一种熔炉的主沟结构的制作方法

一种熔炉的主沟结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种熔炉的主沟结构，用于盛接并输送从熔炉的出液口流出的高温渣液，其包括主沟主体，所述主沟主体包括依次连接的主沟前段、主沟中段、主沟后段；所述高温渣液落到所述主沟前段的落液点处，被所述主沟中段和所述主沟后段进行输送；所述主沟前段的落液点处设置有用于为所述高温渣液提供缓冲作用的缓冲区域，该区域通过改变铁沟形状以适应高温渣液的流动状态，从而减小高温渣液对铁沟的冲击力，减缓铁沟耐火材料的损毁，提高主沟结构的使用寿命，节省对人工及材料的损耗，降低生产成本。
【专利说明】一种熔炉的主沟结构

【技术领域】
[0001]本发明涉及金属冶炼设备【技术领域】，尤其涉及一种熔炉的主沟结构。

【背景技术】
[0002]随着冶炼钢铁的熔炉大型化，熔炉的日产量亦随之增加，熔炉产量提高、强度增加以后，盛接输送高温溶液的主沟作为熔炉生产的重要部分，是高温渣液从熔炉内经出液口流出后，实现渣液有效分离而必不可少的设备，盛接并临时容纳着连续不断从出液口喷出的高温渣液，对渣液按比重差别进行分离，因此其受高温渣液侵蚀、冲刷等多重损坏作用，其中主沟的落液点处的沟衬损毁最为严重。
[0003]示例性地，以高炉炼铁为例，作为高炉生产工艺中的极为重要的环节之一，高炉炉前贮铁式主沟的使用寿命及其安全性的好坏，直接影响到高炉是否能保持长期稳定的生产状态，而且贮铁式主沟的结构形状及内部尺寸是否合理，也影响到高炉耐火材料寿命以及存在的安全隐患。
[0004]国内大型高炉贮铁式主沟多采用如图1所示的结构形式。贮铁式主沟在使用过程中出现损毁部位主要在落液点附近冲击区，为保障贮铁式主沟正常安全出铁运行，需要进行对主沟落液点附近承受渣液冲击区进行套浇修补，一方面修补是在出完铁后才能进行的，首先需要将主沟内残余的铁和渣清理干净，修补过程复杂，修补施工工人劳动强度大，而且高热的环境又造成多种不安全的因素，所以频繁维护修补主沟导致其质量更难于保证；另一方面在出铁使用过程中，渣液会逐渐渗透到其中，在达到一定程度后，修补料会被渣液整体的冲刷剥落，从而修补材料使用寿命短造成主沟区域的修补过于频繁，使主沟前半段与后半段不能同步修理，主沟大修前必须对前半段小修多次而浪费浇注料。
[0005]中国专利CN 201793601公开了一种高炉贮铁式主沟，其钢板槽为前段宽、后段窄的两段式结构；底部带有坡度的主沟模具自前向后逐渐加宽，形成前窄后宽的楔形结构。其通过增加主沟前半段耐火材料的厚度来延长铁沟前段的使用寿命，增加了对于主沟前段的材料的浇注量，也没有节省浇注材料。


【发明内容】

[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种熔炉的主沟结构，以减缓铁沟耐火材料的损毁，提高铁沟的使用寿命，节省人工及材料的损耗，降低生产成本。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种熔炉的主沟结构，用于盛接并输送从熔炉的出液口流出的高温渣液，其包括主沟主体，所述主沟主体包括依次连接的主沟前段、主沟中段、主沟后段；所述高温渣液落到所述主沟前段的落液点处，被所述主沟中段和所述主沟后段进行输送；所述主沟前段的落液点处设置有用于为落到所述主沟前段上的所述高温渣液提供缓冲作用的缓冲区域。
[0008]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述缓冲区域的内部轮廓为弧形结构。
[0009]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述缓冲区域的内部轮廓为半圆弧或者椭圆弧。
[0010]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述弧形结构与其前端和/或其后端的所述主沟主体的侧壁之间圆滑过渡连接。
[0011]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述缓冲区域的外周设置加厚衬层。
[0012]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述主沟主体上设置有多个所述缓冲区域。
[0013]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述主沟主体的侧壁设置为向外凹进的弧形面。
[0014]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述主沟主体的底部设置有由平滑过渡的凸部和凹部组成的缓冲结构。
[0015]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述落液点处的高温渣液的流向与所述凸部和凹部之间的连线相切。
[0016]作为上述技术方案的一种改进，其中，所述主沟主体的主沟前段、所述主沟中段以及所述主沟后段采用预制件连接而成。
[0017]通过将本发明与现有技术进行对比，可知本发明通过改变主沟结构形状以适应高温渣液的流动状态，从而减小高温渣液对主沟的冲击力，采用在主沟主体的主沟前段的落液点位置相应设置缓冲区域，为从出液口流出落到主沟主体上的高温渣液提供缓冲力，更快地使其接近稳流状态，防止高温渣液形成的过强冲击力对主沟前段造成较快的毁损率，消除了传统主沟大修前需对主沟前段进行频繁修补而造成的浪费浇注料的问题，延长了主沟结构的整体使用寿命。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图1为现有技术中的熔炉贮铁式主沟的结构示意图；
[0020]图2为本发明实施例提供的第一种熔炉的主沟结构示意图；
[0021]图3为本发明实施例提供的第二种熔炉的主沟结构示意图；
[0022]图4为本发明实施例提供的第三种熔炉的主沟结构示意图；
[0023]图5为本发明实施例提供的第四种熔炉的主沟结构示意图；
[0024]图6为图5所示的第四种熔炉的主沟结构的一种A-A剖面结构示意图；
[0025]图7为图5所示的第四种熔炉的主沟结构的另一种A-A剖面结构示意图；
[0026]图8为图5所示的第四种熔炉的主沟结构的再一种A-A剖面结构示意图；
[0027]图9为图5所示的第四种熔炉的主沟结构的一种B-B结构示意图。
[0028]附图标记说明
[0029]100主沟主体 10主沟前段 11缓冲区域 12，13过渡段
[0030]14加厚衬层 20主沟中段 30主沟后段 40侧壁
[0031]41弧形面 50落液点

【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0033]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、前、后”通常是指说明书附图中所示的方向。
[0034]本发明提供的熔炉的主沟结构，用于盛接输送并临时存储连续不断从熔炉的出液口流出的高温渣液，可对渣液在一定程度上按比重差别进行分离，是实现渣液有效分离必不可少的设备，因此其受高温渣液侵蚀、冲刷等多重损坏作用严重，其中主沟的落液点处损毁最为严重，根据毁损情况，一般采用A1203-SiC-C系列的浇注料作为主沟结构的基本耐火材料。当然该熔炉的主沟结构可以盛接输送熔炉冶炼的不同金属，例如钢、铁、合金等等，以下实施例中仅以熔炉为高炉的贮铁式主沟作为示例进行说明。
[0035]请参见图2，本发明实施例提供的第一种熔炉的主沟结构示意图，包括具有侧壁40和底部的主沟主体100，主沟主体100包括从前到后依次连接的主沟前段10、主沟中段20、主沟后段30，经过高炉的出液口流出的高温渣铁溶液落到主沟前段10的落液点50处后，被主沟中段20以及连接在其后的主沟后段30输送到主沟主体100的出口，在主沟前段10处还设置有为落到落液点50处的渣铁溶液提供缓冲作用的缓冲区域11。
[0036]其中，主沟主体100可以通过整体浇注制成，当然也可以通过将主沟前段10、主沟中段20以及主沟后段30采用预制件制成，最后将其拼接构成主沟主体100，这样可以较快速地完成主沟结构的安装，缩短对其的制作周期，从而进一步提高生产效率。
[0037]缓冲区域11可以为尺寸大于主沟中段20和主沟后段30的宽度的向外延伸设置的扩大区域，其围绕落液点50的位置设置，其可设置在主沟前段10的中部位置或者直接与主沟中段20连接。其可在高温渣铁溶液落到落液点50处时使其凝聚在落液点50处的冲击力被缓解分散开，防止其在落液点50的冲击力冲刷主沟主体100的侧壁40，或者形成环流，进一步对主沟前段11造成严重毁损，有效减轻高温渣铁溶液对主沟前段11的侧壁40的冲击磨损，从而减缓主沟主体100的主沟前段10处的磨损情况，解决以往的主沟前段和主沟中后段的毁损情况相差大，需要较为频繁地对主沟前段10进行维修而造成的修补过程复杂，修补施工工人劳动强度大，而且还存在安全隐患的问题，从而节省了浇注材料，简化了工作过程，并且提高了工作效率，降低生产成本。
[0038]缓冲区域11还可以采用预制件形式制成，或者可以只将缓冲区域11的侧壁40的里层制作为预制件形式，这样在缓冲区域11被磨损需要维修时，可直接将预制件安装到主沟前段10处，可缩短维修时间，提高生产效率。
[0039]缓冲区域11在提高主沟前段10的耐磨性能的同时还使主沟结构可以更好地承受间断性出铁的影响；并且减缓高温渣溶液的流速，降低了铁水本身对主沟结构的冲刷和侵蚀程度，使沟内可以保持较以往主沟更多的铁水，使其在较长时间不会冷却，使主沟结构的耐火材料处于相对恒温状态；且能通过主沟主体100内贮存的铁水有效地缓冲出液口处流出的高温渣铁溶液对主沟前段11的侧壁40及底部的直接冲击。
[0040]进一步地，优选将缓冲区域11的内部轮廓设置为弧形结构，示例性地，可将其设置为内轮廓为半圆弧、椭圆弧结构、树叶形弧或者反双曲线形弧，或者其中结构的任意组合形式。弧形结构由于其本身结构具有较好的分流导向作用，可以更好地分散高温渣铁溶液在落液点50处的冲击力，在较短时间内使高温渣铁溶液达到近稳流状态，从而进一步保证主沟前段10的稳定性，减缓其磨损周期。当然，本发明的缓冲区域11的形状并不限于此，在其他实施例中，缓冲区域11的内部轮廓还可以为其他可以提供缓冲作用的结构。
[0041]缓冲区域11的尺寸有两种设计方法，一是根据落液点50处的渣液流动状态数值模拟计算(包括渣液初射角、比重差、流量、流速等，以及主沟形状、出铁口位置)；二是根据落液点50处的实际磨损情况而设定。
[0042]贮铁式铁沟的主沟主体100的破损机理有以下几点:1、受到高温渣铁溶液的侵蚀和渗透；2、受到流动的铁水的冲击和冲刷；3、出铁间隔产生的急冷急热(有时要根据情况进行洒水)对主沟主体100的热冲击力；4、主沟主体100的耐火材料在高温中与空气发生氧化反应；5、工人清理渣铁时造成的机械冲击。根据以上情况，使用直标尺来测量主沟前段10的沟面宽度和沟深度，使用半圆标尺测量站立边的主沟前段10侧壁40的宽度，使用“Z”形标尺测量对面侧壁的宽度，对各点测量完毕后，记录有关数据并进行相应的计算，主要计算主沟的熔损速率，熔损速率(厘米/万吨)=已熔损数值+已通铁量，即可测得主沟前段10的实际磨损数据，根据实际磨损数据，计算出缓冲区域需要的相关数值，从而设计缓冲区域11的尺寸。
[0043]当然也可以仅将主沟前段10落液点50处的尺寸设置为略大于主沟中段20以及主沟后段30的宽度，也同样可以为落液点50处的高温渣铁溶液提供有力的缓冲作用。
[0044]进一步地，请参见图3，本发明实施例提供的第二种熔炉的主沟结构示意图，其与上述实施例中的第一种熔炉的主沟结构相似，不同之处在于，第二种高炉的主沟结构缓冲区域11的弧形结构与其前端和/或后端的主沟主体100的侧壁40之间采用圆滑过渡连接的方式，形成过渡段12和过渡段13，这样的设置，使高温渣铁溶液在落液点50处汇聚后，在流线型依次连接的过渡段12、缓冲区域11的弧形结构以及过渡段13的导向作用下，将渣铁溶液对主沟前段侧壁40的冲击力进行有效分解及抵消，而使其变为近稳流状态，从而可以更好地减缓高温渣铁溶液在落液点50处对主沟前段10的冲击磨损情况。
[0045]进一步地，请参见图4，本发明实施例提供的第三种熔炉的主沟结构示意图，其在第二种熔炉的主沟结构基础上，其在主沟主体100中设置了多个缓冲区域11，当然多个缓冲区域11可以分别设置在主沟前段10或者主沟中段20或者主沟后段30上，用于进一步减缓主沟主体100内渣铁溶液的流速，在减缓其对主沟前段10的磨损的同时更利于后续的渣铁分离过程的进行。
[0046]请参见图5，本发明实施例提供的第四种熔炉的主沟结构示意图，其与上述实施例中提供的第二种熔炉的主沟结构不同之处在于，其在缓冲区域11的外周侧设置有加厚衬层14，并且加厚衬层14与缓冲区域11处侧壁40之间的最薄壁厚大于主沟中段20和主沟后段30的壁厚。采用该加厚衬层14的设置以对缓冲区域11的整体结构进一步加固，增加缓冲区域11的结构的稳定性，增加其可磨损消耗的区域，以使主沟前段10和主沟中段20以及主沟后段30的磨损情况基本同步，节省浇注料，简化维修过程的同时提高生产效率。
[0047]请参见图6，本发明实施例提供的第四种熔炉的主沟结构的A-A剖面结构示意图，由于处于主沟结构中的高温渣铁溶液的液面不会到达侧壁40的顶面，所以将主沟前段10的侧壁40为向外倾斜的斜面，其与底部60构成倒等腰梯形，以保证侧壁40下部与其上部的磨损效率同步，避免侧壁40的下部被严重磨损后需要单独多次维修操作给出铁工作带来不便。当然该侧壁40的结构还可以应用到另外几种熔炉的主沟结构中。
[0048]请参见图7，本发明实施例提供的熔炉的主沟结构的A-A剖面结构示意图；其与上述实施例中的熔炉的主沟结构的侧壁40结构不同之处在于，主沟前段10的侧壁40为向外凹的弧形面41，并且弧形面41的最宽点靠近于渣铁溶液液面所在位置，由于高温渣铁溶液的液面对于侧壁40的冲击力最强，通过这样设置可以通过弧形面41的导流作用更好地抵消高温渣铁溶液形成的环流对侧壁40的冲击作用，从而减弱其对主沟前段10处侧壁40的磨损情况。当然该弧形面41可以仅设置在主沟前段10的侧壁40处，也可以设置在主沟主体100的整个侧壁40上。当然该侧壁40的结构还可以应用到另外几种熔炉的主沟结构中。
[0049]进一步地，主沟前段的侧壁40和底部60还可以设置为形成如图8中所示的圆弧面，进一步使渣铁溶液在主沟前段10处将对侧壁40和底部60的冲击力瞬间被导流，并沿圆弧面被抵消，降低侧壁40和底部60的毁损速率。当然本发明的侧壁40的结构并不限于此，在其他实施例中侧壁40还可以为其他可以对渣铁溶液形成的冲击力进行抵消的结构。并且该圆弧面可以仅设置在主沟前段10的侧壁40和底部60处，也可以设置在主沟主体100的整个侧壁40和底部60处。当然该侧壁40的结构还可以应用到另外几种熔炉的主沟结构中。
[0050]请参见图9，本发明实施例提供的熔炉的主沟结构的一种B-B剖面结构示意图，图示，在主沟前段10的底部60处设置有由平滑过渡的凸部61和凹部62组成的缓冲结构，为落液点50处的高温渣铁溶液提供底部的缓冲作用，使其可以快速转化为近稳流状态。进一步地使落点处50的高温渣铁溶液的流向与凸部61和凹部62之间的连线相切，这样使得落液点50处的渣铁溶液形成的冲击力顺延凸部61和凹部62之间的连线的轮廓流下，避免其直接垂直接触落液点50形成过强的冲击力而对落液点50造成较大磨损。
[0051]进一步地，主沟主体100底部60还设置有坡度，其坡度值在0.5%至1.5%之间，以便于控制渣铁溶液在主沟结构中的流速，利于渣铁分离。而且主沟主体100的整体结构还可以设置为从外到里依次由钢模层、砖层和浇注层三层或者其他有利于结构稳定的层式结构组成，进一步增强其结构的稳定性减小磨损，节省材料的同时提高生产效率。当然上述实施例中所述的高温渣铁溶液同高温渣液。
[0052]综上所述，本发明至少具有以下优点:
[0053]1、本发明通过在主沟前段的落液点位置相应设置缓冲区域，为从出液口流出落到主沟主体上的高温渣液提供缓冲力，更快地使其接近稳流状态，防止高温渣液形成的过强冲击力对主沟前段造成的较快的毁损率，消除了传统主沟后段大修前需对主沟前段进行多次修补而造成的浪费浇注料的问题，延长了主沟结构的整体使用寿命。
[0054]2、本发明通过将缓冲区域设置为弧形结构，并将其与前段和/或后端的主沟主体的侧壁之间圆滑过渡连接，通过流线型设计对落液点处的高温渣液进行导流，分担抵消其产生的冲击力，减缓高温渣液产生的环流冲击主沟前段，从而进一步降低对主沟前段的磨损率，避免在对主沟后段大修之前需要频繁的对主沟前段进行修补。并且可设置多个缓冲区域减缓高温渣液的流动速度，更利于渣液分离，并使主沟主体内贮存一定量的液体，减缓其氧化。
[0055]3、本发明通过将主沟主体的侧壁设置为弧形面，并且弧形面的最宽点平齐于渣铁溶液液面所在位置，从而通过弧形面的导流作用更好地抵消高温渣铁溶液形成的环流对侧壁的冲击作用，从而减弱其对侧壁的磨损情况。
[0056]4、本发明通过将主沟主体的底部设置为由凸部和凹部平滑过度连接的缓冲结构，为落液点处的高温渣铁溶液提供底部的缓冲作用，使其可以快速转化为近稳流状态。进一步地将落点处的高温渣铁溶液的流向与凸部和凹部之间的连线相切，使得落液点处的渣铁溶液形成的冲击力顺延凸部和凹部之间的连线的轮廓流下，避免其直接垂直接触落液点形成过强的冲击力而对落液点造成较大磨损。
[0057]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0058]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0059]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种熔炉的主沟结构，用于盛接并输送从熔炉的出液口流出的高温渣液，其包括主沟主体(100),所述主沟主体(100)包括依次连接的主沟前段(10)、主沟中段(20),主沟后段(30)；所述高温渣液落到所述主沟前段(10)的落液点(50)处，被所述主沟中段(20)和所述主沟后段(30)进行输送；其特征在于，所述主沟前段(10)的落液点(50)处设置有用于为落到所述主沟前段(10)上的所述高温渣液提供缓冲作用的缓冲区域(11)。
2.根据权利要求1所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述缓冲区域(11)的内部轮廓为弧形结构。
3.根据权利要求2所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述缓冲区域(11)的内部轮廓为半圆弧、椭圆弧。
4.根据权利要求2所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述缓冲区域(11)与其前端和/或其后端的所述主沟主体(100)的侧壁之间圆滑过渡连接。
5.根据权利要求1所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述缓冲区域(11)的外周设置加厚衬层(14)。
6.根据权利要求1所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述主沟主体(100)上设置有多个所述缓冲区域(11)。
7.根据权利要求1所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述主沟主体(100)的侧壁(40)设置为向外凹的弧形面(40)。
8.根据权利要求1所述的一种高炉的主沟结构，其特征在于，所述主沟主体(100)的底部(60)设置有由平滑过渡的凸部(61)和凹部(62)组成的缓冲结构。
9.根据权利要求8所述的一种高炉的主沟结构，其特征在于，所述落液点(50)处的高温渣液的流向与所述凸部(61)和凹部(62)之间的连线相切。
10.根据权利要求1所述的一种熔炉的主沟结构，其特征在于，所述主沟主体(100)的主沟前段(10)、所述主沟中段(20)以及所述主沟后段(30)采用预制件连接而成。
【文档编号】C21B7/14GK104388617SQ201410745870
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】李洪会, 唐勋海, 徐自伟, 张君博, 范咏莲, 邱海龙, 张雯文, 郑江, 郑期波, 刘兴平, 李晓伟, 王永利, 张正富, 沈岩林, 徐炎慧, 刘刚, 忻展华, 余杰, 岳光峰, 常海青 申请人:中国京冶工程技术有限公司, 中冶建筑研究总院有限公司, 北京纽维逊建筑工程技术有限公司