搖爐

搖爐是一種將渣與鐵水放人搖包內進行搖動，改善其動力學條件，使渣鐵混合，增大反應界面，加速擴散過程，縮短反應時間的設備。它是三爐聯動的關鍵設備之一。搖爐設備主要由搖包、搖架、偏心搖動裝置、傳動裝置、傾翻裝置、潤滑系統、控制系統等組成。在偏心軸的帶動作用下，搖包作水平偏心平動。由於搖包壁的作用和液態熔體的慣性及搖包內產生特殊的運動，液態合金和爐渣發生相對於包體的擺動和轉動。影響搖包內界面運動的主要因素有:轉速、偏心距、液面高度、上下液體比、搖包直徑等。其中，轉速是最主要的影響因素，其次是偏心距，而液體高度和上下液體比是較次要因素。

基本介紹

• 中文名：搖爐
• 外文名：rocking furnace
• 類型：三爐聯動的關鍵設備之一
• 作用：促進充分反應
• 領域：能源
• 學科：熱力學

簡介

隨著鋼鐵企業對精品鐵合金需求的增加，搖爐精煉工藝在鐵合金行業的套用已越來越廣泛。利用搖爐可以達到較好的錳矽合金精煉和中低碳錳鐵爐渣的貧化等。搖爐工藝在鐵合金行業具有不可替代的優勢，隨著鐵合金行業的發展，各個鐵合金企業對大容量搖包的需求也在增加。目前搖包容量已由1m,5 m,8 m提高到20 m。

工藝流程

常見的工藝流程有錳矽合金電爐、精煉電爐和搖爐三爐聯動作業。精煉電爐為間斷操作，錳矽合金電爐為連續操作，精煉電爐和錳矽合金電爐同時出爐，精煉電爐產出的中低碳錳鐵渣( Mn20%左右)倒人搖爐內，產出的鐵水作為最終產品，即中低碳錳鐵。錳矽合金電爐煉出的錳矽合金熔體經過稱重兌人搖爐。搖爐以一定轉速旋轉，在良好的動力學條件下，錳矽合金中的Si快速地還原了中低碳錳鐵渣中的MnO，從而達到增錳脫矽的目的，待渣中的MnO貧化到一定要求後傾爐倒出廢渣。而脫去部分矽後的中間合金熔體重新兌入精煉電爐進一步精煉。

精煉電爐在出鐵完成後，重新裝人總配料量二分之一的高品位錳礦和石灰進行熔化，待兌完經搖爐預精煉的中間合金後，再將餘下二分之一的錳礦和石灰加入爐內，進一步脫矽升錳精煉，待取樣分析合格後出爐，從而完成一個周期性作業。

搖爐的工作原理

搖爐的作用是將渣與鐵水放人搖包內進行搖動，改善其動力學條件，使渣鐵混合，增大反應界面，加速擴散過程，縮短反應時間。在偏心軸的帶動作用下，搖包作水平偏心平動。由於搖包壁的作用和液態熔體的慣性及搖包內產生特殊的運動，液態合金和爐渣發生相對於包體的擺動和轉動。從上世紀六、一七十年代開始，各國學者就對搖包內的渣金兩相運動狀態進行了大量的研究和模擬實驗。結果表明，當渣金兩相的相對速度達到一定數值時，發生卷鐵乳化現象，有效擴大了渣金接觸面積，加速了傳質過程，促進了化學反應的完成。

影響搖包內界面運動的主要因素有:轉速、偏心距、液面高度、上下液體比、搖包直徑等。其中，轉速是最主要的影響因素，其次是偏心距，而液體高度和上下液體比是較次要因素。

在搖爐的設計中，應充分考慮上述影響搖爐生產效果的主要因素和次要因素。

搖爐設備組成及主要特點

搖爐設備主要由搖包、搖架、偏心搖動裝置、傳動裝置、傾翻裝置、潤滑系統、控制系統等組成。

搖包

搖包採用全焊接式固定爐底結構。搖包上設定支承耳軸與傾翻耳軸;搖包下部裝有傾翻拉桿裝置;搖包內部砌築耐火內襯。

搖架

搖架呈正三角形結構，採用全焊接梁式結構，上部設有搖包支承座及搖包傾翻用支座。大容量搖爐搖架支點跨度很大，在運動中除了承受搖包、鐵水及渣的重量外，同時還是傳力部件，因此設計中必須校核搖架的剛度。

偏心搖動裝置

搖架由1個主動偏心傳動軸器和2個從動偏心傳動軸器支撐，裝有鐵水和爐渣的搖包置於搖架之上。動力裝置與主動偏心軸器相聯，在電機的驅動作用下，帶動3個軸器中的偏心轉動。偏心搖動裝置的偏心距可以根據需要調整，通過調整花鍵偏心套與偏心軸的不同位置配合來實現偏心值90-150 mm的改變。

電機通過減速機、聯軸器連線帶動錐齒輪軸，主動曲軸通過錐齒輪與錐齒輪軸嚙合，徑向軸承和軸向軸承承受運動過程中的重力、向心力、水平力等載荷。搖爐為低速重載設備，工作時負荷大。偏心軸、偏心套、傳動齒輪、軸承是搖動裝置中最關鍵的零件，設計選型時必須進行載荷核算，材料的選擇和熱處理應當重點考慮。

傳動裝置

為了能夠控制並調整搖包的參數，搖爐採用交流變頻電機驅動。在傳動功率計算中，需要考慮搖包的啟動過程。

傾翻裝置

由於廠房結構原因，搖爐的出鐵和出渣採用冶金橋式起重機主鉤提升搖包傾翻裝置掛板軸，利用主鉤卷揚機構在搖架上將搖包傾翻，倒出鐵水和爐渣。

潤滑系統

潤滑設定有兩套系統:一套為稀油潤滑系統，用於減速機齒輪和傳動裝置箱體內的大齒輪和軸承潤滑，此外，在設備潤轉過程中，潤滑油溫會升高，熱量傳遞到傳動箱體上，因此箱體上必須設定散熱器，為了觀察和檢修方便，箱體上設定了液位計和排油口;另一套為乾油潤滑系統，用與除箱體內的其它軸承潤滑和耳軸潤滑，由於潤滑點分散，採用手動乾油方式。

電氣系統

電氣系統包括傳動控制和監控及作業系統。主要裝置有變頻櫃、電控櫃、操作台和機旁操作箱等，具有起動、增速、減速、停止等操作功能;系統具有預置、顯示、記憶、調速、報警、保護等控制功能。

搖爐主要技術參數

搖爐技術參數

（1） 搖包容量/ m8 20

（2）裝入體積/ m 4 10

（3）裝入重量/ t 16 30

（4）偏心值 /mm 100-140 90-150

（5）轉速/(r/min）24-70 20-80

（6）電機功率/kW 55 200

展望

隨著搖爐設備的設計和製造的日趨成熟，搖爐的用途也越來越廣泛，不僅用於鐵合金精煉，也用於鐵合金預煉;不僅用於鐵合金生產，也用於煉鋼生產的鐵水預處理。

隨著國家新版產業政策《鐵合金行業準人條件》和國家標準《鐵合金單位產品能源消耗限額》的實施，大容量搖爐的推廣套用將有利於節能減排降耗、發展循環經濟、調整產品結構和發揮生產潛力。