專利名稱：立式快速熔化爐氧氣濃度的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及豎式快速熔化爐氧氣濃度的控制方法，在以焦炭為燃料的在鐵爐等立式快速熔化爐中，一方面固定送向該爐體內(nèi)的風的全氧氣量，使其與焦炭比相對應，另一方面，通過在1％乃至20％的范圍內(nèi)任意改變送向該爐體的空氣中的純氧氣富集量(富化量-原文)，使其可以控制鐵水溫度變化。
一般情況下，為了連續(xù)熔化鑄鐵用的金屬爐料(金屬地金-原文)，大多采用焦炭化鐵爐等立式熔化爐，所以在操縱該化鐵爐的過程中，根據(jù)要熔化的金屬爐料的特性自由地控制鐵水溫度的操作，一方面需要相當高的熟練技術，另一方面不能有效地控制鐵水溫度。
而且，在操縱現(xiàn)有的化鐵爐過程中，作為控制鐵水溫度的方法，是通過增減焦炭比或增減鼓風量來改變鐵水溫度的。該焦炭比是指層焦炭相對于投入爐料的重量比，該鼓風量是經(jīng)由風箱從風口送入的。
但是，在這些改變鐵水溫度的方法中，對于前者的通過增減焦炭比來控制鐵水溫度的方法來說，是在底焦的上部裝入層焦炭和熔化爐料，這樣從下部的裝入爐料、熔化、到增減焦炭比之后的爐料被熔化直至流出鐵水，雖然因爐的熔化能力的不同而有很大差異，但一般情況下要晚30分乃至1小時的時間，而且由于出鐵量也發(fā)生了變化等原因，鐵水特性也缺乏均一性，對鐵水溫度的目標值的控制是極其困難的。
另外，對于后者的增減來處風口的鼓風量、從而控制鐵水溫度的方法來說，雖然對鼓風量的增減控制可以僅僅通過對鼓風機機械的控制就能很容易地實現(xiàn)，但隨著鼓風量的增加，一方面加速了爐內(nèi)的燃燒、增加了出鐵量，另一方面，存在鐵水溫度降低等危險，從而不能有效地進行溫度控制。
用這些現(xiàn)有的控制鐵水溫度的方法使熔鐵溫度保持一定是很困難的，而且鐵水的材質(zhì)組織成分容易發(fā)生變化，很難進行成分控制，最終成為制品控制中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不一致的原因之一。而且作業(yè)時爐的升火或停爐后的升火需要時間，所以與后道工序即向鑄模澆注的工序的連接不能順利進行。另外存在在爐體出現(xiàn)緊急異常情況時不可能接近的等各種應解決的問題，而且希望能進行鐵水溫度的穩(wěn)定控制。
本發(fā)明要解決的課題是鑒于如上所述現(xiàn)狀而提出的，其目的就是要使焦炭化鐵爐等立式快速熔化爐，根據(jù)要熔化的金屬爐料的特性能以比較短的響應時間、方便地控制鐵水溫度，使高溫下的材質(zhì)組織成分變化少，易于進行成分控制，使其通過這樣的穩(wěn)定熔化和通過對每個鑄造制品的鐵水溫度的控制，最終降低鑄造制品的次品率。
本發(fā)明為達到這樣的目的，為使投入的層焦炭燃燒，由必需的理論燃燒氧氣量決定鼓風量，該鼓風量是供向以焦炭為燃料的化鐵爐等立式快速化鐵爐的風口的，所以一方面固定該理論氧氣量，另一方面在該鼓風空氣中富集一定的純氧氣，通過改變該鼓風空氣中的氧氣度使爐內(nèi)高溫燃燒，使其在出鐵量一定的情況下，能改變鐵水溫度。
本發(fā)明是在以焦炭為燃料的化鐵爐等立式快速化鐵爐中，為使投入的層焦炭燃燒，由必需的理論燃燒氧氣量決定供向該爐體的風口的鼓風量，所以一方面針對該理論氧氣量，通過在1％乃至20％的范圍內(nèi)，任意地改變供向該爐體的鼓風空氣中的純氧氣富集量，進行富集使其在出鐵量一定的情況下能控制鐵水溫度的變化，另一方面，假設鐵水溫度為一定的，使化鐵能力能增加到基本能力的2～3倍。
順便說一下，本發(fā)明是將在1％至20％的范圍內(nèi)用純氧富集后的鼓風空氣從風口輸送至位于爐底的熔鐵滯留層正上部位的熔化層，以便爐內(nèi)燃燒，由于在該熔化層發(fā)生迅速的燃燒反應，爐內(nèi)的燃燒溫度達2100℃至2400℃。這樣在風口的正前方產(chǎn)生的超高溫和二氧化碳，立刻與風口上方的焦炭發(fā)生劇烈的吸熱反應，生成一氧化碳的強還原氣氛，使之成為熔化層非常狹窄的、高溫熔化層構(gòu)成的熔化爐。因此使得反應熱與高溫氣體能直接接觸，可迅速實現(xiàn)高溫熔化。
本發(fā)明的特有效果列舉如下1.通過氧氣富集，可使化鐵能力變至基本能力的2～3倍，所以容易取得與造型生產(chǎn)線的平衡。
2.由于自動地控制最適當?shù)难鯕飧患?，能減少爐體的操作成本。
3.與氧氣富集量相對應的響應時間在5分鐘以內(nèi)，能非常迅速地響應，所以在品質(zhì)控制方面很方便。
4.因為能使鐵水溫度保持一致，所以提高了熔鐵的品質(zhì)。
5.升火(點火)或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象等時，鐵水溫度的上升速度快，操作性好。
6.因為可以在高溫下穩(wěn)定地進行化鐵，所以材質(zhì)的組成成分變化少，成分控制較容易。
7.因為可以對每個鑄造制品進行鐵水溫度的控制，所以制品的次品率降低了。
8.通過自動地與熔化材料的投入裝置連動，可實現(xiàn)熔化系統(tǒng)的全自動化，以便獲得從來沒有過的作業(yè)效率。


圖1是本發(fā)明的簡略流程圖。
以下依據(jù)所附的簡略流程圖，對本發(fā)明的實施例進行說明。本發(fā)明設有供給管4，供給管4將鼓風空氣從風箱3分別供給到設置于爐體1下部的多個風口2，在從鼓風機5到該風箱3之間設置的鼓風管6上，設有測定空氣流量的測流孔9，該測流孔9連接空氣流量調(diào)節(jié)閥7和壓差信號發(fā)出器8，而且與可編程控制器10相連接，以使其可進行遠距離控制空氣流量閥7和測定空氣流量的測流孔9。另外，從貯氧箱11到鼓風管6之間由設有測定氧氣流量的測流孔14的氧氣富集供給管15連接，該測流孔14連接氧氣流量調(diào)節(jié)閥12和壓差信號發(fā)出器13；而且與可編程控制器10相連接，以使其可進行遠距離控制氧氣流量調(diào)節(jié)閥12和測定氧氣流量的測流孔14。
另外，設有盛放從爐體1流出的鐵水的貯鐵槽16，且使其可由設置于貯鐵槽16上的、可進行連續(xù)測量的鐵水溫度測量器17將測溫結(jié)果輸入到上述可編程控制器10，該可編程控制器10通過其它途徑使計算結(jié)果進入投入裝置18，該投入裝置18在計量過熔化爐料等和焦炭之后將其裝入爐體1的材料裝入口，而且使數(shù)字指示調(diào)節(jié)計19與可編程控制器10相連接，該數(shù)字指示調(diào)節(jié)計19輸入爐體1內(nèi)的焦炭比、出鐵量和鐵水溫度等諸多數(shù)據(jù)，圖中20是壓力計，21是單向閥，22是過濾器、23是開關閥。
本發(fā)明根據(jù)爐體1內(nèi)的要熔化的爐料的特性，將焦炭比、出鐵量和鐵水溫度(設定溫度)等諸多數(shù)據(jù)輸入到數(shù)字指示調(diào)節(jié)計19，依據(jù)這些數(shù)據(jù)由可編程控制器10計算燃燒該焦炭所必需的理論氧氣量，依據(jù)該計算結(jié)果，用與壓差信號發(fā)出器8相連的測量空氣流量的測流孔9測量鼓風管6的鼓風空氣量，且用空氣流量調(diào)節(jié)閥7進行控制，將其供給到風箱3，同時，依據(jù)設定的鐵水溫度，計算必要的1％至20％的適當?shù)募冄鯕飧患?，該氧氣富集量由與壓差信號發(fā)出器13相連的測量氧氣流量的測流孔14測量，由氧氣流量調(diào)節(jié)閥12控制，將必需的氧氣量由氧氣富集供給管15從貯氧箱11供給到鼓風管6，改變氧氣濃度，作為鼓風空氣從風箱3供給到風口2。
據(jù)此，爐體1內(nèi)高溫燃燒，使熔化層的熔化爐料高溫熔化，鐵水流入爐體1的貯鐵槽16，由可連續(xù)測量該貯鐵槽16的鐵水溫度的測定器17將測溫結(jié)果反饋到計算上述熔化條件的可編程控制器10，依據(jù)鐵水溫度與設定溫度的溫度差計算氧氣富集量，與上述同樣地由與壓差信號發(fā)出器13相連的測量氧氣流量的測流孔14測量補充修正的氧氣富集量，由可編程控制器10使氧氣流量調(diào)節(jié)閥12連動，將必需的氧氣量從氧氣富集供給管15供給到鼓風管6，針對設定溫度進行修正，所以根據(jù)需要使其通過其它途徑與投入裝置18連動，該投入裝置18在計量熔化鐵爐料等之后將其裝入爐體1的材料裝入口，從而維持設定的鐵水溫度，可以確保一定的出鐵量，另外，也可以使化鐵能力增加至基本能力的2～3倍。
如上所述，本發(fā)明是為了使投入的焦炭燃燒，將送向以焦炭為燃料的化鐵爐等的立式快速熔化爐的風口的鼓風量，依據(jù)必需的理論燃燒氧氣量，該鼓風空氣中富集一定的純氧氣量，若改變該鼓風空氣中的氧氣濃度，則在出鐵量一定的情況下可以改變鐵水溫度，另外若假設鐵水溫度為一定，則也可以使化鐵能力變至基本能力的2～3倍。
本發(fā)明在1％至20％的范圍內(nèi)任意改變送向爐體風口的鼓風空氣中的純氧氣富集量，使其富集，而且通過與熔化爐料的投入裝置連動，可使熔化能力增加至基本能力的2～3倍。根據(jù)發(fā)明者們的實驗結(jié)果可知在基本能力為2T/hr的實際爐中，設材料投入量為250kg/次、焦炭比14％，在熔化爐料為廢鐵33％、新生鐵14％、回爐鐵33％、鋼屑20％的情況下，出鐵量和氧氣富集量的作業(yè)數(shù)據(jù)列于下表出鐵量和氧氣富集量的關系
如上述作業(yè)數(shù)據(jù)所示的那樣，不改變鼓風空氣量而僅增加氧氣量就能增加出鐵水量。
權利要求
1.一種立式快速熔化爐的氧氣濃度的控制方法，其特征是根據(jù)爐體內(nèi)要熔化的金屬爐料的特性，將焦炭比、出鐵水量和鐵水溫度等諸數(shù)據(jù)輸入到數(shù)字指示調(diào)節(jié)計，依據(jù)這些數(shù)據(jù)由可編程控制器計算燃燒該焦炭所必需的理論氧氣量，依據(jù)該計算結(jié)果控制送向鼓風管的鼓風空氣量，以供給到風箱，同時依據(jù)設定的出鐵水溫度計算必要的1％乃至20％的適當?shù)募冄鯕飧患?，控制該氧氣富集量并從氧氣富集供給管供給到鼓風管，改變氧氣濃度后再供給到爐體的風口。
2.如權利要求1所述的立式快速熔化爐的氧氣濃度的控制方法，其特征是在爐體內(nèi)高溫燃燒而熔化了的鐵水流入貯鐵槽，鐵水溫度測定器設置在該貯鐵槽上，將來自鐵水溫度測定器的測溫結(jié)果反饋到計算熔化條件的可編程控制器，依據(jù)鐵水溫度與設定溫度的溫度差計算氧氣富集量，由可編程控制器控制來自貯氧箱的氧氣的流量，將補充修正的氧氣富集量從氧氣富集供給管補充供給到鼓風管，將鐵水溫度修正到設定溫度。
3.如權利要求2所述的立式快速熔化爐的氧氣濃度的控制方法，其特征是依據(jù)出鐵溫度與設定溫度的溫度差計算氧氣富集量，由可編程控制器控制貯氧箱的流量，將補充修正的氧氣富集量從氧氣富集供給管補充供給到鼓風管，將出鐵溫度修正到設定溫度，同時使在計量熔化爐料等和焦炭比之后將其裝入爐體的材料裝入口的投料裝置連動，以使其裝入必要的量，從而維持設定的出鐵溫度。
全文摘要
在以焦炭為燃料的化鐵爐等的立式快速熔化爐中，為了使投入的焦碳燃燒，使送向該爐體風口的鼓風量與必需的理論燃燒氧氣量相對應，通過在1％乃至20％的范圍內(nèi)任意改變送向該爐體的鼓風空氣中的純氧氣富集量，使其富集，在出鐵量一定的情況下能控制出鐵溫度的變化。
文檔編號C21C1/00GK1150604SQ9612200
公開日1997年5月28日 申請日期1996年10月22日 優(yōu)先權日1995年10月30日
發(fā)明者稻富政昭, 永武誠一 申請人:太洋鑄機株式會社