专利名称：熔炼炉外导热式冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明属于金属冶炼设备技术领域，具体涉及一种可供金属熔炼炉应用，特别是熔炼过程中冷渣层(固化的冷渣层)形成和炉衬保护机制的，能够有效实现炉衬、炉壁热量快速对外传导的熔炼炉外导热式冷却装置。
背景技术：
对于金属冶炼行业特别是高温冶炼，提高炉衬的寿命具有重要的技术和经济意义。实践和理论证明，炉衬耐火材料的寿命(或消耗)与炉衬蚀变层的温度高低、温度梯度、温度变化以及耐火材料的抗渣性、抗侵蚀性有关，也与炉衬受热面冷渣层的形成与保护有关。现有的炉壁、炉衬冷却方式其一为通过喷射装置直接对受热的炉体外壳喷水或喷气以达到炉壳散热的目的；其二为将带循环冷却通道冷却墙和冷却器安装在炉壳内与炉衬结合，通过内循环冷却水降低炉内温度。这些冷却方式存在的主要问题是(1)炉壳外喷水或喷气方式，仅对炉壳进行冷去，对炉衬的冷却作用有限；(2)大量使用喷水、喷气影响作业环境和操作；(3)安装在炉体的冷却墙和冷却器，由于直接将水引入高温环境的炉内，安全性差，需要复杂的监控技术，一旦出现失误有导致水爆的危险。而且铜质冷墙制造、安装、监控操作系统操作比较复杂，价格昂贵。正是由于冷却技术的限制，致使国内尚无用直流电弧炉从红土镍矿中直接提炼粗镍铁的报道。国外报道的一些试验报告均涉及到一些结构复杂、价格昂贵的设备和技术。造成冶炼成本高，难以推广与应用。为此，本发明人经过长期试验研究，开发出了一种能够有效实现直流电弧炉炉衬、炉壁热量快速对外传导的熔炼炉外导热式冷却装置。而且具有安全、可靠、能耗、热耗低、镍铁回收率高、成本低的特点，为在一般直流电弧炉上实现从红土镍矿中直接冶炼粗镍铁的工艺的实现提供了可靠的技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，工作可靠性强，能够有效实现直流电弧炉炉衬、炉壁热量快速对外传导的熔炼炉外导热式冷却装置。
本发明的目的是这样实现的包括冷却块、冷却器和水循环装置，冷却块沿圆周嵌入炉壁中部高温区，冷却块与炉壁外设置的分层水套形成直接热传导，分层水套有水循环装置供水。
由于本发明采用内嵌入外冷式却导热冷却装置，实现了简单、经济、安全、易操作、实用的炉衬内快速导热，炉壳外迅速散热。可在金属熔炼炉的熔池与炉衬受热面之间，建立一种可控的冷渣层形成和保护机制，有助于炉衬受热面冷渣层的形成和保护。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，对不以任何方式对本发明加以限制。
附图为本发明整体结构与工作状态剖视示意图。图中1为导热块，2为冷却器，3为储水箱，4为水泵，5为进水管，6为回水管，7为水位控制器，8为炉壳，9为炉衬，10为上电极，11为底电极，12为金属溶液层，13为溶渣层，14为冷渣层。
具体实施例方式
如附图所示，本发明包括导热块1、冷却器2和水循环装置，导热块1沿圆周嵌入炉壁8中部高温区，导热块1与炉壁8外设置的冷却器2形成直接热传导，冷却器2由水循环装置供水。
所述的冷却器2为开放分层式自控冷却循环水箱，其中设置水位控制装置7，冷却器2外壁紧密固接于炉壳外壁上，通过外壳与导热块实现直接热导式连接。
所述的水循环装置包括储水箱3、水泵4和进水管5、回水管6，储水箱3与水泵4的吸水管连通，水泵的扬水管通过阀门与冷却器2的进水管5连通，冷却器下部通过回水管6与储水箱3连通。
所述的导热块1通过耐热粘合剂和紧固件与炉壳内壁紧密相连，另一端嵌入炉衬耐火材料中。
所述的导热块1用导热性能良好的材料制作，其形状可以为工字型体、矩形体、圆柱形体和T字型体，也可以为其他形状的结构，不影响本发明目的的实现。
本发明的工作原理本发明利用嵌入炉衬耐火材料中的导热块1，直接将炉内的更多热量快速传递到炉壳8，并通过炉壳8外的开放分层式自控冷却循环水水箱，迅速散发热量，加大炉衬9的温度梯度，达到间接的控制炉衬温度，改善炉体温度场的条件，加强炉衬9、冷渣层14生成和保护机制，使其有助生成和保护炉衬9受热面高温冷渣层，延长炉衬的寿命，改善熔炼炉的性能和熔炼操作性能。
本发明的特点1、内嵌式导热块结构简单，工作可靠。在不影响结构和强度的情况下，利用了导热块比炉衬材料高得多的导热率，加快和提高了炉衬内热量向外的传递；
2、以简单、高导热率的导热块结直接将炉衬内热量快速的传递到炉壳，再通过炉壳外的循环冷却水快速冷却，加强了炉壳的导热、散热功能；3、渗入炉衬的导热技术与直接的炉壳冷却技术结合，加大了从炉衬到炉壳的温度梯度，在炉衬受热面与溶化的金属之间形成了快速的温度传导与调节机制，改善了炉衬受热面与金属溶液、熔渣层之间冷渣层的形成条件，有助生成保护冷渣层(固化的渣层)，并利用冷渣层的物理化学特点，保护耐火材料，提高熔炼炉的性能和操作性能；4、壳外式分层开放式水箱简单、直观、分散、减少事故风险，特别是简单的水位/流量控制管的应用方法，直观、有效的实现了散热控制；5、炉衬内导热，炉体壳外散热的结构，既实现了炉衬降温，辅助生成高温冷渣层的目的，又避免了炉内冷却技术潜在的事故风险和高昂的价格与复杂的监控系统；6、由于快速导热与散热机制的形成，事实上将熔炼时产生的无用热耗转化成了一种炉衬自身的保护机制，从而提高了熔炼炉的性能和可操作性能。
实施例我们在一台600KVA的直流电炉上利用炉衬、炉壁快速导热和散热调节技术，改善了炉体温度场的环境条件，形成了较好的炉衬冷渣保护层，提升直流电炉的性能和操作性能，实现了直接从红土镍矿(含镍量1％左右)中提取粗镍铁(含镍量10％左右)的实验，取得了积极的成果。检验报告数据如下1、实测冷渣层20-50mm2、金属溶液冷却化学分析结果Ni9.58％、Co0.30％、P0.21％经改造后的电炉与普通电炉的性能比较
实践证明，本发明导热装置在形成良好的冷渣层方面起到了重要的作用，较好地保护了熔渣/溶液对炉衬的机械冲击和化学腐蚀，延长了炉衬的寿命，在普通直流电炉上实现了难容有色金属冶炼时比较稳定的生产。可直接应用本发明冷却装置对直流电弧炉进行改造，并用于低品位(含镍量1％左右)红土镍矿的冶炼。
权利要求
1.一种熔炼炉外导热式冷却装置，包括导热块(1)、冷却器(2)和水循环装置，其特征是导热块(1)沿圆周嵌入炉壁(8)中部高温区，导热块(1)与炉壁(8)外设置的冷却器(2)形成直接热传导，冷却器(2)由水循环装置供水。
2.如权利要求1所述的熔炼炉外导热式冷却装置，其特征是所述的水循环装置包括储水箱(3)、水泵(4)、进水管(5)和回水管(6)，储水箱(3)与水泵(4)的吸水管连通，水泵(4)的扬水管通过阀门与冷却器(2)的进水管(5)连通，冷却器(2)下部通过回水管(6)与储水箱(3)连通。
3.如权利要求1或2所述的熔炼炉外导热式冷却装置，其特征是所述的冷却器(2)为开放分层式自控冷却循环水箱，其中设置水位控制装置(7)，冷却器(2)外壁紧密固接于炉壳外壁上。
4.如权利要求1所述的熔炼炉外导热式冷却装置，其特征是所述的导热块(1)通过耐热粘合剂和紧固件与炉壳内壁紧密相连，另一端嵌入炉衬耐火材料中。
5.如权利要求1或4所述的熔炼炉外导热式冷却装置，其特征是所述的导热块(1)可以为工字型体、矩形体、圆柱形体和T字型体。
全文摘要
本发明一种熔炼炉外导热式冷却装置，包括导热块(1)、冷却器(2)和水循环装置，其特征是导热块沿圆周嵌入炉壁(8)中部高温区，导热块(1)与炉壁(8)外设置的冷却器形成直接热传导，冷却器由水循环装置供水。本发明具有工艺简单、安全、耗能少、成本低、产能大、易操作等优点。特别适用于改造传统电炉、高温熔炼炉，用于难熔有色金属的冶炼。有助于在炉衬受热面和金属、金属渣溶液间快速形成保护性冷渣层(熔渣固化层)，并发挥保护炉衬，改善炉体场温环境的作用。将通过炉壁的热耗化为冶炼过程中炉衬自身保护机制的一个有用的功能过程，延长熔炼炉的寿命，提高熔炼炉的工作效能。
文档编号F27D9/00GK101038131SQ20071006576
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月2日 优先权日2007年4月2日
发明者方喜, 彭勃 申请人:方喜, 彭勃