CN101438117B - 回转炉床炉的炉床台车结合结构 - Google Patents

Abstract

一种回转炉床炉，其载置炉床的炉床台车包括分别具有行走装置的多个炉床台车，相邻的炉床台车采用螺栓和螺母介有隔离物而在水平面上在一列上隔开间隔地结合，各炉床台车为即使作业时发生热变形，对于弯曲状的变形也可不相互拘束地自由变形的结构，因此各炉床台车总是各自保持在稳定的状态。

Description

回转炉床炉的炉床台车结合结构

技术领域

本发明涉及将包含铁矿石和炼铁废弃物等的氧化铁和炭材等的还原剂的氧化铁成块物加热还原来制造还原铁成块物的场合等中所使用的回转炉床炉的炉床台车结合结构。

背景技术

回转炉床炉具有在具有行走装置的炉床台车上设置有炉床耐火材料的回转炉床，在该炉床耐火材料的上面装载原料，将原料从上方加热，进行烧结和还原。该回转炉床从制作和运输的观点出发为将多个炉床台车环状结合的结构。作为该结合结构，一般是利用图10所示的将相邻的炉床台车的构件14a、14b焊接的焊接结构50或图11(a)所示的由上下两段的螺栓53所形成的多段螺栓紧固结构52使炉床全体成为一体结构。

然而，该回转炉床炉的炉床台车从高温的炉内受热，上面的温度比下面的温度高。其结果，当使各炉床台车10成为一体结构时，如图12(a)所示，由于热膨胀差，炉床台车10的内周侧车轮32浮起，过大的重量集中于外周侧车轮33，存在引起行走故障的问题。此外存在该内周侧车轮32的浮起如图13所示那样引起炉床耐火材料与炉壁耐火材料的干扰的问题。

为了避免这些问题，需要使各炉床台车10为可自由移动的结构以使得成为图12(b)所示的热变形后的姿势。以往所采用的图11(a)所示的多段螺栓结合结构52，是通过相应于炉床台车10的热变形逐渐地松缓螺母54来对炉床台车之间的结合赋予自由，可如图11(b)所示那样吸收热变形的结构。可是，在炉冷却时，螺栓和螺母之间发生松弛，不能避免炉床台车10之间发生松动。因此，在冷态下炉床不能保持圆形，存在给回转造成障碍的缺点。为了防止该缺点，存在的问题是每当由于作业而导致加热和冷却等的温度变化时，都必须调整螺栓和螺母的紧固量。

发明内容

本发明提供各炉床台车可自由移动的炉床台车结构及其结合结构，提供在炉床发生热变形后车轮仍全部接地回转，由此避免由于过大的载荷而导致台车破损和事故，同时每当由于作业而引起加热和冷却等的温度变化时不需要调整螺栓和螺母的紧固量的炉床台车结合结构。

为了解决所述课题，本发明的回转炉床炉的炉床台车结合结构，其特征在于，载置炉床的炉床台车包括分别具有行走装置的多个炉床台车，使相邻的上述炉床台车的结合成为将螺栓和螺母介有隔离物(spacer)而在水平面上在一列上隔开间隔地结合的结构。

在上述炉床台车结合结构中，优选隔离物的长度δ为由下述式导出的长度。

δ≧0.5×α×ΔT×W×l/L

α：台车框架主材料的线膨胀系数

ΔT：作业时的台车框架的上面与下面的温度差

W：台车的长度

l：从台车上表面到隔离物(结合螺栓)安装用孔的距离

L：台车框架的高度

在上述炉床台车结合结构中，炉床台车的移动用车轮设置于该炉床台车的下部，在各炉床台车上，优选在外周炉壁侧配置两个在内周炉壁侧配置一个或者与此相反地配置。

在上述炉床台车结合结构中，优选分体设置炉床的耐火材料筑造床和炉床台车，并相互可位移地结合。

本发明的炉床台车结合结构中，将炉床台车结合的结合螺栓在水平面上在一列上隔开间隔地配置，因此各炉床台车即使作业时发生热变形，也是对于弯曲状的变形可不相互拘束地自由变形的结构，因此各炉床台车总是各自保持在稳定的状态。另外，结合螺栓介有隔离物将相邻的炉床台车结合，因此可利用隔离物维持台车间的间隙使得作业时相邻的台车彼此不因热变形而接触。此外，该间隙在台车间的角度变化的场合起到使结合部的距离变化最小的作用。通过形成为这样的结构，结合螺栓可将其弯曲应力和拉伸应力抑制在螺栓母材的容许应力内。

如果由δ≧0.5×α×ΔT×W×l/L求出隔离物的长度δ，就可简便地求得可防止由热变形所引起的相邻的台车彼此接触的适当的隔离物长度δ。

炉床台车为在其下部具有移动用车轮，在各炉床台车上，在外周炉壁侧配置两个在内周炉壁侧配置一个或者与之相反地配置的结构时，即使伴随着作业台车框架发生热变形的场合，全部的车轮也总是切实地与轨道接触，可使施加于轨道以及车轮的负荷达到恒定，能够延长轨道以及车轮的寿命。

在为分体设置炉床的耐火材料筑造床和炉床台车，相互可位移地结合的结构时，即使伴随着作业炉床台车的台车框架发生热变形，变形和外力等也不会影响到耐火材料筑造床。因此，即使炉床台车的台车框架发生热变形，炉床耐火材料也不会破损。

附图说明

图1是模式地表示本发明的炉床台车的结构的立体图。

图2是上述炉床台车的正面图。

图3是上述炉床台车的结合部的详细图。

图4是本发明的炉床台车的结合部的作用说明图。

图5是说明本发明的隔离物的长度与炉床台车的尺寸、台车上下部间的温度差、隔离物位置等的关系的附图。

图6是说明车轮的安装位置所引起的行走装置的作用的差异的模式图。

图7是说明本发明的炉床台车的热变形的图。

图8是模式地表示本发明的支持台车上面铁板的金属件的一例的立体图。

图9是模式地表示本发明的支持台车上面铁板的金属件的另一例的立体图。

图10是表示以往的炉床台车的结合结构的例子的附图。

图11是表示以往的炉床台车的结合结构的另一例的附图。

图12是说明以往的炉床台车的热变形的附图。

图13是说明在以往的炉床台车中，内周侧车轮浮起所引起的炉床耐火材料与炉壁耐火材料的干扰的模式图。

具体实施方式

图1～4表示出本发明的一个实施方式。在该实施方式中，回转炉床炉1的炉床5是通过结合装置20将多台的炉床台车10a～10n环状地结合而构成的。炉床5由耐火材料筑造床6以及炉床材7筑造。耐火材料筑造床6配置于台车上面铁板8之上。炉床台车10主要包括台车框架12、行走装置30以及支持台车上面铁板的金属件40。

在炉床台车10之间，如图1所示，配置有多个结合装置20，相邻的炉床台车10彼此通过结合装置结合。配置于各台车之间的多个结合装置20，在同一水平面上列队地只配置一列，没有如图11所示的例子那样配置成上下2列。在图1中，示出了配置3个结合装置的例子。

结合装置20，如图3所示，包括短管状的隔离物21、结合螺栓24、螺母25、26，在前侧的台车框架12a的后端纵构件14ar和后侧的台车框架12b的前端纵构件14bf的各腹板15a、15b间的间隔δ配设隔离物21，同时贯穿设置于各腹板的螺栓孔29以及隔离物21的轴孔22配设结合螺栓24，用螺母25、26紧固，将炉床台车10a和10b结合。

在作业停止(常温)状态下，如图3所示，各腹板15a、15b分别铅直并保持成相互平行，隔离物21的两端前面分别与腹板15a、15b的面接触。此时，各腹板15a、15b间的间隔δ即隔离物21的长度，基于作业实绩或者后述的热变形量的计算，设定成相邻的炉床台车10彼此在作业时不因热变形而接触的大小。

作为隔离物21，不限于图3所示的短管状物，还可以是环状的盘之类的隔离物。另外，作为隔离物21的材质，只要是具有可耐受在与作业相伴的台车的热变形时施加于隔离物21的压缩应力的强度和200～250℃以上的耐热温度的材质就可以，一般的钢制的隔离物可充分地耐用。

再者，在图3中，示出了各腹板15a、15b与螺栓的头部以及螺母之间分别配置垫片28，同时使用了两个螺母的例子，但本发明并不限于此。

在如上所述那样构成的炉床台车结合结构中，夹于炉床台车间的隔离物21，如图4所示，保持炉床台车的间隙，以使得相邻的台车彼此在作业时不因热变形而接触。该间隙，在由于炉床台车的热变形，后端纵构件14ar以及前端纵构件14bf相对的两面之间的角度θ变化的场合，起到使结合部的距离变化最小的作用。由于利用该结构使将炉床台车结合的结合螺栓24的伸长率最小，因此可通过结合螺栓24的弯曲和伸长率吸收台车相互的结合面位移的大部分，台车的结合只产生一点点的松动。其结果，各个台车框架能够比较自由地变形。另外，只在初期通过螺母25紧固调整结合螺栓24，每当预热、冷却等的温度变化时不需要再调整紧固量。

通过在水平面上使用多个该结合装置20，可将结合螺栓24的弯曲以及拉伸应力抑制在结合螺栓母材的容许应力内。

在上述结合装置中，实际的间隙δ(＝隔离物的长度)可以如下设定。如图1以及图2所示，在炉床台车10的上部介有耐火材料筑造床6载置炉床材7，在该炉床材7的上部装载有还原用的原料(未图示)，炉床一边回转一边将该原料加热、烧结、还原。此时，如图5所示，作业前(常温时)的台车10的纵向距离W由于被加热，其上部膨胀变为W′。另一方面，该台车的下面，温度不象上面那样高。因此，台车10如图那样向上方弯曲成凸状。图5所示的状态是由于上述两台车的伸长率W′而使相邻的台车的上端部接触的状态，这是变形的容许极限。

上述两台车间的端面部的倾斜以隔离物21为中心相互以角度θ倾斜时，用于防止相邻的台车端部的上部接触的上述隔离物21的理论上所需的长度δ为：

δ≧l×tanθ            ......(1)。

l是从台车上表面到隔离物(结合螺栓)安装用孔的距离。

另一方面，与上述相同的状态时的两台车端部的下部的间隙为：

W′-W＝L×tanθ        ......(2)。

L是台车框架的高度。另外，同样地，

α×ΔT×W＝L×tanθ    ......(3)

在此，α是台车框架主材料的线膨胀系数，ΔT是作业时的台车框架的上面与下面的温度差。由上述(3)式和上述(1)式可以得到：

δ≧α×ΔT×W×l/L    ......(4)。

根据本发明者的实际的调查和解析结果判明，在实际的作业中，根据台车框架的塑性变形和水封装置的冷却效果等，上述倾斜角θ减少至约一半。由此，在实际的设定中，使用上述δ的计算结果乘以系数0.5的下述(5)式的隔离物长度(间隙)为好。

δ≧0.5×α×ΔT×W×l/L......(5)

另外，关于其上限，从防止在两台车间上载置的耐火材料等的落下的方面出发为50mm即可。

行走装置30，如图2所示，在内周炉壁2侧的台车框架12的底部安装有车轮32，在外周炉壁3侧的台车框架12的底部安装有车轮33。台车框架12的下方的基础36上在炉中心周围呈环状地铺设有供车轮32、33转动的轨道34。

要求炉床台车在轨道上顺利地行走，但如图6(a)所示，在车轮38通过轴承台37安装于基础36，轨道39设置于炉床台车10的底部的场合，由于因热变形而扩大的台车间的间隙，车轮38与轨道39的接触产生不连续部。这显示出在车轮38和轨道39之间产生由于恒常的台阶高差而导致的冲击，经过长期将分别疲劳破坏。为了避免该现象，在本发明中，如图6(b)所示，车轮32、33设置于炉床台车10的底部。

另外，在各炉床台车10上，如图7所示，车轮32、33在外周炉壁侧配置两个在内周炉壁侧配置一个或者与此相反地配置。通过这样地配置车轮32、33，所有的车轮总是切实地与轨道34接触。其结果，炉床台车10被车轮32、33更稳定地支持，行走变得顺利，因此，炉床台车10、车轮32、33以及轨道34不会疲劳破坏。

图8示出支持台车上面铁板的金属件40的一例。支持台车上面铁板的金属件40包括细长的板，多个该细长的板使板面铅直地固定于炉床台车10的台车框架12上面。支持台车上面铁板的金属件40沿着炉床台车10的纵向(圆周方向)遍及台车全长地延伸，与相邻的支持台车上面铁板的金属件40之间设有适当的膨胀留余量。支持台车上面铁板的金属件40的高度为25～150mm、宽度为9～32mm左右。在支持台车上面铁板的金属件40的上面，相对于该支持金属件可位移并且在与相邻的台车上面铁板之间设置适当的膨胀留余量49而安装有台车上面铁板8。

在台车框架12的上面固定有保持螺栓45，在台车上面铁板8上设有比该保持螺栓45的径大的螺栓孔(未图示)，保持螺栓45的上端部贯穿到该螺栓孔中。在保持螺栓45的上端部螺合有螺母46，在台车上面铁板8与螺母46之间插入有垫片48。螺母46被不紧地拧固使得台车上面铁板8和支持台车上面铁板的金属件40相互可位移。从台车上面铁板8的上面突出的保持螺栓45的上端部和螺母46进入的空间设置于耐火材料筑造床6的炉床耐火材料的底部(未图示)。支持耐火材料床的金属件40，在材质上优选具有200～250℃以上的耐热温度并且机械的性质优异的金属件，一般地优选钢铁制的金属件。

具有如上所述那样构成的支持台车上面铁板的金属件40的炉床台车10，在炉床台车10发生热变形的场合，台车上面铁板8和支持台车上面铁板的金属件40相互位移，其热变形不会对耐火材料筑造床6和台车上面铁板8赋予变形和外力，可以避免耐火材料筑造床6上的炉床耐火材料的破损。另外，保持螺栓45限制台车上面铁板8和台车框架12的位移，防止两者间的较大偏移。

图9示出了支持台车上面铁板的金属件的另一例。支持台车上面铁板的金属件42包括短的圆柱或者棱柱，铅直地安装在炉床台车10的上面。支持台车上面铁板的金属件42的多个，沿着炉床台车10的纵向遍及台车全长而配置，高度为10～125mm，直径(方形)为50～100mm左右。台车上面铁板8置于支持台车上面铁板的金属件42的上面43，台车上面铁板8以及支持台车上面铁板的金属件42可相互位移。保持螺栓45的构成以及支持台车上面铁板的金属件42的作用与图8所示的相同。

在炉床台车10与炉壁2、3之间，设有以炉心为中心的环状的水封装置9。水封装置9防止高温的炉内气体向炉外漏出或者大气从炉外向炉内侵入而损害炉内的还原气氛。

产业上的利用可能性

根据本发明，利用螺栓和螺母将构成回转炉床炉的多个炉床台车结合使得其相互自由移动，因此在炉床台车发生热变形后，车轮仍全部接地回转，由此可以避免由过大的载荷所引起的台车破损和事故，同时每当加热和冷却时的温度变化时，不需要调整螺栓与螺母的紧固量，因此具有较大的产业上的利用可能性。

Claims (3)

1.一种回转炉床炉的炉床台车结合结构，其特征在于，载置炉床的炉床台车包括分别具有行走装置的多个炉床台车，使相邻的所述炉床台车的结合成为将螺栓和螺母介有隔离物而在水平面上在一列上隔开间隔地结合的结构；

使所述隔离物的长度δ为由下述式导出的长度，

δ≥0.5×α×ΔT×W×l/L，

其中，α：台车框架主材料的线膨胀系数；

ΔT：作业时的台车框架的上面与下面的温度差；

W：台车的长度；

l：从台车上表面到隔离物安装用孔的距离；

L：台车框架的高度。

2.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床台车结合结构，其特征在于，所述炉床台车的移动用车轮设置于该炉床台车的下部，在各炉床台车上，在外周炉壁侧配置两个该车轮、在内周炉壁侧配置一个该车轮，或者与此相反地配置。

3.根据权利要求1或2所述的回转炉床炉的炉床台车结合结构，其特征在于，分体设置炉床的耐火材料筑造床和炉床台车，并相互可位移地结合。

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