垂直升降式钢包快速烘烤装置的应用_张跃辉

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关于钢包烘烤装置及其控制系统的设计分析

关于钢包烘烤装置及其控制系统的设计分析摘要：钢包是炼钢一连铸生产工艺流程中的关键设备。

钢包烘烤温度的高低对整个工艺生产有重要影响，同时钢包的结构类型及烘烤效率也将直接关系到炼钢企业的生产成本与品质。

钢包又称钢水包，用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水，配合连铸机进行浇注作业，但是在钢包使用之前必须将钢包内烘干，若钢包内存在水迹，加入高温钢水时，会造成钢包损坏或炸裂，存在安全风险。

但现有的钢包烘烤装置在烘烤时，喷射的火焰经常无法到达钢包底部，很可能造成钢包底部未完全烘干，且在烘干过程中存在一些安全隐患，容易造成安全事故。

因此，有必要设计一种更好的钢包烘烤装置，以解决上述问题。

关键词：钢包烘烤装置；控制系统；烘干；钢铁安全生产技术领域引言：安全是企业的基础，是正常生产的前提，更是企业生存的命脉。

对于钢铁企业来说，安全工作尤其重要。

钢铁产业本身就是一个高温高压、易燃易爆、有毒有害的高风险行业。

因此，提高钢铁工业发展的安全性是一件重要的、迫在眉睫的事情。

而作为钢铁行业一部分的钢包烘烤装置及其控制系统也常常面临着安全隐患。

众所周知，钢包烘烤是炼钢生产工序中的主要环节之一。

烘烤装置的性能对转炉出钢温度、炼钢作业率、炉龄等都有很大影响。

钢包烘烤介于炼钢和铸钢两道工序之间，钢包烘烤温度的高低对协调整个生产有重要作用，对连铸生产的意义更加重大。

因此，为了钢铁产业能够安全顺利地发展，设计出一种更好、更安全的钢包烘烤装置也是企业发展的必然趋势。

1、钢包烘烤装置及其控制系统的发展历程国内的钢包烘烤经历了从仅用一支煤气管至使用普通烧嘴、高速烧嘴、热风烧嘴、自身预热式烧嘴、蓄热式烧嘴的一系列发展过程。

50~60年代国内兴建的炼钢厂中，大多数都没有钢包烘烤设备或仅用一支煤气管插入钢包内进行烘烤。

由于钢包烘烤的温度低，要求出钢温度高，炉子的炉龄低，冶炼时间长限制了钢的产量，并使成本增加。

“七五”期间，冶金部提出推广钢包烘烤的新装置、新技术，使我国钢包烘烤水平提高许多，多数企业已经改变了过去只用燃气不配风的烘烤工艺，相应出现燃气、燃油的钢包烘烤装置。

一种钢包烘烤方法

一种钢包烘烤方法概述钢包烘烤是钢铁行业中一项关键的工艺，其目的是去除钢包内部的水分和其他杂质，提高钢水质量。

在传统的烘烤方法中，常采用高温加热的方式，然而这种方法存在一些缺点，比如能耗高、烘烤时间长等。

本文将介绍一种新型的钢包烘烤方法——高温真空烘烤，其采用真空环境下的高温加热，能够更高效地去除钢包内部的水分和杂质。

原理高温真空烘烤是利用真空环境下的高温加热来去除钢包内部的水分和杂质。

首先，将待烘烤的钢包放置在真空烘烤设备中，然后抽取设备内的空气，使其形成真空环境。

接下来，通过加热装置对钢包进行加热，使钢包内部的温度迅速升高。

在高温的作用下，水分和其他杂质会逐渐蒸发或分解，然后被真空泵抽出设备外，从而实现去除的目的。

优势相比传统的烘烤方法，高温真空烘烤具有以下优势：1. 高效节能：由于真空环境下的热传导效果更好，所以相同的加热时间下，高温真空烘烤所需的能量更少，从而实现了节能的目的。

2. 快速烘烤：由于高温真空烘烤采用了高温加热的方式，所以可以更快速地将钢包内部的水分和杂质去除，大大缩短了烘烤时间。

3. 提高钢水质量：高温真空烘烤可以有效去除钢包内部的水分和杂质，从而提高了钢水的质量，减少了生产过程中出现的缺陷和问题。

4. 环保安全：高温真空烘烤采用了真空环境，避免了传统烘烤过程中产生的废气和有害物质的排放，更加环保安全。

应用高温真空烘烤在钢铁行业中有着广泛的应用。

它可以用于各类钢包的烘烤，包括转炉钢包、电炉钢包等。

在钢铁生产的各个环节中，都需要对钢包进行烘烤处理，以保证钢水的质量。

高温真空烘烤作为一种新型的烘烤方法，具有高效节能、快速烘烤、提高钢水质量等优势，被越来越多的钢铁企业所采用。

结论高温真空烘烤是一种新型的钢包烘烤方法，通过真空环境下的高温加热，能够更高效地去除钢包内部的水分和杂质。

相比传统的烘烤方法，高温真空烘烤具有高效节能、快速烘烤、提高钢水质量等优势。

在钢铁行业中，高温真空烘烤已被广泛应用，为钢水生产提供了更加高效、环保、安全的解决方案。

钢包烘烤装置[实用新型专利]

专利名称：钢包烘烤装置
专利类型：实用新型专利
发明人：李海,王文培,刘列喜,朱会文,王吾磊,王国梁,陆曼申请号：CN201922451059.3
申请日：20191230
公开号：CN211135509U
公开日：
20200731
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种钢包烘烤装置，包括盖设在钢包敞口上的蓄热包盖(4)，所述蓄热包盖(4)中心位置设有烧嘴(2)，所述烧嘴(2)底端穿过所述蓄热包盖(4)延伸至所述钢包中，所述烧嘴(2)顶端通过煤气管路(6)与煤气总管连通；所述烧嘴(2)两侧设有蓄热箱(1)，所述蓄热箱(1)底部与所述蓄热包盖(4)上形成的热废气进口(5)连通，侧面通过气管与助燃风机(3)连接，顶部连通管道用于排出热废气。

该钢包烘烤装置不仅能够实现精确测温、自动烘烤，而且能够大幅度减少维修及维护的工作量，提高钢包使用的效率，在降本增效的同时产生了大量的附加经济效益，有效实现节能减排。

申请人：芜湖新兴铸管有限责任公司
地址：241000 安徽省芜湖市三山区经济开发区春洲路2号
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
代理人：周刚
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一种钢包烘烤装置及其控制系统[实用新型专利]

专利名称：一种钢包烘烤装置及其控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：靳宏雷,邱伟平,张国新,戚小燕,单广申请号：CN201621019142.3
申请日：20160831
公开号：CN206083845U
公开日：
20170412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种钢包烘烤装置及其控制系统，钢包烘烤装置包括支架，支架上设有悬臂梁，悬臂梁的下方设有电动推杆，通过电动推杆推动悬臂梁沿支架上下移动，悬臂梁的一侧固定有包盖，包盖的下方对应设有钢包，包盖盖于钢包的顶部开口处，支架的一侧安装有鼓风机，鼓风机通过空气管路连接于燃烧器，燃烧器设置于包盖上，燃烧器还连接有燃气管路，通过燃气管路为燃烧器提供燃气，燃烧器正对于钢包，可将燃烧火焰喷射于钢包的底部，以烘烤钢包。

本实用新型燃烧器燃气流出口速度高，火焰喷射长度长，能够完全烘干钢包，且通过控制系统自动控制点火及包盖的盖合，安全可靠，还设有熄火保护部分，更能够保证使用时的安全性。

申请人：浙江华顺炉业有限公司
地址：313000 浙江省湖州市长兴县虹星桥镇工业园区
国籍：CN
代理机构：北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：汤东凤
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提高钢包烘烤器热效率的装置[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821383240.4(22)申请日 2018.08.27(73)专利权人宝钢工程技术集团有限公司地址 201999 上海市宝山区铁力路2510号416室(72)发明人李立强　(74)专利代理机构上海天协和诚知识产权代理事务所 31216代理人蒋晏雯(51)Int.Cl.B22D 41/015(2006.01)(54)实用新型名称提高钢包烘烤器热效率的装置(57)摘要本实用新型涉及一种提高钢包烘烤器热效率的装置，它包括钢包、烘烤器、钢包盖和导流筒，所述钢包盖设于钢包顶部，钢包盖上设有烘烤器，烘烤器下端的烧嘴喷口穿过钢包盖，所述导流筒置于钢包内，导流筒顶部贴合烘烤器下端的烧嘴喷口，烧嘴喷口向导流筒内喷出烘烤器火焰，导流筒下部设有若干排放口排出导流筒内的高温烟气。

本实用新型大大提高了烘烤器的烘烤热效率，显著降低钢包烘烤燃料消耗30%~50%，并显著提高钢包烘烤温度均匀性。

权利要求书1页说明书2页附图1页CN 208960984 U 2019.06.11C N 208960984U1.一种提高钢包烘烤器热效率的装置，其特征在于：它包括钢包、烘烤器、钢包盖和导流筒，所述钢包盖设于钢包顶部，钢包盖上设有烘烤器，烘烤器下端的烧嘴喷口穿过钢包盖，所述导流筒置于钢包内，导流筒顶部贴合烘烤器下端的烧嘴喷口，烧嘴喷口向导流筒内喷出烘烤器火焰，导流筒下部设有若干排放口排出导流筒内的高温烟气。

2.根据权利要求1所述的提高钢包烘烤器热效率的装置，其特征在于：所述导流筒采用陶瓷、碳化硅或耐热钢制成。

权　利　要　求　书1/1页CN 208960984 U提高钢包烘烤器热效率的装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种烘烤装置，具体的说是提高钢包烘烤器热效率的装置。

背景技术[0002]钢包烘烤是炼钢生产工序中的主要环节之一。

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垂直升降式钢包快速烘烤装置的应用
张跃辉(本溪钢铁公司)　
夏俊华　张晓妮
(鞍山热能研究院)
孙喜仁
(抚顺特殊钢(集团)有限责任公司)
摘　要　介绍了垂直升降式钢包快速烘烤装置的结构特点及在本钢二炼钢的使用情况。

烧嘴的助燃空气采用双级预热方式,烘烤速度快,节能效果明显,完全能够满足炼钢生产的要求。

关键词　垂直升降　烤包器　出钢温度
THE APPLICATION OF VERTICAL ELEVATING
HIGH-SPEED LADLE HEATER
Zhang Yuehui
(Benx i Iro n a nd Steel Co.)
Xia Junhua　Zhang Xiao ni
(Anshan Resear ch Institute of Th ermo-ene rg y)
Sun Xir en
(Fush un Special Steel Co.,L td.)
Abstract　The paper int roduced the str uctur e char acteristic o f v e rtical elev ating hig h-speed ladle hea ter and i ts using situatio n in the Seco nd Steel-ma king Plant o f Benga ng.Flue g as g enera ted in no zzle preheated combustio n suppo rting air twice.Th e equipment had quick heating speed, evident ene rg y-saving effect,a nd could satisfy comple tely the needs of steel-making pr oduction.
Keywords　v er tical elev ating　ladle h ea ter　ta pping temperatur e
1　前言
钢水包的快速烘烤,使其尽快地达到要求一直是炼钢工作者所追求的。

红包出钢对降低出钢温度及稳定连铸操作有着重要意义,同时对提高转炉炉衬寿命,降低炼钢成本起着一定作用。

针对本钢二炼钢现有的钢包烘烤器现状,我们共同研制开发了垂直升降式钢包快速烘烤装置。

该套装置操作灵活、能源利用率高,满足了本钢二炼钢现场条件及钢水包快速烘烤的要求。

该套设备已应用了近半年时间,其运行平稳可靠,烧嘴热效率高,钢包烘烤终点温度高,深受炼钢工人的喜爱。

2　垂直升降式钢包快速烘烤装置的结构特点2.1　烧嘴与罐盖的结构特点
本钢160t钢包,由于包深,直径大,要求烘烤器火焰具有一定的长度和铺展性。

改造前本钢在线烤包烧嘴为简易套筒式,煤气与助燃风配比不合理,火焰发飘,热效率低,火焰长度和铺展性不能满足要求。

在要求的烘烤时间内,钢包温度只能达到800～900℃,且包内上下温度不均匀,这种烧嘴没有排烟系统,其产生的废气从包盖与包沿的缝隙中排出,严重烧损包盖,降低了包盖的使用寿命,增加了生产成本。

我们采用的多级自身预热式烧嘴(图1),将烧嘴与换热器融为一体,利用烧嘴燃烧产生的废气两次加热助燃空气,使助燃空气达到300℃以上,提高理论燃烧温度约100℃,从而使钢包升温加快。

同时该烧嘴在喷口处采用锥型结构,空气、煤气混合均匀,燃烧稳定。

烧嘴出口速度达60m/s左右,火焰长度可调至4.5m,完全克服了旧烧嘴火焰短,不能到达包底,钢包底部和周边温度不均匀的缺点。

再者
33
19卷6期2000.11 冶　金　能　源
该烧嘴燃烧后的废气通过引射风由中心喷孔的外圈引出,使包内压力可调,克服了旧烧嘴燃烧不稳的缺点,同时解决了火焰自包沿外逸的问题,延长了包盖寿命。

烧嘴带有长明火,保证了安全。

该套装置包盖采用轻质耐火石棉毡,寿命长,保温效果好。

2.2　机械结构特点
目前国内大多数钢厂烤包装置采取大盖翻转式,这样即使罐沿挂渣也可将大罐盖严。

本钢二炼钢厂由于受场地条件限制,不能采用大盖翻转式,为克服包沿挂渣及钢包车来往行走所带来的问题,决定采用垂直升降式。

此装置采用电动推杆推动短心轴,短心轴两端安装车轮,车轮在轨道上平稳运行,通过动滑轮组连接长心轴,用4根钢丝绳带动包盖及烧嘴平稳上升;用船用索具开式螺旋扣调节钢丝绳的松紧度,以使包盖盖严,达到保温效果,包盖和烧嘴垂直升降距离为300m m,升降速度为0.5m /min 。

烧嘴和包盖采用固定联接,因为包盖升降,包盖和管道采用金属软管联接。

此套设备具有安全可靠,结构紧凑,安装简单,性能良好等优点,和起重装置相比较,还有造价低的优点。

图1　快速烘烤装置示意图
3　多级自身预热烧嘴设计参数及节能分析3.1　设计参数
160吨钢水包;
焦炉煤气热值:16.7M J /m 3;燃烧器前煤气压力:3000～4000Pa;
烘烤时间:20min 以内;来罐温度:500～600℃;要求终了温度:
1100℃。

3.2　现场实际应用情况(三次平均值)来包温度:520℃;
烘烤时间:19min;
钢包终了温度:底部1080℃; 中部1105℃; 包沿1090℃。

3.3　节能分析
自身预热烧嘴用于烤包上,其最大优点就是利用燃烧产生的废气将助燃空气预热,其次燃烧的废气通过引射风从烟囱排出,解决了包盖四周冒火问题,充分利用能源。

3.3.1　空气预热节能效果分析节能率:Z 1=(nct )/(Q d +nct )式中　Q d ——燃料低发热量
n ——空气燃料比c ——空气比热t ——空气预热温度
按本钢使用焦炉煤气,n = 4.2,Q d =16720k J/m 3
,t=300℃时:
c =134k J /(m 3
℃)则Z 1=9.2%。

3.3.2　降低出钢温度节能效果分析
新装置使用后,与原烘烤装置相比,终了罐温提高200～300℃达到1100℃左右,转炉出钢温度比原来出钢温度平均降低20℃。

出钢温度的降低就意味着可节约部分能量,这部分能量可以利用在多吃废钢上,从而达到节能目的。

此外出钢温度的降低,对转炉稳定操作以及对
提高转炉炉龄,钢水包包龄等方面都大有益处。

4　烘烤装置的不足及使用中应注意的事项
(1)自身预热烧嘴与火焰接触部分的烧嘴砖,由于长期处在高温状态下工作,其寿命较低,仅为3个月左右,不能与大盖及烧嘴本体同步,更换起来较为麻烦。

建议尽可能使用高
(下转第22页)
图5　环道速度分布的均匀性
响,这些点的速度都要比其它测点低,最大速度和最小速度之比是1.3。

由图5知道,无论何种方案,环道速度8、9测点气流速度最大,最大速度是最小速度的 1.6倍。

6～15测点这一面平均流速是对面的1.2～ 1.27倍。

相对而言,中心空气通道的速度分布比环道煤气通道的速度分布要均匀些。

我们还可以看到速度分布的对称性也不是绝对的。

不均匀不对称的原因可能有这样几种:第一,尽管我们在中心通道放置了有机玻璃做的分流板,在环道加了4条肋,但在有限的空间,很难使模型出口的速度均匀。

这些均流措施起了一定的作用,可并不能从根本上消除不均匀性。

第二,因为设计考虑的是整体结构的最优化,局部结构并不一定是最佳的。

第三,由于加工条件的限制,模型本身的制作和安装,会产生一定的误差。

以上诸多实验误差的存在是正常的,不能完全消除,只能相对减小。

3　结论
(1)中心通道速度比较均匀,可以用它们的平均速度值代替整个截面的速度,可以简化数学模型和物理模型,简化整个问题。

(2)环道速度可以通过实验值来拟合入口速度和几何尺寸的关系式,这能更准确地反映入口速度分布。

(3)要设法减小各种误差,并避免误差的放大,更合理地更真实地反映边界条件。

(收稿日期:2000年7月)
罗文泉　编辑
(上接第34页)
强度,耐高温的高档耐火材料打结。

(2)引射风采用手动调整,如果操作不当,引射风过大,火焰从烟囱中喷出,使烧嘴内壁烧穿,烧嘴报废;引射风太小,烟气排不出来,使燃烧处于不稳定状态,影响燃烧效果。

因此在使用过程中引射风调整操作十分关键。

(3)结构复杂,一次性投资较大,制作安装周期较长。

设备维护与检修工作量较大。

5　结束语
(1)垂直升降式钢包烘烤装置,满足了本钢二炼钢的现场使用条件,其操作灵活,运行可靠。

(2)采用该套装置,使大盖完全能盖严包口,火焰不外逸,燃烧产生的废气由烧嘴换热器烟囱排出,防止了火焰大量外逸造成的热量损失。

(3)该套装置所用的自身预热型烧嘴燃烧稳定,火焰长,火焰刚性及铺展性好,包底、包沿受热均匀,上下温差不大于20℃。

在20min 内把钢包加热到1100℃,满足了生产要求。

(4)使用该套装置后出钢温度可降低20℃左右,降低了生产成本,提高生产作业率。

(5)该套装置噪音小,不回火,安全可靠。

(收稿日期:2000年6月)
张长保　编辑。