專利名稱：適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐的制作方法
技術領域：
適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐技術領域[0001]本實用新型屬于冶煉裝置，尤其涉及用交流等離子冶煉鐵合金、釩鈦磁鐵礦和電 石的礦熱爐裝置。
背景技術：
[0002]礦熱爐是用碳作還原劑冶煉鐵合金的礦石還原爐。用這種裝置所冶煉的鐵合金品 種王要有娃鐵、娃韓合金、碳素猛鐵、娃猛合金、碳素絡鐵、娃絡合金、結(jié)晶娃和鶴鐵等，其廣 量占鐵合金總產(chǎn)量的60%以上。用礦熱爐冶煉鐵合金的基本過程是將混合好的爐料從爐 口裝入爐內(nèi)，將電極埋在爐料中，依靠電弧和電流通過爐料而產(chǎn)生的電阻熱進行加熱還原 和熔化。還原熔化的金屬和爐渣集聚在爐底，通過出鐵口定時出鐵放渣，生產(chǎn)過程是連續(xù) 的。[0003]用碳作還原劑冶煉鐵合金的反應是一強吸熱過程。因此，鐵合金的冶煉是電能消 耗的特大用戶。而縮短冶煉時間、降低電能消耗，則是降低噸鐵合金成本的主要措施。[0004]用等離子冶煉鐵合金是最有效的替代能源。等離子體是一種高溫、高能量密度和 高電熱轉(zhuǎn)換率的新型高效能源。電弧等離子體的溫度為5000-30000K，而普通電弧溫度只有 4500K左右，國外已將等離子體用于鐵合金冶煉，國內(nèi)也曾試用過。但乞今為止，都只限于用 直流等離子冶煉，而直流等離子冶煉需要用可控硅整流及變頻裝置和使用鎢釷(鈰)金屬 等離子槍，其設備復雜、投資大，而且金屬等離子槍的使用壽命短(小于100小時)。這就是 直流等離子冶煉裝置難于獲得推廣的主要原因，尤其對我國大量的鐵合金冶煉更是如此。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型的目的是提供一種高效廉價的適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱 爐。[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是適于多種礦料冶煉的交流等離子 礦熱爐，它包括礦熱爐，礦熱爐包括自焙電極、導電銅瓦、短網(wǎng)、爐蓋、爐缸，三根自焙電極分 別由導電銅瓦經(jīng)短網(wǎng)與三相交流電源相連接，自焙電極的上端為電極接頭，自焙電極的下 端位于爐蓋內(nèi)的爐缸中；自焙電極中預埋一根無縫鋼管，無縫鋼管的下端位于爐缸中，無縫 鋼管的上端由軟管與輸載氣管的一端連接；輸載氣管的另一端與分配器的輸出端相連通， 分配器的輸入端與制氮機的氮氣輸出管相連通；所述輸載氣管為三根，分別為第一根輸載 氣管、第二根輸載氣管、第三根輸載氣管；其特征在于氮氣輸出管上設有第一節(jié)流閥、第 一流量計、第二節(jié)流閥，第一流量計位于第一節(jié)流閥與第二節(jié)流閥之間；第一根輸載氣管 上設有第三節(jié)流閥、第二流量計、第四節(jié)流閥，第二流量計位于第三節(jié)流閥與第四節(jié)流閥之 間；第二根輸載氣管上設有第五節(jié)流閥、第三流量計、第六節(jié)流閥，第三流量計位于第五節(jié) 流閥與第六節(jié)流閥之間；第三根輸載氣管上設有第七節(jié)流閥、第四流量計、第八節(jié)流閥，第 四流量計位于第七節(jié)流閥與第八節(jié)流閥之間。[0007]第一根輸載氣管上設有第九節(jié)流閥；第二根輸載氣管上設有第十節(jié)流閥；第三根輸載氣管上設有第十一節(jié)流閥。本實用新型采用氮氣作為產(chǎn)生等離子體的載氣體，由制氮機(即載氣制備裝置)連續(xù)穩(wěn)定地向礦熱爐提供一定壓カ和流量的氮氣。冶煉釩鈦磁鐵礦和電石用礦熱爐與冶煉鐵合金礦熱爐結(jié)構(gòu)也是ー樣的，所不同的是，冶煉釩鈦磁鐵礦是用釩鈦磁鐵礦作原料，用碳作還原劑，冶煉產(chǎn)品是含釩生鐵和高TiO2鈦渣；冶煉電石是用石灰石和焦炭作原料；都是耗電大戶。本實用新型的有益效果是采用在現(xiàn)有礦熱爐的自焙電極中埋一根無縫鋼管，無縫鋼管的下端位于爐缸內(nèi)，無縫鋼管的上端由軟管與輸載氣管的一端連接，通過輸載氣管、無縫鋼管穩(wěn)定注入由制氮機產(chǎn)生的氮氣，在電極電弧高溫下氮氣被電離成等離子體，從而將普通礦熱爐改建成交流等離子礦熱爐裝置，可以較大幅度降低噸鐵合金電耗和提高鐵合金產(chǎn)量。生產(chǎn)效率高。其最大特點還在干在改建過程中所有礦熱爐的機電及控制設備均不做任何改變，不影響原冶煉エ藝，也不需停產(chǎn)。本實用新型適用于各類型礦熱爐。本實用新型節(jié)電和增產(chǎn)幅度大，設備可靠，投資少，改建(設備)價廉，容易推廣。采用節(jié)流閥、流量計可有效起調(diào)節(jié)流量的作用。本實用新型的交流等離子礦熱爐可用于冶煉多種鐵合金、釩鈦磁鐵礦和電石等。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中1_料倉；2_自焙電極；3_導電銅瓦；4_短網(wǎng)；5_三相交流電源；6-爐蓋；7-出鐵ロ ；8_爐缸；9_等離子??；10_爐氣導出管；11_電極接頭；12_制氮機；13_氮氣輸出管；14-廢氮氣輸出管；15-分配器；16-輸載氣管；17-空氣壓縮機；18-制冷系統(tǒng)；19_純化器；20_熱交換器組；21_透平膨脹機；22_冷凝蒸發(fā)器；23_精餾塔；24_液氮儲罐；25_第一節(jié)流閥；26_第一流量計；27_第二節(jié)流閥；28_第三節(jié)流閥；29_第二流量計；30_第四節(jié)流閥；31_第五節(jié)流閥；32_第三流量計；33_第六節(jié)流閥；34_第七節(jié)流閥；35_第四流量計；36-第八節(jié)流閥；37_第九節(jié)流閥；38_第十節(jié)流閥；39_第^^一節(jié)流閥。
具體實施方式
如圖1所示，適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐，它包括礦熱爐，礦熱爐包括自焙電極2、導電銅瓦3、短網(wǎng)4、爐蓋6、爐缸8，自焙電極2為三根，三根自焙電極2分別由導電銅瓦3經(jīng)短網(wǎng)4與三相交流電源5相連接，自焙電極2的上端為電極接頭11，自焙電極2的下端位于爐蓋6內(nèi)的爐缸8中；料倉I由料管與爐蓋6的加料輸入口相連，爐蓋6上設有爐氣導出管10、出鐵ロ 7 ;自焙電極2中預埋ー根無縫鋼管，無縫鋼管直徑為￠8 ct20mm(直徑視礦熱爐的容量不同而不同)，無縫鋼管的下端位于爐缸8中，無縫鋼管的上端由軟管與輸載氣管16的一端連接；輸載氣管16的另一端與分配器15的輸出端相連通，分配器15的輸入端與制氮機12的氮氣輸出管13相連通；所述輸載氣管16為三根,分別為第一根輸載氣管、第二根輸載氣管、第三根輸載氣管；氮氣輸出管13上設有第一節(jié)流閥25、第一流量計26、第二節(jié)流閥27,第一流量計26位于第一節(jié)流閥25與第二節(jié)流閥27之間；第一根輸載氣管上設有第三節(jié)流閥28、第二流量計29、第四節(jié)流閥30、第九節(jié)流閥37，第二流量計29位于第三節(jié)流閥28與第四節(jié)流閥30之間；第二根輸載氣管上設有第五節(jié)流閥31、第三流量計32、第六節(jié)流閥33、第十節(jié)流閥38,第三流量計32位于第五節(jié)流閥31與第六節(jié)流閥33之間；第三根輸載氣管上設有第七節(jié)流閥34、第四流量計35、第八節(jié)流閥36、第H--節(jié)流閥39,第四流量計35位于第七節(jié)流閥34與第八節(jié)流閥36之間。制氮機12采用現(xiàn)有的深冷法空分制氮機，如圖1所示，主要由空氣壓縮機17、制冷系統(tǒng)18、純化器19、熱交換器組20、透平膨脹機21、冷凝蒸發(fā)器22、精餾塔23、液氮儲罐24、氮氣輸出管13、廢氮氣輸出管14組成。本實用新型的制氮機12還可采用現(xiàn)有的變壓吸附(PSA)制氮機或者膜分離制氮機。制氮機的容量按不同礦熱爐的容量進行選擇。無縫鋼管的埋入具體操作方法為當普通礦熱爐處于正常冶煉鐵合金狀態(tài)時，在礦熱爐爐頂沿電極(糊)筒的軸心埋入直徑為Φ8πιπι Φ 20mm的無縫鋼管，按正常加電極糊的方式加入電極糊，隨著電極(筒)的不斷下移，在焊接電極筒的同時，焊接無縫鋼管，預埋的鋼管隨電極下降到爐缸內(nèi)，并開始產(chǎn)生電弧時，注入由制氮機12提供的氮氣。軟管與輸載氣管16的一端、無縫鋼管的上端采用插入方式連接，以便加無縫鋼管時的連接。氮氣被電弧離解成等離子體(等離子弧9)，放出巨大能量，能量的表現(xiàn)形式即高溫，從而將普通礦熱爐改建成交流等離子礦熱爐。氮氣最小壓力應能保證克服管道的沿程阻力和礦熱爐內(nèi)的靜壓力。可以通過調(diào)節(jié)氮氣的流量來調(diào)節(jié)等離子體弧的穩(wěn)定性和加熱強度。操作過程一、制氮機載氣裝置的操作按現(xiàn)有的制氮機的操作程序啟動、運轉(zhuǎn)，達到穩(wěn)定輸出一定壓力和流量的氮氣時，即可準備向礦熱爐系統(tǒng)供氣。
二、向礦熱爐供氣操作1、開啟分配器15的進氣閥，使制氮機氮氣輸出管13向分配器15供氣。2、部分或全部關閉氣體分配器15的放散閥，使氮氣壓力和流量達到要求。3、開啟輸載氣管16上的進氣閥和出氣閥,直接向礦熱爐內(nèi)供氮氣。待等離子弧9穩(wěn)定后，再開到額定流量，可通過調(diào)節(jié)電、氣參數(shù)來調(diào)節(jié)等離子體的加熱強度。
權(quán)利要求1.適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐，它包括礦熱爐，礦熱爐包括自焙電極(2)、 導電銅瓦(3)、短網(wǎng)(4)、爐蓋(6)、爐缸(8)，三根自焙電極⑵分別由導電銅瓦(3)經(jīng)短網(wǎng) ⑷與三相交流電源(5)相連接，自焙電極⑵的上端為電極接頭(11)，自焙電極⑵的下端位于爐蓋(6)內(nèi)的爐缸(8)中；自焙電極(2)中預埋一根無縫鋼管，無縫鋼管的下端位于爐缸(8)中，無縫鋼管的上端由軟管與輸載氣管(16)的一端連接；輸載氣管(16)的另一端與分配器(15)的輸出端相連通,分配器(15)的輸入端與制氮機(12)的氮氣輸出管(13) 相連通；所述輸載氣管(16)為三根，分別為第一根輸載氣管、第二根輸載氣管、第三根輸載氣管；其特征在于氮氣輸出管(13)上設有第一節(jié)流閥(25)、第一流量計(26)、第二節(jié)流閥(27)，第一流量計(26)位于第一節(jié)流閥(25)與第二節(jié)流閥(27)之間；第一根輸載氣管上設有第三節(jié)流閥(28)、第二流量計(29)、第四節(jié)流閥(30)，第二流量計(29)位于第三節(jié)流閥(28)與第四節(jié)流閥(30)之間；第二根輸載氣管上設有第五節(jié)流閥(31)、第三流量計 (32)、第六節(jié)流閥(33)，第三流量計(32)位于第五節(jié)流閥(31)與第六節(jié)流閥(33)之間；第三根輸載氣管上設有第七節(jié)流閥(34)、第四流量計(35)、第八節(jié)流閥(36)，第四流量(35) 位于第七節(jié)流閥(34)與第八節(jié)流閥(36)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐，其特征在于第一根輸載氣管上設有第九節(jié)流閥(37);第二根輸載氣管上設有第十節(jié)流閥(38);第三根輸載氣管上設有第十一節(jié)流閥(39)。
專利摘要本實用新型屬于冶煉裝置。適于多種礦料冶煉的交流等離子礦熱爐，它包括礦熱爐，礦熱爐包括自焙電極、導電銅瓦、短網(wǎng)、爐蓋、爐缸，三根自焙電極分別由導電銅瓦經(jīng)短網(wǎng)與三相交流電源相連接；自焙電極中預埋一根無縫鋼管，無縫鋼管的下端位于爐缸中，無縫鋼管的上端由軟管與輸載氣管的一端連接；輸載氣管的另一端與分配器的輸出端相連通，分配器的輸入端與制氮機的氮氣輸出管相連通；其特征在于氮氣輸出管、三根輸載氣管上均設有節(jié)流閥、流量計。本實用新型節(jié)電和增產(chǎn)幅度大，設備可靠，投資少、不改變礦熱爐的原設備和冶煉工藝，不用停產(chǎn)，很容易推廣。本實用新型可用于冶煉多種鐵合金、釩鈦磁鐵礦和電石等。
文檔編號F27B3/28GK202885497SQ20122057391
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者羅廷和, 李偉, 黃秀龍 申請人:羅廷和