帶有外部歧管的冷卻壁的制作方法
【專利說(shuō)明】帶有外部歧管的冷卻壁
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§ 119(a)要求于2013年2月I日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/760, 025的優(yōu)選權(quán)的權(quán)益，其內(nèi)容在此通過(guò)引證并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明通常涉及用于在高爐或其它冶金爐的框架、冷卻壁和/或冷卻器中構(gòu)造和安裝磚，諸如耐火磚的設(shè)備和方法。相關(guān)領(lǐng)域包括用于冷卻高爐和其它冶金爐的系統(tǒng)和方法。相關(guān)領(lǐng)域包括冷卻板和冷卻的冷卻壁。
[0004]【背景技術(shù)】-本發(fā)明的領(lǐng)域
[0005]用于在高爐和其它冶金爐中冷卻耐火磚的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)造包括冷卻的冷卻壁。
[0006]傳統(tǒng)的冷卻的冷卻壁很難安裝在熔爐中，因?yàn)樗鼈冃枰ㄟ^(guò)熔爐殼、進(jìn)出冷卻壁的進(jìn)口/出口管道系統(tǒng)所必需的熔爐殼中冷卻壁的多個(gè)檢查孔或縫隙。
[0007]此外，傳統(tǒng)的冷卻的冷卻壁相對(duì)較脆弱，因?yàn)樗鼈兎浅Ｈ菀资艿接捎谌蹱t內(nèi)溫度變化所引起的膨脹/收縮的影響，特別地在冷卻壁和熔爐殼之間的單獨(dú)管道連接上的其影響，諸如焊接裂口。
[0008]傳統(tǒng)的冷卻的冷卻壁具有需要幫助在熔爐殼上支撐冷卻壁的大量重要和/或關(guān)鍵的支撐螺栓。
[0009]傳統(tǒng)的銅冷卻冷卻壁通常為平面的矩形形狀并基本上平行地或盡可能平行地被布置在熔爐內(nèi)，賦予熔爐的金屬殼為冷卻壁和/或熔爐內(nèi)部的形狀。冷卻冷卻壁通常覆蓋恪爐金屬殼的內(nèi)表面的很大比例。諸如耐火磚的耐火襯砌可以設(shè)置在該冷卻壁的表面中、上或周圍，諸如設(shè)置在由該冷卻壁限定的狹槽或通道內(nèi)的磚。冷卻壁也具有提供通路或容納內(nèi)部管道的空腔。這種通路或管道系統(tǒng)被連接到從該冷卻壁的熔爐殼側(cè)延伸并穿透該熔爐的金屬殼的一個(gè)或多個(gè)外部管道。例如，諸如在升高壓力下的冷卻劑，例如水通過(guò)管道和通路被抽吸，以冷卻該冷卻壁。被冷卻的冷卻壁因此冷卻了被設(shè)置在由該冷卻壁限定的狹槽或通道內(nèi)的耐火磚。
[0010]當(dāng)前的冷卻壁或冷卻板磚設(shè)計(jì)通常在將冷卻的冷卻壁/面板安裝在熔爐中之前，安裝在冷卻器的凹槽或通道內(nèi)冷卻壁。此外，許多傳統(tǒng)的耐火磚被設(shè)計(jì)成被安裝在平面冷卻壁或冷卻器中。當(dāng)使用帶有預(yù)裝磚的平面或彎曲的冷卻壁/冷卻器時(shí)，冷卻壁被安裝在熔爐中并在每一對(duì)相鄰冷卻壁之間具有撞擊間隙，以允許結(jié)構(gòu)偏差。這些撞擊間隙然后填充耐火材料以在該間隙的側(cè)面上封閉在冷卻壁/磚結(jié)構(gòu)之間的間隙。耐火材料填充的撞擊間隙通常是在包括傳統(tǒng)冷卻壁/磚結(jié)構(gòu)的熔爐襯砌中的弱點(diǎn)。在熔爐的操作過(guò)程中，撞擊間隙往往過(guò)早地被侵蝕并且熔爐氣體在冷卻壁之間經(jīng)過(guò)。此外，這種傳統(tǒng)的冷卻壁/磚結(jié)構(gòu)使磚邊緣突出到熔爐內(nèi)，其暴露于通過(guò)熔爐下落的物質(zhì)和其它碎片。這種突出的磚邊緣往往比非突出邊緣更頻繁地磨損，導(dǎo)致下落通過(guò)熔爐的損壞或粉碎的磚，其對(duì)熔爐襯砌造成進(jìn)一步的損害。這種損壞的磚也暴露了該冷卻壁，從而導(dǎo)致其被過(guò)早地?fù)p壞或磨損。
[0011]當(dāng)前的冷卻壁或冷卻板磚通常安裝在作為主要附接方法采用的直凹槽中以在冷卻器中保持該磚，或當(dāng)磚在熔爐運(yùn)轉(zhuǎn)中被加熱時(shí)，通常逐漸變細(xì)以迫使不被鎖定在冷卻壁的凹槽中的磚推靠冷卻器。
[0012]同樣，近年來(lái)，常見(jiàn)的做法是在它們前面不用耐火材料安裝冷卻壁，并試圖形成渣殼層以在高爐中保護(hù)和隔離該冷卻壁。該過(guò)程相關(guān)的渣殼在使用中重復(fù)地產(chǎn)生和失去，并且實(shí)際上改變了熔爐性能。渣殼僅能在熔爐的粘性區(qū)形成。因此，如果粘性區(qū)被錯(cuò)誤地確定，該渣殼方法不是有效的。此外，熔爐的粘性區(qū)根據(jù)填充材料改變并且在熔爐段中在不同時(shí)間失去了渣殼粘附。這導(dǎo)致在整個(gè)冷卻壁和熔爐中不均勻的溫度。然而，無(wú)論粘附如何，一種改進(jìn)的磚耐火襯砌保護(hù)該冷卻壁，并且對(duì)于這種渣殼絕緣過(guò)程將是優(yōu)選的，即使在某些情況下，可能依然可取的是形成渣殼以保護(hù)該改進(jìn)的耐火材料。
[0013]當(dāng)前的鎖定磚設(shè)計(jì)，如在互補(bǔ)形狀的冷卻壁通道中的燕尾磚在其整個(gè)垂直厚度上是相對(duì)較薄的。這種薄頸部的磚很容易在其薄頸部開(kāi)裂，從而形成可擊打并傷害熔爐襯砌的其它磚和冷卻壁的落入熔爐內(nèi)的磚碎片和磚塊。
[0014]在冷卻壁前面結(jié)合磚的許多更老的冷卻壁設(shè)計(jì)在該冷卻壁前面采用了多行或?qū)拥拇u。這種結(jié)構(gòu)包含接頭，該接頭進(jìn)一步阻止了離該冷卻壁最遠(yuǎn)的磚的有效冷卻。
[0015]如以上所列出的，許多缺點(diǎn)與已知的冷卻壁和耐火磚結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。
[0016]因此，需要提供一種具有相對(duì)于傳統(tǒng)冷卻壁具有許多優(yōu)點(diǎn)的冷卻壁，諸如:(I) 一種提供便于安裝的冷卻壁，因?yàn)檫@減少了通過(guò)熔爐殼、進(jìn)出冷卻壁的進(jìn)口 /出口管道系統(tǒng)所必需的在熔爐殼中需要的檢查孔或縫隙的數(shù)量冷卻壁；(2) —種具有外部歧管的冷卻壁，所述外部歧管提供對(duì)于冷卻壁在熔爐殼上的安裝所需要的更多支撐；(3) —種由于熔爐中的溫度變化而引起的冷卻壁膨脹/收縮影響被最小化的冷卻壁，因?yàn)橐雅懦说饺蹱t殼的單獨(dú)管道連接；(4) 一種減少在與熔爐殼的管道連接中焊接裂口的冷卻壁，因?yàn)橐雅懦诉@種連接；(5) —種減少需要幫助在熔爐殼上支撐冷卻壁的任何支撐螺栓的重要性/關(guān)鍵程度的冷卻壁，由于這些螺栓不再單獨(dú)地依賴支撐冷卻壁，因?yàn)橥獠科绻艹休d在熔爐殼上支撐冷卻壁所需的很多負(fù)載。
[0017]因此，也需要提供一種帶有外部歧管的冷卻壁，其中，耐火磚可在冷卻的冷卻壁安裝在熔爐中之前或之后被安裝在平面或曲面的冷卻壁或冷卻器中。此外，在熔爐中冷卻壁/磚結(jié)構(gòu)的改造或重建的過(guò)程中，本發(fā)明的耐火磚可整體或局部地更換或重新安裝，而不從該熔爐移除冷卻壁或冷卻器。
[0018]此外，需要提供一種帶有外部歧管的冷卻壁，其在該熔爐的內(nèi)部圓周周圍提供了連續(xù)襯砌，該襯砌消除了相鄰冷卻壁的磚之間的撞擊間隙，并且從而增加了熔爐襯砌的完整性和壽命。
[0019]此外，需要提供一種對(duì)于在高爐中使用理想的冷卻壁/磚結(jié)構(gòu)，其中沒(méi)有磚邊緣暴露或突出到熔爐內(nèi)以增加熔爐襯砌的壽命和完整性。
[0020]此外，需要提供一種帶外部歧管的冷卻壁，其中，耐火磚可被安裝在冷卻壁或冷卻器上，該冷卻壁或冷卻器與停留在這種冷卻壁或冷卻器的凹槽中的磚呈角度傾斜，以及其中，磚可在該冷卻壁被安裝在熔爐中之前和/或之后插入該冷卻壁的前表面和/或從該冷卻壁的前表面移除。
[0021]此外，需要提供一種帶有外部歧管的冷卻壁，其中，耐火磚被雙重鎖定到所述冷卻壁的通道內(nèi)(I)通過(guò)磚和冷卻壁通道的互補(bǔ)表面，冷卻壁通過(guò)插入每個(gè)磚的一部分到所述冷卻壁的通道或凹槽中并且同時(shí)或隨后在基本平行于所述冷卻壁的平面的軸線上旋轉(zhuǎn)每個(gè)磚，互補(bǔ)表面接合和/或(b)使得所述磚的底部在朝著或?qū)嵸|(zhì)上朝所述冷卻壁的方向旋轉(zhuǎn)，以接合所述通道和磚的這種互補(bǔ)表面從而固定或鎖定所述磚到所述通道腔室并防止其從所述通道或凹槽通過(guò)在所述冷卻壁的前表面中的開(kāi)口線性地移動(dòng)出去，以及(2)通過(guò)當(dāng)在熔爐運(yùn)轉(zhuǎn)中被加熱后膨脹的所述磚的傾斜或錐形段，并推靠所述冷卻壁或冷卻器以維持與其有效的結(jié)合，從而提供所述磚的高效冷卻，同時(shí)也將可破裂或破壞的任何磚保持在適當(dāng)位置。
[0022]此外，需要提供一種帶有外部歧管的冷卻壁，其中，所述冷卻壁表面溫度均勻，并且其允許更少損失熱量地更加一致的熔爐運(yùn)轉(zhuǎn)，從而減少熔爐和冷卻壁上的壓力和增加二者的壽命。
[0023]通過(guò)參考對(duì)以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將理解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]在一個(gè)優(yōu)選的方面中，本發(fā)明包括一種冷卻壁，包括外部殼體，包括被容納在所述外部殼體內(nèi)的單獨(dú)管道的內(nèi)部管道回路，其中，每個(gè)單獨(dú)管道都具有進(jìn)口端和出口端，并且其中，每個(gè)管道可以或不可以被機(jī)械地連接到另一管道，以及與所述殼體一體或設(shè)置在所述殼體上或內(nèi)的歧管；其中，每個(gè)單獨(dú)管道的進(jìn)口端和/或出口端設(shè)置在所述歧管中或由所述歧管容納。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的冷卻壁的又一個(gè)方面，所述歧管優(yōu)選地可由碳鋼制成并且所述殼體優(yōu)選地可由銅制成。
[0026]在本發(fā)明的冷卻壁的又一個(gè)方面中，所述歧管容納每個(gè)單獨(dú)管道的進(jìn)口和出口端。
[0027]在本發(fā)明的冷卻壁的又一個(gè)方面中，所述歧管由碳鋼制成并且所述殼體由銅制成，所述歧管容納每個(gè)單獨(dú)管道的進(jìn)口和出口端，并且其中，每個(gè)單獨(dú)管道的每個(gè)進(jìn)口和出口端中都在所述歧管的殼體內(nèi)由鑄銅局部地圍繞。
[0028]在另一優(yōu)選的第一方面中，本發(fā)明包括一種冷卻壁，包括外部殼體，包括被容納在所述外部殼體內(nèi)的單獨(dú)管道的內(nèi)部管道回路，其中，每個(gè)單獨(dú)管道都具有進(jìn)口端和出口端，并且其中，每個(gè)管道都可以或不可以被機(jī)械地連接到另一管道，以及與所述殼體一體或設(shè)置在所述殼體上或內(nèi)的歧管；其中，每個(gè)單獨(dú)管道的所述進(jìn)口端和/或出口端設(shè)置在所述歧管中或由所述歧管容納。此外，所述冷卻壁具有多個(gè)肋和多個(gè)通道，其中，所述冷卻壁的前表面限定了進(jìn)入每個(gè)通道的第一開(kāi)口 ；以及多個(gè)磚，其中在所述磚的旋轉(zhuǎn)后，每個(gè)磚經(jīng)由其第一開(kāi)口可插入到所述多個(gè)通道的一個(gè)內(nèi)到一個(gè)局部地設(shè)置在一個(gè)通道中的位置，使得所述磚的一個(gè)或多個(gè)部分至少局部地接合一個(gè)通道的和/或多個(gè)肋的第一肋的一個(gè)或多個(gè)表面，從而所述磚被鎖定，防止從一個(gè)通道通過(guò)其第一開(kāi)口經(jīng)由線性運(yùn)動(dòng)被移除，而第一不被旋轉(zhuǎn)。
[0029]在本發(fā)明的冷卻壁的又一個(gè)方面中，所述冷卻壁限定一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入每個(gè)通道內(nèi)的側(cè)開(kāi)口。
[0030]在本發(fā)明的