耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备及方法与流程

本发明涉及冶金连铸技术领域，特别是涉及一种耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备及方法。

背景技术：

在冶金连铸生产中，耐材烘烤是生产准备阶段的关键环节。随着对于连铸坯产品质量要求的提升，连续铸钢过程中对结晶器保护渣的质量要求也随之不断提高。

结晶器保护渣在连续铸钢过程中，置于结晶器内的钢液面上，起到润滑、保温、防氧化和吸收非金属夹杂物的作用。采用浸入式水口和结晶器保护渣进行浇注以来，保护渣技术得到了提升和发展。结晶器保护渣的基本功能有：保护结晶器弯月面钢液不受空气的二次氧化；具有良好的铺展性能和绝热保温性能，防止钢液面凝固或结壳；能良好地吸收上浮至弯月面的非金属夹杂物；控制铸坯向结晶器传热的速度和均匀性以减少热应力；具有良好的润滑铸坯的功能，以便能使之顺利地从结晶器内拉出，进而改善铸坯质量。

目前冶金连铸生产中，耐材烘烤、结晶器保护渣干燥都是使用分散、独立的操作模式，耐材烘烤产生的余热降温后直接排放，利用不充分，保护渣干燥过程还需要额外的热量供给，对于冶金连铸过程的热量利用没有统筹规划，能量消耗高、生产成本高，还没有形成一种集约的生产模式。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：耐材烘烤过程中产生的余热收集不便、不能充分利用，现有的余热收集方式耗能高、设备复杂、改造成本高。

本发明的目的是：提供一种充分利用耐材烘烤余热、利用流体流动特性来促进流体流动以节省能耗、简化设备结构、结合现有管线进行改装的耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备及方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备，包括烘烤器、集气装置、干燥装置、文氏管抽气装置，所述烘烤器用于耐材烘烤，所述集气装置用于收集所述烘烤器的热气，所述集气装置包括用于传送热气的中间管道，所述中间管道为所述干燥装置提供干燥用热源，所述文氏管抽气装置用来提供所述集气装置的抽吸动力。

优选的是，所述文氏管抽气装置与余热蒸汽管线连通。

在上述任意方案中优选的是，所述文氏管抽气装置包括渐缩段、喉管段、渐扩段，所述喉管段连接所述渐缩段和所述渐扩段，所述干燥装置与所述渐缩段连接，所述文氏管抽气装置内设有喷嘴，所述喷嘴与所述余热蒸汽管线连通。

在上述任意方案中优选的是，所述干燥装置上设有进气口和出气口，所述中间管道连接所述进气口，所述文氏管抽气装置连接所述出气口。

在上述任意方案中优选的是，所述干燥装置包括热箱箱体、导热管，所述导热管设置在所述热箱箱体内，所述进气口和所述出气口均连接在所述热箱箱体上，所述导热管的两端分别与所述进气口、所述出气口连通。

在上述任意方案中优选的是，所述热箱箱体上连接有温度传感器和湿度传感器。

在上述任意方案中优选的是，所述热箱箱体内设有振动器。

在上述任意方案中优选的是，所述热箱箱体内设有过滤网。

在上述任意方案中优选的是，所述集气装置还包括集热罩，所述集热罩与所述中间管道连接，所述集热罩设置在所述烘烤器上方。

本发明还提供一种耐材烘烤结晶器保护渣干燥方法，

集气装置收集烘烤器烘烤过程产生的热流体，并且热流体沿所述集气装置的中间管道流入干燥装置的导热管内；

保护渣经过滤进入到干燥装置的干燥室，干燥室内的导热管携带的热流体与保护渣换热，使保护渣吸热干燥；

导热管内的热流体换热后在文氏管抽气装置的抽吸作用下流入所述文氏管抽气装置。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)充分利用烘烤器的余热对结晶器保护渣进行干燥，烘烤器产生的余热气体的流动动力是来自文氏管抽气装置的抽吸作用，利用文氏管抽气装置抽气的方式，充分利用流体流动的特性，通过负压进行抽气，减小抽气动力，缩减能耗；

(2)利用车间已有的余热蒸汽管线与文氏管抽气装置接通进行抽气，进而对结晶器保护渣进行干燥，充分利用了车间已有的余热蒸汽及排放余热，减少了电力鼓风机等动力装置，减少了电加热器的能源消耗，形成一个节能降耗的集约生产模式。

本发明提供的耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备及方法结合以下附图做进一步说明。

附图说明

图1为本发明耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备的结构示意图；

图2为本发明耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备的文氏管抽气装置的剖视结构示意图。

图中，1、燃气管线；2、烘烤器；3、集热罩；4、中间管道；5、热气调节阀；6、热箱箱体；7、过滤网；8、导热管；9、振动器；10、卸料阀；11、文氏管抽气装置；12、余热蒸汽管线；13、蒸汽调节阀；14、底部直管段；15、高速喷嘴；16、一级渐缩段；17、二级渐缩段；18、喉管段；19、渐扩段；20、排气管线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1、图2所示，本发明提供一种耐材烘烤结晶器保护渣干燥设备的优选实施例，包括烘烤器2、集气装置、干燥装置、文氏管抽气装置11，烘烤器2用于耐材烘烤，集气装置用于收集烘烤器2的热气，集气装置包括用于传送热气的中间管道4，中间管道4为干燥装置提供干燥用热源，文氏管抽气装置11用来提供集气装置的抽吸动力。

结晶器保护渣的干燥过程在干燥装置内完成，集气装置用来为干燥装置提供干燥用热源，集气装置的热源是通过收集烘烤器2的余热气体并传送到干燥装置，余热气体在集气装置、干燥装置内的流动动力来自文氏管抽气装置11的抽吸动力，文氏管抽气装置11保证集气装置持续抽吸烘烤器2产生的余热并在干燥装置内流通，利用余热对结晶器保护渣进行干燥，降低整个生产过程的能耗。

其中，烘烤器2上连接燃气管线1，燃气管线1为车间已有的管线，用来提供烘烤器2的燃料，用于耐材的烘烤工序。中间管道4上连接有热气调节阀5，热气调节阀5用来调节流入干燥装置内的热源的流量，以便满足结晶器保护渣的干燥需求。

本实施例，充分利用烘烤器2的余热对结晶器保护渣进行干燥，烘烤器2产生的余热气体的流动动力是来自文氏管抽气装置11的抽吸作用，利用文氏管抽气装置11抽气的方式，充分利用流体流动的特性，通过负压进行抽气，减小抽气动力，缩减能耗。

进一步的，文氏管抽气装置11连接余热蒸汽管线12，余热蒸汽管线12为文氏管抽气装置11提供抽吸动力，余热蒸汽管线12向文氏管抽气装置11内输送高速蒸汽，高速蒸汽在文氏管抽气装置11内流动使文氏管抽气装置11内形成负压区，负压区为热箱箱体6内的气体提供抽吸动力，使热箱箱体6内换热后的气体快速排出。利用余热蒸汽管线12输送的高速蒸汽使文氏管抽气装置11形成负压来抽吸热箱箱体6内的气体，余热蒸汽管线12配合文氏管抽气装置11实现抽吸的作用，为集气装置提供流体流动动力，促进余热气体在干燥装置内的换热。

本实施例，涉及到利用生产车间必须的用于耐材烘烤的烘烤器2排放的余热及车间已有的余热蒸汽管线12与文氏管抽气装置11接通进行抽气，进而对结晶器保护渣进行干燥，充分利用了车间已有的余热蒸汽及排放余热，减少了电力鼓风机等动力装置，减少了电加热器的能源消耗，形成一个节能降耗的集约生产模式。

更进一步的，文氏管抽气装置11包括底部直管段14、高速喷嘴15、一级渐缩段16、二级渐缩段17、喉管段18、渐扩段19，底部直管段14、一级渐缩段16、二级渐缩段17、喉管段18、渐扩段19依次连接，干燥装置与底部直管段14连接，余热蒸汽管线12也沿底部直管段14伸入文氏管抽气装置11内，余热蒸汽管线12伸入底部直管段14的一端连接高速喷嘴15，高速喷嘴15伸入一级渐缩段16内，高速喷嘴15的出口处形成负压区。

文氏管抽气装置11竖直安装，底部直管段14设置在最下方，干燥装置内的出气口与底部直管段9交叉对接，余热蒸汽管线12沿底部直管段14的底部封板位置伸入到文氏管抽气装置11内，余热蒸汽管线12在底部直管段14内与高速喷嘴15对接，高速喷嘴15包括喉径和扩散部，余热蒸汽管线12内的气体在高速喷嘴15内加速，气体由高速喷嘴15流出后使高速喷嘴15出口处形成负压，以便将干燥装置内的气体沿出气口吸入文氏管抽气装置11内，文氏管抽气装置11内的气体沿排气管线20排出。

文氏管抽气装置11的原理是利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空，具有一定压力的水蒸汽通过高速喷嘴15的喉径时达到声速，到高速喷嘴15的扩散部时，静压能全部转化为动能，达到超声速，同时高速喷嘴15出口处形成真空，在压差的作用下，干燥装置内的气体被抽入一级渐缩段16、二级渐缩段17，气体与余热蒸汽管线12的蒸汽一边混合一边进入喉管段18，然后以亚声速从喉管段18进入渐扩段19，同时混合的气体速度逐渐降低，压力随之升高，而后从排气管线20排出厂房外。

干燥装置的出气口处轴线与底部直管段14的轴线可以相互垂直。

优选的，干燥装置的出气口处的轴线与底部直管段14的轴线交叉形成钝角，使干燥装置的出气口与底部直管段14对接部位斜向上倾斜，对干燥装置的出气口内的气体起到导流作用，进一步促进气体抽排。

一级渐缩段16锥度大于二级渐缩段17的锥度，以便文氏管抽气装置11内的气体分段加速。

集气装置将收集到的热气传送到干燥装置内进行换热，干燥装置直接连接底部直管段14再进入渐缩段，渐缩段的径向尺寸逐渐减小，气体在渐缩段内加速流动，配合文氏管抽气装置11内形成的负压区，对集气装置、干燥装置内的气体进行抽吸，实现自动集热、换热的功能，并且回收利用余热蒸汽管线12的气体余热。

进一步的，干燥装置上设有进气口和出气口，中间管道4连接进气口，文氏管抽气装置11连接出气口。中间管道4连接进气口为干燥装置提供干燥用热源，热源气体在干燥装置内换热后从出气口排出到文氏管抽气装置11的底部直管段14。

优选的，干燥装置包括热箱箱体6、导热管8，导热管8设置在热箱箱体6内，进气口和出气口均连接在热箱箱体6上，导热管8的两端分别与进气口、出气口连通。导热管8置于热箱箱体6内部，导热管8通过热箱箱体6与中间管道4接通，利用中间管道4输送过来的热气，对保护渣进行加热干燥。

热箱箱体6的底部安装卸料阀10，卸料阀10可以设为手动阀或自动阀，用于结晶器保护渣的导出。

热箱箱体6的出气口与文氏管抽气装置11连接，文氏管抽气装置11与车间已有余热蒸汽管线12连接，车间已有余热蒸汽管线12上安装蒸汽调节阀13，以便调节余热蒸汽管线12的进气流量，调节抽吸作用力。

热箱箱体6上连接有温度传感器和湿度传感器，用于参与控制热气调节阀5及蒸汽调节阀13的开度，进而调整结晶器保护渣的温度及湿度，使结晶器保护渣内的水分满足后序自动加渣系统使用要求。

热箱箱体6内设有振动器9，振动器9安装在热箱箱体6的侧壁上，通过振动促进结晶器保护渣的投放。

热箱箱体6内设有过滤网7，热箱箱体6的物料入口处安装有过滤网7，用于过滤结晶器保护渣中的大块杂质。

集气装置还包括集热罩3，集热罩3与中间管道4连接，集热罩3设置在烘烤器2上方，用于对烘烤器2排出的火焰及热风收集。集热罩3设为敞口结构罩扣在烘烤器2上方，利于收集烘烤器2排出的火焰及热风。

通过中间管道4连接集热罩3和热箱箱体6进气口，并在中间管道4上安装热气调节阀5，将热气输送到热箱箱体6内的流量根据需要调节。

本实施例的具体运行过程，烘烤器2是车间必需的耐材烘烤装置，集热罩3位于烘烤器2的上方，将烘烤器2排出的火焰及热风收集，通过中间管道4将热气输送到干燥装置内。干燥装置包括热箱箱体6、热箱箱体6内设有导热管8、振动器9、卸料阀10，热箱箱体6的物料入口处设有过滤网7，过滤结晶器保护渣中的大块杂质；热箱箱体6内带有导热管8，导热管8与中间管道4连接，利用中间管道4输送过来的热气，对结晶器保护渣进行加热；振动器9安装在热箱箱体6的侧壁上，通过振动促进结晶器保护渣的投放，热箱箱体6的底部安装卸料阀10，用于结晶器保护渣的导出。热箱箱体6上还带有温度传感器及湿度传感器，用于参与控制热气调节阀5及蒸汽调节阀13的开度，进而调整结晶器保护渣的温度及湿度，使结晶器保护渣内的水分满足后续自动加渣系统使用要求。

通过利用烘烤器2排放的余热及车间已有的余热蒸汽管线12的结晶器保护渣干燥设备，除去结晶器保护渣里面的水分，减少氢等有害成分的渗入，提升铸坯内部质量，减少皮下气泡及表面针孔等缺陷，增强结晶器保护渣的均匀性，去除结晶器保护渣中的大块杂质，减少结晶器保护渣结块，有利于结晶器保护渣的融化上浮，提高结晶器保护渣融化速度，促进液态渣层的形成，充分填补气隙，提高润滑效果，提高铸坯表面质量。

如图1、图2所示，本发明还提供一种耐材烘烤结晶器保护渣干燥方法的优选实施例，集气装置收集烘烤器2烘烤过程产生的热流体，并且热流体沿集气装置的中间管道4流入干燥装置的导热管8内；

集气装置将收集到的烘烤器2的余热气体通过中间管道4传送到导热管8内，余热气体在导热管8内与干燥装置内的物料进行换热，并且物料不与导热管8内的热流体直接接触，保证结晶器保护渣的清洁，减少杂质干扰；

结晶器保护渣经过滤进入到干燥装置的干燥室，干燥室内的导热管8携带的热流体与结晶器保护渣换热，使结晶器保护渣吸热干燥；

结晶器保护渣在进入干燥室之前利用过滤网7滤除大块物料或杂质，保证进入干燥室的物料的均匀性；进入干燥室内的物料与导热管8进行换热，完成干燥换热过程；

导热管8内的热流体换热后在文氏管抽气装置11的抽吸作用下流入文氏管抽气装置11，导热管8内的热气完成换热后，在文氏管抽气装置11的抽吸作用下，导热管8内的气体被文氏管抽气装置11提供的抽吸动力抽出；并且文氏管抽气装置11上连接余热蒸汽管线12，利用余热蒸汽管线12为文氏管抽气装置11提供排气动力，配合文氏管抽气装置11内形成的负压区，促进文氏管抽气装置11内的气体排放。

本实施例，涉及到利用生产车间必须的烘烤器2排放的余热及车间已有的余热蒸汽管线12接通文氏管抽气装置11进行抽气，进而对结晶器保护渣进行干燥的装置；充分利用了车间已有的余热蒸汽管线12及排放余热，减少了电力鼓风机等动力装置，减少了电加热器的能源消耗，形成一个节能降耗的集约生产模式，具有节能降耗，环保无污染，结构简单，便于操作，设计合理的优点。

本实施例的耐材烘烤结晶器保护渣干燥方法，可以通过上述耐材烘烤结晶器保护渣干燥装置实施。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。