用于钒氮合金生产的双推板窑的制作方法

本实用新型涉及钒氮合金生产设备领域，尤其是一种用于钒氮合金生产的双推板窑。

背景技术：

钒氮合金是一种重要的钒合金添加剂，将钒氮合金加入钢中可提高钢的耐磨性、耐腐蚀性、韧性、强度、延展性、硬度和抗疲劳性等力学性能，并可使钢具有良好的可焊接性能，尤其在高强度、低合金钢、微合金钢或其它特殊钢中，钒氮合金能有效地强化和细化晶粒，从而节约含钒原料，降低炼钢的生产成本。

目前，国内生产钒氮合金的烧结设备主要有推板窑、竖窑和真空炉。竖窑和真空炉所生产的钒氮合金质量和电耗指标均不如推板窑，且产品易氧化。双推板窑作为生产钒氮合金的主流烧结设备，虽然产品的质量较高，但也存在以下缺点：双推板窑在生产过程中存在腐蚀性气体不能及时排出的问题，会腐蚀双推板窑内衬材料，导致双推板窑的使用寿命过短，且由于双推板窑的结构限制，会造成检修成本过高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种使用寿命长的用于钒氮合金生产的双推板窑。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：用于钒氮合金生产的双推板窑，所述双推板窑由依次连接的低温段、过渡段、高温段和冷却段组成；所述低温段、过渡段和高温段由横向连通的20个温区组成，低温段为T1-T44个温区，过渡段为T5-T106个温区，高温段为T11-T2010个温区，所述冷却段包括氮气冷却区和水冷却区；

所述低温段设有一个排气口，过渡段设有五个排气口；

所述低温段和过渡段之间、过渡段和高温段之间以及T1温区和T20温区设有氮气进气口；

所述温区的炉膛内设有轨道、加热元件和测温元件，加热元件设置在炉膛的底部，轨道设置在加热元件上方，加热元件与轨道之间留有加热腔，测温元件设置在轨道上方。

进一步的是：所述低温段T1-T44个温区的炉膛尺寸为高826～830mm，宽350～370mm，低温段总长度为4～6m；所述过渡段T5-T106个温区的炉膛尺寸为高830～860mm，宽370～400mm，过渡段总长度为6～8m；所述高温段T11-T2010个温区的炉膛尺寸为高826～830mm，宽320～330mm，高温段总长度为17～19m。

进一步的是：所述低温段的排气口设置在T3温区，过渡段的五个排气口分别设置在T6-T10温区；T3温区的排气口直径为90mm，T6和T10温区的排气口直径为90mm，T7-T9温区的排气口直径为110mm。

进一步的是：所述低温段和过渡段之间氮气进气口的流量为20～30m³/h，过渡段和高温段之间氮气进气口的流量为30～50m³/h，T1温区氮气进气口的流量15～20m³/h，T20温区氮气进气口的流量为50～80m³/h。

进一步的是：所述排气口为上小下大的喇叭口。

进一步的是：所述加热元件为硅钼棒。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过温度的高低设置20个温区，根据炉料在不同温度范围内的反应时间及腐蚀性气体的挥发速度来确定低温段、过渡段和高温段的长度，最大化降低将腐蚀性气体与窑内耐火材料的接触面积，以减小耐火材料的被腐蚀度；

(2)本实用新型根据钒氮合金生产过程中水蒸气、CO、CO2及碱金属元素的沸点和窑内气体的分布情况，合理设置排气口的位置、数量和尺寸，将水蒸气、低沸点碱金属元素等化合物及时排出，从而大幅减缓窑内内衬材料的腐蚀速度，以提高双推板窑的使用寿命；

(3)本实用新型在不同区域设置氮气进气口，在低温段和过渡段之间、过渡段和高温段之间设置的氮气进气口可使窑内形成防止各段之间气体流动的气幕带，阻止了水蒸气及碱金属元素同其它温区的耐火材料之间发生反应，而在T1温区和T20温区设置的氮气进气口可使窑内的气体分布在过渡段达到顶峰，从而促进腐蚀性气体的排出，大幅降低废气对窑内材料的腐蚀。

附图说明

图1为温区的剖视图；

图2为本实用新型的示意图；

图中标记为：1-低温段、2-过渡段、3-高温段、4-冷却段、5-排气口、6-轨道、7-加热元件、8-测温元件、9-加热腔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

如图1所示，本实用新型所公开的用于钒氮合金生产的双推板窑由T1-T2020个依次横向连通的温区组成，按照温度高度的分布分为低温段1、过渡段2和高温段3，高温段3后连接冷却段4。20个温区中，T1-T44个温区为低温段1，T5-T106个温区为过渡段2，T11-T2010个温区为高温段3，冷却段4由氮气冷却区和水冷却区构成。低温段1的T1-T44个温区炉膛尺寸为高826～830mm，宽350～370mm，总长度为4～6m，加热温度为400～700℃；过渡段2的T5-T106个温区炉膛尺寸为高830～860mm，宽370～400mm，总长度为6～8m，煅烧温度为800～1450℃；高温段3的T11-T2010个温区炉膛尺寸为高826～830mm，宽320～330mm，总长度为17～19m，煅烧温度为1450～1520℃。如图2所示，各个温区内部的炉膛内设有轨道6、加热元件7和测温元件8，加热元件7设置在炉膛的底部，轨道6设置在加热元件7上方，加热元件7与轨道6之间留有加热腔9，测温元件8设置在轨道6上方，耐火材料设置在炉膛的内壁上；生产时原料放置在推板上通过轨道6在窑内进行输送，加热元件7对推板上的原料进行加热。加热元件7一般选用硅钼棒，低温段1和高温段3温区的腔体、轨道6和加热腔9采用氮化硅复合材料或石墨材料制成，过渡段2温区的腔体、轨道6和加热腔9采用电熔镁砖或石墨材料制成，冷却段4的氮气冷却区炉膛腔体采用氮化硅复合材料或者石墨材料制成，水冷却区的炉膛腔体采用金属材料支撑；炉膛内壁的耐火材料为石墨、氮化硅复合材料、电熔镁砖、镁碳砖或高密度耐火材料。

双推板窑使用寿命较短的主要原因是钒氮生产过程中的水蒸气、碱金属元素(Na⁺、K⁺)或其它废气会对窑内的耐火材料造成腐蚀，要延长双推板窑的使用寿命主要手段就是尽快将腐蚀性气体排出，减少腐蚀性气体与耐火材料的接触，本实用新型根据水蒸气、CO、CO2及碱金属元素的沸点和在窑内的分布情况，通过设置不同温区长度的低温段1、过渡段2和高温段3以及排气口的分布，在低温段1的T3温区设置一个排气口5，在过渡段2的T6-T10温区设置五个排气口5，T3温区的排气口5直径为90mm，T6和T10温区的排气口5直径为90mm，T7-T9温区的排气口5直径为110mm；将水蒸气在低温段1排出，将低沸点的碱金属元素(Na⁺、K⁺)在过渡段2排出，将反应过程中产生的CO、CO2等废气在过渡段2的最后一个排气口5排出。另一方面，在低温段1和过渡段2之间设置了流量为20～30m³/h的氮气进气口，在过渡段2和高温段3之间设置了流量为30～50m³/h的氮气进气口，在T1温区设置了流量为15～20m³/h的氮气进气口，在T20温区设置了流量为50～80m³/h的氮气进气口。在低温段1和过渡段2之间、过渡段2和高温段3之间设置的氮气进气口可使窑内形成防止各段之间气体流动的气幕带，阻止水蒸气、碱金属元素同其他段的耐火材料之间发生反应，而在T1温区和T20温区设置的氮气进气口可使窑内的气体分布在过渡段达到顶峰，从而促进腐蚀性气体的排出，大幅降低废气对窑内材料的腐蚀，从而延长了双推板窑的使用寿命。

为了促进腐蚀性气体的排出，如图2所示，排气口5设为倒置的喇叭口，即上小下大的喇叭形。

对比例1

在双推板窑的低温段设置两个排气口，在过渡段设置四个排气口，低温段和过渡段之间、过渡段和高温段之间以及T1温区未设置氮气进气口，只有T20温区设置有氮气进气口，排气口形状为方形，T1-T20温区的炉膛尺寸为高826～830mm、宽350～370mm。双推板窑运行36天后过渡段的内衬材料腐蚀严重，造成盖板、烟道部位塌陷被迫停窑检修。

对比例2

在双推板窑的低温段设置两个排气口，在过渡段设置五个排气口，低温段和过渡段之间、过渡段和高温段之间以及T1温区未设置氮气进气口，只有T20温区设置有氮气进气口，排气口形状为方形，T1-T20温区的炉膛尺寸为高826～830mm、宽350～370mm。双推板窑运行92天后过渡段的内衬材料腐蚀严重，造成盖板塌陷被迫停窑检修。

实施例1

在双推板窑的低温段的T3温区设置一个排气口，排气口的直径设为90mm，过渡段在T6-T10温区各设置一个排气口，过渡段第一个和最后一个排气口的直径为90mm，其余排气口直径均为110mm，T1-T4温区的炉膛尺寸为高826～830mm、宽350～370mm，T5-T10温区的炉膛尺寸为高830～860mm、宽370～400mm，T11-T20温区的炉膛尺寸为高826～830mm、宽320～330mm。在低温段和过渡段之间设置流量为25m³/h的氮气进气口，在过渡段和高温段之间设置流量为40m³/h的氮气进气口，在T1温区设置流量为18m³/h的氮气进气口，在T20温区设置流量为70m³/h的氮气进气口。实施后双推板窑的使用寿命提升到365天以上，380天后停窑解剖，发现过渡段的内衬耐火材料腐蚀度明显减轻。