专利名称：一种带有自保护功能炉底的电炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有自保护功能的炉底的电炉，它适合于钢铁工业和有色 金属冶炼的电炉或矿热炉的炉底保护，特别适用于钒钛磁铁矿直接还原铁和钛铁矿冶炼 的高温电炉的炉底保护。
背景技术：
用钒钛磁铁矿直接还原铁和钛铁矿冶炼高钛渣(Ti02 >45% )以及含铁、钒、 镍、铬等元素的铁水，常用矿热电炉。由于产品温度高达1650°C-170(TC，目前，这种 冶炼电炉炉底常用耐火温度可达2000°C的镁砖砖块砌筑，砌筑而成的耐火砌体本身存在 有成千上万个砖缝，而且筑炉时如果控制不好或者砖体受高温热膨胀应力的作用，难免 使砌筑成的炉底内衬上产生许多或大或小的缝隙，给铁水从电炉炉底内衬向下渗漏提供 了可乘之机。由于铁水比重大于7.0g/cm3，渣液比重小于3.09/cm3，铁水总是沉于电炉 的炉底区域，温度高达1300°C以上的铁水具有较好的流动性，在炉底区域上有缝就钻， 让整个炉底内衬的耐火砌体逐渐呈支离破碎之态。长此下去，炉底区域的铁水温度愈来 愈高，向下愈渗愈深，最后会损坏炉底内衬甚至烧穿炉底。在这种情况下，电炉被迫停 炉大修，大修时需把整个炉衬全部拆掉，重新筑炉。电炉停产至少30天以上，所产生的 大修费用数百万元，给生产造成巨大的经济损失。如果铁水渗漏太多，还可能会造成重 大的火灾或爆炸事故。公开号为CN101349503A(200810214494.8)的专利申请公开了一种用于冶炼钛
渣的电炉，在其炉底采用耐火砖砌筑了风冷通道14，通过鼓风机向风冷通道内送风，实 现炉底炉衬的冷却。然而在电炉工作中，这种采用耐火砖自然砌筑的风冷通道的耐火砖 体容易变形，工作稳定性差，变形后会产生堵塞，甚至破坏整个炉底风冷通道，使冷却 失效，而且砖通道损坏后不能检修，只能被迫停炉把整个炉底内衬全部拆掉进行重新砌
Λ-Λ·巩。
实用新型内容针对上述冶炼电炉炉底结构易漏铁水的严重缺陷和炉底砖风冷通道的局限性和 不足，本实用新型的目的是提供一种带有自保护功能炉底的电炉，这种埋设冷却管的炉 底采用简单且高效的冷却装置，通过降低炉底内衬耐火材料的工作温度，从而使流经电 炉炉底内衬工作层表面的炙热铁水凝固形成一层冷凝的死铁水层，这种不流动的锅状式 的铁壳层能够有效地封住渗漏铁水或其他有色金属液的砖缝，确保炉底设备的安全，从 而延长了电炉炉底内衬的使用寿命，而且减少了电炉大修费用，达到了电炉生产的安 全、高产和炉役长寿的目的。为实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案一种带有自保护功能炉底的电炉，具有冷却系统、冷却介质循环系统、炉壳8、 炉底、炉顶和炉墙，所述炉底包括电炉底板9和用耐火材料砌筑在其上形成的炉衬，所述炉底内衬中还包括多个同心成排设置的预留孔，并且这些孔的轴心与炉壳8两侧侧壁 上的通孔的轴心位于同一直线上，共同形成炉底炉衬中的冷却通道。所述冷却系统包 括冷却介质驱动装置1，其输出口与冷却介质配入总管2连接，至少一根输入支管 3，每根输入支管3的输入端与冷却介质配入总管2连接，每根输入支管3上安装有控制 冷却强度的供给量调节阀4，至少一根冷却管5，从炉壳8 —侧的通孔穿入所述的炉底内 衬中的冷却通道，并从炉壳8另一侧的通孔中穿出，用于接收来自每根输入支管3的输出 端的冷却介质，排出管6，从冷却管5的尾部引出，用于排出热水，收集管7，其输入口 与排出管6的尾部相连接，其输出口与所述冷却介质循环系统连接。所述的冷却系统或冷却介质循环系统采用的冷却介质是冷却水或冷却空气。如 果所述的冷却介质采用冷却水，优选用软水，以防止在水管中结垢。所述的冷却介质驱 动装置为水压大于0.2Mpa的供水泵。如果所述的冷却介质为冷空气，其风量为每m2炉 膛面积600-900m7h · m,风压优选在1 OOOPa。所述的冷却介质配入总管是断面圆形的钢管。所述的供给量调节阀为与输入支管的管径相同的手动闸阀。所述的冷却管是无缝厚壁钢管，其外径小于所述炉壳上的通孔的孔径，优选冷 却管5的外径比所述炉壳8上的通孔的孔径小10-20mm。在冷却管5的外壳的外圆周的 上下左右空间内留有的自由空隙内填入散状填料，在冷却管5的外壳的外圆周的上半圆 部分填以碳质传热材料，下半圆部分填以镁质填料。所述的排出管的管径和数量与冷却管相同，从垂直高度上，排出管连接收集管 的排水口的位置高于其连接冷却管的进水口的位置，以保证冷却管内始终充满冷却水。本实用新型装置利用炉底内衬中埋设钢管，向钢管内通以冷水或冷空气，使炉 底铁水中的炙热铁水或有色金属液在炉底内衬的工作层表面冷凝形成锅底状的固体层， 从而利用该固态冷铁层，有效阻止了铁水或有色金属液向炉底内衬耐火材料的砖缝中渗 漏。该装置冷却管的中心温度低，仅250 350°C，明显低于前述现有技术的550 650并且比采用砖通道安全得多，对电炉炉底内衬的保护具有明显的改善效果，是实 现电炉长寿，安全生产，稳定高产的有力保证，也为减少炉底大修换衬操作节约了大量 的时间和资金。
图1为本实用新型电炉的带有自保护功能炉底的电炉的整体结构示意图。图中使用数字标号的技术含义为1冷却介质驱动装置2冷却介质配入总管3输入支管4供给量调节阀 5冷却管 6排出管7收集管 8炉壳9电炉底板
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
及其所带来的积极效果进行详细说 明。本实用新型的技术方案不限于实施例的描述。[0020]本实用新型带有自保护功能炉底的电炉具有冷却系统、冷却介质循环系统、炉 壳8、炉底、炉顶和炉墙，所述炉底包括电炉底板9和用耐火材料砌筑在其上形成的炉 衬，所述炉底内衬中还包括多个水平同心成一排设置的预留孔，并且这些孔的轴心与炉 壳8两侧侧壁上的通孔的轴心位于同一直线上，共同形成埋设在炉底炉衬中用于容纳冷 却管5穿过的冷却通道。电炉的冷却系统包括冷却介质驱动装置1、冷却介质配入总管 2、输入支管3、供给量调节阀4、冷却管5、从冷却管5尾部引出的排出管6和与所述 循环系统连接的收集管7，所述冷却管5为至少一根，它们从炉壳8—侧的通孔穿入电 炉内，然后穿过在炉底内衬中形成的多个同心预留孔后，再从炉壳8另一侧上的通孔穿 出，由这些冷却管5在炉底内衬中形成冷却通道。所述冷却介质配入总管2将由冷却介 质驱动装置1输入的冷却介质供给与之连接的至少一根输入支管3，每根输入支管3通过 其上安装的供给量调节阀4，将冷却介质送入埋在炉底内衬预留孔中的冷却管5中，收集 管7将从排出管6中排出的热水排放到所述冷却介质循环系统，经循环系统处理后循环使 用。现以水冷实施方式为例具体说明本实用新型。冷却介质驱动装置1采用常规供 水泵，其水量按9000KVA电炉炉膛面积设定为5m3/h · m2，水压大于0.2Mpa。冷却介 质配入总管2是断面圆形的钢管，输入支管3是从冷却介质配入总管2上接引出来的23 根直径为Φ70ιηιη的管道，供给量调节阀4采用与输入支管3的管径相同的手动闸阀，每 根输入支管3上装1个供给量调节阀4。冷却管5为埋在炉底内衬的预留孔中的23根直 径为Φ 70mm的管道，冷却管5采用无缝厚壁钢管，电炉炉壳8上供冷却管5穿入的通孔 的孔直径为Φ 90mm，冷却管5的外径小于所述炉壳8上的通孔的直径，优选的，冷却管 5的外径比炉壳8上的通孔的直径小10-20mm，以便向冷却管5外壳的外圆周的上下左右 空间内留有的自由空隙内填入散状填料，在上半圆部分填以碳质传热材料，下半圆部分 填以镁质填料，允许冷却管5在炉底内衬留有的上下左右空间自由空隙内有少量位移， 以防止电炉炉壳膨胀与冷却管不同步时，产生切断冷却管5的事故。排出管6为从冷却 管5尾部引出的管道，负责将完成换热的热水排到收集管7中，其管径和数量与冷却管5 相同，收集管7收集从排出管6中排出的热水，再经循环系统处理后循环使用。从垂直 高度上看，排出管6连接收集管7的排水口的位置应高于炉底内衬中冷却通道中心线的位 置，以保证冷却管5内始终充满冷却水。下面说明本实用新型的工作原理。冷却介质驱动装置1供给的冷却水经冷却介 质配入总管2、输入支管3及供给量调节阀4，把冷却水送到埋在电炉炉底的耐火材料砌 体中的多根冷却管5中，让其冷却炉底内衬的耐火材料，炉底内衬紧靠铁水工作层的降 温，使所接触的炉底铁水冷却，从而在炉底内衬工作层表面上凝固成固体层(铁水凝固 温度为1150°C-1250°C)，它将炉底内衬的砖缝封住，使之不再漏铁水。而且炉底冷却 后，凝结的冻铁水层会自动形成，即使炉内热变化，它也会维持。冷凝死铁水层的薄厚 可以通过操作供给量调节阀控制其冷却水或冷空气的流量，实现对冷却强度的调整。从 3根冷却管5中流出的热水，经排出管6向上排出，进入收集管7中，这些换热后的热水 流回水处理站，经处理后循环使用。本实用新型冷却系统和冷却介质循环系统采用的冷却介质可以是冷却水或冷却 空气。冷却水优选用软水，以防止在水管中结垢。本装置可方便现场灵活选取冷水介质。例如在无水或缺水的地区，也可以采用冷空气介质，其风量为每m2炉膛面积 600-900m3/h · m2，风压优选在lOOOPa。本实用新型使用的冷却水或空气是从埋入炉底 内衬的一至多根冷却通道钢管中流动，比前述的现有技术在砖砌的通道中流动更安全可 靠，而且在冷却实施后，冷却管中心温度将低于250-350°C，显著延长了炉底内衬的使用
寿命ο 本实用新型装置适合于钢铁工业和有色金属冶炼的电炉的炉底保护，还可以用 于冶炼镍铁、锰铁、硅铁、铬铁、钒铁、高钛渣等的埋弧炉或矿热炉上。
权利要求1.一种带有自保护功能炉底的电炉，具有冷却系统、冷却介质循环系统、炉壳(8)、 炉底、炉顶和炉墙，所述炉底包括电炉底板(9)和用耐火材料砌筑在其上形成的内衬， 其特征在于所述炉底内衬中还包括多个同心成排设置的预留孔，并且这些孔的轴心与炉壳(8) 两侧侧壁上的通孔的轴心位于同一直线上，共同形成炉底内衬中的冷却通道，所述冷却系统包括冷却介质驱动装置(1)，其输出口与冷却介质配入总管(2)连接，至少一根输入支管(3)，每根输入支管(3)的输入端与冷却介质配入总管(2)连接， 每根输入支管(3)上安装有控制冷却强度的供给量调节阀(4)，至少一根冷却管(5)，从炉壳(8) —侧的通孔穿入所述的炉底内衬中的冷却通道，并 从炉壳⑶另一侧的通孔中穿出，用于接收来自每根输入支管⑶的输出端的冷却介质，排出管(6)，从冷却管(5)的尾部引出，用于排出热水， 收集管(7)，其输入口与排出管(6)的尾部相连接，其输出口与所述冷却介质循环系 统连接。
2.根据权利要求1所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却系 统和冷却介质循环系统采用的冷却介质是冷却水或冷却空气。
3.根据权利要求2所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却介 质为冷却水。
4.根据权利要求2所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却介 质为冷空气，其风量为每m2炉膛面积600-900m7h · m2，风压在lOOOPa。
5.根据权利要求1所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却介 质驱动装置(1)为水压大于0.2Mpa的供水泵。
6.根据权利要求1所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却介 质配入总管(2)是断面圆形的钢管。
7.根据权利要求1所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的供给量 调节阀(4)为与输入支管(3)的管径相同的手动闸阀。
8.根据权利要求1所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却管 (5)是无缝厚壁钢管，其外径小于所述炉壳(8)上的通孔的孔径。
9.根据权利要求1或8所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的冷却 管(5)的外径比所述炉壳⑶上的通孔的孔径小10-20mm，散状填料填入冷却管(5)的 外壳的外圆周的上下左右空间中的自由空隙内，在冷却管(5)的外壳的外圆周的上半圆 部分填以碳质传热材料，下半圆部分填以镁质填料。
10.根据权利要求1或8所述的带有自保护功能炉底的电炉，其特征在于所述的排 出管(6)的管径和数量与冷却管(5)相同，从垂直高度上，排出管(6)连接收集管(7)的 排水口的位置高于其连接冷却管(5)的进水口的位置。
专利摘要带有自保护功能炉底的电炉具有冷却系统，包括冷却介质驱动装置、冷却介质配入总管、输入支管、供给量调节阀、通过炉壳两侧的通孔穿入、穿出炉底内衬的至少一根冷却管、从冷却管尾部引出的排出管和与所述循环系统连接的收集管，炉底内衬中预留一排容纳冷却管的孔，所述冷却介质配入总管将由冷却介质驱动装置输入的冷却介质供给与之连接的至少一根输入支管，每根输入支管通过其上安装的供给量调节阀，将冷却介质送入埋在炉底内衬砌砖中的冷却管中，收集管将从排出管中向上排出的热水排放到所述循环系统，经循环系统处理后循环使用。该装置具有自保护炉底不漏铁水和有色金属液的功能，是实现电炉炉墙长寿，安全生产，稳定高产的有力保证。
文档编号F27D9/00GK201795683SQ201020228470
公开日2011年4月13日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者余远建, 周禄军, 张珂泽, 李华彬, 秦廷许, 黄建平 申请人:四川龙蟒矿冶有限责任公司