CN208432113U - 一种废钢预热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种废钢预热系统，包括窑炉、输送装置、安装架、推钢机构以及燃烧器。其中，窑炉通过紧固件固定在安装架上，燃烧器安装在窑炉上，用于对废钢进行预热；窑炉的左端为可开合的出料口，右端为推钢口，推钢口的开合通过推钢机构控制，窑炉的侧面设置有可开合的进料口；输送装置用于将废钢从进料口放入窑炉中；推钢机构固定在安装架上，作往复直线运动，用于将预热好的废钢推出窑炉。本申请通过窑炉直接对废钢进行预热，并采用推钢机将预热好的废钢推出，推钢机极大缩短了从窑炉内取出废钢的时间，该时间以秒为单位计时，从而实现了对废钢的连续预热。

Description

一种废钢预热系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于废钢预热的系统，特别涉及一种连续性废钢预热系统。

背景技术

世界钢协数据显示，2017年全球钢铁产量16.912亿吨，同比增长5.3％，亚洲全年粗钢产量达到11.625亿吨，同比增长5.4％，印度的粗钢产量为1.014亿吨，同比增长6.2％，韩国的粗钢产量为7110万吨，同比增长3.7％；欧盟地区(28国)的粗钢总产量为1.687亿吨，同比增长4.1％；北美洲地区2017年的粗钢总产量为1.16亿吨，同比增长4.8％。世界钢铁协会预计，2018年全球钢铁需求将再度增加1.6％至17.2亿吨，全球钢铁需求将出现周期性上行。

从铁矿石需求量的角度来看，2012年我国消费铁矿石成品矿约10.67亿吨，同比增长4.6％；2013年铁矿石成品矿需求量达到11.1亿吨，其中，进口铁矿石需求量所占比重将维持在60％以上的水平。

从以上数据可以看到，中国是世界上铁矿石需求量和钢产量最大的国家。从理论上讲，中国是世界上铁矿石最大买家，似乎应有决定产品价格的权利，但事实却并非如此。一方面是因为铁矿石进口量还在保持高速增长，另一方面是对手的资源筹码越来越大，两者的矛盾非常突出，直接导致国内钢铁生产受制于国际铁矿石供应。因此，从目前世界铁矿石价格控制力上来看，中国实际上处于旁落或缺失的地位。在每年钢产量如此巨大，又对铁矿石等原材料没有定价权的不利条件下，如何把废钢或者回收钢制品利用起来，用以提升产能、部分降低对铁矿石的依赖、降低生产成本、提升产品的价格优势等，成为中国钢铁企业急需解决的问题。

目前，高炉产生的铁水直接输送到转炉，向转炉内的铁水掺混一定的合金元素进行冶炼，变成钢水；为了提高钢水产量，钢铁企业的通常做法是直接向转炉里加废钢，但是因为废钢是常温，需要在转炉里吸收热量变成液态铁水，延长了转炉炼钢的周期，降低了产量；而废钢进行预热后，放入转炉内变成液态铁水的时间就大大缩短了，不仅提高了钢水产量，还解决了废钢回收问题。现有技术中，废钢预热通常是将常温的废钢放入料斗等容器中，然后通过行车将该容器吊至窑炉中进行预热，最后用行车将预热好的废钢连同容器一起吊出。该方式存在以下问题：

(1)废钢加热为间歇性的。预热后，需要将容器吊出后再进行下一轮预热，这期间间隔时间较长，热损失大，因而预热效率低。

(2)容器长期受热，容易产生变形和破裂，有些现场在容器外部焊接水冷系统，然而焊缝容易受热张开造成漏水问题，并且不断冷热交替的工作环境，对容器以及水冷系统的本身的加工工艺提出了较高的要求。

(3)废钢通过容器进行预热，受热不均匀，因而预热效率低；同时容器吸收热量，减低了热能的利用率。

(4)用于预热的窑炉通常是采用钢结构外框，内置纤维、耐火砖、浇注料的结构，而加热的容器放置于炉内水梁上，容器及其内盛放的废钢均不与炉墙、炉底发生直接接触，因而难以满足预热要求。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是：

一种废钢预热系统，包括窑炉、燃烧器、安装架、输送装置和推钢机构；

所述窑炉和所述推钢机构均安装于所述安装架上，所述窑炉的一端为可开合的出料口，另一端通过所述推钢机构控制开合，所述窑炉上还设置有可开合的进料口；所述推钢机构用于将废钢推出窑炉；所述燃烧器设置于所述窑炉上；所述输送装置用于将废钢通过所述进料口送入窑炉。

优选的，所述窑炉和推钢机构通过安装架的安装面倾斜设置。

优选的，所述输送装置包括行车和料斗，所述行车用于起吊和搬运所述料斗，所述料斗的一端开口，另一端可开合设置。

优选的，所述窑炉包括炉体、出料门、进料门以及活动门；

所述炉体可拆卸地固定于安装架上，炉体上设有所述进料口和所述出料口；所述活动门设于推钢机构上，用于控制炉体上与出料口相对的一端的开合；所述进料门和出料门铰接于炉体上，并分别控制进料口和出料口的开合。

优选的，所述活动门包括门板主体和设于所述门板主体周围的纤维密封件，所述活动门通过所述纤维密封件与炉体密封。

优选的，所述活动门的四周与炉体之间存在间隙。

优选的，所述推钢机构包括推钢机，所述推钢机可拆卸地固定于安装架上。

优选的，所述燃烧器包括可拆卸地安装于窑炉侧面上的烧嘴，所述烧嘴倾斜设置于窑炉上。

优选的，废钢预热系统还包括排烟子系统，所述排烟子系统连通窑炉的内部，用于排出窑炉内的烟气。

优选的，废钢预热系统还包括水冷子系统，所述水冷子系统包括内嵌于炉体各侧面中的水冷管道。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本申请中，推钢机构作直线往复运动，推动速度高，极大缩短了从窑炉内取出废钢的时间，该时间以秒为单位计时，从而实现了对废钢的连续预热，同时降低了热损耗。另外，燃烧器在对废钢进行加热时，输送装置有足够的时间将下一预热周期需要的废钢预先输送至进料口的上方，从而进一步缩短预热周期，实现连续加热。

2、窑炉倾斜设置，废钢进入窑炉内时在重力的作用下自动分散，从而减缓了废钢堆积在进料口处的情况，进而提高了废钢受热的均匀性。当有废钢堆积在窑炉的进料口处时，可通过推钢机构将其向出料口方向适当推出，从而保证预热的均匀性。

3、本申请中，废钢直接在窑炉中预热，因而料斗进为普通的容器，因而省去了传统工艺中因料斗产生的冷却问题、焊缝问题、料斗变形问题等。

4、本申请在炉体内腔的各个侧面上设置有耐高温、耐磨的材料，解决了废钢不能直接在窑炉内预热的问题，并能较好地满足预热要求。

附图说明

图1为本申请的示意图；

图2为窑炉的正视示意图；

图3为窑炉的剖视示意图；

图4为窑炉的俯视图；

图5为窑炉和推钢机构的俯视图；

图6为图5的A向剖视图；

图7为图5的B向剖视图；

图8为料斗的示意图；

图9为加紧装置示意图。

其中，1、安装架，101、横向架体，101-1、安装面，102、竖向支腿，2、窑炉，201、炉外框，202、炉体，203、出料门，204、进料门，3、燃烧器，4、推钢机构，401、推钢机，402、夹紧机构，402-1、夹紧架体，402-2、夹紧滚轮，402-3、调高件，501、料斗，501-1、斗体，501-2、底板，501-2-1、安装部，501-3、控门油缸，601、料篮，602、运输车。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例加以详细说明。

如图1所示，一种废钢预热系统，包括窑炉2、输送装置、安装架1、推钢机构4以及燃烧器3。其中，窑炉2通过紧固件固定在安装架1上，燃烧器3安装在窑炉2上，用于对废钢进行预热；窑炉2的左端为可开合的出料口，右端为推钢口，推钢口的开合通过推钢机构4控制，窑炉2的侧面设置有可开合的进料口；输送装置用于将废钢从进料口放入窑炉2中；推钢机构4固定在安装架1上，作往复直线运动，用于将预热好的废钢推出窑炉2。

对废钢预热时，出料口为闭合状态，输送装置将废钢运送至进料口的上方，打开进料口，输送装置放开废钢使其进入窑炉2中，关闭进料口；接着通过燃烧器3对窑炉2中的废钢进行预热；预热完成后，出料口打开，推钢机构4动作，将窑炉2中的废钢从出料口推出窑炉2后复位，关闭出料口；然后进入下一预热周期。由于推钢机构4作直线往复运动，推动速度高，极大缩短了进入下一预热周期消耗的时间，该消耗的时间可以秒为单位计时，从而实现了对废钢的连续预热，进而降低了热损耗；燃烧器3在对废钢进行加热时，输送装置有足够的时间将下一周期需要的废钢预先输送至进料口的上方，从而进一步缩短预热周期，实现连续加热。

具体的，请参阅图1和图7，安装架1的上端面为安装面101-1，推钢机构4和窑炉2通过紧固件可拆卸地固定在安装面101-1上。详细来说，安装架1由竖向支腿102和横向架体101焊接而成，竖向支腿102采用型钢，横向架体101由若干工字梁和承重板焊接形成。安装面101-1为横向架体101的上表面，安装面101-1倾斜设置，以充分利用废钢自身的重力，便于废钢进入窑炉2后自动分散，避免了废钢堆积在进料口处，同时利于推钢机构将废钢推出，以提高预热的均匀性。

进一步的，安装面101-1相对于水平面的倾角为5-10°。理论计算和实践证明，若该倾角过低，则其作用微小，废钢自动分散的效果不好；但若倾角过大，则废钢进入窑炉2后自动向出料口处运动，反而堆积在了靠近出料口的地方，不利于提升预热的均匀性；另外，倾角过大会提高推钢机构4和窑炉2的安装难度和维护难度。

具体的，输送装置包括行车和料斗501，行车设置于地面上，考虑到行车为现有成熟技术，故本申请不在此详细说明。料斗501包括斗体501-1和底板501-2，斗体501-1两端开口，底板501-2设置在斗体501-1的底部，两者铰接。底板501-2与斗体501-1可开合设置，本申请不对控制该处具体的开合结构作限定，可采用液压结构、电控结构等，但为清晰地表述本申请，此处简述一种液压结构：如图8所示，斗体501-1上铰接有两个控门油缸501-3，底板501-2上对称地向外延伸出两个安装部501-2-1，并分别与两个控门油缸501-3对应铰接；料斗501中盛装有废钢时，控门油缸501-3成收缩状态，斗体501-1为闭合状态；当需要卸料时，控门油缸501-3伸长，底板501-2绕其与斗体501-1的铰接处旋转，斗体501-1成打开状态，废钢自动脱离料斗501。本申请中，废钢直接在窑炉2中进行预热，料斗501进仅作普通容器实用，从而避免了料斗501变形问题、冷却以及因冷却带来的焊缝漏水等问题。

具体的，请参阅图2-7，其中图2为窑炉的俯视图，以便于更好地理解本申请，窑炉2包括炉外框201、炉体202、出料门203、进料门204以及活动门。其中炉外框201为型钢焊接而成的框架，用作安装和防护炉体202。炉体202的上侧面和前、后侧面通过紧固件安装于炉外框201内，然后炉体202和炉外框201一体安装于安装架1上。炉体202上设有上述出料口、进料口和推钢口，进料口设置在炉体202的侧面，为便于行车投放废钢，将进料口设置于炉体202的上侧面；出料口和推钢口相对设置。出料门203和进料门204分别铰接于炉体202的出料口处和进料口处，出料门203和进料门204的控制结构同上述底板501-2的液压结构，控制进料门204和出料门203开、关的液压缸，其两端分别铰接在炉体202和对应的门框架上。活动门通过紧固件安装在推钢机构4的端部，燃烧器3对废钢预热时，活动门位于炉体202的推钢口处，用于减少热量损失；推钢时，推钢机构4推动活动门作直线运动，将预热好的废钢推出炉体202。

进一步，炉体202内腔的下侧面选用含铬耐热铸铁、刚玉质耐材中的任一种或其结合，炉体202的内腔的上侧面和前后侧面选用含铬耐热铸铁，以实现耐高温、耐磨、抗冲击的效果，同时，废钢放入炉体202内腔后，受热更均匀，从而可缩短热传递时间，进而提高预热效率。

进一步，进料门204采用钢结构拼接而成的门框架和纤维隔热块构成，其中，纤维隔热块固定在门框架上，纤维隔热块具有质轻和耐高温的特点，能够有效阻止热气外泄，且实现进料门204与炉体202的密封；门框架与炉体202通过一通轴铰接。出料门203采用门框架和浇注料构成，浇注料内置于门框架中，可耐高温和耐磨；出料门203的四周与炉体202接触的地方设置有弓形结构，用以进行迷宫密封，考虑到迷宫密封的具体结构不是本申请欲保护的方案，故本申请不在此详述。

进一步，在一个实施例中，活动门包括门板主体和纤维密封件，纤维密封件固定在门板主体的四周，用于密封门板主体和炉体202。纤维密封件采用耐磨、耐高温材质，以承受摩擦损耗和窑炉2内的高温。本实施例中，活动门与炉体202密封连接，窑炉2的保温性能好，热损失小，而在另一个实施例中，活动门与炉体202之间存在间隙，该间隙在30-70mm之间，由于该间隙较小，当窑炉2内的压强处于微正压状态时，窑炉2内的热量不易散失，并且活动门与炉体202之间不存在滑动摩擦，因而不会增加推钢机构4的负担，并且活动门不会对窑炉2内壁造成损伤，同时又利于设备的维护。

具体的，燃烧器3为若干烧嘴，烧嘴通过紧固件固定在炉外框201上，烧嘴穿过炉体202的侧面用以对炉体202内的废钢加热，烧嘴与炉体202之间填充有10-30mm厚的纤维毯，用于密封。为了保证加热的均匀性，炉体202的上侧面和前、后侧面均设有多个烧嘴，如图5-7所示。继续参照图6，烧嘴与炉体202倾斜设置，避免火焰直接烧在废钢上，同时增大了火焰与废钢的接触面积，使废钢受热更均。进一步的，烧嘴沿废钢的输出方向倾斜，避免烧嘴被废钢堵塞。本实施例中，炉体202的上侧面选用平焰烧嘴，前、后侧面选用调焰烧嘴，两种烧嘴可有效控制火焰长度。

烧嘴上设有空气口和燃气口，分别接通空气源和燃气源，通过烧嘴调整空燃比，以调整燃气的燃烧效率。当然，通过调整进入窑炉2内的空气或/和燃气的量，也可实现对窑炉2内压力的调整。

具体的，推钢机构4采用推钢机401，推钢机401通过紧固件固定在安装架1的安装面101-1上，推钢机401的输出轴固接活动门。推钢机401作线性往复运动，推动活动门将预热好的废钢输出窑炉2后复位，动作灵敏、效率高。

进一步，由于推钢机401的输出轴较长，因此推钢机构4还包括夹紧装置，用于减小输出轴的挠度。如图1和图9所示，夹紧机构402包括夹紧架体402-1、调高件402-3以及夹紧滚轮402-2。调高件402-3单个或叠加放置在安装架1上，可为板材、型钢等，夹紧架体402-1放置在调高件402-3上，夹紧滚轮402-2可转动地与夹紧架体402-1连接，两个夹紧滚轮402-2上、下安装为一组，每个夹紧架体402-1上至少一组，每个输出轴上至少一个加紧装置。

进一步，推钢机401上还设有行程开关，用于限定推钢机401的最大行程，起到保护作用，放置因推钢机401的行程过大而干涉到其它物理零部件。

具体的，预热好的废钢可直接推入连通转炉的输送装置中，也可推入容器中，再将该容器转送至转炉或其它下游设备中，图1以后一种方式为例进行了示意，上面的为料篮601，用于盛装预热好的废钢；下面的为运输车602，与料篮601可拆卸连接；废钢被推入料篮601中，再经运输车602送至需要的地方。

具体的，废钢预热系统还包括排烟子系统，用于排出窑炉2内燃烧产生的烟气。排烟子系统包括排烟管、引风机、流量控制阀等，排烟管道连通炉体202的内腔，引风机和流量控制阀设置在排烟管道上，其中引风机控制排烟子系统的压力，流量控制阀调节排烟管道的气流量。预热时，可通过对引风机进行变频操作或调节流量控制阀的开度来调节窑炉2内的压强，使其保持微正压状态。

具体的，废钢预热系统还包括水冷子系统，窑炉2结束所有预热工作后通过该子系统进行降温。水冷子系统包括水源、驱动元件及若干水冷管道，三者共同形成至少一个水循环回路。水冷管道内嵌于炉体202的前、后、上、下侧面中，驱动元件提供本子系统的动力。

以上从物理结构上对本申请进行了说明，在控制方面，废钢预热系统通过一工控电脑进行控制，工控电脑与行车、推钢机401、燃烧器3等电性连接，并且出料门203、进料门204、料斗501、推钢机401、各个液压缸上等处均设有传感器，这些传感器与工控电脑电性连接，工控电脑根据接收的信号作出判断和指令，各个零部件作出相应的动作。比如，推钢机401的输出轴上安装有位移传感器，用于检测其位移，操作者可向工控电脑中输入所需的位移值，当传感器检测到推钢机401的输出轴输出了该位移后，工控电脑控制推钢机401停止工作。

工控电脑还可通过控制燃烧器3的进气量、排烟子系统的排烟量等来保证窑炉2内处于10Pa左右的微正压状态。

为了了解窑炉2内各个位置的温度的均匀性，在炉体202的侧面上布置一些热电偶，热电偶与工控电脑电性连接，操作者根据热电偶的检测数据分析温度不均匀的产生原因，便于优化工艺。

另外，安装架1和窑炉2之间设有称重传感器，称重传感器固定在安装架1上，用于实时检测窑炉2内废钢重量，据此调整供热负荷和加热时间；当废钢超重时，工控电脑接通一报警装置进行报警。

以上公开的仅为本申请的部分具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种废钢预热系统，包括窑炉和燃烧器，其特征在于，还包括安装架、输送装置和推钢机构；

所述窑炉和所述推钢机构均安装于所述安装架上，所述窑炉的一端为可开合的出料口，另一端通过所述推钢机构控制开合，所述窑炉上还设置有可开合的进料口；所述推钢机构用于将废钢推出窑炉；所述燃烧器设置于所述窑炉上；所述输送装置用于将废钢通过所述进料口送入窑炉。

2.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述窑炉和推钢机构通过安装架的安装面倾斜设置。

3.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述输送装置包括行车和料斗，所述行车用于起吊和搬运所述料斗，所述料斗的一端开口，另一端可开合设置。

4.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述窑炉包括炉体、出料门、进料门以及活动门；

所述炉体可拆卸地固定于安装架上，炉体上设有所述进料口和所述出料口；所述活动门设于推钢机构上，用于控制炉体上与出料口相对的一端的开合；所述进料门和出料门铰接于炉体上，并分别控制进料口和出料口的开合。

5.如权利要求4所述的废钢预热系统，其特征在于，所述活动门包括门板主体和设于所述门板主体周围的纤维密封件，所述活动门通过所述纤维密封件与炉体密封。

6.如权利要求4所述的废钢预热系统，其特征在于，所述活动门的四周与炉体之间存在间隙。

7.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述推钢机构包括推钢机，所述推钢机可拆卸地固定于安装架上。

8.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，所述燃烧器包括可拆卸地安装于窑炉侧面上的烧嘴，所述烧嘴倾斜设置于窑炉上。

9.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，还包括排烟子系统，所述排烟子系统连通窑炉的内部，用于排出窑炉内的烟气。

10.如权利要求1所述的废钢预热系统，其特征在于，还包括水冷子系统，所述水冷子系统包括内嵌于炉体各侧面中的水冷管道。