓度为25-40％的空气喷入，使焦炭燃烧，据此没有必要设置热风装置和除湿装置，形成超高温和强还原气氛的熔化带，将炉料高温熔化。全文摘要一种立式快速熔化炉，在炉子底部有存放铁水的炉缸；在炉顶有生铁、钢屑、铸铁等炉料的投入口的焦炭熔化炉的铁水炉缸以上的熔化带上设置了多个喷入含氧浓度25-40％的混合空气的进风口，使得在熔化带高度范围内形成低的高温度区和还原区。文档编号C21B11/02GK1152703SQ9611277公开日1997年6月25日申请日期1996年10月18日优先权日1995年10月23日发明者稻富政昭,永武诚一申请人:太洋铸机株式会社