专利名称：嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉的制作方法
技术领域：
本实用新型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
别是熔炼过程中改善冷渣层(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嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉。
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(l)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，致使国内尚无用熔炼炉从 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，本实用新型人经过长期试 验研究，开发出了一种能够有效实现熔炼炉炉衬、炉壁热量快速对外传导的嵌入式快速导 热炉衬炉壳直冷熔炼炉。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， 为在一般熔炼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。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单，工作可靠性强，能够有效实现熔炼炉 炉衬、炉壁热量快速对外传导的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉。 本实用新型的目的是这样实现的包括嵌入式快速导热炉衬、冷却器和水循环装 置，嵌入式快速导热炉衬沿圆周嵌入炉壁中部高温区炉衬中，嵌入式快速导热炉衬与炉壳、 炉壳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。 由于本实用新型采用嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷装置结构，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。
以下结合附图
与实施例对本实用新型作进一步的说明，对不以任何方式对本实用新型加以限制。 附图为本实用新型整体结构与工作状态剖视示意图。图中1为嵌入式快速导热炉 衬，2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。
具体实施方式如附图所示，本实用新型包括嵌入式快速导热炉衬1、冷却器2和水循环装置，嵌 入式快速导热炉衬1沿圆周嵌入炉壁8中部高温区，嵌入式快速导热炉衬1与炉壳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，通过外炉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。 所述的嵌入式快速导热炉衬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。 所述的嵌入式快速导热炉衬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，不影响本实用新型目的的实 现。 所述的嵌入式快速导热炉衬1设置于炉体中部，总体积为熔池炉衬耐火材料体积 的1/5-1/3。 本实用新型的工作原理 本实用新型利用嵌入炉衬耐火材料中的嵌入式快速导热炉衬l，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。 本实用新型的特点 1、嵌入式快速导热炉衬结构简单，工作可靠。在不影响结构和强度的情况下，利用 了嵌入式快速导热炉衬比炉衬耐火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、高导热率的嵌入式快速导热炉衬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、嵌入式快速导热炉衬与炉壳直接冷却技术结合，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、炉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；[0021] 5、嵌入式快速导热炉衬快速内导热，炉体炉壳外散热的结构，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的直流电炉上利用嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷快速导热和 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20-50mm 2、金属溶液冷却化学分析结果Ni9. 58%、CoO. 30% 、 PO. 21 % 、2. 18% 经改造后的电炉与普通电炉的性能比较
项目普通熔炼炉应用本实用新型的熔炼炉
固化层形成的控制否可
功率提高对固化层的影响大小
温度变化对固化层的影响大小
炉壁腐蚀一般小
同等条件下的电能、热能利用率一般高
炉龄一般长
投资与改造省/简单
安全性好好 实践证明，本实用新型嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷装置和技术在形成良好的冷 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 应用本实用新型冷却装置对熔炼炉进行改造，并用于低品位(含镍量1%左右)红土镍矿的 冶炼。
权利要求一种嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，包括嵌入式快速导热炉衬(1)、冷却器(2)和水循环装置，其特征是嵌入式快速导热炉衬(1)沿圆周嵌入炉衬(9)中部高温区，嵌入式快速导热炉衬炉(1)与炉壳(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所述的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，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所述的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，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所述的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，其特征是所述的嵌入 式快速导热炉衬(1)通过耐热粘合剂和紧固件与炉壳(8)内壁紧密相连，另一端嵌入炉衬 (9)耐火材料中。
5. 如权利要求1或4所述的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，其特征是所述的 嵌入式快速导热炉衬(1)可以为工字型体、矩形体、圆柱形体和T字型体。
6. 如权利要求1或4所述的嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，其特征是所述的嵌 入式快速导热炉衬(1)设置于炉体中部，其总体积为熔池炉衬耐火材料体积的1/5-1/3。
专利摘要本实用新型一种嵌入式快速导热炉衬炉壳直冷熔炼炉，包括嵌入式快速导热炉衬(1)、冷却器(2)和水循环装置。导热块沿圆周嵌入炉壁(8)中部高温区，嵌入式快速导热炉衬(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。本实用新型具有工艺简单、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，用于难溶有色金属的冶炼。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F27D9/00GK201463532SQ20092011140
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者彭勃, 方喜 申请人:方喜;彭勃