专利名称：浮动主沟的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种出铁沟，尤其是涉及高炉的出铁沟。
背景技术：
高炉是冶炼生铁、铸件用铁和炼钢用铁的主要设备。在高炉中经过还原反应，铁矿石被还原成金属铁，此时铁的状态为液态铁与熔渣的熔融物。金属铁水是高炉的主产品，熔渣是铁冶炼过程中产生的副产品。熔渣是由炼铁原料中的杂质和有助冶炼过程而添加的熔剂组成的。
高炉冶炼过程是一个连续的生产过程，渣铁混合物通过出铁使渣和铁得到分离。为了达到渣铁分离的目的，高炉一般设有一个到四个出铁口。在高炉出铁过程中，渣铁熔融物流入以耐火材料为内衬的高炉出铁沟(主沟)。高炉出铁沟是出铁系统的一部分。出铁沟的作用是为渣铁分离提供空间。由于渣、铁具有不同的密度，在出铁沟中通过浮选可以使渣铁混合物得到分离。密度较轻浮在铁水上的渣在铁水沟入口前通过撇渣器与铁水分离进入渣沟，然后铁水通过摆动沟进入鱼雷罐车等运输铁水的设备，通过运输设备铁水被运往其它地方进行再处理。通常出铁沟是一个矩型的钢结构，顶部为敞开式。尺寸通常为2-3米宽、10-20米长、1.5-2.5米深。出铁沟的具体尺寸决定于从高炉出铁口流出的铁渣量和为了满足在出铁沟中渣铁有效分离所必需的停留时间。由于高炉生产是连续的，而出铁是一个依照一定节拍间歇性进行的，因此出铁速度或者说渣铁分离速度要稍快于生铁在高炉中的产生速度。当一次出铁完成时要用炮泥堵住铁口，这样不但可以确保高炉的持续生产，同时铁口和铁沟也可以为下次出铁做准备。对于设有多铁口的高炉，这时可以切换到另一套出铁口和铁沟进行出铁。
通常来说，渣铁熔融物从高炉铁口流入出铁沟时的温度在1300°C至1600℃之间。用耐火材料做出铁沟的内衬是用来保护出铁沟钢壳免受渣铁的高温作用，而且在每条出铁沟持续出铁时对渣铁熔融物起到保温作用。由于高温渣铁的化学侵蚀和铁水的冲刷，出铁沟耐火材料衬的使用寿命是有限的，使用一段时间后需要维修和更换。而对出铁沟进行更换不仅对生产管理及工作的安排造成不方便，并且增加了成本。因此，从成本和管理的方便的角度考虑，要求尽可能长地延长出铁沟的使用寿命。而不定型耐火材料的开裂可以直接导致耐火材料内衬的毁灭性损坏。这种损坏通常是由耐火材料和钢结构的热胀冷缩以及急冷急热引起的热应力造成的。出铁沟设计的主要目标就是增加渣铁混合物可在出铁沟中储留的最大时间，并且防止耐火材料受化学侵蚀和由热应力、热震引起的机械性破坏，确保出铁正常。
如图1所示，传统高炉主沟为一细长、不封顶的钢壳，里面有多层耐火材料，利用渣比铁水轻的浮动特性，帮助实现铁水和渣的分离。铁水从主沟的一端1流入，撇渣器2将铁水中的渣子进行过滤，而使其从渣沟3流出，而干净的铁水则从出铁沟4流出。主沟钢壳通常以焊接或螺栓方式固定在高炉炉壳或出铁场等其它方便的支撑点上。主沟钢壳通常坐落在铺有沙子或粘土砖的出铁场地面，方形的钢壳外围四周填满沙子或砖，这样就没有空间用于钢壳的外部冷却。因此，钢壳长时间经受很高的温度而扭曲、变形。持续高温下的钢壳变形会造成钢壳本身裂缝或焊接点开裂，最终导致灾难性的事故。而且，变形或破裂的钢壳会引发内部的耐火材料裂缝，空气由此而入，造成耐火材料的氧化，最终导致耐火材料整个系统的失败。
发明内容
本发明要解决技术问题是克服上述现有技术的缺点，提供一种浮动的主沟，其提高了主沟及其所有耐火材料背衬的安全性能、可靠性和使用维护性能，同时避免许多传统主沟设计的缺陷与问题。
本发明的目的是可使主沟能相对于其支撑地面移动，从而消除因热膨胀而引起的钢壳变形。
本发明的另一目的是使主沟内衬的耐火材料与主沟钢壳可相对伸缩。
本发明的另一目的是使主沟内衬的耐火材料可与钢壳更好的连接。
本发明的另一目的是通过耐火材料层的气密性设计从而减少由于空气进入对浇注料造成的氧化，从而延长浇注料的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高炉的浮动主沟，包括钢壳、及位于钢壳内侧的工作层浇注料，其中工作层浇注料与铁水直接接触而钢壳用于支撑主沟，所述钢壳与高炉炉体、出铁口及出渣口之间分离设置，且在钢壳与支撑地面之间设置有浮动层。
所述的浮动层为沿主沟纵向设置的滑动板。
所述滑动板的材料为特氟龙。
所述的浮动层为分别设置在主沟纵向的多个支撑。
所述钢壳与工作层浇注料之间设置有由干振料构成的安全背衬层。
所述安全背衬层与工作层浇注料之间设置有预制件层。
还设置有分别连接钢壳与工作层浇注料的浮动锚固件。
所述浮动锚固件为卡置或焊接在钢壳上。
本发明的有益效果是1.本发明的主沟钢结构(钢壳)与高炉炉体、出铁口、出渣口之间是完全分离的，并留有足够移动间隙，有助于主沟的纵向“浮动”，从而有效地控制因热膨胀而引起的钢壳的变形。
2.将特氟龙(Teflon)制成的滑动支撑应用到主沟设计，独立支撑着钢壳，使整个主沟能沿着其纵向移动，以大幅度减小和释放热膨胀对主沟钢壳造成的挤压，并且有效控制热膨胀的释放方向。(“浮动”主沟的概念一半来源于此)3.工作层浇注料的“浮动”采用独特的干振料安全背衬技术，在工作层浇注料和风冷钢壳之间形成一层整体的“松散”安全背衬，包绕着工作层浇注料和里面的熔融铁水，构成了“无缝隙”的安全屏障。正常情况下，干振料安全背衬处于未烧结形态(松散的颗粒状)，有效地将钢壳和工作层浇注料隔离开，并由此形成一个浮动面(滑动面)，为工作层浇注料提供膨胀间隙，并使工作层浇注料沿着该滑动面进行“浮动”，释放由“刚性”浇注料和风冷钢壳之间相对位移带来的挤压力，避免了工作层浇注料的裂缝和剥落，极大地延长了工作层的使用寿命。(“浮动”主沟的概念另一半来源于此)4.主沟钢结构锚定点的合理选择使整个钢结构热应力得到均匀分布，可使钢结构上的挤压应力降到最小。
5.当工作层产生严重侵蚀或裂缝时，铁水穿过工作层而与干振料安全背衬相接触，位于该处的干振料马上烧结，形成坚硬致密的陶瓷层，从而有效地阻止铁水进一步渗漏，避免漏铁事故的发生。
6.通过对高炉出铁条件和主沟操作条件的详尽分析，精确计算动态流动条件，为最佳沟形和尺寸提供设计数据，将铁水湍流和耐火材料损耗降到最少，实现铁/渣分离的最佳化。
7.通过耐火材料层的气密性设计从而减少由于空气进入对浇注料造成的氧化，提高耐火浇注料的使用寿命。
下面，结合附图及本发明的具体描述，可对本发明的目的、优点及其他特征可更好的了解。
图1是现有技术中的主沟的俯视图；图2是本发明的浮动主沟的剖视图；图3是本发明的浮动主沟的截面剖视图；图4是本发明的浮动主沟在使用状态下的剖视透视图。
具体实施例方式
下面结合附图2-4说明本发明的浮动主沟。
本发明浮动主沟的浮动结构包括两个部分，一方面，是主沟钢壳与高炉炉体、出铁口、出渣口及支撑地面之间的浮动；另一方面，是在工作层浇注料和钢壳之间形成一层整体的“松散”安全背衬，而使工作层浇注料可相对于钢壳浮动。
首先，对主沟钢壳相对于地面的浮动进行介绍。
参见图2，主沟钢壳105与高炉炉体、出铁口、出渣口及地面是完全分离的，而不是如现有技术一样将钢壳焊接或螺栓方式固定在高炉炉壳或出铁场，并留有足够移动间隙，这样有助于主沟沿其纵向“浮动”，有效控制热膨胀，即在钢壳受热时，其可沿其纵向伸缩。而在主沟钢结构与地面之间设置有特氟龙(Teflon)制成的滑动支撑，该滑动支撑独立地支撑着钢结构，由于特氟龙材料的低摩擦系数和耐高温的特性，可使整个主沟能沿着纵向移动，以大幅度减小和释放热膨胀对主沟钢结构造成的挤压，并且有效控制热膨胀的释放方向。
具体参见图2、3，在钢壳105与出铁场平台的地面之间设置有滑动板106，该滑动板106为特氟龙制成的板材，当然本发明不仅局限于特氟龙，其还可以使用金属板材，如钢板。该滑动板106可以为沿主沟的纵向长度方向设置成一个板材，也可以在延主沟轴向的几个位置设置的多个支撑。由于钢壳105与高炉炉体、出铁口、出渣口和地面不是固定连接而是分离的，因此通过滑动板106钢壳105可以相对高炉炉体、出铁口、出渣口和地面产生位移，以抵消钢壳因受热而产生的热膨胀。
下面再来介绍钢壳内部的浮动工作层浇注料。
参见图3、4，本发明的主沟钢壳105内部，由外向内设置有安全背衬层104、预制件层103、工作层浇注料102，其中工作层浇注料102处于最内层而直接与铁水接触，而钢壳105处于最外层起将整个主沟支撑在地面的作用。而安全背衬层104及预制件层103处于钢壳105与工作层浇注料102之间。
安全背衬层104是由松散的颗粒状的干振料(由美国联合矿产有限公司生产的商标为Dry-Vibe的系列产品)构成，其从外面将工作层浇注料102包围起来。安全背衬层104所使用的干振料可为干振料DV系列产品。具体产品选择根据高炉和出铁场的实际情况进行有针对性的选择。其中，优选为DV660。DV660在温度低于500摄氏度时为松散的颗粒状，而当遇高温时，在1000到1200摄氏度以上时，其会烧结而形成坚硬致密的陶瓷层。
预制件层103用于在修砌该浮动主沟时形成安全背衬层104。具体来说，当新砌浮动主沟或者对其进行修理时，先在钢壳105的内侧一定距离沿钢壳的纵向布置连续的预制件层103，从而在钢壳105与预制件层103之间形成一空间，该空间用于容纳构成安全背衬层104的干振料。然后将该安全背衬层104的干振料进行填充坚实之后，在预制件层103的内侧形成工作层浇注料102，从而使安全背衬层104从外部将工作层浇注料102完全包围起来。
由于安全背衬层104是由松散的颗粒状材料构成，因此，其干振料的颗粒之间允许发生位移。由于工作层浇注料102与铁水直接接触而温度较高，而处于主沟外部的钢壳则温度较低，并且构成工作层浇注料102的填料与钢壳的热膨胀系数也不相同，因此在高炉出铁过程中，两者会产生不同膨胀量。由于坚实的工作层浇注料102与钢壳105之间存在有由颗粒状干振料构成的安全背衬层104，因此当工作层浇注料102与钢壳105发生不同的膨胀量时，它们之间可以发生相对位移，而不会像现有技术中一样使钢壳产生变形或对工作层浇注料进行挤压而使其产生裂缝和剥落，而影响主沟的使用寿命。
而当工作层浇注料因铁水的冲刷而产生严重侵蚀或裂缝时，铁水可能会沿工作层的被侵蚀部分或裂缝侵入安全背衬层4，而与安全背衬层104的干振料直接发生接触。由于干振料的上述遇热烧结特性，这样位于该处的干振料马上烧结，形成坚硬致密的陶瓷层，从而有效地堵住裂缝，防止铁水继续向外侵蚀，而避免了漏铁事故。
另外，现有的工作层浇注料为了与钢壳更好地结合，一般设置有焊接在钢壳上的锚固件。而本发明的浮动主沟为了使工作层浇注料在浮动时不会破坏，将该锚固件设置成可与钢壳相对移动的结构，如在钢壳上设置有卡槽，而将锚固件的一端设置成卡板，使该锚固件卡嵌在钢壳上，从而达到使工作层浇注料为了与钢壳更好地结合的目的。
权利要求
1.一种高炉的浮动主沟，包括钢壳、及位于钢壳内侧的工作层浇注料，其中工作层浇注料与铁水直接接触而钢壳用于支撑主沟，其特征在于所述钢壳与高炉炉体、出铁口及出渣口分离设置，且在所述钢壳与支撑地面之间设置有浮动层。
2.根据权利要求1所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述浮动层为沿主沟纵向设置滑动板。
3.根据权利要求1所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述滑动板的材料为特氟龙。
4.根据权利要求1、2或3所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述的浮动层为分别设置在主沟纵向的多个支撑。
5.根据权利要求1所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述钢壳与工作层浇注料之间设置有由干振料构成的安全背衬层。
6.根据权利要求5所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述安全背衬层与工作层浇注料之间设置有预制件层。
7.根据权利要求1所述的高炉的浮动主沟，其特征在于还设置有分别连接钢壳与工作层浇注料的浮动锚固件。
8.根据权利要求7所述的高炉的浮动主沟，其特征在于所述浮动锚固件为卡置或焊接在钢壳上。
全文摘要
一种浮动主沟，包括钢壳、及位于钢壳内侧的工作层浇注料，其中工作层浇注料与铁水接触而钢壳用于支撑主沟，钢壳与高炉炉体、出铁口及出渣口分离设置，且在钢壳与支撑地面之间设置有浮动层。本发明提高了主沟及其所有耐火材料背衬的安全性能、可靠性和使用维护性能，同时避免许多传统主沟设计的缺陷与问题。
文档编号C21B7/14GK1690226SQ20041003724
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者R·G·布伦尼曼, V·D·雷斯蒂沃 申请人:联合矿产(天津)有限公司