[发明专利]调节竖炉的加料工序中的炉料的流速的方法及系统

说明书

技术领域

总的来说，本发明涉及竖炉(特别是鼓风炉)的加料工序。更具体地，本发明涉及一种使用流量控制阀来调节从顶部料斗进入到炉中的炉料(charge material)的流速的方法及系统。

背景技术

众所周知，除了物料的适当装载以外，炉料在鼓风炉中的几何分布对热金属生产工序具有决定性的影响，因为除了别的以外其决定了气体分布。考虑到最佳工序，为了实现期望的分布剖面，两个基本方面是重要的。首先，为了实现期望的图案，将物料引导至料线(stock line)上的适当几何轨迹，典型地，是一系列闭合同心环或螺旋线。第二，将每单位面积的适当量的炉料加载到上述图案上。

关于第一方面，能使用装配有布料槽的顶部加料设备来实现几何上目标明确的分布，上述布料槽可围绕炉的轴线旋转，并可围绕与上述旋转轴线垂直的轴线枢转。在最近几十年中，已发现这类通常被称作无种炉顶(BELL LESS TOP^TM)的加料设备广泛地应用于整个工业中，除了别的以外，因为其允许通过槽的旋转角和枢转角的适当调节来将炉料精确地引导至料线的任何位置。在授予PAUL WURTH的美国专利No.3,693,812中公开了这种加料设备的一个早期的实例。在实践中，使用这类设备来借助于布料槽将循环重现的多批次炉料的序列卸载到炉中。典型地，从布置在槽的炉顶上游处的一个或多个顶部料斗(也被叫做料斗)为布料槽供料，上述料斗为每批炉料提供中间存储并用作炉气关闭器门。

考虑到第二方面，即，控制每单位面积的加料量，上述类型的加料设备通常装配有用于每个顶部料斗的相应的流量控制阀(也被叫做料门(material gate))，例如，根据美国专利No.4,074,835。使用流量控制阀来调节经由布料槽从相应的料斗卸载到炉中的炉料的流速，以借助于可变的阀开度(opening)来获得每单位面积的适当量的炉料。

流速调节通常旨在于期望的图案上获得沿直径对称的且沿圆周均匀的重量分布，这典型地需要恒定的流速。另一重要目的在于，使分批卸载的终止相对于由布料槽描绘的图案的终止同步。否则，料斗可能在槽到达图案的终止之前已排空(下冲)，或者，可能在槽已完全描绘出图案之后仍留有待卸载的物料(过冲)。

日本专利申请JP 04 198412、JP 56 047506及JP 59 229407提出了旨在避免下冲或过冲的方法。在这些方法的每个中，在指定批次炉料的卸载过程中，固定流量控制阀的阀开度，但是，如果已出现过冲或下冲，则对后一卸载进行重新调节。作为重新调节阀开度的一种可替代方式，JP 56 047506还建议，在维持不变的阀开度的同时，改变布料槽的转速。如将理解的，尽管设法解决下冲或过冲的问题，但在JP 04 198412、JP 56 047506及JP 59 229407中提出的方法并不能确保期望的图案上的沿圆周均匀的重量分布所需的恒定的流速。事实上，当在指定批次炉料的卸载过程中保持阀开度恒定时，除了别的以外，由于留在料斗中的剩余质量减小，因此流速在卸载过程中不可避免地改变。

在其它已知的方法中，因此，阀开度在指定批次炉料的卸载时间过程中改变。在一个典型的这类方法中，将流量控制阀初始地设置在预定的“平均”位置，即，与平均流速相对应的“平均”阀开度。在实践中，根据储存在相应的顶部料斗中的这批炉料的初始体积及布料槽完全描绘期望的图案所需的时间来确定平均流速。通常，相对应的阀开度从关于不同类型的物料的一组预定理论阀特性中的一个得出，特别是从画出了流速与关于不同类型的物料的阀开度的曲线得出。例如，如在欧洲专利EP 0 204 935中所论述的，可通过实验获得关于指定类型的物料及指定阀的阀特性。EP0 204 935提出了在一批炉料的卸载过程中根据所监测的卸载顶部料斗时的炉料的剩余重量或重量变化借助于“在线”反馈控制来调节流速。与更早期的美国专利No.4,074,816及3,929,240相反，EP 0 204 935提出了这样一种方法：该方法以预定的平均阀开度开始，在流速不足的情况下增大阀开度，但是在流速过大的情况下并不减小阀开度。EP 0 204 935还提出了根据从前一加料获得的结果来更新表示阀位置的数据，上述阀位置是确保特定类型的物料的一定输出(即，关于特定类型的物料的阀特性)所需要的。