磁吸废钢预热型电弧炉
阅读说明：本技术 磁吸废钢预热型电弧炉 (Magnetic scrap steel preheating type electric arc furnace ) 是由 潘宏涛 张温永 曹建宁 常海 王佳 李佳辉 雷少武 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明为一种磁吸废钢预热型电弧炉,包括水平连续加料预热段和电炉熔池,水平连续加料预热段的上方设置磁吸废钢运送结构,磁吸废钢运送结构包括循环导向结构,循环导向结构的两端设有导向驱动轮；循环导向结构上设置多个开口式磁吸运输车,磁吸运输车内设置磁体,导向驱动轮用于驱动引导磁吸运输车沿所述循环导向结构转动循环,磁吸运输车用于磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热；磁吸废钢预热型电弧炉还包括控制部。本发明利用磁吸原理,通过在水平连续加料预热段上方的开口式磁吸运输车磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热,提升废钢预热效果。(The invention relates to a magnetic scrap steel preheating type electric arc furnace which comprises a horizontal continuous feeding preheating section and an electric furnace molten pool, wherein a magnetic scrap steel conveying structure is arranged above the horizontal continuous feeding preheating section and comprises a circulating guide structure, and guide driving wheels are arranged at two ends of the circulating guide structure; the circulation guide structure is provided with a plurality of open type magnetic suction transport vehicles, magnets are arranged in the magnetic suction transport vehicles, the guide driving wheels are used for driving and guiding the magnetic suction transport vehicles to rotate and circulate along the circulation guide structure, and the magnetic suction transport vehicles are used for carrying scrap steel in a magnetic suction mode so as to be suspended above the horizontal continuous feeding preheating section for preheating; the magnetic scrap preheating type electric arc furnace also comprises a control part. According to the invention, by utilizing the magnetic suction principle, the scrap steel is magnetically conveyed by the open type magnetic suction transport vehicle above the horizontal continuous feeding preheating section so as to be suspended above the horizontal continuous feeding preheating section for preheating, and the scrap steel preheating effect is improved.)
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种磁吸废钢预热型电弧炉。
背景技术
电炉炼钢是主要以废钢为原材料的炼钢流程，无需建设炼铁系统，因此又被称为短流程炼钢技术。目前，由于相比于高炉转炉长流程，电炉短流程炼钢污染物排放少60％左右，更加绿色环保。但目前电炉炼钢生产成本高于转炉生产成本，使电炉炼钢技术竞争力减弱，严重阻碍电炉炼钢比例的快速提升。废钢预热型电炉直接利用电炉冶炼过程中产生的高温烟气对废钢进行预热，能将吨钢电耗降低20～100kWh/t，具有很强节能降本效果，成为目前发展电炉炼钢流程的热点技术。
国内外废钢预热电弧炉30年来发展的最基本的技术路线都是基于电炉的烟气对废钢进行预热的方向，发展出以Consteel为代表水平连续废钢预热电炉(如图1)和以量子电炉为代表的竖井式预热电弧炉。
目前，Consteel(康斯迪)电炉由于装料装置的热负荷比较低，设备故障率低，不存在漏水爆炸风险，所以应用业绩众多。但该炉型是通过水平振动装置将废钢加入炉内。水平振动装置分为加料段(不带盖)和预热段(带盖)两部分。在加料段区域，废钢被废钢跨天车磁盘吸附加入到水平振动装置上然后在水平振动的驱使下，废钢进入预热段。在预热段内，由于重力作用，废钢平躺在水平振动装置上(预热段底部区域)，而高温烟气则是通过预热段顶部通过，这样高温与废钢的对流热交换不充分，预热效果差，废钢平均预热温度200℃，吨钢电耗节约20～30kWh/t，节能效果不显著，在100％废钢原料条件下，吨钢电耗为350kWh/t。同时，输料装置在兼顾“透烟”性能的同时又如何防止废钢及其灰尘进入底部除烟系统而堵塞管道也是急需解决的问题。
现有技术中有一种用废钢炼钢的炼钢设备和冶炼方法(CN108624739A)，该用废钢炼钢的炼钢设备包括非接触熔化装置、电弧炉和废钢预热室，非接触熔化装置能够对非接触熔化装置内的炉料进行非接触式加热；非接触熔化装置的下部与电弧炉的加料口对应连接；废钢预热室内设有能够吸附炉料的电磁铁。其存在的问题为：
(1)无法小批量连续向炉内加入废钢，只能预热一段时间后大批量的向炉内加入废钢，在加废钢时需要断电提升电极，以防止电极被废钢撞坏。
(2)无法克服后续废钢加入时对电磁盘上吸附的废钢的冲击，电磁盘上吸附的废钢在收到后续加入的废钢冲击时会无序的落入炉内。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种磁吸废钢预热型电弧炉，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁吸废钢预热型电弧炉，利用磁吸原理，通过在水平连续加料预热段上方的开口式磁吸运输车磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热，提升废钢预热效果。
本发明的目的是这样实现的，一种磁吸废钢预热型电弧炉，包括水平连续加料预热段和电炉熔池，所述水平连续加料预热段的上方设置磁吸废钢运送结构，所述磁吸废钢运送结构包括循环导向结构，所述循环导向结构的两端设有导向驱动轮，所述导向驱动轮的中心轴呈水平设置且与所述水平连续加料预热段的长度方向呈空间垂直；所述循环导向结构上设置多个开口式磁吸运输车，所述磁吸运输车内设置磁体，所述导向驱动轮用于驱动引导所述磁吸运输车沿所述循环导向结构转动循环，所述磁吸运输车用于磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热；磁吸废钢预热型电弧炉还包括控制部，所述水平连续加料预热段、所述电炉熔池和所述磁吸废钢运送结构均与控制部电连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水平连续加料预热段包括顺序设置的预热段和加料段，所述预热段位于加料段和电炉熔池之间，所述预热段设置第一水平振动给料结构，所述加料段设置第二水平振动给料结构，所述第二水平振动给料结构高于所述第一水平振动给料结构设置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水平连续加料预热段与所述电炉熔池之间设置加料车，所述加料车用于将各所述磁吸运输车抛落来的预热后废钢加入至所述电炉熔池。
在本发明的一较佳实施方式中，所述磁吸运输车包括槽式车体，所述车体的顶端开口，所述车体内设置所述磁体；所述车体的底端两侧设有车轮，所述车轮和所述车体之间设置卡轮；各所述导向驱动轮上分别连接有驱动部，所述驱动部用于驱动导向驱动轮转动；所述导向驱动轮上沿周向设置多个卡槽，所述卡轮能卡止于所述卡槽内以带动所述车体随所述导向驱动轮转动；所述车轮能沿所述循环导向结构滚动以带动所述车体循环移动。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水平连续加料预热段上设有向上延伸设置的废钢预热通道；所述循环导向结构包括水平且成对设置的第一导向轨道和第二导向轨道，所述废钢预热通道的两侧壁上连接有对应设置的所述第一导向轨道，所述第一导向轨道与导向驱动轮的顶端相切设置；所述水平连续加料预热段的两侧架设所述第二导向轨道，所述第二导向轨道与导向驱动轮的底端相切设置；所述废钢预热通道的两侧壁上与两个所述导向驱动轮对应的位置连接有导向槽道，所述导向槽道的顶端与所述第一导向轨道连通，所述导向槽道的底端与所述第二导向轨道连通。
在本发明的一较佳实施方式中，所述循环导向结构上的相邻两个磁吸运输车的车体呈抵靠设置，各所述磁吸运输车的底端两侧设有两对车轮，各所述磁吸运输车自身的两对车轮之间的间距与导向驱动轮上相邻两个卡槽之间的槽间距呈相等设置，相邻两个磁吸运输车上相邻的两对车轮之间的间距小于各所述磁吸运输车自身的两对车轮之间的间距。
在本发明的一较佳实施方式中，所述废钢预热通道的顶部设置除尘罩，所述第二导向轨道的下方设置烟气密封结构。
在本发明的一较佳实施方式中，所述磁体为电磁盘，所述电磁盘与电源电连接，所述电磁盘通电时能吸附废钢，所述电磁铁断电时停止吸附废钢。
在本发明的一较佳实施方式中，所述废钢预热通道内设置安全滑触线结构，所述安全滑触线结构用于电连接所述电磁盘和所述电源。
在本发明的一较佳实施方式中，所述磁体为永磁铁。
由上所述，本发明提供的磁吸废钢预热型电弧炉具有如下有益效果：
本发明的磁吸废钢预热型电弧炉，利用磁吸原理，通过在水平连续加料预热段上方的开口式磁吸运输车磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热，使平躺在Consteel预热段底部的废钢被上方的磁体吸附起来以“悬挂”在预热段内，大大改善了废钢和烟气进行对流换热动力学条件，提升废钢预热效果，预热后的废钢被连续小批量的加入到电炉熔池内，废钢加入过程无需电炉断电。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明的磁吸废钢预热型电弧炉的示意图。
图2：为图1中A-A剖视图。
图3：为图1中B-B剖视图。
图4：为图1中C-C剖视图。
图5：为本发明的磁吸废钢运送结构的示意图。
图6：为图5中Ⅰ处放大图。
图7：为本发明的磁吸运输车的示意图。
图中：
100、磁吸废钢预热型电弧炉；
1、水平连续加料预热段；
11、预热段；111、第一水平振动给料结构；12、加料段；121、第二水平振动给料结构；13、废钢预热通道；14、除尘罩；15、安全滑触线结构；
2、电炉熔池；
3、磁吸废钢运送结构；
31、循环导向结构；311、第一导向轨道；312、第二导向轨道；313、导向槽道；32、导向驱动轮；321、卡槽；33、磁吸运输车；331、车体；332、车轮；333、卡轮；34、磁体；35、驱动部；36、烟气密封结构；
4、废钢；
5、加料车。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图7所示，本发明提供一种磁吸废钢预热型电弧炉100，包括水平连续加料预热段1和电炉熔池2，水平连续加料预热段1可以采用现有的废钢预热连续加料设备，废钢预热连续加料设备是废钢场与电炉之间的废钢料传送系统，可将在线预热的废钢经过预热连续加入电炉熔池2，实现了连续输送加料，连续预热废钢，连续熔化废钢；水平连续加料预热段1采用电炉冶炼过程中产生的高温烟气为加热源；
水平连续加料预热段1的上方设置磁吸废钢运送结构3，磁吸废钢运送结构3包括循环导向结构31，循环导向结构的两端设有导向驱动轮32，导向驱动轮32的中心轴呈水平设置且与水平连续加料预热段1的长度方向呈空间垂直；循环导向结构上设置多个开口式磁吸运输车33，磁吸运输车33内设置磁体34，导向驱动轮32用于驱动引导磁吸运输车33沿循环导向结构转动循环，磁吸运输车33用于磁吸运载废钢4以使其悬置在水平连续加料预热段1的上方预热。磁吸废钢预热型电弧炉100还包括控制部(装置的控制系统，图中未示出)，水平连续加料预热段1、电炉熔池2和磁吸废钢运送结构3均与控制部电连接。
本发明的磁吸废钢预热型电弧炉100中，废钢可以被预热至400～600℃，可以降低吨钢电耗60～80kWh/t。
本发明的磁吸废钢预热型电弧炉，利用磁吸原理，通过在水平连续加料预热段上方的开口式磁吸运输车磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热，使平躺在Consteel预热段底部的废钢被上方的磁体吸附起来以“悬挂”在预热段内，大大改善了废钢和烟气进行对流换热动力学条件，提升废钢预热效果，预热后的废钢被连续小批量的加入到电炉熔池内，废钢加入过程无需电炉断电。
进一步，如图1、图2、图4所示，水平连续加料预热段1包括顺序设置的预热段11和加料段12，预热段11位于加料段12和电炉熔池2之间，预热段11设置第一水平振动给料结构111，加料段12设置第二水平振动给料结构121，为了便于磁吸运输车33内的磁体34吸附加料段12上的废钢，第二水平振动给料结构121高于第一水平振动给料结构111设置。第一水平振动给料结构111和第二水平振动给料结构121的作业均由控制部电控。
载有磁体34的磁吸运输车33在转动的过程中，在排烟口(现有技术)附近吸附加料段输送过来的废钢，向电炉(熔池)炉口转运，废钢在被磁体吸附着向炉口运行过程中被预热段11的高温烟气进行充分预热。
进一步，如图1所示，水平连续加料预热段1与电炉熔池2之间设置加料车5，加料车5用于将各磁吸运输车33抛落来的预热后废钢加入至电炉熔池2。当吸附着废钢的磁吸运输车33运转至接近炉口的区域时，磁体34停止吸附废钢，预热后的废钢4掉落在加料车5上，加料车5通过偏斜振动(现有技术)将废钢加入电炉熔池内。
进一步，如图2、图3、图5、图6、图7所示，磁吸运输车33包括槽式车体331，车体331的顶端(此处所讲顶端，为图5中的上端，随磁吸运输车的运转，车体的该端部会朝下)开口，车体331内设置磁体34；车体331的底端两侧设有车轮332，车轮332和车体331之间设置卡轮333；各导向驱动轮32上分别连接有驱动部35，驱动部35包括电机，电机通过减速机与导向驱动轮32(齿轮)连接，驱动部35用于驱动导向驱动轮32转动，驱动部35与控制部电连接；导向驱动轮32上沿周向设置多个卡槽321(使用齿轮即可)，卡轮333能卡止于卡槽321内以带动车体331随导向驱动轮32转动；车轮332能沿循环导向结构31滚动以带动车体331循环移动。
进一步，如图2、图3、图5所示，水平连续加料预热段1上设有向上延伸设置的废钢预热通道13；循环导向结构31包括水平且成对设置的第一导向轨道311和第二导向轨道312，废钢预热通道13的两侧壁上连接有对应设置的第一导向轨道311，第一导向轨道311与导向驱动轮32的顶端相切设置；水平连续加料预热段1的两侧架设第二导向轨道312，第二导向轨道312与导向驱动轮32的底端相切设置；废钢预热通道13的两侧壁上与2个导向驱动轮32对应的位置连接有导向槽道313，导向槽道313的顶端与第一导向轨道311连通，导向槽道313的底端与第二导向轨道312连通。第一导向轨道311、第二导向轨道312以及两端的导向槽道313连通构成完整的导向环，对磁吸运输车33的运输进行导向并具有一定的限位作用。
进一步，如图1、图5、图6所示，循环导向结构31上的相邻2个磁吸运输车33的车体331呈抵靠设置，各磁吸运输车33的底端两侧设有2对车轮332，磁吸运输车33紧密布置，导向驱动轮32上被驱动的磁吸运输车33会推动相邻的磁吸运输车33向前运动。为了让导向驱动轮32(齿轮)顺利推动磁吸运输车33向前运动，各磁吸运输车33自身的2对车轮332之间的间距a与导向驱动轮32上相邻2个卡槽321之间的槽间距t呈相等设置，相邻2个磁吸运输车33上相邻的2对车轮332(在前的磁吸运输车33的后车轮与在后的磁吸运输车33的前车轮)之间的间距b小于各磁吸运输车33自身的2对车轮332之间的间距a，即a＝t，a>b。
进一步，如图2、图3所示，废钢预热通道13的顶部设置除尘罩14，第二导向轨道312的下方设置烟气密封结构36，以防止不必要的外界空气进入预热段的预热槽(现有技术)内加大除尘烟气量。
进一步，磁体34为电磁盘或者永磁铁。
磁体34为电磁盘时，电磁盘与电源电连接，电磁盘通电时能吸附废钢，电磁铁断电时停止吸附废钢。废钢预热通道13内设置安全滑触线结构15，安全滑触线结构15用于电连接电磁盘和电源。各电磁盘的通电或断电的状态由控制部控制。
磁体34为永磁铁时，废钢4被预热至600℃左右时，会自行掉落，这样可以不必向磁体供电。
本发明的磁吸废钢预热型电弧炉100的使用过程如下：
通过控制部启动驱动部35，驱动部35驱动导向驱动轮32转动，导向驱动轮32上被驱动的磁吸运输车33会推动相邻的磁吸运输车33向前运动，各磁吸运输车33沿循环导向结构31顺序行进转动；
加料段12的第二水平振动给料结构121向预热段11振动给料，载有磁体34的磁吸运输车33在转动的过程中，在排烟口(现有技术)附近吸附加料段输送过来的废钢(电磁盘通电吸附或用磁铁直接吸附)，向电炉(熔池)炉口转运，废钢在被磁体吸附着向炉口运行过程中被预热段11的高温烟气进行充分预热。当吸附着废钢的磁吸运输车33运转至接近炉口的区域时，磁体34停止吸附废钢(电磁盘断电或永磁铁到达预定温度)，预热后的废钢4掉落在加料车5上，加料车5通过偏斜振动(现有技术)将废钢加入电炉熔池内。预热后的废钢被连续小批量的加入到电炉熔池2内，废钢加入过程无需电弧炉断电。
由上所述，本发明提供的磁吸废钢预热型电弧炉具有如下有益效果：
本发明的磁吸废钢预热型电弧炉，利用磁吸原理，通过在水平连续加料预热段上方的开口式磁吸运输车磁吸运载废钢以使其悬置在水平连续加料预热段的上方预热，使平躺在Consteel预热段底部的废钢被上方的磁体吸附起来以“悬挂”在预热段内，大大改善了废钢和烟气进行对流换热动力学条件，提升废钢预热效果，预热后的废钢被连续小批量的加入到电炉熔池内，废钢加入过程无需电炉断电。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。