CN1056887C - 立式快速熔化炉氧气浓度的控制方法 - Google Patents
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Abstract
在以焦炭为燃料的化铁炉等的立式快速熔化炉中，为了使投入的焦炭燃烧，使送向该炉体风口的鼓风量与必需的理论燃料氧气量相对应，通过在1%乃至20%的范围内任意改变送向该炉体的鼓风空气中的纯氧气富集量，使其富集，在出铁量一定的情况下能控制出铁温度的变化。
Description
本发明涉及竖式快速熔化炉氧气浓度的控制方法，在以焦炭为燃料的在铁炉等立式快速熔化炉中，一方面固定送向该炉体内的风的全氧气量，使其与焦炭比相对应，另一方面，通过在1％乃至20％的范围内任意改变送向该炉体的空气中的纯氧气富集量(富化量-原文)，使其可以控制铁水温度变化。
一般情况下，为了连续熔化铸铁用的金属炉料(金属地金-原文)，大多采用焦炭化铁炉等立式熔化炉，所以在操纵该化铁炉的过程中，根据要熔化的金属炉料的特性自由地控制铁水温度的操作，一方面需要相当高的熟练技术，另一方面不能有效地控制铁水温度。
而且，在操纵现有的化铁炉过程中，作为控制铁水温度的方法，是通过增减焦炭比或增减鼓风量来改变铁水温度的。该焦炭比是指层焦炭相对于投入炉料的重量比，该鼓风量是经由风箱从风口送入的。
但是，在这些改变铁水温度的方法中，对于前者的通过增减焦炭比来控制铁水温度的方法来说，是在底焦的上部装入层焦炭和熔化炉料，这样从下部的装入炉料、熔化、到增减焦炭比之后的炉料被熔化直至流出铁水，虽然因炉的熔化能力的不同而有很大差异，但一般情况下要晚30分乃至1小时的时间，而且由于出铁量也发生了变化等原因，铁水特性也缺乏均一性，对铁水温度的目标值的控制是极其困难的。
另外，对于后者的增减来处风口的鼓风量、从而控制铁水温度的方法来说，虽然对鼓风量的增减控制可以仅仅通过对鼓风机机械的控制就能很容易地实现，但随着鼓风量的增加，一方面加速了炉内的燃烧、增加了出铁量，另一方面，存在铁水温度降低等危险，从而不能有效地进行温度控制。
用这些现有的控制铁水温度的方法使熔铁温度保持一定是很困难的，而且铁水的材质组织成分容易发生变化，很难进行成分控制，最终成为制品控制中出现产品质量不一致的原因之一。而且作业时炉的升火或停炉后的升火需要时间，所以与后道工序即向铸模浇注的工序的连接不能顺利进行。另外存在在炉体出现紧急异常情况时不可能接近的等各种应解决的问题，而且希望能进行铁水温度的稳定控制。
本发明要解决的课题是鉴于如上所述现状而提出的，其目的就是要使焦炭化铁炉等立式快速熔化炉，根据要熔化的金属炉料的特性能以比较短的响应时间、方便地控制铁水温度，使高温下的材质组织成分变化少，易于进行成分控制，使其通过这样的稳定熔化和通过对每个铸造制品的铁水温度的控制，最终降低铸造制品的次品率。
本发明为达到这样的目的，为使投入的层焦炭燃烧，由必需的理论燃烧氧气量决定鼓风量，该鼓风量是供向以焦炭为燃料的化铁炉等立式快速化铁炉的风口的，所以一方面固定该理论氧气量，另一方面在该鼓风空气中富集一定的纯氧气，通过改变该鼓风空气中的氧气度使炉内高温燃烧，使其在出铁量一定的情况下，能改变铁水温度。
本发明是在以焦炭为燃料的化铁炉等立式快速化铁炉中，为使投入的层焦炭燃烧，由必需的理论燃烧氧气量决定供向该炉体的风口的鼓风量，所以一方面针对该理论氧气量，通过在1％乃至20％的范围内，任意地改变供向该炉体的鼓风空气中的纯氧气富集量，进行富集使其在出铁量一定的情况下能控制铁水温度的变化，另一方面，假设铁水温度为一定的，使化铁能力能增加到基本能力的2～3倍。
顺便说一下，本发明是将在1％至20％的范围内用纯氧富集后的鼓风空气从风口输送至位于炉底的熔铁滞留层正上部位的熔化层，以便炉内燃烧，由于在该熔化层发生迅速的燃烧反应，炉内的燃烧温度达2100℃至2400℃。这样在风口的正前方产生的超高温和二氧化碳，立刻与风口上方的焦炭发生剧烈的吸热反应，生成一氧化碳的强还原气氛，使之成为熔化层非常狭窄的、高温熔化层构成的熔化炉。因此使得反应热与高温气体能直接接触，可迅速实现高温熔化。
本发明的特有效果列举如下：
1.通过氧气富集，可使化铁能力变至基本能力的2～3倍，所以容易取得与造型生产线的平衡。
2.由于自动地控制最适当的氧气富集量，能减少炉体的操作成本。
3.与氧气富集量相对应的响应时间在5分钟以内，能非常迅速地响应，所以在品质控制方面很方便。
4.因为能使铁水温度保持一致，所以提高了熔铁的品质。
5.升火(点火)或出现异常现象等时，铁水温度的上升速度快，操作性好。
6.因为可以在高温下稳定地进行化铁，所以材质的组成成分变化少，成分控制较容易。
7.因为可以对每个铸造制品进行铁水温度的控制，所以制品的次品率降低了。
8.通过自动地与熔化材料的投入装置连动，可实现熔化系统的全自动化，以便获得从来没有过的作业效率。
图1是本发明的简略流程图。
以下依据所附的简略流程图，对本发明的实施例进行说明。本发明设有供给管4，供给管4将鼓风空气从风箱3分别供给到设置于炉体1下部的多个风口2，在从鼓风机5到该风箱3之间设置的鼓风管6上，设有测定空气流量的测流孔9，该测流孔9连接空气流量调节阀7和压差信号发出器8，而且与可编程控制器10相连接，以使其可进行远距离控制空气流量阀7和测定空气流量的测流孔9。另外，从贮氧箱11到鼓风管6之间由设有测定氧气流量的测流孔14的氧气富集供给管15连接，该测流孔14连接氧气流量调节阀12和压差信号发出器13；而且与可编程控制器10相连接，以使其可进行远距离控制氧气流量调节阀12和测定氧气流量的测流孔14。
另外，设有盛放从炉体1流出的铁水的贮铁槽16，且使其可由设置于贮铁槽16上的、可进行连续测量的铁水温度测量器17将测温结果输入到上述可编程控制器10，该可编程控制器10通过其它途径使计算结果进入投入装置18，该投入装置18在计量过熔化炉料等和焦炭之后将其装入炉体1的材料装入口，而且使数字指示调节计19与可编程控制器10相连接，该数字指示调节计19输入炉体1内的焦炭比、出铁量和铁水温度等诸多数据，图中20是压力计，21是单向阀，22是过滤器、23是开关阀。
本发明根据炉体1内的要熔化的炉料的特性，将焦炭比、出铁量和铁水温度(设定温度)等诸多数据输入到数字指示调节计19，依据这些数据由可编程控制器10计算燃烧该焦炭所必需的理论氧气量，依据该计算结果，用与压差信号发出器8相连的测量空气流量的测流孔9测量鼓风管6的鼓风空气量，且用空气流量调节阀7进行控制，将其供给到风箱3，同时，依据设定的铁水温度，计算必要的1％至20％的适当的纯氧气富集量，该氧气富集量由与压差信号发出器13相连的测量氧气流量的测流孔14测量，由氧气流量调节阀12控制，将必需的氧气量由氧气富集供给管15从贮氧箱11供给到鼓风管6，改变氧气浓度，作为鼓风空气从风箱3供给到风口2。
据此，炉体1内高温燃烧，使熔化层的熔化炉料高温熔化，铁水流入炉体1的贮铁槽16，由可连续测量该贮铁槽16的铁水温度的测定器17将测温结果反馈到计算上述熔化条件的可编程控制器10，依据铁水温度与设定温度的温度差计算氧气富集量，与上述同样地由与压差信号发出器13相连的测量氧气流量的测流孔14测量补充修正的氧气富集量，由可编程控制器10使氧气流量调节阀12连动，将必需的氧气量从氧气富集供给管15供给到鼓风管6，针对设定温度进行修正，所以根据需要使其通过其它途径与投入装置18连动，该投入装置18在计量熔化铁炉料等之后将其装入炉体1的材料装入口，从而维持设定的铁水温度，可以确保一定的出铁量，另外，也可以使化铁能力增加至基本能力的2～3倍。
如上所述，本发明是为了使投入的焦炭燃烧，将送向以焦炭为燃料的化铁炉等的立式快速熔化炉的风口的鼓风量，依据必需的理论燃烧氧气量，该鼓风空气中富集一定的纯氧气量，若改变该鼓风空气中的氧气浓度，则在出铁量一定的情况下可以改变铁水温度，另外若假设铁水温度为一定，则也可以使化铁能力变至基本能力的2～3倍。
本发明在1％至20％的范围内任意改变送向炉体风口的鼓风空气中的纯氧气富集量，使其富集，而且通过与熔化炉料的投入装置连动，可使熔化能力增加至基本能力的2～3倍。根据发明者们的实验结果可知：
在基本能力为2T/hr的实际炉中，设材料投入量为：250kg/次、焦炭比：14％，在熔化炉料为：废铁：33％、新生铁：14％、回炉铁：33％、钢屑：20％的情况下，出铁量和氧气富集量的作业数据列于下表：
出铁量和氧气富集量的关系
| 出铁量 | 2T/hr | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 |
| 鼓风空气量(M3/分) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 氧气富集量(M3/时) | 0 | 82 | 146 | 216 | 288 |
如上述作业数据所示的那样，不改变鼓风空气量而仅增加氧气量就能增加出铁水量。
Claims (3)
1.一种立式快速熔化炉的氧气浓度的控制方法，其特征是：根据炉体内要熔化的金属炉料的特性，将焦炭比、出铁水量和铁水温度等诸数据输入到数字指示调节计，依据这些数据由可编程控制器计算燃烧该焦炭所必需的理论氧气量，依据该计算结果控制送向鼓风管的鼓风空气量，以供给到风箱，同时依据设定的出铁水温度计算必要的1％乃至20％的适当的纯氧气富集量，控制该氧气富集量并从氧气富集供给管供给到鼓风管，改变氧气浓度后再供给到炉体的风口。
2.如权利要求1所述的立式快速熔化炉的氧气浓度的控制方法，其特征是：在炉体内高温燃烧而熔化了的铁水流入贮铁槽，铁水温度测定器设置在该贮铁槽上，将来自铁水温度测定器的测温结果反馈到计算熔化条件的可编程控制器，依据铁水温度与设定温度的温度差计算氧气富集量，由可编程控制器控制来自贮氧箱的氧气的流量，将补充修正的氧气富集量从氧气富集供给管补充供给到鼓风管，将铁水温度修正到设定温度。
3.如权利要求2所述的立式快速熔化炉的氧气浓度的控制方法，其特征是：在由可编程控制器修正出铁温度的同时，在计量焦炭比之后，使将熔化炉料等装入炉体的材料装入口的投料装置连运，以装入熔化炉料等的必要的量，从而维持高出铁温度。
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