[发明专利]一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域的炉料预处理设备，具体的是指钒氮合金生产过程中回收利用主烧结窑余热预处理钒氮合金坯料的轨道窑。

背景技术

钒氮合金作为一种新型钢铁添加剂，可替代钒铁用于微合金化钢的生产。它添加于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋、普通工程钢以及铸铁中，能够显著提高钢的耐磨性、耐腐性、强度、韧性、硬度、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。钒氮合金技术充分利用了廉价的氮元素，钒钢中氮含量的增加降低了析出相长大的趋势，析出相颗粒变细，更充分发挥钒的作用，在高强度低合金钢中，钒氮合金比钒铁具有更有效的沉淀强化和晶粒细化作用，同时在达到相同强度下，添加钒氮合金较添加钒铁可节约钒30～40%。钒氮合金在实际应用中具有提高建筑物和制品安全性能、减少钢材用量、节约成本等优势，因此已被国内外钢厂普遍使用。

现有制取钒氮合金的技术中，用于工业生产钒氮合金的方式主要有两种：一种是连续式高温烧结窑生产钒氮合金，第二种是采用微波炉对钒氮合金坯料进行高温加热制取钒氮合金。

专利ZL200410083901.8公开了“连续制取钒氮合金的煅烧设备推板窑的炉膛结构”，该推板窑纵向依次设置有低温段、过渡段、高温段和冷却段。低温段有5 个温区，过渡段有4 个温区，高温段设7 个温区，冷却段分为自然冷却区和强制冷却区；各个温区的侧墙砖相应位置上有加热元件插孔，使加热元件与窑腔隔离。

专利CN102435066A公开了“一种高温烧结窑炉”用于制取钒氮合金，该窑炉包括炉体，与炉体的进料口连通的升温段，与升温段连通的高温段，与高温段连通且与炉体的出料口连通的降温段。设置在炉体上，且向炉体内发射微波的多个微波加热装置。一边穿过炉体，且具有盛放钒氮合金坯料的推板的封闭式多边形轨道；物料在微波提供能源进行加热条件下自发热，然后进行还原氮化反应生成钒氮合金。 

现有的发明技术通过在不同温区设计不同的内腔结构、选用合适抗耐腐蚀内衬材料的方式提高了窑炉的使用寿命，但其仍旧具有以下缺陷。

1）在目前的工业化生产过程中，没有专门针对钒氮合金坯料进行连续在线预处理的设备。

2）在连续生产钒氮合金过程中，坯料的预处理方式对主烧结窑的使用寿命有比较大的影响，其主要原因是钒氮合金坯料中含有10%左右的水分以及一定量的低沸点碱金属物质，坯料进入主烧结窑后，水分以蒸气的形式逸出对石墨内衬造成极强的氧化侵蚀，严重影响主烧结窑的寿命。

3）生产钒氮合金主烧结窑的工作温度远超过坯料中碱金属元素（比如K和Na）的沸点，因此碱金属元素将通过蒸气的方式发生物相迁移，并随着炉内气流一起向排气方向运动，遇到水或二氧化碳则生成低熔点、高沸点的强碱，比如：KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃等并附着于炉腔材料上，且不断地对炉腔材料进行腐蚀，严重影响主烧结炉使用寿命。

4）为了使钒氮合金坯料中的水分及碱金属物质尽量地在主烧结窑的低温区排出，主烧结窑推速较慢，制约了钒氮合金的产量。

5）常规的冶金炉料预处理设备通常采用煤、煤气、电等作为能源进行加热，不仅增加能耗，提高了产品的生产成本，同时对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种专门针对钒氮合金坯料预处理的余热回收利用轨道窑，在钒氮合金生产过程中，坯料通过轨道送入预处理轨道窑中，预处理轨道窑利用主烧结窑排出烟气中的余热进行加热，坯料在设定的温度下预处理后再被送入主烧结窑内。

本发明是通过下述技术方案得以实现的。

一种余热回收利用预处理钒氮合金坯料的轨道窑，包括窑底板、窑边壳、窑腔和余热回收利用管道；所述的窑腔上端是隔板，隔板与窑顶盖间由上保温层填充；排气口穿过顶盖、上保温层与隔板，使窑腔直接与排气管道相连通。

所述的排气管道外接有引风机，能够将轨道窑内部产生的水分与碱金属气体及时地排出窑腔，减少对轨道窑内衬材料的侵蚀。

所述的窑底板上直接铺设下保温层，支撑砖铺设于下保温层上，支撑砖以行为单位，每行间有固定的间隔。

所述的支撑砖内部留有对流口，可以使余热回收利用管道穿过该对流口，在轨道窑内呈“S”形分布，主烧结窑排出烟气中的热量利用余热回收利用管道，在轨道窑底部进行换热，将整个窑腔加热到设定的温度。同时轨道窑内被加热的气体通过对流口流动，保证窑腔内的温度均匀分布。