带有外部歧管的冷却壁的制作方法
【专利说明】带有外部歧管的冷却壁
[0001]相关申请
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119(a)要求于2013年2月I日提交的美国临时申请号61/760, 025的优选权的权益，其内容在此通过引证并入本文。
技术领域
[0003]本发明通常涉及用于在高炉或其它冶金炉的框架、冷却壁和/或冷却器中构造和安装砖，诸如耐火砖的设备和方法。相关领域包括用于冷却高炉和其它冶金炉的系统和方法。相关领域包括冷却板和冷却的冷却壁。
[0004]【背景技术】-本发明的领域
[0005]用于在高炉和其它冶金炉中冷却耐火砖的传统设计和构造包括冷却的冷却壁。
[0006]传统的冷却的冷却壁很难安装在熔炉中，因为它们需要通过熔炉壳、进出冷却壁的进口/出口管道系统所必需的熔炉壳中冷却壁的多个检查孔或缝隙。
[0007]此外，传统的冷却的冷却壁相对较脆弱，因为它们非常容易受到由于熔炉内温度变化所引起的膨胀/收缩的影响，特别地在冷却壁和熔炉壳之间的单独管道连接上的其影响，诸如焊接裂口。
[0008]传统的冷却的冷却壁具有需要帮助在熔炉壳上支撑冷却壁的大量重要和/或关键的支撑螺栓。
[0009]传统的铜冷却冷却壁通常为平面的矩形形状并基本上平行地或尽可能平行地被布置在熔炉内，赋予熔炉的金属壳为冷却壁和/或熔炉内部的形状。冷却冷却壁通常覆盖恪炉金属壳的内表面的很大比例。诸如耐火砖的耐火衬砌可以设置在该冷却壁的表面中、上或周围，诸如设置在由该冷却壁限定的狭槽或通道内的砖。冷却壁也具有提供通路或容纳内部管道的空腔。这种通路或管道系统被连接到从该冷却壁的熔炉壳侧延伸并穿透该熔炉的金属壳的一个或多个外部管道。例如，诸如在升高压力下的冷却剂，例如水通过管道和通路被抽吸，以冷却该冷却壁。被冷却的冷却壁因此冷却了被设置在由该冷却壁限定的狭槽或通道内的耐火砖。
[0010]当前的冷却壁或冷却板砖设计通常在将冷却的冷却壁/面板安装在熔炉中之前，安装在冷却器的凹槽或通道内冷却壁。此外，许多传统的耐火砖被设计成被安装在平面冷却壁或冷却器中。当使用带有预装砖的平面或弯曲的冷却壁/冷却器时，冷却壁被安装在熔炉中并在每一对相邻冷却壁之间具有撞击间隙，以允许结构偏差。这些撞击间隙然后填充耐火材料以在该间隙的侧面上封闭在冷却壁/砖结构之间的间隙。耐火材料填充的撞击间隙通常是在包括传统冷却壁/砖结构的熔炉衬砌中的弱点。在熔炉的操作过程中，撞击间隙往往过早地被侵蚀并且熔炉气体在冷却壁之间经过。此外，这种传统的冷却壁/砖结构使砖边缘突出到熔炉内，其暴露于通过熔炉下落的物质和其它碎片。这种突出的砖边缘往往比非突出边缘更频繁地磨损，导致下落通过熔炉的损坏或粉碎的砖，其对熔炉衬砌造成进一步的损害。这种损坏的砖也暴露了该冷却壁，从而导致其被过早地损坏或磨损。
[0011]当前的冷却壁或冷却板砖通常安装在作为主要附接方法采用的直凹槽中以在冷却器中保持该砖，或当砖在熔炉运转中被加热时，通常逐渐变细以迫使不被锁定在冷却壁的凹槽中的砖推靠冷却器。
[0012]同样，近年来，常见的做法是在它们前面不用耐火材料安装冷却壁，并试图形成渣壳层以在高炉中保护和隔离该冷却壁。该过程相关的渣壳在使用中重复地产生和失去，并且实际上改变了熔炉性能。渣壳仅能在熔炉的粘性区形成。因此，如果粘性区被错误地确定，该渣壳方法不是有效的。此外，熔炉的粘性区根据填充材料改变并且在熔炉段中在不同时间失去了渣壳粘附。这导致在整个冷却壁和熔炉中不均匀的温度。然而，无论粘附如何，一种改进的砖耐火衬砌保护该冷却壁，并且对于这种渣壳绝缘过程将是优选的，即使在某些情况下，可能依然可取的是形成渣壳以保护该改进的耐火材料。
[0013]当前的锁定砖设计，如在互补形状的冷却壁通道中的燕尾砖在其整个垂直厚度上是相对较薄的。这种薄颈部的砖很容易在其薄颈部开裂，从而形成可击打并伤害熔炉衬砌的其它砖和冷却壁的落入熔炉内的砖碎片和砖块。
[0014]在冷却壁前面结合砖的许多更老的冷却壁设计在该冷却壁前面采用了多行或层的砖。这种结构包含接头，该接头进一步阻止了离该冷却壁最远的砖的有效冷却。
[0015]如以上所列出的，许多缺点与已知的冷却壁和耐火砖结构相关联。
[0016]因此，需要提供一种具有相对于传统冷却壁具有许多优点的冷却壁，诸如:(I) 一种提供便于安装的冷却壁，因为这减少了通过熔炉壳、进出冷却壁的进口 /出口管道系统所必需的在熔炉壳中需要的检查孔或缝隙的数量冷却壁；(2) —种具有外部歧管的冷却壁，所述外部歧管提供对于冷却壁在熔炉壳上的安装所需要的更多支撑；(3) —种由于熔炉中的温度变化而引起的冷却壁膨胀/收缩影响被最小化的冷却壁，因为已排除了到熔炉壳的单独管道连接；(4) 一种减少在与熔炉壳的管道连接中焊接裂口的冷却壁，因为已排除了这种连接；(5) —种减少需要帮助在熔炉壳上支撑冷却壁的任何支撑螺栓的重要性/关键程度的冷却壁，由于这些螺栓不再单独地依赖支撑冷却壁，因为外部歧管承载在熔炉壳上支撑冷却壁所需的很多负载。
[0017]因此，也需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖可在冷却的冷却壁安装在熔炉中之前或之后被安装在平面或曲面的冷却壁或冷却器中。此外，在熔炉中冷却壁/砖结构的改造或重建的过程中，本发明的耐火砖可整体或局部地更换或重新安装，而不从该熔炉移除冷却壁或冷却器。
[0018]此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其在该熔炉的内部圆周周围提供了连续衬砌，该衬砌消除了相邻冷却壁的砖之间的撞击间隙，并且从而增加了熔炉衬砌的完整性和寿命。
[0019]此外，需要提供一种对于在高炉中使用理想的冷却壁/砖结构，其中没有砖边缘暴露或突出到熔炉内以增加熔炉衬砌的寿命和完整性。
[0020]此外，需要提供一种带外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖可被安装在冷却壁或冷却器上，该冷却壁或冷却器与停留在这种冷却壁或冷却器的凹槽中的砖呈角度倾斜，以及其中，砖可在该冷却壁被安装在熔炉中之前和/或之后插入该冷却壁的前表面和/或从该冷却壁的前表面移除。
[0021]此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖被双重锁定到所述冷却壁的通道内(I)通过砖和冷却壁通道的互补表面，冷却壁通过插入每个砖的一部分到所述冷却壁的通道或凹槽中并且同时或随后在基本平行于所述冷却壁的平面的轴线上旋转每个砖，互补表面接合和/或(b)使得所述砖的底部在朝着或实质上朝所述冷却壁的方向旋转，以接合所述通道和砖的这种互补表面从而固定或锁定所述砖到所述通道腔室并防止其从所述通道或凹槽通过在所述冷却壁的前表面中的开口线性地移动出去，以及(2)通过当在熔炉运转中被加热后膨胀的所述砖的倾斜或锥形段，并推靠所述冷却壁或冷却器以维持与其有效的结合，从而提供所述砖的高效冷却，同时也将可破裂或破坏的任何砖保持在适当位置。
[0022]此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，所述冷却壁表面温度均匀，并且其允许更少损失热量地更加一致的熔炉运转，从而减少熔炉和冷却壁上的压力和增加二者的寿命。
[0023]通过参考对以下优选实施例的详细描述，将理解本发明的这些和其它优点。
【发明内容】
[0024]在一个优选的方面中，本发明包括一种冷却壁，包括外部壳体，包括被容纳在所述外部壳体内的单独管道的内部管道回路，其中，每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中，每个管道可以或不可以被机械地连接到另一管道，以及与所述壳体一体或设置在所述壳体上或内的歧管；其中，每个单独管道的进口端和/或出口端设置在所述歧管中或由所述歧管容纳。
[0025]根据本发明的冷却壁的又一个方面，所述歧管优选地可由碳钢制成并且所述壳体优选地可由铜制成。
[0026]在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述歧管容纳每个单独管道的进口和出口端。
[0027]在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述歧管由碳钢制成并且所述壳体由铜制成，所述歧管容纳每个单独管道的进口和出口端，并且其中，每个单独管道的每个进口和出口端中都在所述歧管的壳体内由铸铜局部地围绕。
[0028]在另一优选的第一方面中，本发明包括一种冷却壁，包括外部壳体，包括被容纳在所述外部壳体内的单独管道的内部管道回路，其中，每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中，每个管道都可以或不可以被机械地连接到另一管道，以及与所述壳体一体或设置在所述壳体上或内的歧管；其中，每个单独管道的所述进口端和/或出口端设置在所述歧管中或由所述歧管容纳。此外，所述冷却壁具有多个肋和多个通道，其中，所述冷却壁的前表面限定了进入每个通道的第一开口 ；以及多个砖，其中在所述砖的旋转后，每个砖经由其第一开口可插入到所述多个通道的一个内到一个局部地设置在一个通道中的位置，使得所述砖的一个或多个部分至少局部地接合一个通道的和/或多个肋的第一肋的一个或多个表面，从而所述砖被锁定，防止从一个通道通过其第一开口经由线性运动被移除，而第一不被旋转。
[0029]在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述冷却壁限定一个或多个进入每个通道内的侧开口。
[0030]在本发明的