專利名稱：高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置及其方法
技術領域：
本發明屬于用熔融覆層材料的鍍覆，尤其涉及高爐用原燃料顆粒上鍍覆堿金屬的 裝置及其方法。
背景技術：
隨著煉鐵高爐大型化和富氧噴煤強化冶煉技術的發展，對焦炭質量提出了更高的 要求。實踐表明入爐物料如焦炭、燒結礦帶入的堿金屬鉀、鈉，嚴重影響焦炭的熱態性能， 直接影響高爐生產。因此，國內外企業非常重視堿金屬對焦炭熱態性能影響的研究。其方 法是先對入爐物料負載不同含量的堿金屬，然后模擬高爐冶煉溫度研究堿金屬對焦炭熱 性能影響規律。當前，入爐物料堿金屬負載是采用碳酸鹽溶液浸泡法，即將入爐的焦炭、燒 結礦試樣浸泡在不同濃度的堿金屬碳酸鹽溶液中，從而在焦炭或燒結礦中負載不同含量的 Na20/K20，再研究Na2CVK2O對焦炭熱態性能影響。其缺陷是試樣制備時間長，浸泡時間一般 超過24小時，晾干或干燥還需要一定時間；浸泡過程中，試樣吸附堿金屬不易控制，含量不 易準確；試樣經溶液浸泡、干燥，其性狀受到損害，影響實驗效果；浸泡后的廢液處理復雜， 容易污染環境。

發明內容
為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種高爐入爐物料堿金屬熔 融負載裝置，還提供一種負載方法。利用堿金屬熔點低的特性，將堿金屬熔融后負載在入爐 物料上，保持物料原來性狀；過程筒化，縮短負載時間；堿金屬含量容易準確控制。高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特點是該裝置是由加熱爐及爐體擺動機 構、滾筒及滾筒旋轉機構、附著器、抽氣機構和機座連接構成；加熱爐設擺動軸和爐體擺動 機構連接，加熱爐固定在機座的支架上；滾筒置于加熱爐內，由固定在加熱爐兩端的滾筒托 輥和滾筒軸輥支承，滾筒軸軸端與固定在爐體上的滾筒旋轉機構連接；設有裝料腔和氣體 連接管的附著器置于滾筒內，氣體連接管一端與抽氣機構連接連通，另一端與裝料腔連通。所述的加熱爐爐體由爐殼和爐管連接構成，爐殼與爐管之間充填耐火磚襯；爐殼 中部兩側外設擺動軸與機座支架上設的軸承連接，擺動軸軸端設擺動鏈輪；爐殼兩端分別 設支承滾筒的滾筒托輥和滾筒軸托輥，加熱爐兩端與滾筒、滾筒軸之間充填耐火纖維；加熱 爐爐體內對應附著器裝料腔設加熱段，在加熱段內耐火磚襯中纏繞電熱絲、爐管設送熱的 豁口，測溫熱電偶置于豁口內，測溫熱電偶與溫控裝置電氣連接；加熱爐旁還設置活動托架 小車，取出的附著器置于托架小車上。所述的爐體擺動機構由設在擺動軸上的擺動鏈輪、擺動鏈條和擺動電機組合而 成，擺動電機固定在機座上。擺動電機驅動爐體兩端上下擺動，便于從滾筒內取出或裝入附著器。所述的滾筒呈鐘罩形，置于加熱爐爐管內，一端開口由滾筒托輥支承，開口端設防 滑螺栓孔，由螺栓卡緊附著器；另一端設滾筒軸由滾筒軸托輥支承，滾筒軸端設旋轉鏈輪。
所述的滾筒旋轉機構由設在滾筒軸上的旋轉鏈輪、旋轉鏈條和旋轉電機組合而 成，旋轉電機固定在爐殼設的電機支架上，旋轉鏈條連接滾筒軸和旋轉電機軸，旋轉電機驅 動滾筒旋轉，帶動附著器旋轉，翻動物料。所述的附著器由外筒和內筒滑動配合組成，均為帶底的套筒，內筒筒底中心設氣 體連接管的通孔，內筒口部設法蘭，法蘭上設螺栓孔；外筒口部設端蓋，端蓋中心設有氣體 連接管的通孔，端蓋四周設螺栓孔與內筒法蘭的螺栓孔對應；外筒端蓋與內筒法蘭之間設 密封墊，由螺栓緊固，內筒與外筒之間還設有密封止閥，進一步密封裝料腔。所述的抽氣機構由氣體連接管、壓力表、三通閥、抽氣軟管和真空泵連接構成，真 空泵固定在機座上；氣體連接管一端穿進附著器的外筒端蓋和內筒底部中心的通孔與裝料 腔相通，氣體連接管另一端與三通閥、抽氣軟管和真空泵連接，由三通閥啟閉裝料腔和真空 泵、大氣之間的氣體通道。使用時，將物料和堿金屬裝入附著器的裝料腔內，封閉附著器；啟動爐體擺動機構 使爐體左端上仰，附著器裝于滾筒內后，再使爐體保持水平狀態；啟動真空泵，排除裝料室 的空氣；接通加熱爐電源，加熱升溫，啟動滾筒旋轉機構，堿金屬熔化并鍍覆在滾動的物料 上；關閉加熱爐電源，向附著器裝料腔充入空氣，堿金屬氧化并以氧化物形態負載物料上； 冷卻后，從附著器裝料腔中取出試樣。本發明還提供一種高爐入爐物料堿金屬熔融負載方法，按以下步驟進行a.物料制粒將物料、堿金屬破碎成粒，物料粒度10 25mm ；堿金屬粒度< 6mm ；b.配料按重量比配料堿金屬K和/Na與物料之比為1 10 100 ；c.裝料與密封先將堿金屬與物料混合，然后裝入附著器的裝料腔；裝料腔外筒和 內筒之間由止閥密封，內筒和外筒口部由密封墊圈密封，由螺栓緊固；d.裝配、調整附著器先啟動爐體擺動機構，使滾筒開口端上傾20 30°，然后將 密封后的附著器裝入滾筒內，擰緊防滑螺栓，再啟動爐體擺動機構，將爐體和附著器調整至 水平狀態；e.抽真空連接好抽氣軟管，三通閥置于抽氣開通狀態；啟動真空泵，對附著器裝 料腔進行抽真空，壓力維持在-0. 06 -0. 09MPa之間，由壓力表指示；達到規定負壓后，轉 換三通閥，使附著器裝料腔處于真空狀態，關閉真空泵，取下抽氣軟管；f.加熱與混勻接通加熱爐電源，以5 10°C /min速率升溫，溫度高于堿金屬熔點 后恒溫10 25min，堿金屬熔化為液體；同時，啟動滾筒旋轉裝置，滾筒帶動附著器以3 IOrpm速度旋轉，將熔融的堿金屬均勻地附著在物料上；h.堿金屬氧化恒溫結束后，關閉加熱電源，打開三通閥，使氣體連接管與大氣連 通，向裝料腔內通入空氣，堿金屬氧化，以氧化物形態鍍覆在物料上；待溫度降到一定值后， 停止滾筒旋轉；i.取樣檢測物料冷卻到環境溫度后，啟動爐體擺動裝置，使滾筒開口端向下傾斜 10 20°，松開防滑螺栓36，將附著器從滾筒內取出，并置于活動托架小車上，然后打開附 著器取出試樣，然后檢驗物料中堿金屬氧化物含量。以上堿金屬負載過程僅用2 3h。本發明利用堿性金屬鉀K和鈉Na低熔點的特點，將堿金屬熔融負載在物料上。與 現有技術相比，優點是構思新穎，裝置結構筒單、緊湊，操作方便；附著過程短，節省時間，堿金屬含量可控，數據準確可靠；不損害物料的原來性狀，有利于對試樣進一步分析研究； 負載過程不產生廢液，有利于環境保護；本發明還為附著其它低熔點金屬提供負載裝置及 方法。


下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置結構示意圖。圖2為圖1之A向視圖。圖3是圖1之加熱爐、附著器剖視圖。圖4是焦炭中負載的K2O含量與金屬K配入比例的關系圖。
具體實施例方式由圖1、圖2、圖3可以看出，高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，是由加熱爐4及 爐體擺動機構、滾筒3及滾筒旋轉機構、附著器2、抽氣機構、機座5、活動托架小車37構成。 加熱爐擺動軸7和爐體擺動機構連接，加熱爐4固定在機座5設的支架6上，擺動電機10 固定在機座5上。滾筒3置于加熱爐4內，由設在加熱爐4兩端的滾筒托輥18、滾筒軸托輥 12支承。滾筒軸11軸端與固定在爐體上的滾筒旋轉機構連接，旋轉電機14固定在爐體設 的電機支架15上。附著器2設有裝料腔29和氣體連接管1，附著器2置于滾筒3內，由防 滑螺栓36固定。氣體連接管1 一端與抽氣機構連接連通，氣體連接管1另一端穿進附著器 與裝料腔連通。由圖1、圖2、圖3可以看出，加熱爐4由爐殼21和爐管23連接構成，爐殼21與爐 管23之間充填耐火磚襯22。爐殼21中部兩側外設擺動軸7與機座的支架6上設的軸承8 連接，擺動軸7軸端設擺動鏈輪，與擺動鏈條9、擺動電機10連接，擺動電機10固定在機座 5上。爐殼兩端設滾筒托輥18和滾筒軸托輥12，支撐滾筒3。加熱爐爐體內對應裝料腔29 的耐火磚襯22中纏繞電熱絲25、加熱爐管設送熱豁口 24，向裝料腔送熱加溫，加熱爐兩端 與滾筒3、滾筒軸11之間充填耐火纖維31保溫。測溫熱電偶26置于豁口 24內，熱電偶26 與溫控裝置(圖中未標)電氣連接，以控制加熱爐內溫度。由圖3可以看出，滾筒3呈鐘罩形，滾筒3 —端開口，開口端設防滑螺栓36孔，另 一端設滾筒軸11，滾筒置于加熱爐爐管23內，滾筒3開口端由滾筒托輥18支承，滾筒軸11 由滾筒軸托輥12支承。滾筒軸11軸端設旋轉鏈輪，與旋轉鏈條13、旋轉電機14連接，旋轉 電機14固定在爐殼22設的電機支架6上。由圖1、圖3可以看出，附著器2由外筒27和內筒28滑動配合。外筒27底部封 閉，內設密封止閥30，外筒27 口部設端蓋33，端蓋中心設有氣體連接管1的通孔，端蓋四周 設螺栓35孔；內筒28底部中心設氣體連接管1的通孔，口部設法蘭32，法蘭上均勻設螺栓 35孔，端蓋上的螺栓35孔與法蘭上的螺栓35孔對應，在端蓋與法蘭之間設密封墊，組裝時 由螺栓35緊固；內筒28組裝到位后，密封止閥30進一步密封裝料腔29 ；附著器2和滾筒 3之間由防滑螺栓36固定。由圖1、圖3可以看出，氣體連接管1右端穿過外筒端蓋33與裝料腔29連通，左端 設壓力表9、三通閥20，三通閥20經抽氣軟管17與真空泵16連接連通，啟閉三通閥20，氣體連接管1和裝料腔29或真空泵16或大氣連通。當裝料腔29經三通閥20、抽氣軟管17 與真空泵16連通時，真空泵16對裝料腔29抽真空。當三通閥20開啟，空氣經氣體連接管 1進入裝料腔29，堿金屬迅速氧化。所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載方法，按以下步驟進行a.物料制粒將焦炭、金屬鉀K破碎成粒，焦炭粒度10 25mm;金屬鉀K粒度 ^ 6mm ；b.配料按重量比配料，金屬鉀K與物料之比為1 10 100 ；稱取金屬鉀6 60g， 焦炭600g ；c.裝料與密封先將焦炭與金屬鉀K混合，然后裝入附著器2的裝料腔29 ；外筒27 和內筒28之間由止閥密封成裝料腔29，內筒28、外筒27 口部由密封墊圈34密封，由螺栓 35緊固；d.裝配、調整附著器先啟動爐體擺動機構，使滾筒3開口端向上傾斜20 30°， 然后將密封后的附著器2裝入滾筒3內，擰緊防滑螺栓36，再啟動爐體擺動機構，將附著器 2調整至水平狀態；e.抽真空連接好抽氣軟管17，三通閥20置于抽氣開通狀態；啟動真空泵16，對附 著器2裝料腔29進行抽真空，壓力維持在-0. 06 -0. 09MPa之間，由壓力表19指示；達到 規定負壓后，轉換三通閥20，使裝料腔29處于真空狀態，關閉真空泵16，取下抽氣軟管17 ；f.加熱與混勻接通加熱爐電源，以5 10°C /min速率升溫，溫度高于金屬鉀點后 恒溫10 25min，金屬鉀熔化為液體；同時，啟動滾筒旋轉機構，滾筒3帶動附著器2以3 IOrpm速度旋轉，將熔融的金屬鉀熔化為液體，均勻地附著在焦炭上；h.堿金屬氧化恒溫結束后，關閉加熱電源，打開三通閥20，使氣體連接管1與大氣 連通，向裝料腔29內通入空氣，金屬鉀氧化，以氧化物形態鍍覆在焦炭上；待溫度降到一定 值后，停止滾筒3旋轉；i.取樣檢測焦炭冷卻到環境溫度后，啟動爐體擺動機構，使滾筒3開口端向下傾 斜10 20°，松開防滑螺栓36，將附著器2從滾筒3內取出，置于活動托架小車37上，然 后打開附著器2取出試樣，然后檢驗焦炭中金屬鉀氧化物含量。一次負載試驗用時2 3h。由圖4可以看出縱坐標為焦炭中負載的K2O的含量(％)，橫坐標為焦炭中配入的 金屬鉀K的比例。當焦炭中配入的金屬鉀K低于0.04%時，焦炭中K2O的含量(％)幾乎 呈直線對應關系，而當焦炭中配入的金屬鉀K高于0. 04%時，焦炭中K2O的含量(％ )呈飽 和狀態。
權利要求
高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于該裝置是由加熱爐(4)及爐體擺動機構、滾筒(3)及滾筒旋轉機構、附著器(2)、抽氣機構、機座(5)連接構成；加熱爐設擺動軸(7)與爐體擺動機構連接，加熱爐(4)固定在機座(5)設的支架(6)上；滾筒(3)置于加熱爐(4)內，由固定在加熱爐兩端的滾筒托輥(18)和滾筒托輥(12)支承，滾筒軸(11)與固定在加熱爐(4)爐體上的滾筒旋轉機構連接；設有裝料腔(29)和氣體連接管(1)的附著器(2)置于滾筒(3)內，氣體連接管(1)一端與抽氣機構連接連通，另一端與裝料腔(29)連通。
2.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的加熱 爐⑷由爐殼(21)和爐管(23)連接構成，爐殼(21)與爐管(23)之間充填耐火磚襯(22)； 爐殼(21)中部兩側外設擺動軸(7)與機座支架(6)上設的軸承(8)連接，擺動軸(7)軸端 設擺動鏈輪；爐殼(21)兩端分別設支承滾筒(3)的滾筒托輥(18)和滾筒軸托輥(12)，加熱 爐(4)兩端與滾筒、滾筒軸之間充填耐火纖維(31)；加熱爐(4)爐體內對應附著器裝料腔 (29)設加熱段，在加熱段內耐火磚襯(22)中纏繞電熱絲(25)、加熱爐管設送熱豁口(24)， 測溫熱電偶(26)置于豁口(24)內；加熱爐(4)旁還設置活動托架小車(37)。
3.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的爐體 擺動機構由設在擺動軸(11)上的擺動鏈輪、擺動鏈條(9)和擺動電機(16)連接而成，擺動 電機(10)固定在機座上。
4.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的滾筒 (3)呈鐘罩形，開口端由滾筒托輥(18)支承，開口端設防滑螺栓(36)孔，另一端設滾筒軸 (11)，由滾筒軸托輥(12)支承，滾筒(3)置于所述的加熱爐爐管(23)內，滾筒軸(11)軸端 設旋轉鏈輪。
5.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的滾筒 旋轉機構由設在滾筒軸(11)上的旋轉鏈輪、旋轉鏈條(13)和旋轉電機(14)連接構成，旋 轉電機(14)固定在爐殼(22)設的電機支架(15)上。
6.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的附著 器(2)由外筒(27)和內筒(28)滑動配合組成，二者均為帶底的套筒；內筒筒底中心設氣 體連接管(1)的通孔，內筒口部設法蘭(32)，法蘭上設螺栓(35)孔；外筒(27) 口部設端蓋 (33)，端蓋中心設有氣體連接管(1)的通孔，端蓋(33)四周設螺栓(35)孔與內筒(28)法 蘭(32)的螺栓(35)孔對應；端蓋(33)與法蘭(32)之間設密封墊(34)，由螺栓(35)緊固； 內筒與外筒之間還設有密封止閥(30)，進一步密封裝料腔(29)。
7.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的抽氣 機構由氣體連接管(1)、壓力表(19)、三通閥(20)、抽氣軟管(17)和真空泵(16)連接構成， 真空泵(16)固定在機座(5)上，氣體連接管(1)穿過附著器(2)的外筒端蓋(33)和內筒 (28)底部中心的通孔與裝料腔(29)相通，氣體連接管(1)與三通閥(20)、抽氣軟管(17) 和真空泵(16)連接，氣體連接管(1)由三通閥(20)啟閉裝料腔(29)與真空泵(16)、大氣 之間的氣體通道。
8.根據權利要求1所述的高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置，其特征在于所述的負載 方法，按以下步驟進行a.物料制粒將物料、堿金屬破碎成粒，物料粒度10 25mm ；堿金屬粒度< 6mm ；b.配料按重量比配料，堿金屬鉀K和/鈉Na與物料之比為1 10 100 ；c.裝料與密封先將堿金屬與物料混合，然后裝入附著器(2)的裝料腔(29)；外筒(27) 和內筒(28)之間由止閥密封成裝料腔(29)，內筒(28)、外筒(27) 口部由密封墊圈(34)密 封，由螺栓(35)緊固；d.裝配、調整附著器先啟動爐體擺動機構，使滾筒(3)開口端向上傾斜20-30°，然后 將密封后的附著器(2)裝入滾筒(3)內，擰緊防滑螺栓(36)再啟動爐體擺動機構，將附著 器(2)調整至水平狀態；e.抽真空連接好抽氣軟管(17)，三通閥(20)置于抽氣開通狀態；啟動真空泵(16)，對 附著器裝料腔(29)進行抽真空，壓力維持在-0. 06 -0. 09MPa之間，由壓力表(19)指示； 達到規定負壓后，轉換三通閥(20)，使裝料腔(29)處于真空狀態，關閉真空泵(16)，取下抽 氣軟管(17)；f.加熱與混勻接通加熱爐電源，以5 10°C/min速率升溫，溫度高于堿金屬熔點后恒 溫10 25min，堿金屬熔化為液體；同時，啟動滾筒旋轉機構，滾筒(3)帶動附著器(2)以 3 IOrpm速度旋轉，將熔融的堿金屬均勻地附著在物料上；h.堿金屬氧化恒溫結束后，關閉加熱電源，打開三通閥(20)，使氣體連接管(1)與大氣 連通，向裝料腔(29)內通入空氣，堿金屬氧化，以氧化物形態鍍覆在物料上；待溫度降到一 定值后，停止滾筒(3)旋轉；i.取樣檢測物料冷卻到環境溫度后，啟動爐體擺動機構，使滾筒(3)開口端向下傾斜 10-20°，松開防滑螺栓(36)，將附著器(2)從滾筒(3)內取出，置于活動托架小車(37)上， 然后打開附著器(2)取出試樣，然后檢驗物料中堿金屬氧化物含量。
全文摘要
高爐入爐物料堿金屬熔融負載裝置及其方法，屬于用熔融覆層材料的鍍覆，其特點是加熱爐設擺動軸與爐體擺動機構連接，加熱爐固定在機座的支架上；滾筒置于加熱爐內，由固定在加熱爐兩端設的滾筒托輥和滾筒托輥支承；滾筒軸軸端與固定在爐體上的滾筒旋轉機構連接；設有裝料腔和氣體連接管的附著器置于滾筒內，氣體連接管一端與抽氣機構連接，另一端與裝料腔連通。其負載方法按物料制粒-配料-裝料-裝配、調整附著器-抽真空-加熱-堿金屬氧化-取樣步驟進行。優點是構思新穎，裝置結構筒單、緊湊，操作方便；附著過程短，含量可控，數據準確；保持物料的原來性狀，有利于對物料性能進一步研究；不產生廢液，有利于環境保護。
文檔編號F27B7/00GK101914644SQ20101025163
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者傅元坤, 周云, 宋燦陽, 李小靜, 李遼沙, 武杏榮, 秦學武, 金俊, 黃發元 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司