CN101166943A - 拼合罩环形炉和环形炉的束缚系统 - Google Patents

Abstract

描述将压力施加于具有可分段外金属罩的环形炉的耐火炉床和/或耐火侧壁上的束缚系统。一种较佳的束缚系统包括张力带，该张力带包括在炉床和/或侧壁周围延伸的一个或多个段，在相对端之间设有弹性连接结构，在张力带被分段的情况下，弹性连接结构也被设置在相邻段的端部之间。另一较佳束缚系统包括设置在熔炉外缘周围的多个枢转构件。每个枢转构件由力产生构件来作动，所述力产生构件将受控量的力作用于枢转构件并使其将压力作用于炉床。

Description

拼合罩环形炉和环形炉的束缚系统

技术领域

本发明涉及对具有由耐火材料构成的壁的环形炉的改进。更具体地，本发明涉及将压力施加在环形炉的耐火炉床和/或耐火侧壁上的束缚(binding)系统以及包括这类束缚系统的环形炉。

背景技术

用于熔炼和转化铁质和非铁质的矿石和精矿的熔炉一般具有：由耐火砖构成的底壁(炉床)和垂直壁(侧壁)，包围耐火炉床和侧壁的结构金属罩，以及炉顶或排废气罩。对炉壁，尤其是对炉床的充分挤压对于最大化熔炉运转周期和防止代价巨大的潜在的灾难性熔炉故障来说是关键的。

在加热熔炉至工作温度的过程中，构成炉床和炉壁耐火材料的各砖块膨胀，导致熔炉向外膨胀。相反，熔炉的冷却导致各砖块收缩和熔炉的总体收缩。如果炉床或炉壁上的压力不足，则在熔炉运作的冷却阶段在砖块之间会形成间隙。这些间隙会渗透熔融金属或其它材料，导致熔炉在受到重复的加热和冷却时永久的、持续的增大。这种被称为棘轮效应的熔炉的持续膨胀会因为使钢罩达到其最终断裂的点和/或允许熔炉内物质通过砖块之间膨胀并渗漏的连接部逸出而缩短炉龄。

矩形炉的束缚系统是公知的，并且一般包括被称为支柱的规则间隔的垂直梁，它们由跨过炉侧壁延伸的弹性水平系紧构件上下保持在一起。不管熔炉热膨胀或收缩，这种束缚结构都可在炉壁和炉床的耐火材料上提供基本恒定的负载，由此防止砖块连接部的热棘轮效应和砖块连接部的渗透。然而，这种束缚系统不能直接适用于环形炉。

充分挤压在环形炉中尤为重要，在环形炉中，因为炉床和炉壁耐火部在每个热周期或棘轮效应下径向膨胀至更大程度，所以结构金属罩受到大量张力。该问题因为熔融的炉内物质通过渗漏的砖块连接部或炉罩伸展至断裂点而导致熔炉寿命缩短或熔炉故障，并且尚未以令人满意的方法得到解决。一种环形炉的束缚系统在1999年2月2日授权的第5,867,523号美国专利(Wasmund等人)中有记载。由Wasmund等人记载的系统包括多个弹性连接环形炉的结构金属罩段的张力束缚件。这些束缚件将压力施加于炉侧壁。Wasmund专利以参见方式全文包含于此。

另外还需要改进的环形炉的炉束缚系统和环形炉，其中在为砖结构提供充分的压力以防止热棘轮效应和砖块连接部的渗透(尤其是在炉床区内)的同时使外金属罩中的张力维持在可接受的限度内。

发明内容

本发明通过提供将压力施加于环形炉的耐火炉床和/或耐火侧壁的束缚系统，并通过提供包含这类束缚系统的环形炉而克服现有技术中的上述问题。较佳地，本发明的束缚系统在炉床区上施加压力。

本发明的一个束缚系统通过在熔炉外侧周围间隔设置的多个枢转构件来将径向压力施加于熔炉，每个枢转构件施加向内压力至炉床。

根据本发明的另一径向束缚系统包括包围炉罩并将在炉床上保持径向压力的一个或多个带，每个带包括一个或多个段，弹性连接结构被设置在(诸)段的端部之间。

在一个方面，本发明提供一种具有下端和上端的环形炉。该环形炉包括：(a)由耐火材料构成并位于熔炉下端的炉床；(b)从炉床向延伸至熔炉上端的基本圆筒形侧壁，所述侧壁由耐火材料构成；(c)包围炉床和侧壁的基本圆筒形金属罩，该金属罩受张紧作用以将向内的径向压力施加于熔炉；以及(d)与罩相关联以保持罩内的张紧作用并将径向压力施加于熔炉的一个或多个张力构件；其中每个张力构件包括细长带，该细长带具有第一和端第二端并且具有足够长度以在侧壁周围延伸，在带的相对端之间设有弹性连接结构。

在另一方面，本发明提供一种保持环形炉的耐火炉床上的径向受压作用的束缚系统。该系统包括绕炉床相互间隔的多个径向束缚构件。每个径向束缚构件包括：(a)具有第一端、第二端和枢转点的枢转构件，枢转构件的第一端将向内的径向压力施加于炉床，其中枢转构件围绕枢转点的枢转导致由枢转构件施加于炉床的压力的变化；(b)将力作用于所述枢转构件的力产生构件，作用于枢转构件的力被定向成使枢转构件围绕枢转点枢转并使枢转构件的第一端被径向向内偏压成与炉床压力接触。

附图说明

下面仅以示例方式参照附图对本发明进行描述，其中：

图1是示出根据本发明的较佳环形炉的立体图，该环形炉包括第一较佳的径向束缚系统；

图2是图1的环形炉的局部平面图；

图3是图1和图2中所示的径向束缚系统的中的一个的近距离观察图；

图4是本发明第一较佳实施例的径向束缚系统的另一较佳形式的近距离观察图；

图5是包含第二实施例的径向束缚系统的环形炉的剖视图；

图6是图5所示系统的径向束缚构件中的一个的近距离观察图；

图7是本发明第三较佳实施例的束缚系统中的径向束缚构件的近距离观察图。

具体实施方式

图1示出本发明的较佳环形炉10。可以理解附图被简化以省略熔炉10中对本发明的理解而言所不必要的细节。

熔炉10具有在其下端14的炉床12以及从炉床12延伸至熔炉10的上端18的基本圆筒形侧壁16。炉床12和侧壁16都以传统方式由诸如耐火砖的耐火材料或可铸耐火材料构成。炉床12和侧壁16在本文中有时被称为“炉耐火部”。侧壁16可以是水冷却元件和耐火材料的复合结构，如前述Wasmund等人的专利中提到的那样。在图中省去炉耐火部的结构细节。

熔炉10较佳地还设有基本圆筒形的、围绕侧壁16的结构性金属罩20，金属罩20在熔炉10的下端14和上端18之间延伸。金属罩20较佳地设有孔以容纳冷却装置，并还可设有将材料从熔炉中移走的出渣孔。这些特征在附图中未示出。

如图所示，熔炉10较佳地被支承在加固混凝土或其它适合材料构成的底部22上。然而，可以理解熔炉10也可被安装成可翻转的。

附图中所示的熔炉10是“拼合罩”环形炉，这意味着熔炉10的圆筒形金属罩20由两个或多个弧形罩板24构成。在附图所示较佳实施例中，金属罩20由三块罩板24构成。然而，可以理解罩板的数量对本发明而言不是关键的并且可以比附图中所示的罩板24的数量来的多或来的少。例如，熔炉10可具有单件罩。此外，在炉床12附近的熔炉10下部可设有比熔炉10的上部更多数量的罩板。

可以理解，若干沿圆周间隔的连接部26在罩板24之间被形成于外金属罩20中。在连接部26处存在小的间隙，它们较佳地由滑动盖板(未示出)密封。在所示实施例中，罩板24之间的连接部26保持未覆盖状态。

外金属罩20保持在张紧作用下以将向内的径向压力作用于炉耐火部12、16。在拼合罩熔炉10中，相邻的罩板24较佳地由上述Wasmund等人的专利中记载的弹性张力构件(未示出)之类的弹性张力构件来连接。这些张力构件将径向压力作用于炉侧壁16。

在本发明的第一较佳实施例中，熔炉10设有在靠近熔炉10下端14的罩20周围延伸的张力带28。张力带28在熔炉10的下端14提供充分的压力以抵抗炉床12的径向膨胀。

张力带28可包括单个的、连续的金属带，其端部彼此弹性连接。或者，如图所示那样，张力带28可包括两个或多个段30，相邻段30的端部彼此弹性连接。尽管在附图中仅示出一个张力带28，但应当理解熔炉10可设有两个或多个张力带28。

张力带28中的弹性连接结构由弹性张力构件32提供。张力构件32被设置在张力带28的诸段30的端部，并包括连接于一个段39的一端的第一托架34和连接于相邻段30的一端的第二托架36。至少一个束缚构件38跨过相邻端30之间的间隙40而延伸。较佳地，每个束缚构件38包括狭长的螺纹杆。

每个束缚构件38弹性连接于托架34、36中的至少一个以使外罩20顺应熔炉的膨胀和收缩而膨胀和收缩。如图3所示，每个束缚构件38的一端延伸穿过将束缚构件38弹性连接于托架34的弹簧42。弹簧42在一对保持板44、46之间保持受压状态。第一保持板44通过螺母48和垫圈50连接于束缚构件38的一端。第二保持板46被形成为托架34的一部分并沿间隙40位于段30的端部。保持板44、46被开孔以容纳束缚构件38。

束缚构件38的另一端延伸过托架36的保持板52并由拧到保持板52上的束缚构件38上的螺母54保持在位。

弹簧42的张力通过改变其长度而调整。可以理解，减小弹簧长度增加弹簧42的张力，由此增加段30和罩20的张紧作用，并增加炉耐火部12、16的受压程度。相反，弹簧长度增加则弹簧42的张力减小，由此减少罩20的张紧作用并减少炉耐火部12、16的受压程度。弹簧长度的调整较佳地通过手动转动螺母54完成。或者，在图4所示的较佳张力构件32’中，可在螺母54和保持板52之间设置一中空的液压缸56以用于调整弹簧张力。

下面对用来维持环形炉10的炉床12上的径向压力的另一较佳径向束缚系统100进行说明。其较佳实施例示出于图5和图6中。束缚系统100包括围绕熔炉10周缘以彼此间隔关系设置的多个径向束缚构件114。每个径向束缚构件114包括较佳呈基本垂直的梁116的形式的枢转构件，它具有外侧面118、靠近熔炉10的内侧面120、上端122和下端124。每根梁116可绕一枢转点枢转，该枢转点在附图中所示的较佳实施例中位于梁116连接于支承构件的梁116的下端附近。枢转点位于贯通梁116的下端124延伸的孔125处，梁通过孔125固定于支承构件，由此梁116绕与炉侧壁16相切的轴线枢转。

梁116的上端122直接与熔炉10的外金属罩20接触并将向内的径向压力作用于炉床12。较佳地，如图8所示，梁116的内侧面120设有圆形凸起126，该圆形凸起被接纳在炉罩20上的杯形构件128中，并藉此施加压力。

每个径向束缚构件114还包括将力作用于梁116的力产生构件。本发明较佳实施例中的力产生构件较佳地包括位于梁116的上端122和下端124之间并较佳地相对下端124更靠近上端122的炉床束缚弹簧组130。炉床束缚弹簧组130较佳地包括在两保持板134和136之间受压的一根或多根弹簧132，弹簧132较佳地可与前述弹簧组件42结构相似。熔炉10上的压力因为弹簧132受压程度的增加而增加。或者，力产生构件可包括流体压力缸，较佳的是与前述液压缸56相似的液压缸。

保持板134和136被开孔以接纳束缚构件138，该束缚构件较佳地包括一细长的螺纹杆。束缚构件138的一端由图6所示的炉床束缚弹簧组130弹性保持。束缚构件138的另一端被不可移动地固定在位于炉床12下的支承构件上。较佳地，该支承构件包括构成炉床支承结构142一部分的环形梁140，所述炉床支承结构142还可包括多个径向延伸梁144和由混凝土或其它材料构成的底部146。可以理解炉床支承结构142的结构在附图中仅为示意性的，并且不构成本发明的一部分。

可以理解弹簧132将向内的径向力施加于梁116，使梁绕枢转点枢转并使梁116的上端沿径向向内偏压成与炉床12压力接触。

图7是本发明的第三较佳的径向束缚系统150的径向束缚构件152中的一个的近距离观察图。束缚系统150与前述系统100相似并且现在对其进行详细说明。

系统150的每个径向束缚构件152包括较佳为基本垂直的梁154的枢转构件，它具有外侧面156、靠近熔炉10的内侧面158、上端160和下端162。梁154可绕位于梁154中心或在其附近枢转点枢转，并且梁154在该枢转点处连接于支承构件。枢转点位于贯通梁154延伸的孔164处，梁154通过孔164固定于支承构件，由此梁绕与炉侧壁16相切的轴线枢转。

梁154的上端160直接接触熔炉10的金属外罩20，并施加向内的径向压力至炉床12。如前述实施例中那样，梁154的内侧面158设有接纳在炉罩上的杯形构件128中的圆形凸起166。

每个径向束缚构件152还包括将力作用于梁154的力产生构件。第三较佳实施例中的力产生构件包括位于梁154下端162的炉床束缚弹簧组168。或者，力产生构件可包括流体压力缸，较佳地为与前述液压缸56相似的液压缸。炉床束缚弹簧组168较佳地包括一个或多个在两保持板172、174之间受压的弹簧170，但也可包括结合第二较佳束缚系统100描述的液压缸。保持板172、174被开孔以接纳较佳地由细长螺纹杆构成的束缚构件176。束缚构件176的一端由螺母175抵靠在炉床束缚弹簧组168的保持板174上而弹性定位，束缚构件176的另一端由螺母177不可移动地固定在位于炉床12下方的支承构件上。如在第二较佳实施例中那样，支承构件包括形成炉床支承结构142一部分的环形梁140。在图7的实施例中，环形梁140位于炉壁16外侧。通过增加弹簧170的受压程度而增加熔炉10上的压力。在该较佳实施例中，通过转动拧在穿过板174的束缚构件176的端部上的螺母175而调节弹簧的受压程度。

尽管已结合某些较佳实施例对本发明进行了说明，但本发明不局限于此。相反，本发明包括落在下面权利要求的范围中的所有实施例。

Claims (19)

1.一种具有下端和上端的环形炉，所述该环形炉包括：

(a)由耐火材料构成并位于所述炉下端的炉床；

(b)从所述炉床延伸至所述炉上端的基本圆筒形侧壁，所述侧壁由耐火材料构成；

(c)包围所述炉床和所述侧壁的基本圆筒形金属罩，所述金属罩受张紧作用以将向内的径向压力施加于所述炉；以及

(d)与所述罩相关联以保持所述罩内的张紧作用并将径向压力施加于所述炉的一个或多个张力构件；

其中每个张力构件包括细长带，所述细长带具有第一和第二端并且具有足够长度以在所述侧壁周围延伸，在所述带的相对端之间设有弹性连接结构。

2.如权利要求1所述的环形炉，其特征在于，所述弹性连接结构是通过连接于所述带的第一端的第一托架、连接于所述带的第二端的第二托架以及在所述第一端和所述第二端之间延伸的至少一个束缚构件形成的，其中每个束缚构件弹性连接于至少一个所述托架。

3.如权利要求2所述的环形炉，其特征在于，每个束缚构件包括由弹簧弹性连接于所述第一托架的杆。

4.如权利要求3所述的环形炉，其特征在于，每个束缚构件还包括用于调节所述弹簧的张力的调整装置，所述调整装置选自由压紧螺母和流体压力装置构成的组。

5.如权利要求4所述的环形炉，其特征在于，所述流体压力装置包括液压缸。

6.如权利要求1所述的环形炉，其特征在于，至少一个张力构件包括两个或多个端对端接合的段，并且在相邻段的端部之间还设有弹性连接结构。

7.如权利要求6所述的环形炉，其特征在于，在各段的端部之间的所述弹性连接结构各由连接于第一段的第一端的第一托架、连接于第二段的第二端的第二托架以及在所述第一托架和所述第二托架之间延伸的至少一个束缚构件形成，每个束缚构件弹性连接于至少一个所述托架。

8.如权利要求7所述的环形炉，其特征在于，每个束缚构件包括由弹簧弹性连接于所述第一托架的杆。

9.如权利要求8所述的环形炉，其特征在于，每个束缚构件还包括用于调整所述弹簧的张力的调整装置，所述调整装置选择自由压紧螺母和流体压力装置构成的组。

10.如权利要求9所述的环形炉，其特征在于，所述流体压力装置包括液压缸。

11.一种保持环形炉的耐火炉床上的径向受压作用的束缚系统，，所述系统包括绕所述炉床相互间隔的多个径向束缚构件，每个径向束缚构件包括：

(a)具有第一端、第二端和枢转点的枢转构件，所述枢转构件的第一端将向内的径向压力施加于所述炉床，其中所述枢转构件围绕所述枢转点的枢转导致由所述枢转构件施加于所述炉床的压力的变化；

(b)将力作用于所述枢转构件的力产生构件，作用于所述枢转构件的力被定向成使所述枢转构件围绕所述枢转点枢转并使所述枢转构件的第一端被径向向内地偏压成与所述炉床压力接触。

12.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，每个枢转构件在所述枢转点附近被固定于所述炉床下方的支承构件。

13.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述支承构件包括在所述炉床之下并至少部分地支承所述炉床的梁。

14.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述支承构件包括至少部分地支承所述炉床的环形梁，所述环形梁在所述炉床的周缘区域之下。

15.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述力产生构件选自由弹簧组和流体压力缸构成的组。

16.如权利要求15所述的束缚系统，其特征在于，还包括在所述力产生构件和保持构件之间延伸的张力构件，所述张力构件包括杆。

17.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述枢转点靠近所述第二端或者靠近所述枢转构件的中点。

18.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述力产生构件靠近所述第二端或靠近所述枢转构件的中点。

19.如权利要求11所述的束缚系统，其特征在于，所述枢转构件的第二端位于所述第一端下方。

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