【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢包烘烤预热设备及预热技术，具体涉及一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统及烘烤方法，属于钢铁生产中的钢包烘烤预热。
技术介绍
1、在炼钢流程中，钢包是用于在转炉或电炉等炼钢装置的排料口下部承接高温钢水，并将钢水运往后端精炼工序的一个重要装置。常温冷态的钢包无法直接承接高达2000摄氏度的钢水钢液，这会导致钢包的耐材瞬间开裂、破碎。所以在承接钢水之前，通常需要将钢包用外部燃烧器热源整体烘烤至1150摄氏度以上，再用热包去承接钢水。当前市场内，部分回购的废钢，品质和纯度较好，不需要经过转炉或电炉冶炼，一般可直接加入后端精炼工序，而把冷废钢直接加入精炼会导致炉内出现局部冷区，所以，在钢包烘烤前，加入适量废钢，使得钢包携带废钢一同被烘烤预热，一起去承接钢水再前往精炼工序，已成为当前行业市场内降本增效、提高效益的一种普遍方法。但在现阶段使用大比例废钢加入的钢包烘烤装置在生产过程中，存在以下三大缺陷。
2、(1)废钢预热和均热效果差：由于废钢大比例加入后，在钢包内会堆积成料厚较高的料柱，从而会影响甚至阻碍顶部烧嘴的火焰往下传热，这样会造成顶部废钢被高温火焰烘烤至熔融状态，底部废钢还没有及时升温，在钢包接钢水后，底部将形成局部冷区，导致钢液凝结，不但阻碍后端精炼工序钢包底部氩气底吹工艺的实施，而且凝结的钢液会不断粘接在钢包底部，导致钢包使用次数大幅减少。
3、(2)钢包烘烤质量差：同上，由于烧嘴火焰的热量无法传播至钢包底部，钢包底部的温度得不到同步有效的提升，失去了烤包的原始初衷，在突然接触超高温钢水时容易
4、(3)钢包炉衬寿命短：一方面由于钢包烘烤的质量变差，另一方面由于钢液会不断粘结在钢包底部，导致钢包的炉衬寿命周期大幅缩短，导致生产成本大大提高。
技术实现思路
1、针对现有技术中钢包内加废钢协同烤包存在废钢预热和均热效果差、钢包烘烤质量差、钢包炉衬寿命短等问题，本专利技术提供了一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统及烘烤方法，本专利技术通过在钢包顶部设置交替缩进装置，使得两个烧嘴在钢包内进行周期性交替升降，大大提高了对钢包内各区域、各深度的废钢的热冲击，火焰的高温烟气甚至可辐射到钢包下层底部位置，废钢的预热和均热效果较传统模式将大幅提升，使得废钢凝结和钢包局部烘烤不均的问题得到大幅缓解，同时钢包炉衬的使用寿命也得到显著延长。
2、为实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：
3、根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统：
4、一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统，该钢包烘烤系统包括钢包、交替缩进装置、第一烧嘴以及第二烧嘴。所述交替缩进装置设置在钢包的顶部开口处。所述第一烧嘴和第二烧嘴均设置在钢包的内部，并且第一烧嘴和第二烧嘴的底端伸入至钢包内的深度不同，第一烧嘴和第二烧嘴的顶端均与交替缩进装置相连接。通过交替缩进装置调节第一烧嘴和第二烧嘴在竖直方向上的移动，进而使得第一烧嘴的底端伸入至钢包内的深度与第二烧嘴的底端伸入至钢包内的深度呈周期性交替变化。所述第一烧嘴和第二烧嘴的上端还分别独立连接有流量独立控制的燃气输送管道。
5、作为优选，所述交替缩进装置包括密封盖板、承力板以及往复式缩进气缸。所述密封盖板设置在钢包的顶部开口处，承力板设置在密封盖板的表面上，往复式缩进气缸设置在承力板的表面。第一烧嘴的顶端和第二烧嘴的顶端均依次贯穿密封盖板及承力板后分别与往复式缩进气缸的两个活塞端相连接，往复式缩进气缸驱动其两个活塞端进行周期性往复运动，进而带动第一烧嘴和第二烧嘴在钢包内进行周期性交替的升降动作。
6、作为优选，所述往复式缩进气缸包括气缸、活塞板、活塞绳、第一定滑轮以及第二定滑轮。所述气缸为密闭的腔室结构。所述活塞板活动设置在气缸内部，并将气缸的内腔划分为第一气室和第二气室。第一定滑轮设置在第一气室内，第二定滑轮设置在第二气室内。活塞绳贯穿活塞板并与活塞板固定连接，活塞绳的一端绕过第一定滑轮后与第一烧嘴相连接，活塞绳的另一端绕过第二定滑轮后与第二烧嘴相连接。第一气室和第二气室上还分别独立的连接有进气管和排气管。通过控制第一气室和第二气室内气压的变化，使得活塞板在气缸内进行周期性往复运动，进而通过活塞绳带动第一烧嘴和第二烧嘴在钢包内进行周期性交替的升降动作。
7、作为优选，所述交替缩进装置包括密封盖板、承力板、第一脉动电机、第二脉动电机、第一传动机构以及第一传动机构。所述密封盖板设置在钢包的顶部开口处，承力板设置在密封盖板的表面上，第一脉动电机和第二脉动电机均设置在承力板的表面。第一烧嘴的顶端依次贯穿密封盖板及承力板后通过第一传动机构与第一脉动电机相连接，第二烧嘴的顶端依次贯穿密封盖板及承力板后通过第二传动机构与第二脉动电机相连接。通过第一脉动电机和第二脉动电机的的运行进而控制第一烧嘴和第二烧嘴在钢包内进行周期性交替的升降动作。
8、作为优选，该钢包烘烤系统还包括有自转装置，所述自转装置包括转动台和驱动电机。所述转动台设置在钢包的底部，所述驱动电机设置在转动台的侧部。驱动电机驱动转动台转动，进而带动钢包进行自转。
9、作为优选，该钢包烘烤系统还包括有弹簧称重装置，所述弹簧称重装置设置在自转装置的底部。
10、作为优选，该钢包烘烤系统还包括有控制装置，所述控制装置与交替缩进装置之间、与自转装置之间以及与弹簧称重装置之间均进行电性连接，通过控制装置调控交替缩进装置、自转装置及弹簧称重装置的工作状态。
11、根据本专利技术的第二种实施方案，提供一种钢包的烘烤方法：
12、一种钢包的烘烤方法或采用第一种实施方案所述的基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统进行钢包烘烤的方法，该方法包括以下步骤：
13、1)将废钢加入到钢包中，根据钢包中废钢的加入量及其粒径，计算获得废钢在钢包内的料层高度以及对钢包进行烘烤时的预热系数。
14、2)根据废钢在钢包内的料层高度计算获得烧嘴的下行深度。根据预热系数计算获得对钢包进行烘烤时钢包的自转速度、烧嘴交替升降的脉动周期、向烧嘴输送的燃气流量以及烧嘴燃气的脉动当量。
15、3)根据烧嘴的下行深度、钢包的自转速度、烧嘴交替升降的脉动周期、向烧嘴输送的燃气流量以及烧嘴燃气的脉动当量进行参数设置并根据设定好的参数对钢包进行烘烤，直至钢包满足盛接钢水的要求。
16、作为优选，步骤1)具体为：通过弹簧称重装置检测得到钢包内废钢的总质量记为w，kg。则有：
17、钢包中废钢料层的高度h，m为：
18、h＝w/(ρ*3.14*r2) (i)。
19、对钢包进行烘烤时的预热系数β，kj/mm为：
20、β＝(w*cp*tp)/d (ii)。
21、在式(i)-(ii)中：ρ为废钢的堆密度，kg/m3。r为钢包的内半径，m。cp为废钢的平均比热容，kj/(kg·℃)。tp为废钢被预热的平均目标温度，℃。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统，其特征在于：该钢包烘烤系统包括钢包(1)、交替缩进装置(2)、第一烧嘴(3)以及第二烧嘴(4)；所述交替缩进装置(2)设置在钢包(1)的顶部开口处；所述第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)均设置在钢包(1)的内部，并且第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的底端伸入至钢包(1)内的深度不同，第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的顶端均与交替缩进装置(2)相连接；通过交替缩进装置(2)调节第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在竖直方向上的移动，进而使得第一烧嘴(3)的底端伸入至钢包(1)内的深度与第二烧嘴(4)的底端伸入至钢包(1)内的深度呈周期性交替变化；所述第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的上端还分别独立连接有流量独立控制的燃气输送管道。
2.根据权利要求1所述的钢包烘烤系统，其特征在于：所述交替缩进装置(2)包括密封盖板(201)、承力板(202)以及往复式缩进气缸(203)；所述密封盖板(201)设置在钢包(1)的顶部开口处，承力板(202)设置在密封盖板(201)的表面上，往复式缩进气缸(203)设置在承力板(202)的表面；第一烧嘴(3)的顶端和
3.根据权利要求2所述的钢包烘烤系统，其特征在于：所述往复式缩进气缸(203)包括气缸(2031)、活塞板(2032)、活塞绳(2033)、第一定滑轮(2034)以及第二定滑轮(2035)；所述气缸(2031)为密闭的腔室结构；所述活塞板(2032)活动设置在气缸(2031)内部，并将气缸(2031)的内腔划分为第一气室和第二气室；第一定滑轮(2034)设置在第一气室内，第二定滑轮(2035)设置在第二气室内；活塞绳(2033)贯穿活塞板(2032)并与活塞板(2032)固定连接，活塞绳(2033)的一端绕过第一定滑轮(2034)后与第一烧嘴(3)相连接，活塞绳(2033)的另一端绕过第二定滑轮(2035)后与第二烧嘴(4)相连接；第一气室和第二气室上还分别独立的连接有进气管和排气管；通过控制第一气室和第二气室内气压的变化，使得活塞板(2032)在气缸(2031)内进行周期性往复运动，进而通过活塞绳(2033)带动第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在钢包(1)内进行周期性交替的升降动作。
4.根据权利要求1所述的钢包烘烤系统，其特征在于：所述交替缩进装置(2)包括密封盖板(201)、承力板(202)、第一脉动电机(204)、第二脉动电机(205)、第一传动机构(206)以及第二传动机构(207)；所述密封盖板(201)设置在钢包(1)的顶部开口处，承力板(202)设置在密封盖板(201)的表面上，第一脉动电机(204)和第二脉动电机(205)均设置在承力板(202)的表面；第一烧嘴(3)的顶端依次贯穿密封盖板(201)及承力板(202)后通过第一传动机构(206)与第一脉动电机(204)相连接，第二烧嘴(4)的顶端依次贯穿密封盖板(201)及承力板(202)后通过第二传动机构(207)与第二脉动电机(205)相连接；通过第一脉动电机(204)和第二脉动电机(205)的的运行进而控制第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在钢包(1)内进行周期性交替的升降动作。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的钢包烘烤系统，其特征在于：该钢包烘烤系统还包括有自转装置(5)，所述自转装置(5)包括转动台(501)和驱动电机(502)；所述转动台(501)设置在钢包(1)的底部，所述驱动电机(502)设置在转动台(501)的侧部；驱动电机(502)驱动转动台(501)转动，进而带动钢包(1)进行自转。
6.根据权利要求5所述的钢包烘烤系统，其特征在于：该钢包烘烤系统还包括有弹簧称重装置(6)，所述弹簧称重装置(6)设置在自转装置(5)的底部。
7.根据权利要求6所述的钢包烘烤装置，其特征在于：该钢包烘烤系统还包括有控制装置(7)，所述控制装置(7)与交替缩进装置(2)之间、与自转装置(5)之间以及与弹簧称重装置(6)之间均进行电性连接，通过控制装置(7)调控交替缩进装置(2)、自转装置(5)及弹簧称重装置(6)的工作状态。
8.一种钢包烘烤方法或采用如权利要求1-7中任一项所述的钢包烘烤系统进行钢包烘烤的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤1)具体为：通过弹簧称重装置(6)检测得到钢包(1)内...
【技术特征摘要】
1.一种基于交替缩进燃烧的钢包烘烤系统，其特征在于：该钢包烘烤系统包括钢包(1)、交替缩进装置(2)、第一烧嘴(3)以及第二烧嘴(4)；所述交替缩进装置(2)设置在钢包(1)的顶部开口处；所述第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)均设置在钢包(1)的内部，并且第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的底端伸入至钢包(1)内的深度不同，第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的顶端均与交替缩进装置(2)相连接；通过交替缩进装置(2)调节第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在竖直方向上的移动，进而使得第一烧嘴(3)的底端伸入至钢包(1)内的深度与第二烧嘴(4)的底端伸入至钢包(1)内的深度呈周期性交替变化；所述第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)的上端还分别独立连接有流量独立控制的燃气输送管道。
2.根据权利要求1所述的钢包烘烤系统，其特征在于：所述交替缩进装置(2)包括密封盖板(201)、承力板(202)以及往复式缩进气缸(203)；所述密封盖板(201)设置在钢包(1)的顶部开口处，承力板(202)设置在密封盖板(201)的表面上，往复式缩进气缸(203)设置在承力板(202)的表面；第一烧嘴(3)的顶端和第二烧嘴(4)的顶端均依次贯穿密封盖板(201)及承力板(202)后分别与往复式缩进气缸(203)的两个活塞端相连接，往复式缩进气缸(203)驱动其两个活塞端进行周期性往复运动，进而带动第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在钢包(1)内进行周期性交替的升降动作。
3.根据权利要求2所述的钢包烘烤系统，其特征在于：所述往复式缩进气缸(203)包括气缸(2031)、活塞板(2032)、活塞绳(2033)、第一定滑轮(2034)以及第二定滑轮(2035)；所述气缸(2031)为密闭的腔室结构；所述活塞板(2032)活动设置在气缸(2031)内部，并将气缸(2031)的内腔划分为第一气室和第二气室；第一定滑轮(2034)设置在第一气室内，第二定滑轮(2035)设置在第二气室内；活塞绳(2033)贯穿活塞板(2032)并与活塞板(2032)固定连接，活塞绳(2033)的一端绕过第一定滑轮(2034)后与第一烧嘴(3)相连接，活塞绳(2033)的另一端绕过第二定滑轮(2035)后与第二烧嘴(4)相连接；第一气室和第二气室上还分别独立的连接有进气管和排气管；通过控制第一气室和第二气室内气压的变化，使得活塞板(2032)在气缸(2031)内进行周期性往复运动，进而通过活塞绳(2033)带动第一烧嘴(3)和第二烧嘴(4)在钢包(1)内进行周期性交替...
【专利技术属性】
技术研发人员：周浩宇，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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