合金烘烤裝置是煉鋼和鑄造工藝流程中,為保證鋼水質量、提高合金吸收率、保障生產安全而設置的關鍵輔助設備。
一、裝置概述與核心作用
合金烘烤裝置是一種用于在合金材料(如硅鐵、錳鐵、鉻鐵、硅錳合金等)加入鋼水前,對其進行加熱、去除水分和油污的專用熱處理設備。
其核心作用體現在以下三個方面:
1.去除水分,保障安全:合金常含有物理水和結晶水。將潮濕的冷合金直接加入鋼水(溫度可達1600℃以上)是極其危險的,水分會瞬間汽化膨脹,引發劇烈的“鋼水噴濺”甚至爆炸。烘烤可徹底消除此安全隱患。
2.提高合金收得率,穩定成分:預熱后的合金加入鋼水時,因溫差小,熔化更快、更均勻,減少了合金元素的燒損和揮發,使其更有效地進入鋼液中。這顯著提高了合金的收得率,并確保鋼水成分的精確控制和穩定。
3.優化工藝,節能降耗:熱的合金加入鋼水,減少了鋼水溫降,有助于縮短冶煉周期,降低為補償溫降所需的額外能量(如電耗、化學熱)。
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二、主要組成系統
一套完整的合金烘烤裝置通常由以下幾個核心部分組成:
1.烘烤爐主體與爐體結構
*爐殼:由鋼板焊接而成的耐熱密封結構,通常為方形或圓筒形。內襯有保溫磚和耐火材料,以減少熱損失,并承受高溫。
*爐膛:放置合金料罐(料斗)的空間。爐頂通常設有可開啟的爐蓋或爐門,方便天車吊運料罐進出。
*燃燒系統:裝置的“心臟”。
*燃燒器:通常使用高速燒嘴,燃料可為煤氣(高爐、轉爐、焦爐、天然氣)或燃油。高速燒嘴可形成強烈的煙氣循環,使爐內溫度均勻。
*供氣/供油管路、控制閥組、點火裝置:為燃燒器提供燃料和空氣,并實現自動點火。
*煙道與排煙系統:位于爐體頂部或側部,將燃燒廢氣引出。設有調節閥門,用于控制爐內壓力。
2.合金料罐(烘烤罐)
*這是盛放合金的容器,是裝置的“被加熱體”。通常由耐熱鋼板制成,底部設有可開閉的對開式卸料閥,罐體頂部有吊耳,便于天車吊運。
3.熱工與控制系統
*溫度控制系統:核心是熱電偶,插入爐膛或料罐內部,實時監測溫度。信號傳輸至PLC或DCS控制系統,與設定的烘烤曲線比對,通過調節燃燒器的燃氣/空氣流量,實現溫度的自動閉環控制,保證烘烤質量。
*時序與安全控制:
*控制烘烤、保溫、出爐等各階段的時間。
*設有熄火保護、燃氣低壓/高壓報警、助燃空氣壓力聯鎖、超溫報警等安全聯鎖裝置,確保設備安全運行。
4.輔助系統
*風機系統:包括助燃風機和引風機。助燃風機提供燃燒所需空氣;引風機在煙道末端產生微負壓,確保廢氣順利排出,防止煙氣外溢。
*冷卻系統:有些高溫型設備會對爐門、燒嘴等部件進行水冷,以延長其使用壽命。
*計量系統:在烘烤工位附近配備電子秤,用于在烘烤前后對合金進行精確稱重,控制加入量。
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三、工作流程與關鍵技術要求
1.上料:天車將裝有待用合金的料罐吊入烘烤爐內,關閉爐門。
2.烘烤:啟動控制系統,燃燒器點火。系統按預設的工藝曲線(如:快速升溫至300-400℃去除游離水,再升溫至600-800℃進行高溫烘烤去除結晶水)自動運行。高溫熱氣流在爐內循環,均勻加熱合金。
3.保溫與監控:達到目標溫度后,進入保溫階段,確保合金內外溫度均勻,水分完全去除。整個過程由控制系統自動監控和記錄。
4.出爐與加入:烘烤結束后,燃燒器關閉。天車將熱合金料罐吊出,運送至電爐、轉爐或鋼包上方,打開底部卸料閥,將預熱好的合金準確、快速地加入鋼水中。
關鍵技術要求:
*溫度均勻性:爐膛內各點,特別是料罐中心與邊緣的溫差應盡可能小(通常要求≤50℃),這是保證烘烤質量的關鍵。
*燃料適應性:能適應鋼廠常見的多種副產煤氣,燃燒穩定高效。
*高熱效率:通過優化爐襯保溫、煙氣余熱利用(如預熱助燃空氣)等方式,降低能耗。
*高可靠性:設備需能適應鋼廠24小時連續作業的嚴苛環境,故障率低。
*精準控制:具備成熟的溫度-時間自動控制模型,可存儲不同合金的烘烤工藝參數。
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合金烘烤裝置是現代鋼鐵生產中一項至關重要的質量保障、安全預防和降本增效設備。它通過一套集成了燃燒、傳熱、保溫、自動控制的精密系統,將冷、濕的合金原料轉化為干燥、高溫的“熱料”,為后續的高效、安全、精準的合金化工序奠定了基礎,是高品質鋼冶煉流程中不可或缺的一環。
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