專利名稱：一種帶有自保護(hù)功能爐底的電爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有自保護(hù)功能的爐底的電爐，它適合于鋼鐵工業(yè)和有色 金屬冶煉的電爐或礦熱爐的爐底保護(hù)，特別適用于釩鈦磁鐵礦直接還原鐵和鈦鐵礦冶煉 的高溫電爐的爐底保護(hù)。
背景技術(shù)：
用釩鈦磁鐵礦直接還原鐵和鈦鐵礦冶煉高鈦渣(Ti02 >45% )以及含鐵、釩、 鎳、鉻等元素的鐵水，常用礦熱電爐。由于產(chǎn)品溫度高達(dá)1650°C-170(TC，目前，這種 冶煉電爐爐底常用耐火溫度可達(dá)2000°C的鎂磚磚塊砌筑，砌筑而成的耐火砌體本身存在 有成千上萬(wàn)個(gè)磚縫，而且筑爐時(shí)如果控制不好或者磚體受高溫?zé)崤蛎洃?yīng)力的作用，難免 使砌筑成的爐底內(nèi)襯上產(chǎn)生許多或大或小的縫隙，給鐵水從電爐爐底內(nèi)襯向下滲漏提供 了可乘之機(jī)。由于鐵水比重大于7.0g/cm3，渣液比重小于3.09/cm3，鐵水總是沉于電爐 的爐底區(qū)域，溫度高達(dá)1300°C以上的鐵水具有較好的流動(dòng)性，在爐底區(qū)域上有縫就鉆， 讓整個(gè)爐底內(nèi)襯的耐火砌體逐漸呈支離破碎之態(tài)。長(zhǎng)此下去，爐底區(qū)域的鐵水溫度愈來(lái) 愈高，向下愈滲愈深，最后會(huì)損壞爐底內(nèi)襯甚至燒穿爐底。在這種情況下，電爐被迫停 爐大修，大修時(shí)需把整個(gè)爐襯全部拆掉，重新筑爐。電爐停產(chǎn)至少30天以上，所產(chǎn)生的 大修費(fèi)用數(shù)百萬(wàn)元，給生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如果鐵水滲漏太多，還可能會(huì)造成重 大的火災(zāi)或爆炸事故。公開(kāi)號(hào)為CN101349503A(200810214494.8)的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于冶煉鈦
渣的電爐，在其爐底采用耐火磚砌筑了風(fēng)冷通道14，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向風(fēng)冷通道內(nèi)送風(fēng)，實(shí) 現(xiàn)爐底爐襯的冷卻。然而在電爐工作中，這種采用耐火磚自然砌筑的風(fēng)冷通道的耐火磚 體容易變形，工作穩(wěn)定性差，變形后會(huì)產(chǎn)生堵塞，甚至破壞整個(gè)爐底風(fēng)冷通道，使冷卻 失效，而且磚通道損壞后不能檢修，只能被迫停爐把整個(gè)爐底內(nèi)襯全部拆掉進(jìn)行重新砌
Λ-Λ·鞏。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述冶煉電爐爐底結(jié)構(gòu)易漏鐵水的嚴(yán)重缺陷和爐底磚風(fēng)冷通道的局限性和 不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，這種埋設(shè)冷卻管的爐 底采用簡(jiǎn)單且高效的冷卻裝置，通過(guò)降低爐底內(nèi)襯耐火材料的工作溫度，從而使流經(jīng)電 爐爐底內(nèi)襯工作層表面的炙熱鐵水凝固形成一層冷凝的死鐵水層，這種不流動(dòng)的鍋狀式 的鐵殼層能夠有效地封住滲漏鐵水或其他有色金屬液的磚縫，確保爐底設(shè)備的安全，從 而延長(zhǎng)了電爐爐底內(nèi)襯的使用壽命，而且減少了電爐大修費(fèi)用，達(dá)到了電爐生產(chǎn)的安 全、高產(chǎn)和爐役長(zhǎng)壽的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案一種帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，具有冷卻系統(tǒng)、冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、爐殼8、 爐底、爐頂和爐墻，所述爐底包括電爐底板9和用耐火材料砌筑在其上形成的爐襯，所述爐底內(nèi)襯中還包括多個(gè)同心成排設(shè)置的預(yù)留孔，并且這些孔的軸心與爐殼8兩側(cè)側(cè)壁 上的通孔的軸心位于同一直線上，共同形成爐底爐襯中的冷卻通道。所述冷卻系統(tǒng)包 括冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置1，其輸出口與冷卻介質(zhì)配入總管2連接，至少一根輸入支管 3，每根輸入支管3的輸入端與冷卻介質(zhì)配入總管2連接，每根輸入支管3上安裝有控制 冷卻強(qiáng)度的供給量調(diào)節(jié)閥4，至少一根冷卻管5，從爐殼8 —側(cè)的通孔穿入所述的爐底內(nèi) 襯中的冷卻通道，并從爐殼8另一側(cè)的通孔中穿出，用于接收來(lái)自每根輸入支管3的輸出 端的冷卻介質(zhì)，排出管6，從冷卻管5的尾部引出，用于排出熱水，收集管7，其輸入口 與排出管6的尾部相連接，其輸出口與所述冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)連接。所述的冷卻系統(tǒng)或冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)采用的冷卻介質(zhì)是冷卻水或冷卻空氣。如 果所述的冷卻介質(zhì)采用冷卻水，優(yōu)選用軟水，以防止在水管中結(jié)垢。所述的冷卻介質(zhì)驅(qū) 動(dòng)裝置為水壓大于0.2Mpa的供水泵。如果所述的冷卻介質(zhì)為冷空氣，其風(fēng)量為每m2爐 膛面積600-900m7h · m,風(fēng)壓優(yōu)選在1 OOOPa。所述的冷卻介質(zhì)配入總管是斷面圓形的鋼管。所述的供給量調(diào)節(jié)閥為與輸入支管的管徑相同的手動(dòng)閘閥。所述的冷卻管是無(wú)縫厚壁鋼管，其外徑小于所述爐殼上的通孔的孔徑，優(yōu)選冷 卻管5的外徑比所述爐殼8上的通孔的孔徑小10-20mm。在冷卻管5的外殼的外圓周的 上下左右空間內(nèi)留有的自由空隙內(nèi)填入散狀填料，在冷卻管5的外殼的外圓周的上半圓 部分填以碳質(zhì)傳熱材料，下半圓部分填以鎂質(zhì)填料。所述的排出管的管徑和數(shù)量與冷卻管相同，從垂直高度上，排出管連接收集管 的排水口的位置高于其連接冷卻管的進(jìn)水口的位置，以保證冷卻管內(nèi)始終充滿冷卻水。本實(shí)用新型裝置利用爐底內(nèi)襯中埋設(shè)鋼管，向鋼管內(nèi)通以冷水或冷空氣，使?fàn)t 底鐵水中的炙熱鐵水或有色金屬液在爐底內(nèi)襯的工作層表面冷凝形成鍋底狀的固體層， 從而利用該固態(tài)冷鐵層，有效阻止了鐵水或有色金屬液向爐底內(nèi)襯耐火材料的磚縫中滲 漏。該裝置冷卻管的中心溫度低，僅250 350°C，明顯低于前述現(xiàn)有技術(shù)的550 650并且比采用磚通道安全得多，對(duì)電爐爐底內(nèi)襯的保護(hù)具有明顯的改善效果，是實(shí) 現(xiàn)電爐長(zhǎng)壽，安全生產(chǎn)，穩(wěn)定高產(chǎn)的有力保證，也為減少爐底大修換襯操作節(jié)約了大量 的時(shí)間和資金。

圖1為本實(shí)用新型電爐的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中使用數(shù)字標(biāo)號(hào)的技術(shù)含義為1冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置2冷卻介質(zhì)配入總管3輸入支管4供給量調(diào)節(jié)閥 5冷卻管 6排出管7收集管 8爐殼9電爐底板
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
及其所帶來(lái)的積極效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。本實(shí)用新型的技術(shù)方案不限于實(shí)施例的描述。[0020]本實(shí)用新型帶有自保護(hù)功能爐底的電爐具有冷卻系統(tǒng)、冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、爐 殼8、爐底、爐頂和爐墻，所述爐底包括電爐底板9和用耐火材料砌筑在其上形成的爐 襯，所述爐底內(nèi)襯中還包括多個(gè)水平同心成一排設(shè)置的預(yù)留孔，并且這些孔的軸心與爐 殼8兩側(cè)側(cè)壁上的通孔的軸心位于同一直線上，共同形成埋設(shè)在爐底爐襯中用于容納冷 卻管5穿過(guò)的冷卻通道。電爐的冷卻系統(tǒng)包括冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置1、冷卻介質(zhì)配入總管 2、輸入支管3、供給量調(diào)節(jié)閥4、冷卻管5、從冷卻管5尾部引出的排出管6和與所述 循環(huán)系統(tǒng)連接的收集管7，所述冷卻管5為至少一根，它們從爐殼8—側(cè)的通孔穿入電 爐內(nèi)，然后穿過(guò)在爐底內(nèi)襯中形成的多個(gè)同心預(yù)留孔后，再?gòu)臓t殼8另一側(cè)上的通孔穿 出，由這些冷卻管5在爐底內(nèi)襯中形成冷卻通道。所述冷卻介質(zhì)配入總管2將由冷卻介 質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置1輸入的冷卻介質(zhì)供給與之連接的至少一根輸入支管3，每根輸入支管3通過(guò) 其上安裝的供給量調(diào)節(jié)閥4，將冷卻介質(zhì)送入埋在爐底內(nèi)襯預(yù)留孔中的冷卻管5中，收集 管7將從排出管6中排出的熱水排放到所述冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)處理后循環(huán)使 用?，F(xiàn)以水冷實(shí)施方式為例具體說(shuō)明本實(shí)用新型。冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置1采用常規(guī)供 水泵，其水量按9000KVA電爐爐膛面積設(shè)定為5m3/h · m2，水壓大于0.2Mpa。冷卻介 質(zhì)配入總管2是斷面圓形的鋼管，輸入支管3是從冷卻介質(zhì)配入總管2上接引出來(lái)的23 根直徑為Φ70ιηιη的管道，供給量調(diào)節(jié)閥4采用與輸入支管3的管徑相同的手動(dòng)閘閥，每 根輸入支管3上裝1個(gè)供給量調(diào)節(jié)閥4。冷卻管5為埋在爐底內(nèi)襯的預(yù)留孔中的23根直 徑為Φ 70mm的管道，冷卻管5采用無(wú)縫厚壁鋼管，電爐爐殼8上供冷卻管5穿入的通孔 的孔直徑為Φ 90mm，冷卻管5的外徑小于所述爐殼8上的通孔的直徑，優(yōu)選的，冷卻管 5的外徑比爐殼8上的通孔的直徑小10-20mm，以便向冷卻管5外殼的外圓周的上下左右 空間內(nèi)留有的自由空隙內(nèi)填入散狀填料，在上半圓部分填以碳質(zhì)傳熱材料，下半圓部分 填以鎂質(zhì)填料，允許冷卻管5在爐底內(nèi)襯留有的上下左右空間自由空隙內(nèi)有少量位移， 以防止電爐爐殼膨脹與冷卻管不同步時(shí)，產(chǎn)生切斷冷卻管5的事故。排出管6為從冷卻 管5尾部引出的管道，負(fù)責(zé)將完成換熱的熱水排到收集管7中，其管徑和數(shù)量與冷卻管5 相同，收集管7收集從排出管6中排出的熱水，再經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)處理后循環(huán)使用。從垂直 高度上看，排出管6連接收集管7的排水口的位置應(yīng)高于爐底內(nèi)襯中冷卻通道中心線的位 置，以保證冷卻管5內(nèi)始終充滿冷卻水。下面說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理。冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置1供給的冷卻水經(jīng)冷卻介 質(zhì)配入總管2、輸入支管3及供給量調(diào)節(jié)閥4，把冷卻水送到埋在電爐爐底的耐火材料砌 體中的多根冷卻管5中，讓其冷卻爐底內(nèi)襯的耐火材料，爐底內(nèi)襯緊靠鐵水工作層的降 溫，使所接觸的爐底鐵水冷卻，從而在爐底內(nèi)襯工作層表面上凝固成固體層(鐵水凝固 溫度為1150°C-1250°C)，它將爐底內(nèi)襯的磚縫封住，使之不再漏鐵水。而且爐底冷卻 后，凝結(jié)的凍鐵水層會(huì)自動(dòng)形成，即使?fàn)t內(nèi)熱變化，它也會(huì)維持。冷凝死鐵水層的薄厚 可以通過(guò)操作供給量調(diào)節(jié)閥控制其冷卻水或冷空氣的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻強(qiáng)度的調(diào)整。從 3根冷卻管5中流出的熱水，經(jīng)排出管6向上排出，進(jìn)入收集管7中，這些換熱后的熱水 流回水處理站，經(jīng)處理后循環(huán)使用。本實(shí)用新型冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)采用的冷卻介質(zhì)可以是冷卻水或冷卻 空氣。冷卻水優(yōu)選用軟水，以防止在水管中結(jié)垢。本裝置可方便現(xiàn)場(chǎng)靈活選取冷水介質(zhì)。例如在無(wú)水或缺水的地區(qū)，也可以采用冷空氣介質(zhì)，其風(fēng)量為每m2爐膛面積 600-900m3/h · m2，風(fēng)壓優(yōu)選在lOOOPa。本實(shí)用新型使用的冷卻水或空氣是從埋入爐底 內(nèi)襯的一至多根冷卻通道鋼管中流動(dòng)，比前述的現(xiàn)有技術(shù)在磚砌的通道中流動(dòng)更安全可 靠，而且在冷卻實(shí)施后，冷卻管中心溫度將低于250-350°C，顯著延長(zhǎng)了爐底內(nèi)襯的使用
壽命ο 本實(shí)用新型裝置適合于鋼鐵工業(yè)和有色金屬冶煉的電爐的爐底保護(hù)，還可以用 于冶煉鎳鐵、錳鐵、硅鐵、鉻鐵、釩鐵、高鈦渣等的埋弧爐或礦熱爐上。
權(quán)利要求1.一種帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，具有冷卻系統(tǒng)、冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、爐殼(8)、 爐底、爐頂和爐墻，所述爐底包括電爐底板(9)和用耐火材料砌筑在其上形成的內(nèi)襯， 其特征在于所述爐底內(nèi)襯中還包括多個(gè)同心成排設(shè)置的預(yù)留孔，并且這些孔的軸心與爐殼(8) 兩側(cè)側(cè)壁上的通孔的軸心位于同一直線上，共同形成爐底內(nèi)襯中的冷卻通道，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其輸出口與冷卻介質(zhì)配入總管(2)連接，至少一根輸入支管(3)，每根輸入支管(3)的輸入端與冷卻介質(zhì)配入總管(2)連接， 每根輸入支管(3)上安裝有控制冷卻強(qiáng)度的供給量調(diào)節(jié)閥(4)，至少一根冷卻管(5)，從爐殼(8) —側(cè)的通孔穿入所述的爐底內(nèi)襯中的冷卻通道，并 從爐殼⑶另一側(cè)的通孔中穿出，用于接收來(lái)自每根輸入支管⑶的輸出端的冷卻介質(zhì)，排出管(6)，從冷卻管(5)的尾部引出，用于排出熱水， 收集管(7)，其輸入口與排出管(6)的尾部相連接，其輸出口與所述冷卻介質(zhì)循環(huán)系 統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻系 統(tǒng)和冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)采用的冷卻介質(zhì)是冷卻水或冷卻空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻介 質(zhì)為冷卻水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻介 質(zhì)為冷空氣，其風(fēng)量為每m2爐膛面積600-900m7h · m2，風(fēng)壓在lOOOPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻介 質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置(1)為水壓大于0.2Mpa的供水泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻介 質(zhì)配入總管(2)是斷面圓形的鋼管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的供給量 調(diào)節(jié)閥(4)為與輸入支管(3)的管徑相同的手動(dòng)閘閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻管 (5)是無(wú)縫厚壁鋼管，其外徑小于所述爐殼(8)上的通孔的孔徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的冷卻 管(5)的外徑比所述爐殼⑶上的通孔的孔徑小10-20mm，散狀填料填入冷卻管(5)的 外殼的外圓周的上下左右空間中的自由空隙內(nèi)，在冷卻管(5)的外殼的外圓周的上半圓 部分填以碳質(zhì)傳熱材料，下半圓部分填以鎂質(zhì)填料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的帶有自保護(hù)功能爐底的電爐，其特征在于所述的排 出管(6)的管徑和數(shù)量與冷卻管(5)相同，從垂直高度上，排出管(6)連接收集管(7)的 排水口的位置高于其連接冷卻管(5)的進(jìn)水口的位置。
專利摘要帶有自保護(hù)功能爐底的電爐具有冷卻系統(tǒng)，包括冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置、冷卻介質(zhì)配入總管、輸入支管、供給量調(diào)節(jié)閥、通過(guò)爐殼兩側(cè)的通孔穿入、穿出爐底內(nèi)襯的至少一根冷卻管、從冷卻管尾部引出的排出管和與所述循環(huán)系統(tǒng)連接的收集管，爐底內(nèi)襯中預(yù)留一排容納冷卻管的孔，所述冷卻介質(zhì)配入總管將由冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置輸入的冷卻介質(zhì)供給與之連接的至少一根輸入支管，每根輸入支管通過(guò)其上安裝的供給量調(diào)節(jié)閥，將冷卻介質(zhì)送入埋在爐底內(nèi)襯砌磚中的冷卻管中，收集管將從排出管中向上排出的熱水排放到所述循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)處理后循環(huán)使用。該裝置具有自保護(hù)爐底不漏鐵水和有色金屬液的功能，是實(shí)現(xiàn)電爐爐墻長(zhǎng)壽，安全生產(chǎn)，穩(wěn)定高產(chǎn)的有力保證。
文檔編號(hào)F27D9/00GK201795683SQ201020228470
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者余遠(yuǎn)建, 周祿軍, 張珂澤, 李華彬, 秦廷許, 黃建平 申請(qǐng)人:四川龍蟒礦冶有限責(zé)任公司