CN100578088C - 用于熔炉炉顶的冷却和支撑系统 - Google Patents

Abstract

一种用于支撑和冷却由耐火砖组成的熔炉炉顶的系统，包括多个横跨熔炉延伸的炉顶支撑件，并从熔炉炉顶上方被支撑。支撑件设有用于冷却流体循环的内部通道，并设有适于支撑相邻的炉顶支撑件之间的多排耐火砖或耐火砖的侧表面。该系统排除了从炉顶上面吊单块砖的需要，同时提供了对炉顶结构的支撑和冷却。

Description

用于熔炉炉顶的冷却和支撑系统

发明领域

本发明涉及用于吊置和冷却耐火熔炉炉顶的系统。

发明背景

高温熔炉具有由耐火砖组成的炉顶结构。该砖由吊架梁(hangerbeams)通过金属吊架支撑。许多系统因砖彼此互锁使得吊架的数目减少而为人所知。然而，大多数这些吊架通常都由熔炉炉顶突出，使得很难保持熔炉炉顶没有灰尘和碎屑，由此阻碍从熔炉炉顶耐火材料的排热并且因此减少了它的使用寿命。

通常，熔炉炉顶吊置系统不包括用于冷却组成炉顶的耐火砖的装置。在1922年1月31日授权的美国专利第1,404,845号(Gates)中批露的系统是个例外。这篇专利批露了具有互相连接的管状构件的栅格的熔炉“拱顶”(“arch”)，冷却剂在该管状构件中循环。冷却剂的入口设置在纵向的管状构件中，而冷却剂的出口设置在横向的管状构件中。将构成拱顶的耐火砖开槽以用来由纵向的管状构件支撑，而横向的管状构件的端部搁在炉壁上，由此支撑炉顶。

Gates专利显示了构造拱顶的两种不同排布。在一种排布中，显示于Gates专利的图1中，从上面将管状构件15插入砖块之间的通道内，因此需要使用楔或填料以保持砖被吊置。在第二种排布中，显示于Gates专利的图4中，在每对砖之间需要一冷却管。

虽然Gates专利的系统提供了优于常规吊架系统的一些优点，但是横向和纵向的管状构件的栅格会影响从熔炉炉顶除去灰尘和碎屑的能力。这种清洁对于最大化炉龄来说很必要，因为灰尘被隔离，并且如果不被除去，将造成砖块变热，因此减少它们的寿命。此外，Gates熔炉拱顶的耐火砖似乎不能从上面更换，而是必须从炉内部更换，需要炉冷停机，因此造成生产损失。

另外，并不期望如Gates专利所披露地那样在壁上支撑炉顶，因为这样必须卸下或以其它方式支撑炉顶才能更换壁砖，而该更换通常必须比炉顶维修更频繁。

为了解决现有技术中的这些缺陷，期望提供一种用于吊置和冷却耐火熔炉炉顶的改进系统。

发明内容

本发明通过提供一种用于支撑熔炉的炉顶的系统克服现有技术的不足，该系统包括多个横跨熔炉延伸的细长的炉顶支撑件，熔炉炉顶的砖由炉顶支撑件的侧面的支撑表面以这样一种方式支撑：砖可以从炉顶上面取出。炉顶支撑件优选地设有至少一个在冷却剂入口和冷却剂出口之间循环冷却流体的内部冷却剂通道。因此，在该优选的实施方案中，炉顶支撑件同时用于支撑和冷却砖的双重目的。

在根据本发明的系统中，排除了将吊架附在单个砖上的需要，无需将熔炉停机至冷状态就能从上面取出并更换砖，由此很大地简化和缩短了修理程序的时间段和花费。此外，在本发明的优选系统中，炉顶支撑件中设有冷却剂入口和出口，由此排除了对如Gates专利中的冷却剂输送横构件(coolant-carrying cross member)的需要。

一方面，本发明提供一种熔炉炉顶，该炉顶包括：多个细长的炉顶支撑件，其横跨熔炉顶部进行延伸，在相邻的炉顶支撑件之间设有间隔；在相邻的炉顶支撑件之间的间隔内设置的多个耐火砖，炉顶支撑件和耐火砖基本完全覆盖熔炉的内部空间，其中砖按沿着炉顶支撑件延伸的行排布，至少有一行砖设置在相邻的炉顶支撑件之间，每块砖都具有面向熔炉内部的底面、背离熔炉内部的顶面、以及在顶面和底面之间延伸的一对相对的侧表面；以及每个炉顶支撑件具有基本沿着其长度延伸的相对侧，至少一侧设有与一行所述砖的多块耐火砖的侧表面直接接触的支撑表面，多个耐火砖至少部分地支撑于其上，砖的侧表面和炉顶支撑件的侧表面被成形为使得能通过以直线向上提起砖的方式将与炉顶支撑件的支撑表面直接接触的砖从相邻的炉顶支撑件之间的间隔取出。

另一方面，本发明提供一种用于支撑熔炉炉顶内多个耐火砖的支撑件，该支撑件为细长的，并且具有第一端、第二端以及一对基本沿着其全长延伸的相对侧面，每个侧面都设有用于支撑所述耐火砖的支撑表面，其中所述支撑件包括至少一内部冷却剂通道、至少一冷却剂入口和至少一冷却剂出口，其中每个所述的内部冷却剂通道都在一入口和一出口之间连续延伸。

优选地，根据本发明，每个支撑件的支撑表面都包括在其中一个所述侧面的上和下部分之间形成过渡的台肩，使得在侧面的上部分之间的炉顶支撑件的宽度小于在侧面的下部分之间的炉顶支撑件的宽度。

附图简述

现在仅通过实施例的方式、参照附图对本发明进行描述，这些附图中：

图1是贯穿包含根据本发明的优选系统的熔炉炉顶的示意性横剖面图。

图2是贯穿图1中熔炉炉顶的一部分的纵向截面图。

图3是贯穿图2中显示的一个熔炉炉顶支撑件的一个放大的横截面图。

图4是图2中显示的耐火砖的放大图。

具体实施方式

图1示意性地示出了熔炉10的一部分，该熔炉10的形状为矩形，且具有四个竖直延伸的、围绕内部空间11的壁，该壁优选由耐火材料构成。侧壁12、14以及端壁16的一部分示于图1中。虽然连同矩形熔炉一起描述本发明的优选实施方案，但可以领会的是，本发明中的实施原理可施用于多种形状的熔炉，例如具有大体圆柱侧壁的圆形熔炉。

支撑熔炉10的侧壁12和14的是通常被称为“支柱”的竖直梁。这些支柱沿着熔炉10的相对侧成对设置。虽然图1中仅示出了一对支柱18，但是可以领会的是，优选地沿着侧壁12和14的长度有多个间隔开的这样的支柱对。在每对支柱之间水平延伸的是水平梁20。支柱18和梁20如构成工字梁一样示于图中。然而，具有其它横截面的梁也可能是适合的。

基本上完全覆盖熔炉10的敞开顶部的是炉顶22，该炉顶在该图中显示的优选实施方案中是拱形的并且包括多个耐火砖24和多个细长的支撑件26。然而，可以领会的是，炉顶不必须是拱形的，可以用平的代替。事实上，使用根据本发明的支撑系统的益处可能在平的炉顶时比在拱形炉顶时更大，因为拱形炉顶至少部分地自支撑，且通常会比平的炉顶具有更少的砖吊架。可以领会的是，炉顶22可带有开口(未示出)构成，该开口用于装料或接收电极。

细长的炉顶支撑件26横跨熔炉10的顶部延伸，相邻的炉顶支撑件26之间设有间隔。在图中示出的优选系统中，其中熔炉10是矩形的，炉顶支撑件26如图2所示地沿着熔炉10的相对侧壁12、14互相以间隔、平行关系排布，或者可以平行于端壁16排布。

在本发明的优选实施方案中，炉顶支撑件26每个都由一对以首尾相连、彼此平行的方式排布的炉顶支撑梁27组成，以构成炉顶支撑件26。每个炉顶支撑梁27都具有第一端28、第二端30、上表面32、下表面34和一对相对侧表面36。上表面32、下表面34和侧表面36在这里也指的是炉顶支撑件26的上、下和侧表面。虽然图中显示的炉顶支撑件26包括两个首尾相连排布的炉顶支撑梁27，但可以领会的是，炉顶支撑件26可以替换为完全横跨熔炉10延伸的单一梁27，或者每一个炉顶支撑件26都可以由两个以上首尾相连排布的炉顶支撑梁27组成。

每个炉顶支撑梁27的第一端28都邻近熔炉炉顶22的外边缘38定位，并可被至少部分地支撑于熔炉10的侧壁12或14上。然而，可以领会的是，炉顶支撑梁27不必非要支撑于熔炉的侧壁12或14上。相反地，梁27可完全由其它装置支撑，例如通过位于熔炉炉顶22之上的支撑件悬吊支撑。

为了将炉顶22的支撑件26和耐火砖的温度保持在一个期望范围，每个炉顶支撑件26都优选地设有至少一个内部冷却剂通道40，冷却剂、例如水，在该通道40中循环。该内部冷却剂通道40在冷却剂入口42和冷却剂出口44之间连续延伸。在本发明的优选实施方案中，炉顶支撑件26都包括多个炉顶支撑梁27，每个梁27都优选地设有内部冷却剂通道40、入口42和出口44。

冷却剂入口42和出口44在炉顶支撑梁27上的位置是可以变化的。例如，如图1所示，入口42可以在炉顶22的边缘38处临近炉顶支撑梁27的第一端28定位，而出口44设置在炉顶支撑梁27的第二端30处。然而，可以优选地将两个冷却剂入口42和冷却剂出口44都邻近炉顶支撑件26而定位，这时冷却剂通道40为U形，并从入口42延伸到邻近炉顶支撑件26的第二端30的一点，然后再返回到出口44。入口42和出口44的位置在熔炉的边缘处是优选的，这是因为其使得管道接头远离熔炉炉顶的顶部。

如图2所示，在相邻的炉顶支撑件26之间的间隔内填满耐火砖，其通过参考数字24在这里总体标出。然而，附图显示了三种不同形状的砖，这些砖在图2中用参考标记24a、24b和24c标出。砖24沿着炉顶支撑件26按行排布，至少一排砖24设置在相邻每对炉顶支撑件26之间。在图中所显示的优选实施方案中，在相邻的成对炉顶支撑件26之间支撑有两排或三排砖24(图2)。

炉顶支撑件26的至少一个侧表面36的每一个都设有支撑表面50，多个耐火砖24直接与该支撑表面相接触并且它们部分地支撑于其上。优选地，两个侧表面36都设有基本沿着炉顶支撑件26的整体长度延伸的支撑表面50。

在显示于附图中的优选实施方案中，每个支撑表面50都包括在侧表面36的上和下部分49和51之间形成过渡的台肩。在附图中的优选实施方案中，上和下部分49、51彼此平行并基本平坦，台肩50在上和下部分49、51之间向外延伸。因此，在侧表面36的上部分49之间测量的炉顶支撑件26的宽度小于在侧表面36的下部分51之间测量的炉顶支撑件26的宽度。

如图2所示，直接与炉顶支撑件26接触的砖24a或24b每一个都具有侧表面53，该侧表面被成型为适于配合炉顶支撑件26的侧边缘36。在显示于附图中的优选实施方案中，砖24a和24b的侧表面53每个都具有一配合台肩52，该台肩直接被支撑于炉顶支撑件26的台肩50上，以便砖24a和24b的上部具有比砖24a和24b的下部更宽的横剖面。连同砖24一起在这里使用的术语“直接被支撑”旨在指这些砖通过直接与炉顶支撑件26的支撑表面接触而至少部分地被支撑。

因此，砖24a和24b的侧表面53以及炉顶支撑件26的侧表面36被成形为使得与炉顶支撑件26的侧表面36直接接触的砖24a和24b可从上方被提升而从相邻的炉顶支撑件26之间的间隔中被拿出。在一些优选的实施方案中，每块砖24都可从上面被单独拿出，但在其它优选实施方案中，必须同时将一组砖拿出。然而，可以领会的是，不用重新定位或拆掉支撑件就可以从上面拿出砖。为了有助于从上面拿出砖，每块砖都在其上表面优选设有至少一个孔70(图4)，通过该孔可钩住砖以从上面取出砖。孔70可优选地与水平孔72(图4)相交，以便通过带有钩状端部(未示出)的工具将砖24提起。

如上所述，在相邻的炉顶支撑件26之间有至少一排砖24。在一般的设置中，在相邻的炉顶支撑件26之间会有最高达两排耐火砖24。在相邻的炉顶支撑件26之间仅有一排砖24之处，砖24将为T形(未示出)，具有一对设有台肩52的相对侧表面53，该台肩被支撑于相邻的炉顶支撑件26的台肩50上。在相邻的炉顶支撑件之间有两排砖24a之处，如图2中右手部分，每排都直接与其中一个炉顶支撑件26直接接触。

在熔炉炉顶22的一些部分中，冷却需求会减小，因此，相邻的炉顶支撑件26之间的间距可以增加。这一点示意性地示于图2中的左手侧。在相邻的炉顶支撑件26之间的间距较大的区域，至少会有一排砖24c不直接与任一炉顶支撑件26接触。这些砖24c是楔形的，设置在具有带台肩52的侧表面53并直接由炉顶支撑件26支撑的成排砖24b之间。这些楔形砖24c间接由炉顶支撑件26支撑，其优选地具有向下和向内会聚的面56并与砖24b的向下和向外发散的后面58配合。如连同砖24c一起在这里使用的术语“间接被支撑”旨在指这些砖由炉顶支撑件26支撑，但不直接与炉顶支撑件26的支撑表面接触。可以领会的是，显示于图中的砖24可从熔炉炉顶22的上面取出。

在显示于附图中的优选实施方案中，砖24和炉顶支撑件26被构造为使得炉顶支撑件26的上表面32基本与熔炉炉顶22的上表面齐平。这点有助于保持炉顶22的顶部干净并没有灰尘和碎屑。在另一个优选实施方案中，炉顶支撑件26每个都具有一在它们的上和下表面32和34之间测量的高度，该高度小于炉顶22的厚度，使得每个炉顶支撑件26的下表面34相对嵌入熔炉炉顶的下表面。这使得在熔炉炉顶的下表面中形成一通道，其沿着炉顶支撑件26的长度延伸。这个通道60优选地由耐火材料填充，例如是以可浇铸材料的芯棒的形式，由此保护炉顶支撑件26的下表面34不直接暴露于熔炉内的高温热流。可以领会的是，耐火材料在熔炉的运行过程中会被腐蚀且会由于凝固渣和/或灰尘增长而被更换。

为了更好地将耐火材料62保留在通道60中，可将耐火材料62嵌入每个炉顶支撑件26的下表面34中形成的燕尾形槽内(未示出)。

该优选实施方案中的熔炉炉顶22横跨熔炉在侧壁12和14之间弯成弓形。因此，每个支撑件都是弓形的。在显示于图中的优选实施方案中，每个炉顶支撑件26都横跨熔炉10延伸到中途，并且优选地横跨熔炉10延伸到大约一半。如图1所示，炉顶支撑件26彼此首尾相连成对，使得一对炉顶支撑件的第二端30彼此很接近，且优选地连接起来，使得成对的炉顶支撑件26一起横跨熔炉10的整个宽度进行延伸。

炉顶支撑件由多个高架支撑件(elevated support member)从熔炉上面支撑，所述高架支撑件在显示于附图中的优选实施方案中包括水平梁20。如上所述，梁20横跨熔炉10的宽度和并在炉顶22以及炉顶支撑件26之上延伸。优选地，每个炉顶支撑件26都沿着其长度在一个或多个点处由其中一个梁20支撑。更优选地，炉顶支撑件26和梁20彼此平行，每个炉顶支撑件26都沿着其长度在两个或多个点处由其中一个梁20支撑。如图中所显示的，炉顶支撑件由梁20通过吊架68支撑，其优选地由金属杆构成。

虽然在优选实施方案中显示的炉顶支撑件26由梁20吊置，但是可以领会的是，存在许多用于支撑炉顶支撑件的可替换的排布，且这些可替换的排布在本发明的一些实施方案中可能是优选的。例如，可以使用其它类型的高架支撑件，例如垂直于炉顶支撑件26延伸的支撑件。

虽然连同某些优选实施方案一起描述了本发明，但是并不限制于这些。相反，本发明包括可以落入下列权利要求范围内的所有实施方案。

Claims (24)

1.一种熔炉炉顶，该炉顶包括：

多个细长的炉顶支撑件，其横跨熔炉顶部进行延伸，在相邻的炉顶支撑件之间设有间隔；

在相邻的炉顶支撑件之间的间隔内设置的多个耐火砖，炉顶支撑件和耐火砖覆盖该熔炉的内部空间，其中砖按沿着炉顶支撑件延伸的排布置，至少有一排砖设置在相邻的炉顶支撑件之间，每块砖都具有于面向熔炉内部的底面、背离熔炉内部的顶面、以及在顶面和底面之间延伸的一对相对的侧表面；以及

每个炉顶支撑件具有沿着其长度延伸的相对侧，至少一侧设有与一排所述砖的多块耐火砖的侧表面直接接触的支撑表面，多个耐火砖至少部分地支撑于其上，其中砖的侧表面和炉顶支撑件的侧表面被成形为使得能通过直线向上提起砖的方式将与炉顶支撑件的支撑表面直接接触的砖从相邻的炉顶支撑件之间的间隔取出。

2.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于每个炉顶支撑件都具有至少一内部冷却剂通道、至少一冷却剂入口和至少一冷却剂出口，其中每个所述的内部冷却剂通道都在一入口和一出口之间连续延伸。

3.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于该熔炉是矩形熔炉，具有四个侧壁，其中所述炉顶支撑件都沿着所述一对相对的侧壁互相以间隔、平行关系排布。

4.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于该熔炉是圆形的，其中所述炉顶支撑件横跨整个熔炉按弦向或者横跨熔炉的一部分按弦向互相以间隔、平行关系排布。

5.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于每个所述的炉顶支撑件都包括多个互相相对首尾相连排布的炉顶支撑梁。

6.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于该熔炉炉顶包括一拱顶，其中每个炉顶支撑件都是拱形的；或者其中熔炉炉顶是平坦的，而每个炉顶支撑件是直的。

7.根据权利要求1的熔炉炉顶，还包括多个横跨熔炉并在炉顶之上延伸的高架支撑件，其中炉顶支撑件在高架支撑件之下间隔开。

8.根据权利要求7的熔炉炉顶，其特征在于每个高架支撑件都包括一个在置于熔炉的相对侧上的一对竖直支柱之间延伸的水平梁。

9.根据权利要求7的熔炉炉顶，其特征在于每个炉顶支撑件都沿着其长度在一个或多个点处由其中一个高架支撑件支撑。

10.根据权利要求9的熔炉炉顶，其特征在于炉顶支撑件和高架支撑件互相平行，其中每个炉顶支撑件都沿着其长度在多个点处由其中一个高架支撑件支撑。

11.根据权利要求9的熔炉炉顶，其特征在于炉顶支撑件由一个高架支撑件通过吊架支撑。

12.根据权利要求2的熔炉炉顶，其特征在于至少一个冷却剂入口和冷却剂出口邻近于设置有该冷却剂入口和出口的炉顶支撑件的第一端定位。

13.根据权利要求2的熔炉炉顶，其特征在于该冷却剂入口和冷却剂出口都邻近于设置有该冷却剂入口和出口的炉顶支撑件的第一端定位。

14.根据权利要求1的熔炉炉顶，其特征在于至少一些炉顶支撑件的两侧都设有所述支撑表面，其中所述支撑表面每个都包括一在其中一个侧面的上和下部分之间形成过渡的台肩，使得在侧面的上部分之间的炉顶支撑件的宽度小于在侧面的下部分之间的炉顶支撑件的宽度。

15.根据权利要求14的熔炉炉顶，其特征在于侧面的下部分互相平行，并与所述耐火砖的侧表面接合。

16.根据权利要求14的熔炉炉顶，其特征在于熔炉炉顶的至少一些砖设有与炉顶支撑件的台肩接合的台肩。

17.根据权利要求16的熔炉炉顶，其特征在于每个炉顶支撑件都具有一与熔炉炉顶的上表面齐平的上表面。

18.根据权利要求17的熔炉炉顶，其特征在于每个炉顶支撑件都具有一在它的上和下表面之间测量的高度，该高度小于熔炉炉顶的厚度，使得炉顶支撑件的下表面相对嵌入熔炉炉顶的下表面，其中炉顶支撑件的下表面和熔炉炉顶的下表面之间的间隔由耐火材料填充。

19.根据权利要求18的熔炉炉顶，其特征在于耐火材料被嵌入炉顶支撑件的下表面上的槽内。

20.一种用于支撑熔炉炉顶内多个耐火砖的支撑件，该支撑件为细长的，并且具有第一端、第二端以及一对沿着其长度延伸的相对侧面，每个侧面都设有用于支撑所述耐火砖的支撑表面，其中所述支撑件包括至少一内部冷却剂通道、至少一冷却剂入口和至少一冷却剂出口，其中每个所述的内部冷却剂通道都在一入口和一出口之间连续延伸；炉顶的支撑件的侧表面被成形为使得能通过直线向上提起砖的方式将与支撑件的支撑表面直接接触的耐火砖从相邻的支撑件之间的间隔取出。

21.根据权利要求20的支撑件，其特征在于所述支撑面包括在其中一个侧面的上和下部分之间形成过渡的台肩，使得邻近于所述台肩，在侧面的上部分之间的炉顶支撑件的宽度小于在侧面的下部分之间的炉顶支撑件的宽度。

22.根据权利要求21的支撑件，其特征在于侧面的下部分的高度大于上部分的高度。

23.根据权利要求21的支撑件，其特征在于侧面的下部分互相平行。

24.根据权利要求21的支撑件，其特征在于所述侧面的所述上部分的尺寸被制作为使得在使用中，所述支撑件的上表面与支撑于所述支撑件上的耐火砖的上表面齐平。

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