专利名称：冶金炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置有耐火炉衬和外伸燃烧室防护板的冶金炉。更准确的说，本发明涉及冶金炉底部区域的构造和控制炉子膨胀的方法。
背景技术：
通常，诸如电弧炉或闪速熔炼炉等冶金炉的底部构造由在混凝土底面或钢底面上分层堆叠的砖组成，砖的层数通常是大约3至5层。炉壁的构造由位于外侧的坚固钢板和位于炉壁内侧的砖衬组成，在炉壁的厚度方向上包括一层或多层砖。通常，这种炉子中的温度达到大大超过一千摄氏度。在铜或镍的情况下，熔化温度大约是1250℃～1300℃，而铁的熔化温度大约是1500℃。由于高温，必需在炉子中配置额外的冷却。通过以适当效率冷却炉壁，可以使炉子内部的熔化的材料在炉壁的内表面上形成自生保护层。该自生保护层通过防止炉子的内部砖衬磨损来延长炉子的使用寿命。
在现有技术的解决方案中，在使用期间存在环形炉膨胀的问题。特别是在炉底区域中发生膨胀，在拱状底部结构中引起浮力。该发展中的浮力还在壁的砖衬中引起位移，该位移倾向于上升。该运动可能引起砖衬的倒塌和钢壳中的裂痕。其中，已经努力通过在砖衬和钢壳之间放置一层物质来补偿该运动。该膨胀由渗入到底部砖衬内部的熔化材料引起，尤其是由熔化材料的在低温下凝固的成分如镍或硫化铜等。在炉子的整个使用寿命，底部不断膨胀，最终导致炉子不能使用。
发明内容
根据本发明的解决方案的目的是防止或至少减少底部在炉子初始加热和熔化材料的相关传送之后的膨胀，以及防止由该膨胀引起的壁结构上的位移的不利影响。
通过在独立权利要求中描述的炉底区域的构造和控制膨胀的方法来解决该设定任务。
以下，参照附图详细说明本发明，其中图1示出炉底区域的结构的局部剖视图，图2示出加热炉子之前的炉壁的下部的接合部，图3示出已加热炉子之后的炉壁的下部的接合部。
具体实施例方式图1以局部视图示出了冶金炉1的底部区域的结构。图1是底部2与炉子1的筒状壁3接合的区域。炉子1的壁3由环形下部4和位于环形下部4顶上的筒状上部30组成。炉子1安装在位于混凝土地基6上的一排钢梁5上。通过在炉子1的钢底板7上铺设四个砖层制成底部2的砖衬12。典型地，砖衬12的厚度是从两个到六个砖层。壁3区域中的砖衬12通常比底部2区域中的砖衬12稍薄。
在钢底板7的下方，设置有使得能够在底部2区域中进行有效的空气交换和空气冷却的活底13。在活底13与钢底板7之间建立通道系统14，用于有效的空气流动，通过一个或多个鼓风机(图中未示出)将空气吹入该通道系统，以增强冷却。冷却空气流依照箭头15在底板7与活底13之间流动。利用鼓风量直接影响冷却效率，这样影响底部的砖衬12内部的主要温度分布。
在使用期间，在低温下凝固的诸如镍和硫化铜的化合物在熔化物的下部中积聚在炉子1的底部。这些成分趋于根据箭头16渗入炉子1的底部的砖衬12内部。在现有技术的炉子中，由于熔化成分在凝固之前能够完全渗透第一砖层、渗透到第一砖层与第二砖层之间、甚至更深，所以这些成分在使用期间不断使底部结构膨胀，在炉子的整个使用寿命期间引起连续膨胀。在根据本发明的解决方案中，由鼓风机控制的空气冷却可以使砖衬12的温度降低至足够低的水平，并且可以使在低温下凝固的金属化合物尽早在第一且最内的砖层8内凝固，由此熔化的材料不能一路渗透到第一砖层8与第二砖层9之间17或更深。在这种情况下，由于膨胀本质上仅与初始加热和熔化材料的传送相关地发生，所以避免与炉子1的使用相关的炉子的底部2的连续膨胀。往后，已在第一砖层8内部凝固的材料防止更多的熔化材料渗透底部的砖衬12。
例如，采用通过鼓风机增强的空气冷却使第一砖层8的内部温度从炉子1内部的熔化材料的大约1250℃～1300℃的温度降低到大约650℃，650℃是在低温下凝固的镍成分的凝固温度。所需的温度取决于炉子中的材料和材料在最低温度下凝固的熔化物部分。为了达到凝固所需的临界条件，优选地在第一砖层8的中点附近达到650℃的温度或取决于材料所需的相应温度。基于炉子1内部的主要温度和熔化物在低温下凝固的成分的凝固温度具体选择冷却能力，使得凝固总是在第一砖层8内部发生。
通过渗入砖衬12，熔化材料使砖衬沿箭头18所示的炉子1的底部的方向膨胀。然而，在根据本发明的解决方案中，利用冷却的帮助，将该膨胀限制到主要与炉子1的初始加热和熔化物的相关传送相关地发生。如下面图2和图3所示的那样，通过炉子1的壁3的环形下部4的接合部19补偿由初始加热引起的底部2的该膨胀。通过砖的灰浆接缝也形成热膨胀的部分补偿，该灰浆接缝在加热炉子时从砖之间逐渐烧掉。然而，重要的是，对于底部2的环形下部4还残留的一些热膨胀由于施加在该环形下部4的弹性伸长而得到补偿，使得压缩可施加在砌砖上。于是，熔化的材料不能渗入留有开口的砖的间隙。
壁的筒状上部30直接安装在与底部2结合的环形下部4的结构之上，并且在该筒状上部30和环形下部4之间设置有滑动接合部20，由此与初始加热相关的底部膨胀不会引起筒状壁3的上部30的变形或仅引起筒状壁3的上部30的很小变形。由于这种解决方案，仅炉子1的下部(底部2和壁的下部4)膨胀，所以壁的上部30保持近似不变。这防止由底部2膨胀引起的浮力导致的壁3的砖衬中的任何运动或破裂，这是现有技术炉子的典型问题。还在炉子1的壁的下部4的钢结构21内侧配置液体循环冷却元件22，以增强炉子的该区域中的冷却。同时在两个冷却元件之间形成的Cu-Cu表面有效地密封滑动接合部。此外，针对该区域的有效冷却保证熔化材料在滑动接合部20中及时凝固并且使该熔化材料不能经由炉子1的壁渗出。
图1还示出了小圆形剖面图，该剖面图示出了炉子的下部4的钢结构21的接合部19。在炉子1外侧的接合部上设置有连接件24，通过该连接件24圆形部分被装配在一起。在下文中，结合图2和图3详细说明接合部19。
图2示出在炉子的初始加热之前炉子1的环形下部4的两个部分(由部分23组成)之间的接合部19。接合部19是柔性接合部，如摩擦接合部(或弹簧接合部)，在该例子中，接合部19由连接件24、支撑部分25和十二个紧固装置26组成。紧固装置26优选是螺栓和螺母组合件等。部分23在虚线27处互相紧紧抵靠。连接件24在两部分23的顶上延伸，并且例如通过螺栓和螺母组合件、焊接或相应措施永久地固定到另一部分上。连接部件24通过紧固装置26被安装到另一部分23上，使得该连接部件可在部分23的表面上滑动并在两个部分23之间的虚线27处开缝。
图3示出在炉子1的初始加热和熔化物传送之后的图2的接合部19。接合部19已打开，炉子1的环形下部4已膨胀至所需程度以补偿砖衬12的膨胀。在围绕整个炉子1的环形下部4中存在足够数量的这种接合部19，从而可以补偿膨胀的所需部分。典型地，炉子1具有5～10个部分23，由此膨胀以受控的方式发生。通过使环形下部4拉伸来补偿一部分膨胀，这发生在钢铁的弹性段中，以在底部结构中提供所需的补偿。
上面通过例子对本发明的一些优选实施例进行了说明。本发明不限于这些例子，对于本领域技术人员来说明显的是，在所附权利要求的范围内本发明的优选实施例可以改变。本质上在于，使熔化材料在最低温度下凝固的成分在炉底的砖的最内层内凝固，由此防止连续膨胀。
权利要求
1.一种冶金炉(1)的底部区域的结构，其包括底部(2)和壁(3)，底部(2)和壁(3)两者都包括构成外表面的钢结构(6，21)和内部耐火砖衬(12)，底部(2)和壁(3)彼此接合，其特征在于，炉子(1)的壁(3)被分为下部(4)和上部，由此下部(4)的钢结构(21)是由多个部分(23)组成的分离环，接合部(19)设置在部分(23)之间并配置成可膨胀。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，部分(23)的接合部(19)是柔性接合部，如摩擦接合部、弹簧接合部等。
3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，在壁(3)的下部(4)和壁(3)的上部(30)之间设置有滑动接合部(20)。
4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，在壁(3)的下部(4)和内部砖衬之间至少部分地设置有冷却元件(22)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的结构，其特征在于，在炉子(1)的底部(2)的下方设置有活底(13)，在活底(13)和炉子的钢底板(7)之间设置有通道系统(14)。
6.如权利要求5所述的结构，其特征在于，至少一个鼓风机连接到通道系统(14)。
7.一种控制冶金炉(1)的膨胀的方法，其特征在于，将壁(3)的环形下部(4)沿炉子(1)的圆周方向分成多个部分(23)，在加热炉子(1)时，通过多个部分(23)之间的接合部(19)允许环形下部(4)膨胀。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在炉子(1)的底部(2)和活底(13)之间形成通道系统(14)，通过至少一个鼓风机将空气吹入该通道系统以用于控制底部(2)的砖衬(12)的温度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，优选地通过冷却使炉子(1)的底部(2)的最内砖层(8)内部的温度降低至一温度，在该温度下，熔化物在低温下凝固的颗粒在底部(2)的最内砖层(8)内部凝固。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，优选地根据熔化材料的成分通过冷却使炉子(1)的底部(2)的最内砖层(8)内部的温度降低至大约650℃～800℃。
11.如权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，与炉子(1)的底部(2)形成为一体的壁(3)的环形下部(4)通过滑动接合部(20)与炉子(1)的壁(3)的筒状上部(30)接合。
全文摘要
本发明涉及一种冶金炉(1)的底部区域的结构，其包括底部(2)和壁(3)，底部(2)和壁(3)都包括形成外表面的钢结构(6，21)和内部耐火砖衬(12)，底部(2)和壁(3)彼此接合；炉子(1)的壁(3)被分为下部(4)和上部，由此下部(4)的钢结构(21)是由部分(23)组成的分离环，接合部(19)设置在部分(23)之间并配置成可膨胀。本发明还涉及一种控制炉子(1)膨胀的方法。
文档编号F27B3/12GK101040160SQ200580035009
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月14日
发明者里斯托·萨里南, 伊尔卡·科约, 埃罗·胡格 申请人:奥托昆普技术公开有限公司