专利名称：排料口冷却结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排料口 (tap hole)冷却结构，更详细地说是有关对于 从炼铜等方面所使用的自熔炉或者炼渣炉内排出冰铜(matte)、炉渣(slag) 等熔体的排料口以及其周边部分有效地进行冷却的排料口冷却结构。
背景技术：
首先关于炼铜的主要流程进行说明。从矿山直接采掘回来的矿石叫做 "粗矿"，除有用矿物质以外还含有大量的没用物质(脉石)，所以通过叫 做"选矿"的工序从粗矿里将脉石作为尾矿除掉，并将该除掉了尾矿的高 等级的精炼矿以供炼制。选矿是利用矿物质的物理性质或者物理化学性质 例如密度、硬度、磁性、导电率、湿润性等的差异而进行的。
对于通过选矿而得到的精炼矿，为了节约被在炼制工序中使用的热 能、容易向炉内供给、搬运矿石等作业、并防止由于水分而造成的灵敏性 下降等这样的目的要进行加热干燥。干燥例如使用具有稍微倾斜的长筒型 炉的回转炉那样的旋转干燥机等进行。
将得到的精炼矿向自熔炉内与富氧空气或者高温热风同时吹进发生 瞬间的化学反应，根据比重差分离成冰铜和炉渣。这里，自熔炉1如图7 所示，由反应轴3、沉淀器5 (settler)、上升烟道7 (uptake)构成，反应 轴3具备1 一3个精炼矿燃烧嘴9、 9。精炼矿从该精炼矿燃烧嘴9、 9吹进 炉内。自熔炉l因为利用精炼矿的氧化反应热，所以具有比其他方法的燃 料消耗率低的特征。此外，因为仅仅利用氧化反应热有可能导致热量不足， 所以有时从精炼矿燃烧嘴9、 9用重油等助燃。
处于熔融状态下的冰铜，从多个连续设置在自熔炉1底部附近的排铜 口 2a排出来。这里得到的冰铜通常含铜60% 70%。另一方面，因为炉 渣里含有1%左右的铜，所以从在上升烟道7的下部侧设置的排渣口 2b排 出来，送到炼渣炉la处进行炼制，将铜作为冰铜回收并和从自熔炉1里
出来的冰铜一起在回转炉内进行处理。然后，通过电解精炼，制造出更高 等级的电解铜。
最近几年来，在自熔炉里炼制铜方面，倾向对于之前1炉一年约30 万吨左右这样的以往作业量大约2倍的量进行处理的高负荷作业。在高负 荷作业中，由于吹进的富氧空气量、炉内温度都比以前更加苛刻，所以炉 内的耐热砖等耐火材料的侵蚀劣化也比以前更加快速。特别是对于轴的下 部、轴和沉淀器的连接部位的热负荷显著增大。为此，有必要频繁地进行 炉内耐火材料的更换作业，所以为了抑制耐火材料劣化的进行而提出一种
用于冷却炉体的冷却结构。(例如JP特开2006-71212号公报。)
在自熔炉里炼制铜时进行大约原来2倍的量的处理的高负荷作业中， 从炉体排料口排出来的冰铜以及炉渣的量也理所当然是以前的2倍。可是， 原来自熔炉的排料口是由在用铁皮形成的框体里收容的耐火砖(排料口用 砖)形成的，该框体通常不被冷却。另外，即使关于炼渣炉排料口也是一 样的。
为此，随着向高含铜的冰铜等级作业、高负荷作业的发展，对排料口 用砖本身及其周边耐火材料的负荷逐渐地增大，像原来那样的结构，会明 显产生框体的变形、耐火砖的损耗以及变形，最坏时，有可能产生熔体从
变形的砖和砖的间隙中漏出的故障。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种排料口冷却结构，在高含铜的冰铜等 级作业、高负荷作业中，该排料口冷却结构对耐火砖以及其周边部有效地 进行冷却，防止用于从炉内向炉外排出熔体的排料口周边砖的损耗及变 形，可维持自熔炉以及炼渣炉的稳定作业。
为实现上述目的，第1项发明提供一种冷却用于从炉体排出冰铜或者 炉渣等熔体的排料口的排料口冷却结构，其具有中空状的套主体，该套主 体插入配置在被贯穿设在炉壁上的开口部中，在该套主体的内部设有使冷 却水流动的水路，并且，在该套主体的周围设置用于与炉壁焊接接合的凸 缘部，该凸缘部是由与该炉壁同质的材料形成的，并且，在设置成中空状 的该套主体的空间部中填充耐火材料，在该耐火材料中形成用于向炉外排
出熔体的排料口。
为了实现上述目的，第2项发明，基于第1项所述的排料口冷却结构， 其中，套主体通过将位于炉内侧的铁制的内侧框体和位于炉外侧的铜制的 外侧框体一体接合而形成，并且，内侧框体具有凸缘部。
为了实现上述目的，第3项发明，基于第2项所述的排料口冷却结构， 其中，水路被设置在该外侧框体的内部，且该水路环绕被形成在铜制的外 侧框体上的空间部。
为了实现上述目的，第4项发明，基于第1一3中任一项所述的排料
口冷却结构，其中，炉是自溶炉或者是炼渣炉。
根据本发明的排料口冷却结构，因为在中空状套主体的内部设置了使 冷却水流动的水路，所以可抑制对于耐火砖本身及其周边部的耐火材料的 负荷，能有效防止耐火砖的损耗以及变形。其结果，能使自熔炉稳定作业， 避免熔体漏出的危险。
另外，根据本发明的排料口冷却结构，由于作成套结构，所以不用对 于之前在排料口周边没有冷却结构的炉体进行很大的改造，就能以后加的 方式容易赋加有效的冷却结构。
并且，根据本发明的排料口冷却结构，由于将套主体作成铁和铜的一 体接合体，所以由通过热传导率高的铜可有效的冷却，并且，在现场就能 很容易地对原有的炉体铁皮部分和铁制的凸缘部进行焊接接合。
图1是本发明的排料口冷却结构中的套主体的优选实施方式的斜视图。
图2是图1的套主体的正视图。
图3是图1的套主体的仰视图。
图4是图1的套主体的侧视图。
图5是示出注入管和排水管的局部剖视图。
图6是示出将套主体向开口部进行安装的状态的斜视图。
图7是自熔炉以及炼渣炉的概要图。
图中l一自熔炉，la—炼渣炉，2a—排铜口， 2b—排渣口， 3 —反应
轴，5—沉淀器，5a—炉壁，5b —开口部，7—上升烟道，9一精炼矿燃烧 嘴，IO—套主体，10a—空间部，ll一内侧框体，13 —凸缘部，15 —外侧 框体，17—外框，20 —注入管，21 —排水管，23 —水路，30 —耐火材料。
具体实施例方式
以下，基于优选实施方式对本发明的排料口冷却结构进行详细的说 明。图1是本发明的排料口冷却结构中的套主体的优选实施方式的斜视图。 图2是其正视图。图3是其仰视图，图4是其侧视图。
如图1 图4所示那样，套主体10大体上呈内部为空洞状的方筒形状， 在套主体10的外周面上形成向外侧方向突出的凸缘状的凸缘部13。且， 凸缘部13，如图6所示具有与形成在炉壁5a上的开口部5b的倾斜角相对 应的角度。另外，在套主体10的空间部10a填充耐火砖等耐火材料30。 并且，在空间部10a填充的耐火材料30的大致中央部位贯穿设有用于排 出冰铜、炉渣等熔体的排料口 2a。这里作为填充在空间部10a里的耐火材 料30，例如可列举出镁铬质砖、锆质砖等。
如图4所示，套主体10通过将位于炉内侧的铁制的内侧框体11 (斜 线部)和位于炉外侧的铜制的外侧框体15接合成一体而形成，其中内侧 框体11具备凸缘部分13。具体来讲，内部有空洞的方筒状的内侧框体ll 与外侧框体15通过焊接而形成为一体。此外，外侧框体15上一体形成有 具备凹部17a的厚壁的外框17，这样更能提高冷却效果。
这里，由于铜在700'C时的热传导率为354w/m'k，和铁的34w/m'k 相比，大约是铁的10倍，所以在焊接时热量会迅速扩散，而焊接部位的 亲合性变差，容易引起接合不良。为此，在铁制的内侧框体11和铜体的 外侧框体15焊接的时候，会将铜质材料充分加热，需要使用铜为主体的 专用的焊接棒进行。对于这一点也考虑到套主体10全部由铜形成，但是 在安装套主体10时，在炉设置的现场，必须将铜制的套主体10直接焊接 在炉体铁皮上。不过，在焊接铜和铁的情况下需要将铜质材料充分加热， 而且，如果不为向下焊接，就会出现品质上的缺陷，基于这些问题，在炉 设置的现场进行焊接是很困难的，另外作业负担也很大。因此，将和炉体 铁皮相焊接的具有凸缘部13的部分(内侧框体11的部分)用和炉壁5a同质的素材铁形成，这样容易进行和炉体铁皮的现场焊接，容易向炉体内 安装套主体IO。据此，能将套主体10极其容易地在短时间内安装在炉体 铁皮上，在新件安装更换等维修方面也能大幅度地减轻作业负担。
另一方面，如图2所示，在铜制外侧框体15的内部以环绕空间部10a 的方式形成用于使冷却水流动的水路23。水路23与被设置在铜制的外侧 框体15的侧面下部侧的注入管20和排水管21连通，从注入管20注入的 冷却水通过水路23在外侧框体15的周围迅速回转，从排水管21排水(图 5)这样因为在热传导率高的铜制的外侧框体15部分进行冷却，所以可有 效地冷却配置在空间部10a的耐热材料30以及其周围的炉壁5a。此外， 构成套主体10的材质的组合未必仅限于此，只不过出于冷却效率和成本 上的考虑，优选铁和铜的组合。另外，通过在套主体10上设置这样的水 冷结构，能得到比原来更好的冷却效果。
接下来，关于上述的套主体10向炉壁5a的开口部5b的安装以及排 料口 2a的形成进行说明。
首先，将套主体10从内侧框体11 一侧向炉壁5a的开口部5b插入， 使凸缘部13密接在开口部5b的炉壁5a上。然后，焊接凸缘部13的周边 缘部13a和开口部5b的炉壁5a将套主体10固定在炉体铁皮上。此时的 焊接，因为是同质材料彼此之间的互相焊接，所以作业容易进行，并且也 能确保充分的强度。然后，在套主体10的空间部10a内填充耐火材料30， 在耐火材料30的大致中央部位贯穿设置排料口 2a。
接着，在注入管20和排水管21上分别接有软管，例如和冷却水箱连 接(未图示)。对应被设置在炉上的开口部5b的数量进行该作业。在图7 的自熔炉的情况下， 一侧具有5处排料口 2a (排铜口 )和上升烟道7的下 部的排料口2b (排渣口)，要对其分别进行该安装作业。另外，对炼渣炉 的排料口2b (排渣口)也进行同样的安装作业。
实施例
进行将具备内径大约30mm的水路23的套主体10安装在自熔炉的开 口部5b处的作业，该套主体10由铁及铜的厚度大约为10mm的内侧框体 11和外侧框体15组成，空间部10a大约为400X400mm的大小，在其内 部填充的镁铬质砖上形成直径大约120mm的排料口 2a。
以前大约5个月左右就需要进行耐火砖的更换，不过通过本实施例， 即使大约一年的时间不更换耐火砖也不会发现砖的损耗和变形。
因此，也不会有从排料口漏出熔体的危险，安全性提高了。另外，由 于耐火砖的更换等维修作业的次数减少了，所以更换成本降低，并且相应 地使炉的运转时间增加，有助于高负荷作业。
权利要求
1、一种排料口冷却结构，其冷却用于从炉体排出冰铜或者炉渣等熔体的排料口，其特征在于具有中空状的套主体，该套主体插入配置在被贯穿设在炉壁上的开口部中，在该套主体的内部设有使冷却水流动的水路，并且，在该套主体的周围设置有用于与所述炉壁焊接接合的凸缘部，该凸缘部是由与该炉壁同质的材料形成的，并且，在设置成中空状的该套主体的空间部中填充耐火材料，在该耐火材料中形成用于向炉外排出熔体的排料口。
2、 如权利要求1所述排料口冷却结构，其特征在于，所述套主体通 过将位于炉内侧的铁制的内侧框体和位于炉外侧的铜制的外侧框体一体 接合而形成，并且，所述内侧框体具有所述凸缘部。
3、 如权利要求2所述排料口冷却结构，其特征在于所述水路被设 置在该外侧框体的内部，且该水路环绕被形成在铜制的所述外侧框体上的 空间部。
4、 如权利要求l一3中任一项所述排料口冷却结构，其特征在于所 述炉是自熔炉或者炼渣炉。
全文摘要
本发明提供一种排料口冷却结构，在高含铜的冰铜等级作业、高负荷作业中，可防止用于从炉内向炉外排出熔体的排料口周边砖的损耗以及变形，能维持自熔炉的稳定作业。排料口冷却结构具备在被贯穿设在炉壁(5a)上的开口部(5b)中插入配置的中空状的套主体(10)，在套主体的内部设有使冷却水流动的水路(23)，并在套主体(10)的周围设置有用于与炉壁(5a)相焊接接合的凸缘部(13)，凸缘部由和炉壁同质的材料形成。并且，在设成中空状的套主体的空间部(10a)中填充耐火材料(30)，耐火材料形成用于向炉外排出熔体的排料口(2a、2b)，套主体(10)通过接合铁制的内侧框体(11)和铜制的外侧框体(15)而形成。
文档编号C22B15/00GK101191157SQ200710103209
公开日2008年6月4日 申请日期2007年5月10日 优先权日2006年11月30日
发明者本村龙也, 森部和德, 荒金孝行, 铃木义昭, 高桥政晴 申请人:日矿金属株式会社