一種熔爐的主溝結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種熔爐的主溝結構,用于盛接并輸送從熔爐的出液口流出的高溫渣液,其包括主溝主體,所述主溝主體包括依次連接的主溝前段、主溝中段、主溝后段;所述高溫渣液落到所述主溝前段的落液點處,被所述主溝中段和所述主溝后段進行輸送;所述主溝前段的落液點處設置有用于為所述高溫渣液提供緩沖作用的緩沖區(qū)域,該區(qū)域通過改變鐵溝形狀以適應高溫渣液的流動狀態(tài),從而減小高溫渣液對鐵溝的沖擊力,減緩鐵溝耐火材料的損毀,提高主溝結構的使用壽命,節(jié)省對人工及材料的損耗,降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種熔爐的主溝結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬冶煉設備【技術領域】,尤其涉及一種熔爐的主溝結構。
【背景技術】
[0002]隨著冶煉鋼鐵的熔爐大型化,熔爐的日產(chǎn)量亦隨之增加,熔爐產(chǎn)量提高、強度增加以后,盛接輸送高溫溶液的主溝作為熔爐生產(chǎn)的重要部分,是高溫渣液從熔爐內經(jīng)出液口流出后,實現(xiàn)渣液有效分離而必不可少的設備,盛接并臨時容納著連續(xù)不斷從出液口噴出的高溫渣液,對渣液按比重差別進行分離,因此其受高溫渣液侵蝕、沖刷等多重損壞作用,其中主溝的落液點處的溝襯損毀最為嚴重。
[0003]示例性地,以高爐煉鐵為例,作為高爐生產(chǎn)工藝中的極為重要的環(huán)節(jié)之一,高爐爐前貯鐵式主溝的使用壽命及其安全性的好壞,直接影響到高爐是否能保持長期穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài),而且貯鐵式主溝的結構形狀及內部尺寸是否合理,也影響到高爐耐火材料壽命以及存在的安全隱患。
[0004]國內大型高爐貯鐵式主溝多采用如圖1所示的結構形式。貯鐵式主溝在使用過程中出現(xiàn)損毀部位主要在落液點附近沖擊區(qū),為保障貯鐵式主溝正常安全出鐵運行,需要進行對主溝落液點附近承受渣液沖擊區(qū)進行套澆修補,一方面修補是在出完鐵后才能進行的,首先需要將主溝內殘余的鐵和渣清理干凈,修補過程復雜,修補施工工人勞動強度大,而且高熱的環(huán)境又造成多種不安全的因素,所以頻繁維護修補主溝導致其質量更難于保證;另一方面在出鐵使用過程中,渣液會逐漸滲透到其中,在達到一定程度后,修補料會被渣液整體的沖刷剝落,從而修補材料使用壽命短造成主溝區(qū)域的修補過于頻繁,使主溝前半段與后半段不能同步修理,主溝大修前必須對前半段小修多次而浪費澆注料。
[0005]中國專利CN 201793601公開了一種高爐貯鐵式主溝,其鋼板槽為前段寬、后段窄的兩段式結構;底部帶有坡度的主溝模具自前向后逐漸加寬,形成前窄后寬的楔形結構。其通過增加主溝前半段耐火材料的厚度來延長鐵溝前段的使用壽命,增加了對于主溝前段的材料的澆注量,也沒有節(jié)省澆注材料。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種熔爐的主溝結構,以減緩鐵溝耐火材料的損毀,提高鐵溝的使用壽命,節(jié)省人工及材料的損耗,降低生產(chǎn)成本。
[0007]為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種熔爐的主溝結構,用于盛接并輸送從熔爐的出液口流出的高溫渣液,其包括主溝主體,所述主溝主體包括依次連接的主溝前段、主溝中段、主溝后段;所述高溫渣液落到所述主溝前段的落液點處,被所述主溝中段和所述主溝后段進行輸送;所述主溝前段的落液點處設置有用于為落到所述主溝前段上的所述高溫渣液提供緩沖作用的緩沖區(qū)域。
[0008]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述緩沖區(qū)域的內部輪廓為弧形結構。
[0009]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述緩沖區(qū)域的內部輪廓為半圓弧或者橢圓弧。
[0010]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述弧形結構與其前端和/或其后端的所述主溝主體的側壁之間圓滑過渡連接。
[0011]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述緩沖區(qū)域的外周設置加厚襯層。
[0012]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述主溝主體上設置有多個所述緩沖區(qū)域。
[0013]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述主溝主體的側壁設置為向外凹進的弧形面。
[0014]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述主溝主體的底部設置有由平滑過渡的凸部和凹部組成的緩沖結構。
[0015]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述落液點處的高溫渣液的流向與所述凸部和凹部之間的連線相切。
[0016]作為上述技術方案的一種改進,其中,所述主溝主體的主溝前段、所述主溝中段以及所述主溝后段采用預制件連接而成。
[0017]通過將本發(fā)明與現(xiàn)有技術進行對比,可知本發(fā)明通過改變主溝結構形狀以適應高溫渣液的流動狀態(tài),從而減小高溫渣液對主溝的沖擊力,采用在主溝主體的主溝前段的落液點位置相應設置緩沖區(qū)域,為從出液口流出落到主溝主體上的高溫渣液提供緩沖力,更快地使其接近穩(wěn)流狀態(tài),防止高溫渣液形成的過強沖擊力對主溝前段造成較快的毀損率,消除了傳統(tǒng)主溝大修前需對主溝前段進行頻繁修補而造成的浪費澆注料的問題,延長了主溝結構的整體使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明,但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0019]圖1為現(xiàn)有技術中的熔爐貯鐵式主溝的結構示意圖;
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的第一種熔爐的主溝結構示意圖;
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的第二種熔爐的主溝結構示意圖;
[0022]圖4為本發(fā)明實施例提供的第三種熔爐的主溝結構示意圖;
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的第四種熔爐的主溝結構示意圖;
[0024]圖6為圖5所示的第四種熔爐的主溝結構的一種A-A剖面結構示意圖;
[0025]圖7為圖5所示的第四種熔爐的主溝結構的另一種A-A剖面結構示意圖;
[0026]圖8為圖5所示的第四種熔爐的主溝結構的再一種A-A剖面結構示意圖;
[0027]圖9為圖5所示的第四種熔爐的主溝結構的一種B-B結構示意圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]100主溝主體 10主溝前段 11緩沖區(qū)域 12,13過渡段
[0030]14加厚襯層 20主溝中段 30主溝后段 40側壁
[0031]41弧形面 50落液點
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0033]在本發(fā)明中,在未作相反說明的情況下,使用的方位詞如“上、下、前、后”通常是指說明書附圖中所示的方向。
[0034]本發(fā)明提供的熔爐的主溝結構,用于盛接輸送并臨時存儲連續(xù)不斷從熔爐的出液口流出的高溫渣液,可對渣液在一定程度上按比重差別進行分離,是實現(xiàn)渣液有效分離必不可少的設備,因此其受高溫渣液侵蝕、沖刷等多重損壞作用嚴重,其中主溝的落液點處損毀最為嚴重,根據(jù)毀損情況,一般采用A1203-SiC-C系列的澆注料作為主溝結構的基本耐火材料。當然該熔爐的主溝結構可以盛接輸送熔爐冶煉的不同金屬,例如鋼、鐵、合金等等,以下實施例中僅以熔爐為高爐的貯鐵式主溝作為示例進行說明。
[0035]請參見圖2,本發(fā)明實施例提供的第一種熔爐的主溝結構示意圖,包括具有側壁40和底部的主溝主體100,主溝主體100包括從前到后依次連接的主溝前段10、主溝中段20、主溝后段30,經(jīng)過高爐的出液口流出的高溫渣鐵溶液落到主溝前段10的落液點50處后,被主溝中段20以及連接在其后的主溝后段30輸送到主溝主體100的出口,在主溝前段10處還設置有為落到落液點50處的渣鐵溶液提供緩沖作用的緩沖區(qū)域11。
[0036]其中,主溝主體100可以通過整體澆注制成,當然也可以通過將主溝前段10、主溝中段20以及主溝后段30采用預制件制成,最后將其拼接構成主溝主體100,這樣可以較快速地完成主溝結構的安裝,縮短對其的制作周期,從而進一步提高生產(chǎn)效率。
[0037]緩沖區(qū)域11可以為尺寸大于主溝中段20和主溝后段30的寬度的向外延伸設置的擴大區(qū)域,其圍繞落液點50的位置設置,其可設置在主溝前段10的中部位置或者直接與主溝中段20連接。其可在高溫渣鐵溶液落到落液點50處時使其凝聚在落液點50處的沖擊力被緩解分散開,防止其在落液點50的沖擊力沖刷主溝主體100的側壁40,或者形成環(huán)流,進一步對主溝前段11造成嚴重毀損,有效減輕高溫渣鐵溶液對主溝前段11的側壁40的沖擊磨損,從而減緩主溝主體100的主溝前段10處的磨損情況,解決以往的主溝前段和主溝中后段的毀損情況相差大,需要較為頻繁地對主溝前段10進行維修而造成的修補過程復雜,修補施工工人勞動強度大,而且還存在安全隱患的問題,從而節(jié)省了澆注材料,簡化了工作過程,并且提高了工作效率,降低生產(chǎn)成本。
[0038]緩沖區(qū)域11還可以采用預制件形式制成,或者可以只將緩沖區(qū)域11的側壁40的里層制作為預制件形式,這樣在緩沖區(qū)域11被磨損需要維修時,可直接將預制件安裝到主溝前段10處,可縮短維修時間,提高生產(chǎn)效率。
[0039]緩沖區(qū)域11在提高主溝前段10的耐磨性能的同時還使主溝結構可以更好地承受間斷性出鐵的影響;并且減緩高溫渣溶液的流速,降低了鐵水本身對主溝結構的沖刷和侵蝕程度,使溝內可以保持較以往主溝更多的鐵水,使其在較長時間不會冷卻,使主溝結構的耐火材料處于相對恒溫狀態(tài);且能通過主溝主體100內貯存的鐵水有效地緩沖出液口處流出的高溫渣鐵溶液對主溝前段11的側壁40及底部的直接沖擊。
[0040]進一步地,優(yōu)選將緩沖區(qū)域11的內部輪廓設置為弧形結構,示例性地,可將其設置為內輪廓為半圓弧、橢圓弧結構、樹葉形弧或者反雙曲線形弧,或者其中結構的任意組合形式?;⌒谓Y構由于其本身結構具有較好的分流導向作用,可以更好地分散高溫渣鐵溶液在落液點50處的沖擊力,在較短時間內使高溫渣鐵溶液達到近穩(wěn)流狀態(tài),從而進一步保證主溝前段10的穩(wěn)定性,減緩其磨損周期。當然,本發(fā)明的緩沖區(qū)域11的形狀并不限于此,在其他實施例中,緩沖區(qū)域11的內部輪廓還可以為其他可以提供緩沖作用的結構。
[0041]緩沖區(qū)域11的尺寸有兩種設計方法,一是根據(jù)落液點50處的渣液流動狀態(tài)數(shù)值模擬計算(包括渣液初射角、比重差、流量、流速等,以及主溝形狀、出鐵口位置);二是根據(jù)落液點50處的實際磨損情況而設定。
[0042]貯鐵式鐵溝的主溝主體100的破損機理有以下幾點:1、受到高溫渣鐵溶液的侵蝕和滲透;2、受到流動的鐵水的沖擊和沖刷;3、出鐵間隔產(chǎn)生的急冷急熱(有時要根據(jù)情況進行灑水)對主溝主體100的熱沖擊力;4、主溝主體100的耐火材料在高溫中與空氣發(fā)生氧化反應;5、工人清理渣鐵時造成的機械沖擊。根據(jù)以上情況,使用直標尺來測量主溝前段10的溝面寬度和溝深度,使用半圓標尺測量站立邊的主溝前段10側壁40的寬度,使用“Z”形標尺測量對面?zhèn)缺诘膶挾?,對各點測量完畢后,記錄有關數(shù)據(jù)并進行相應的計算,主要計算主溝的熔損速率,熔損速率(厘米/萬噸)=已熔損數(shù)值+已通鐵量,即可測得主溝前段10的實際磨損數(shù)據(jù),根據(jù)實際磨損數(shù)據(jù),計算出緩沖區(qū)域需要的相關數(shù)值,從而設計緩沖區(qū)域11的尺寸。
[0043]當然也可以僅將主溝前段10落液點50處的尺寸設置為略大于主溝中段20以及主溝后段30的寬度,也同樣可以為落液點50處的高溫渣鐵溶液提供有力的緩沖作用。
[0044]進一步地,請參見圖3,本發(fā)明實施例提供的第二種熔爐的主溝結構示意圖,其與上述實施例中的第一種熔爐的主溝結構相似,不同之處在于,第二種高爐的主溝結構緩沖區(qū)域11的弧形結構與其前端和/或后端的主溝主體100的側壁40之間采用圓滑過渡連接的方式,形成過渡段12和過渡段13,這樣的設置,使高溫渣鐵溶液在落液點50處匯聚后,在流線型依次連接的過渡段12、緩沖區(qū)域11的弧形結構以及過渡段13的導向作用下,將渣鐵溶液對主溝前段側壁40的沖擊力進行有效分解及抵消,而使其變?yōu)榻€(wěn)流狀態(tài),從而可以更好地減緩高溫渣鐵溶液在落液點50處對主溝前段10的沖擊磨損情況。
[0045]進一步地,請參見圖4,本發(fā)明實施例提供的第三種熔爐的主溝結構示意圖,其在第二種熔爐的主溝結構基礎上,其在主溝主體100中設置了多個緩沖區(qū)域11,當然多個緩沖區(qū)域11可以分別設置在主溝前段10或者主溝中段20或者主溝后段30上,用于進一步減緩主溝主體100內渣鐵溶液的流速,在減緩其對主溝前段10的磨損的同時更利于后續(xù)的渣鐵分離過程的進行。
[0046]請參見圖5,本發(fā)明實施例提供的第四種熔爐的主溝結構示意圖,其與上述實施例中提供的第二種熔爐的主溝結構不同之處在于,其在緩沖區(qū)域11的外周側設置有加厚襯層14,并且加厚襯層14與緩沖區(qū)域11處側壁40之間的最薄壁厚大于主溝中段20和主溝后段30的壁厚。采用該加厚襯層14的設置以對緩沖區(qū)域11的整體結構進一步加固,增加緩沖區(qū)域11的結構的穩(wěn)定性,增加其可磨損消耗的區(qū)域,以使主溝前段10和主溝中段20以及主溝后段30的磨損情況基本同步,節(jié)省澆注料,簡化維修過程的同時提高生產(chǎn)效率。
[0047]請參見圖6,本發(fā)明實施例提供的第四種熔爐的主溝結構的A-A剖面結構示意圖,由于處于主溝結構中的高溫渣鐵溶液的液面不會到達側壁40的頂面,所以將主溝前段10的側壁40為向外傾斜的斜面,其與底部60構成倒等腰梯形,以保證側壁40下部與其上部的磨損效率同步,避免側壁40的下部被嚴重磨損后需要單獨多次維修操作給出鐵工作帶來不便。當然該側壁40的結構還可以應用到另外幾種熔爐的主溝結構中。
[0048]請參見圖7,本發(fā)明實施例提供的熔爐的主溝結構的A-A剖面結構示意圖;其與上述實施例中的熔爐的主溝結構的側壁40結構不同之處在于,主溝前段10的側壁40為向外凹的弧形面41,并且弧形面41的最寬點靠近于渣鐵溶液液面所在位置,由于高溫渣鐵溶液的液面對于側壁40的沖擊力最強,通過這樣設置可以通過弧形面41的導流作用更好地抵消高溫渣鐵溶液形成的環(huán)流對側壁40的沖擊作用,從而減弱其對主溝前段10處側壁40的磨損情況。當然該弧形面41可以僅設置在主溝前段10的側壁40處,也可以設置在主溝主體100的整個側壁40上。當然該側壁40的結構還可以應用到另外幾種熔爐的主溝結構中。
[0049]進一步地,主溝前段的側壁40和底部60還可以設置為形成如圖8中所示的圓弧面,進一步使渣鐵溶液在主溝前段10處將對側壁40和底部60的沖擊力瞬間被導流,并沿圓弧面被抵消,降低側壁40和底部60的毀損速率。當然本發(fā)明的側壁40的結構并不限于此,在其他實施例中側壁40還可以為其他可以對渣鐵溶液形成的沖擊力進行抵消的結構。并且該圓弧面可以僅設置在主溝前段10的側壁40和底部60處,也可以設置在主溝主體100的整個側壁40和底部60處。當然該側壁40的結構還可以應用到另外幾種熔爐的主溝結構中。
[0050]請參見圖9,本發(fā)明實施例提供的熔爐的主溝結構的一種B-B剖面結構示意圖,圖示,在主溝前段10的底部60處設置有由平滑過渡的凸部61和凹部62組成的緩沖結構,為落液點50處的高溫渣鐵溶液提供底部的緩沖作用,使其可以快速轉化為近穩(wěn)流狀態(tài)。進一步地使落點處50的高溫渣鐵溶液的流向與凸部61和凹部62之間的連線相切,這樣使得落液點50處的渣鐵溶液形成的沖擊力順延凸部61和凹部62之間的連線的輪廓流下,避免其直接垂直接觸落液點50形成過強的沖擊力而對落液點50造成較大磨損。
[0051]進一步地,主溝主體100底部60還設置有坡度,其坡度值在0.5%至1.5%之間,以便于控制渣鐵溶液在主溝結構中的流速,利于渣鐵分離。而且主溝主體100的整體結構還可以設置為從外到里依次由鋼模層、磚層和澆注層三層或者其他有利于結構穩(wěn)定的層式結構組成,進一步增強其結構的穩(wěn)定性減小磨損,節(jié)省材料的同時提高生產(chǎn)效率。當然上述實施例中所述的高溫渣鐵溶液同高溫渣液。
[0052]綜上所述,本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0053]1、本發(fā)明通過在主溝前段的落液點位置相應設置緩沖區(qū)域,為從出液口流出落到主溝主體上的高溫渣液提供緩沖力,更快地使其接近穩(wěn)流狀態(tài),防止高溫渣液形成的過強沖擊力對主溝前段造成的較快的毀損率,消除了傳統(tǒng)主溝后段大修前需對主溝前段進行多次修補而造成的浪費澆注料的問題,延長了主溝結構的整體使用壽命。
[0054]2、本發(fā)明通過將緩沖區(qū)域設置為弧形結構,并將其與前段和/或后端的主溝主體的側壁之間圓滑過渡連接,通過流線型設計對落液點處的高溫渣液進行導流,分擔抵消其產(chǎn)生的沖擊力,減緩高溫渣液產(chǎn)生的環(huán)流沖擊主溝前段,從而進一步降低對主溝前段的磨損率,避免在對主溝后段大修之前需要頻繁的對主溝前段進行修補。并且可設置多個緩沖區(qū)域減緩高溫渣液的流動速度,更利于渣液分離,并使主溝主體內貯存一定量的液體,減緩其氧化。
[0055]3、本發(fā)明通過將主溝主體的側壁設置為弧形面,并且弧形面的最寬點平齊于渣鐵溶液液面所在位置,從而通過弧形面的導流作用更好地抵消高溫渣鐵溶液形成的環(huán)流對側壁的沖擊作用,從而減弱其對側壁的磨損情況。
[0056]4、本發(fā)明通過將主溝主體的底部設置為由凸部和凹部平滑過度連接的緩沖結構,為落液點處的高溫渣鐵溶液提供底部的緩沖作用,使其可以快速轉化為近穩(wěn)流狀態(tài)。進一步地將落點處的高溫渣鐵溶液的流向與凸部和凹部之間的連線相切,使得落液點處的渣鐵溶液形成的沖擊力順延凸部和凹部之間的連線的輪廓流下,避免其直接垂直接觸落液點形成過強的沖擊力而對落液點造成較大磨損。
[0057]以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié),在本發(fā)明的技術構思范圍內,可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0058]另外需要說明的是,在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合,為了避免不必要的重復,本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0059]此外,本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種熔爐的主溝結構,用于盛接并輸送從熔爐的出液口流出的高溫渣液,其包括主溝主體(100),所述主溝主體(100)包括依次連接的主溝前段(10)、主溝中段(20),主溝后段(30);所述高溫渣液落到所述主溝前段(10)的落液點(50)處,被所述主溝中段(20)和所述主溝后段(30)進行輸送;其特征在于,所述主溝前段(10)的落液點(50)處設置有用于為落到所述主溝前段(10)上的所述高溫渣液提供緩沖作用的緩沖區(qū)域(11)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述緩沖區(qū)域(11)的內部輪廓為弧形結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述緩沖區(qū)域(11)的內部輪廓為半圓弧、橢圓弧。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述緩沖區(qū)域(11)與其前端和/或其后端的所述主溝主體(100)的側壁之間圓滑過渡連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述緩沖區(qū)域(11)的外周設置加厚襯層(14)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述主溝主體(100)上設置有多個所述緩沖區(qū)域(11)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述主溝主體(100)的側壁(40)設置為向外凹的弧形面(40)。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐的主溝結構,其特征在于,所述主溝主體(100)的底部(60)設置有由平滑過渡的凸部(61)和凹部(62)組成的緩沖結構。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種高爐的主溝結構,其特征在于,所述落液點(50)處的高溫渣液的流向與所述凸部(61)和凹部(62)之間的連線相切。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種熔爐的主溝結構,其特征在于,所述主溝主體(100)的主溝前段(10)、所述主溝中段(20)以及所述主溝后段(30)采用預制件連接而成。
【文檔編號】C21B7/14GK104388617SQ201410745870
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】李洪會, 唐勛海, 徐自偉, 張君博, 范詠蓮, 邱海龍, 張雯文, 鄭江, 鄭期波, 劉興平, 李曉偉, 王永利, 張正富, 沈巖林, 徐炎慧, 劉剛, 忻展華, 余杰, 岳光峰, 常海青 申請人:中國京冶工程技術有限公司, 中冶建筑研究總院有限公司, 北京紐維遜建筑工程技術有限公司