專利名稱：插入式爐襯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔化金屬的精煉。更具體地說，涉及鋁或其它熔化金屬精煉容器的爐襯。
在鋁的精煉中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于鑄鐵殼的壽命有限并且該壽命多少有些不確定，因而使得使用外部加熱的、耐火材料襯里的這種鑄鐵殼作為精煉容器的現(xiàn)有技術(shù)處于不利地位。這種不理想的條件起因于裂縫、折皺、氯化物腐蝕或沖蝕。此外，與這種鑄鐵殼有關(guān)的設(shè)計(jì)上的局限導(dǎo)致使用很難清洗的容器輪廓，因而對它們在工業(yè)操作中的使用造成其它的實(shí)踐上的不利條件。
人們在克服這種缺點(diǎn)的努力過程中，設(shè)計(jì)了包括具有在石墨塊上定位的電加熱元件的耐火材料襯里的容器的精煉系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括適宜于使鋁保持在熔化狀態(tài)的容器，并且該容器包括具有不滲透溶化金屬的內(nèi)部耐火材料的殼，而爐襯包括石墨塊，用于要置于熔化物表面之下的殼的內(nèi)部部分;以及至少一個電加熱裝置放入一個或更多石墨塊內(nèi)。
在建造現(xiàn)有技術(shù)的全耐火材料熔化鋁爐或保持容器時，容器通常襯有致密的可澆注耐火材料或致密的耐火磚。由于這種材料非常致密，并只含有少量呈弧立的氣泡或類似物形式的孔隙，這種材料就不被熔化的鋁所滲透。致密的爐襯由低密度耐火隔熱材料支撐，該低密度爐襯也包含在鋼殼之內(nèi)。
用于建造或重、砌現(xiàn)有技術(shù)的鋁精煉爐的一般實(shí)踐包括將可澆注耐火材料倒入砌有隔熱襯里的鋼殼。然后，需通過在爐內(nèi)加熱組件的漫長過程或通過使用在爐內(nèi)定位的輻射加熱器在現(xiàn)場干燥和養(yǎng)護(hù)澆注耐火材料。
為了克服這種現(xiàn)場澆注方法的局限性，已經(jīng)將一個預(yù)燒的內(nèi)耐火材料爐襯插入砌有隔熱襯里的鋼爐殼。這種方法所需時間少于現(xiàn)場澆注和干燥程序的時間。盡管如此，這種方法仍然需要將廢爐子從其操作位置上移開，并由天車或其它此類裝置提起，以便在換入預(yù)制的耐火材料爐料之前傾倒耐火爐襯材料并修補(bǔ)或更換剝落爐殼的耐火材料隔離層。
在現(xiàn)有技術(shù)中，確實(shí)需要產(chǎn)生一種改善的耐火材料襯里，以用在熔化鋁精煉容器以及其它裝盛這種熔化金屬的容器中。特別是需要有使砌爐襯的程序簡化的爐襯結(jié)構(gòu)，以便使廢爐子不需要從其工作位置上移開，并使?fàn)t子停工的時間減到最少。
下文中將帶著這些和其它目的詳細(xì)說明本發(fā)明，其新穎的特性將在權(quán)利要求中具體指出。
預(yù)制和預(yù)燒的耐火材料爐襯在起吊架上定位，用以在爐殼中做為一個整體立即裝配，并用以在爐子的工作位置上方便地更換。
下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明

圖1是放在爐殼內(nèi)的本發(fā)明的插入式爐襯的側(cè)視圖;
圖2是本發(fā)明的插入式爐襯在抬高位置上的側(cè)視圖，該位置用于將所述插入式爐襯裝入爐殼或從爐殼中取出;
圖3是圖1和圖2的插入式爐襯的俯視圖;
圖4是本發(fā)明插入式爐襯的起吊架部分的側(cè)視圖;
圖5是便于使本發(fā)明插入式爐襯的提起的起吊掛鉤粱的俯視圖。
通過提供位于起吊架上的預(yù)裝的耐火爐襯，以準(zhǔn)備和便于將其整體裝入精煉容器的爐殼，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本文稱為插入式爐襯的預(yù)裝耐火材料爐襯，都是在安裝之前預(yù)制和預(yù)燒的。這種插入式爐襯也可以簡單方便地從爐殼中提出，以便適當(dāng)?shù)負(fù)Q上新的預(yù)裝耐火材料爐襯。這樣，爐子就不必象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣從其運(yùn)行位置挪開并由天車或其它這種裝置提起以傾倒?fàn)t殼里面的廢耐火材料。
在使用本發(fā)明的插入式爐襯時，唯一需要的拆卸工作是在使用期后拆去爐子的頂蓋，以便使完全預(yù)裝的耐火材料爐襯能從爐殼中整體地提出，并在爐子的工作位置放入一個新的、完全預(yù)制的耐火材料爐襯。然后，當(dāng)在金屬精煉爐內(nèi)重新開始運(yùn)行時，在充入諸如鋁那樣的熔化金屬之前，將新安裝的預(yù)裝耐火材料爐襯加熱到所需要的工作溫度。將會認(rèn)識到，爐殼可以保持在工藝線中所需要的位置上，而所有的連接裝置都連在一起。因此，為換爐襯所造成的停工時間與現(xiàn)有技術(shù)相比大大縮短，在現(xiàn)有技術(shù)中，整個爐子都要從精煉工藝線上的工作位置移開。
參照附圖，具體地說，參照其圖1至圖4，精煉爐的爐殼由件號1表示，所述爐殼1一般是一個鋼殼，其底部在用于精煉鋁的爐子的工作位置上的基礎(chǔ)平臺2上定位。入口裝置3設(shè)置在爐子的一端，作為要處理的熔化的鋁通向精煉區(qū)4的通道，而出口5則用來從爐子相反一端排出精煉過的熔化的鋁。在精煉過程中，熔化的鋁在例如到水平線6的精煉區(qū)4中，自旋噴嘴7設(shè)置在所述水平線6之下的所述精煉區(qū)4內(nèi)，用來將霧狀氣體噴入熔化的鋁，并在精煉區(qū)4內(nèi)產(chǎn)生熔化鋁的循環(huán)流型和霧狀泡。自旋噴嘴7與穿過隔熱蓋9向上延伸至合適的驅(qū)動裝置的驅(qū)動軸8連接，用來使在精煉區(qū)4內(nèi)的熔化鋁中的自旋噴嘴轉(zhuǎn)動。
在圖1所示的爐殼1內(nèi)，定位在圖4中單獨(dú)示出的本發(fā)明的起吊架。一般由件號10所表示的所述起吊架具有在所述圖1中示出的鋼制底部11，該部在爐殼1的內(nèi)部定位，并放置在所述爐殼的底部，四根鋼制起吊桿或管12從底部11向上伸出，具體由圖3所示，每個這種起吊桿12的上部，以方便起吊架10的運(yùn)動，即使該起吊架進(jìn)出爐殼11的運(yùn)動。
在建造爐子的爐襯部分時，設(shè)置致密的澆注的精煉爐襯14，并用低密度的耐火隔熱層15支撐。正如上面所指出的，由于致密的澆注耐火爐襯14太致密，并且只含有少量呈孤立的氣泡和類似物的形式的孔隙，熔化的鋁不會滲透致密的澆注耐火材料爐襯。
合適的致密耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)與用于隔熱層15的導(dǎo)熱系數(shù)相比其導(dǎo)熱系數(shù)較高。這種硬的、致密的耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)在1500°F時一般為從大約14到20之間。例如，諸如含有與其它物質(zhì)平衡的約0.2Fe2O3的96%Al2O3那樣的高鋁可澆注耐火材料一般用于硬的致密內(nèi)爐襯14，其導(dǎo)熱系數(shù)在1500°F時約為14，在1000°F時約為19。諸如Alfrax66那樣易于獲得的高鋁可澆注耐火材料的密度約為160磅/英尺3(2108kg/m3)，而且這些致密的耐火材料的密度一般從大約160磅/英尺3到大約180磅/英尺3(2108-2371kg/m3)。
隔熱爐襯或爐襯15可以包括陶瓷纖維耐火隔熱材料，該材料呈板狀或可澆注狀，一般由硅石和鋁土構(gòu)成。這種材料的比重將隨各種商品等級的這種隔熱材料的密度而變。在鋁精煉爐中一般使用低于80磅/英尺3(1054kg/m3)的密度，一般從大約15-20磅/英尺3(198-263kg/m3)到大約55-70磅/英尺3(724-922kg/m3)或更高，最好是從大約20磅/英尺3(263kg/m3)到大約60磅/英尺3(790kg/m3)。該隔熱材料一般具有相對低值的、低于約1.8的導(dǎo)熱系數(shù)，一般說來，在1500°F時，該系數(shù)約在1到6之間。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的插入式爐襯的目的，耐火材料爐襯在插入式爐殼1之前就經(jīng)過預(yù)澆注和預(yù)燒，與所參照的現(xiàn)有技術(shù)相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，爐襯在爐殼1內(nèi)澆注，而后在現(xiàn)場加熱，加以干燥和養(yǎng)護(hù)，或者與另外一種可供選擇的方案相反，在該方案中，將預(yù)燒的內(nèi)耐火材料爐襯插入襯有隔熱材料的爐殼11中。
致密耐火材料爐襯14和隔熱層15放置在位于方便位置上的起吊架10上，該起吊架一般都從精煉容器的工作位置移開，即從平臺2和爐殼1的場地移開。如圖2所示，鋼絲繩16與吊環(huán)螺栓13相連，用以吊起帶有所述內(nèi)澆注耐火爐襯14和外隔熱爐襯15的起吊架10，通過一般標(biāo)以件號17的合適的天車或其它起吊裝置17來使其移動，所述天車和起吊裝置17能夠?qū)⑵鸬跫芴岣叩綘t殼1的高度之上。然后再使所述的起吊架落到用于鋁精煉操作的所述爐殼內(nèi)的位置上。根據(jù)在經(jīng)濟(jì)的鋁精煉操作時間之后就要更換廢爐襯的需要，所述鋼絲繩16可以與所述起吊架10的吊環(huán)螺栓13連接，以便通過所述起吊裝置17將所述起吊架10提出處于爐子工作位置的爐殼1，用以使所述起吊架10移開，并由方便地放入工作位置的其它插入爐襯所迅速替換。圖2示將一個插入式爐襯方便地放入爐殼1以供在其中使用，或在鋁精煉運(yùn)行一段時期之后將該爐襯方便地從爐殼中取出的情況。
將會理解，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所宣布的范圍的前提下，本發(fā)明可以在細(xì)節(jié)上變動和修改。這樣，當(dāng)與所述起吊架10的吊環(huán)螺栓13相連的四根鋼絲繩16的每一根都能與中央起吊裝置17的機(jī)構(gòu)直接相連時，將會看到，這種結(jié)構(gòu)必定含有水平分力，這種分力會將起吊架和爐子組件向內(nèi)壓，從而損壞其內(nèi)部的爐襯結(jié)構(gòu)。因此，需要使用圖3、特別是圖5所示的起吊橫梁18。如圖所示，一般由件號18所表示的所述起吊橫梁有四個適于與鋼絲繩20連接的吊環(huán)螺栓，鋼絲繩20向上延伸與起吊裝置17相連，該起吊裝置用于使本發(fā)明的插入式爐襯，即起吊架10和內(nèi)、外爐襯14和15升起和落下。所述起吊橫梁18還包括吊環(huán)螺栓或其它連接裝置21，以便使與起吊架10的吊環(huán)螺栓13連接的鋼絲繩16可與所述起吊橫梁18易于連接。通過使用所述橫梁裝置，如圖2所示，將看到，在起吊裝置10做上升、下降或其它運(yùn)動期間，鋼絲繩垂直延伸。這樣，當(dāng)起吊裝置17提起并移動吊架10時，沒有水平的壓力作用在起吊架10上。圖5示出起吊橫梁18，包括由四個構(gòu)件22組成的長方形架和用于支撐的兩個交叉構(gòu)件23和24。精通此項(xiàng)技術(shù)的人將認(rèn)識到，可以用螺紋擰入、焊接或其它任何合適的連接方法使吊環(huán)螺栓B固定在吊桿12的上部，而吊環(huán)螺栓或起吊橫梁18的連接裝置19和21同樣地與其固定。
還會理解，所述起吊架10的起吊桿12可以豎直向上延伸任何方便的距離，以便使所述起吊架10可以方便地提起和落下，用以在爐內(nèi)殼內(nèi)安裝并從中移開，以及從爐子的工作位置將其運(yùn)走。為此目的，一般需要使所述起吊桿12稍之伸出爐殼的上端。
在鋁精煉實(shí)際操作過程中，通常使用石墨塊制的附加內(nèi)爐襯25，該內(nèi)爐襯通過適當(dāng)?shù)膴A子方便地在爐子的一個或更多個壁上固定就位。通常將未示出的電阻加熱元件插入所述石墨塊的開口。精通此項(xiàng)技術(shù)的人應(yīng)該懂得，各種細(xì)節(jié)或特點(diǎn)可以包括在精煉容器的構(gòu)造中，諸如，在爐殼內(nèi)使用多于一個精煉區(qū)，在每個精煉區(qū)內(nèi)裝有獨(dú)立的自旋噴嘴;使用各種隔板來控制進(jìn)出精煉容器的熔化鋁流;以及在容器本身內(nèi)部的流通;和類似物等。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)說明描述為“金屬處理裝置”的預(yù)澆注內(nèi)耐火材料爐襯。這種預(yù)澆注模型不構(gòu)成一個全部的耐火材料爐襯，而只構(gòu)成該爐襯的一個組成部分。此外，已經(jīng)認(rèn)識到，由于在熔化鋁狀態(tài)下工作之后，廢的預(yù)澆注模型的壁在結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定，所以，所述預(yù)澆注模型不能在運(yùn)行一段時間后通過在其中插入吊環(huán)螺栓而提起。
本發(fā)明的插入式爐襯使內(nèi)外耐火材料爐襯的全部耐火材料組件能夠通過加強(qiáng)的鋼起吊架10從爐中提出，由于設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮到將起吊架置于全部組件的隔離護(hù)板之外，所以在熔化鋁精煉期間所碰到的溫度條件不會危及起吊架10的強(qiáng)度。
使預(yù)澆注和預(yù)燒的隔熱組件在精煉系統(tǒng)的工作位置上的爐殼內(nèi)方便地放置，以及使隔熱組件從爐子的工作位置上方便地移開的能力標(biāo)志著超過現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)和爐襯更換實(shí)踐的重大進(jìn)展。這表明在鋁精煉系統(tǒng)的操作和維護(hù)方面的主要進(jìn)展。此外，本發(fā)明取消了現(xiàn)有技術(shù)中在精煉工廠中切制和處理耐火材料隔熱層的通用工序，因此使?fàn)t子維修人員最反感的暴露在耐火材料纖維之中的機(jī)會大大減少。還有，對作為自由站立的模型的內(nèi)耐火材料爐襯的干燥和熔燒避免水份從澆注耐火材料滲入多孔隔熱層，并避免延長爐襯養(yǎng)護(hù)的預(yù)熱時間。本發(fā)明的插入式爐襯可被視為在技術(shù)上提供了顯著、有效的進(jìn)展，這種進(jìn)展在鋁或其它金屬精煉操作的爐容器的建造和維護(hù)的全部領(lǐng)域都帶來一些重要的利益。
權(quán)利要求
1.一種插入式爐襯，用以在金屬精煉容器的爐殼中方便地安裝，用以在所述爐殼的工作位置從爐殼中方便地移開，并且移進(jìn)或移出所述工作位置，包括(a)一個適宜于裝入金屬精煉容器的爐殼的起吊架，所述起吊架包括(1)在爐殼內(nèi)安裝時放置在爐殼底部的一個底板以及(2)固定在底板上的四根起吊桿，每根起吊桿位于所述起吊架的底板的每個角，每個所述起吊桿垂直向上伸出到爐殼上部附近，所述每個起吊桿具有固定在其上端的鋼絲繩固定裝置，用以固定鋼絲繩，以便使起吊架所提起和落下，從而移動到爐殼的工作位置，或從該位置移出，并在所述爐殼中裝配，或從中移出；以及(b)用于所述金屬精煉容器的一個預(yù)澆注、預(yù)燒的耐火材料內(nèi)爐襯和一個支撐耐火材料外隔熱爐襯，預(yù)澆注、預(yù)燒的耐火材料內(nèi)爐襯和所述耐火材料隔熱爐襯在起吊架上定位，所述耐火外隔熱層的底部支承在所述起吊架的底板上，這樣，通過具有固定在與起吊架的起吊桿的上端相固定的鋼絲繩固定裝置上的鋼絲繩的合適的移動裝置，所述插入式爐襯可以方便地裝入爐殼，并從中移開，并且可作為一個整體移進(jìn)處于工作位置的爐殼，并從中移出，而不用將所述爐殼從所述工作位置移出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入式爐襯，其特征在于，所述金屬精煉容器是一個鋁精煉容器，所述耐火材料內(nèi)爐襯和耐火材料外隔熱爐襯適用于所述鋁精煉容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入式爐襯，其特征在于，所述起吊桿在爐殼的上部稍微伸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入式爐襯，其特征在于，固定在起吊桿上端的鋼絲繩固定裝置包括吊環(huán)螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入式爐襯，其特征在于，還包括一個具有附加的鋼絲繩固定裝置的起吊橫梁，以便使固定在其上并固定在位于其下方的起吊架的每根起吊橫梁的鋼絲繩固定裝置上的鋼絲繩在所述起吊橫梁將起吊架提起時會豎直向上延伸，而所述起吊橫梁通過鋼絲繩裝置固定在移動裝置上，用以將所述插入式爐襯移到和移出爐殼的工作位置，并用以將插入式爐襯安裝進(jìn)爐殼中或從中移出，在這些過程中，均沒有水平壓力作用在所述插入式爐襯上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插入式爐襯，其特征在于，所述起吊架包括一個鋼制起吊架。
全文摘要
澆注耐火材料和支撐隔熱材料在起吊架上定位，用以方便地放入鋁或其它金屬精煉系統(tǒng)并從中移出。因此，很容易在爐子的工作位置完成爐襯的更換。
文檔編號F27D3/00GK1107573SQ9411782
公開日1995年8月30日 申請日期1994年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月29日
發(fā)明者N·C·莫雷拉, R·J·沙利托, M·J·費(fèi)希爾, T·比斯科 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司