CN101438118B - 回转炉床炉的炉床结构 - Google Patents

Abstract

本发明发现了可以如以往那样在耐火材料(13)之间设置间隙，在该间隙中填充各种的耐火材料或者耐火材料原料，而且采用该方法以外的方法确保热膨胀吸收功能的新型的结构设计方法，同时，提供防止起因于耐火材料(13)的热膨胀的炉床结构物与炉侧壁(3、4)的接触，可实现安全并且顺利的作业运转的回转炉床炉(1)的炉床结构。本发明的回转炉床炉(1)的炉床结构，在回转炉床炉(1)的炉床耐火材料筑造床(7)的内周端和外周端筑造的侧块(9、10)之间铺设两层以上的耐火材料，在其上面铺设粉状或者块状的炉床材(16)，该回转炉床炉的炉床结构的特征在于，至少最上层所铺设的耐火材料(14)中使用了在800～1500℃下具有0.1～5MPa的压缩强度的耐火材。

Description

回转炉床炉的炉床结构

技术领域

本发明涉及从铁矿石、炼铁废弃物等的原料中主要回收还原铁(DRI)的回转炉床炉的炉床结构，特别是涉及防止起因于铺设的耐火材料的热膨胀而发生的炉床结构物与炉侧壁的接触，可实现安全并且顺利的作业运转的回转炉床炉的炉床结构。

背景技术

一般地，回转炉床炉是将原料加热、烧结以及还原，来回收附加值高的还原铁的设备。关于回转炉床炉的结构，如图1以及图2(a)所示，由平面形状为环状(环形)的台车20、在台车20上搭载的铁板6和炉床耐火材料筑造床7以及在炉床耐火材料筑造床7的上面搭载的耐火材(refractory material)8、耐火材料(refractories)13、炉床材16、陶瓷纤维毯(blanket)27等构成。使将在上述炉床材16上载置包含由铁矿石或者炼铁厂发生的粉尘、炉渣、氧化皮(scale)等的炼铁废弃物的原料19通过燃烧器等的加热装置加热至高温状态的原料19在炉室2内回转，由此从原料19中回收还原铁(DRI)。

因此，由炉床耐火材料筑造床7、耐火材8、侧块9、10以及耐火材料13等构成的炉床结构物与原料一同处于高温中，因此炉床结构物不可避免地发生热膨胀，由此，炉侧壁3、4与在其中回转的炉床结构物的接触频发，存在设备的损伤以及损害正常的台车回转的问题。因此，为了防止该设备的损伤等以及与炉侧壁的接触，需要在回转炉床炉的炉床结构物中设置用于吸收热膨胀的机构。

以往，如图2(a)所示，在铺设于侧块9、10间的耐火材料13之间设置间隙(膨胀留余量)23来吸收耐火材料的热膨胀，但在回收DRI的回转炉床炉中，为了防止DRI与耐火材料13熔合，在耐火材料13的上面铺设粉状或者块状的炉床材16，因此出现了炉床材16和/或原料19本身下落到上述的热膨胀吸收用的间隙内，热膨胀吸收功能丧失的问题。

为了解决该问题，在日本特开2002-310564号公报中，为了防止炉床材16等落到上述间隙内，公开了在作为膨胀留余量设置的间隙内填充陶瓷纤维片或陶瓷纤维毯的方法。此外，为了防止炉床材16和/或原料19进入间隙23中，也想到将陶瓷纤维毯27铺设于炉床材16的下面。

然而，作为填充材料使用的陶瓷纤维片或陶瓷纤维毯等，在实际作业的高温气氛下由于耐火材料的热膨胀而受到强烈的压缩，由此引起塑性变形，在作业停止后耐火材料被冷却，形成有间隙的状态下没有复原到原来的状态，因此炉床材16和/或DRI落到由此产生的间隙中并堆积。另外，在上述的炉床材16的下面铺设的陶瓷纤维毯27在引起加热收缩的同时，被炉床材16和/或原料19压溃而破损，不能长期地防止炉床材16和/或原料19落到耐火材料的膨胀留余量中。

这样一来，在通过向作为膨胀留余量设置的间隙内填充陶瓷纤维片或陶瓷纤维毯等来吸收热膨胀的方法中，存在只能在直到陶瓷纤维毯27破损的短期间发挥本来的热膨胀吸收功能的问题。

这样一来，当采用以往的方法时，随着实际的作业，实质上不能恒常地确保热膨胀吸收用的间隙(膨胀留余量)23，因此不能确保本来的热膨胀吸收功能，如图2(b)所示，耐火材料13的热膨胀力推开两侧的侧块9、10，不能完全避免在炉床耐火材料筑造床7的内周端筑造(建造)的侧块9和内周侧炉侧壁3的接触、或者在炉床耐火材料筑造床7的外周端筑造的侧块10和外周侧炉侧壁4的接触。即，在耐火材料13的上面铺设炉床材16的场合，当采用在侧块9、10间铺设的耐火材料13之间设置间隙(膨胀留余量)23来吸收热膨胀的以往类型的方法时，在结构上存在极限。

发明内容

本发明不是如以往那样在耐火材料之间设置间隙并向该间隙填充各种的耐火材料或者耐火材料原料，而是提供通过该以往方法以外的方法或与以往方法的组合可确保热膨胀吸收功能的新型的结构设计方法，同时提供可防止起因于耐火材料的热膨胀的炉床结构物与炉侧壁的接触，能够实现安全并且顺利的作业运转的回转炉床炉的炉床结构。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其要旨如下。

(1)一种回转炉床炉的炉床结构，在筑造于回转炉床炉的炉床耐火材料筑造床的内周端和外周端的侧块之间铺设两层以上的耐火材料，在其上面铺设粉状或块状的炉床材，该回转炉床炉的炉床结构的特征在于，至少最上层所铺设的耐火材料中使用了在800～1500℃下具有0.1～5MPa的压缩强度的耐火材。

(2)根据上述(1)所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，在上述侧块中使用了在800～1500℃下具有8～130MPa的压缩强度的耐火材。

(3)根据上述(1)或(2)所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，利用锚固砖将上述侧块牢固地固定在炉床耐火材料筑造床上。

(4)根据上述(1)～(3)的任一项所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，在周向开有多个间隙地筑造了上述侧块。

(5)根据上述(1)～(4)的任一项所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，使上述侧块的横截面的形状为上缩的阶梯状。

(6)根据上述(1)～(5)的任一项所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，上述最上层所铺设的耐火材料的砌缝没有贯通到下层耐火材料。

附图说明

图1是说明回转炉床炉的概略的剖面图。

图2是表示以往的炉床耐火材料筑造结构的剖面图。

图3是表示本发明的回转炉床炉的炉床耐火材料筑造结构的剖面图。

图4是表示本发明的回转炉床炉的侧块的固定方法的剖面图。

图5是表示本发明的回转炉床炉的耐火材料的铺设方法的一例的模式图。

图6是表示本发明的回转炉床炉的侧块筑造方法的一例的模式图。

具体实施方式

以下参照图3～图6说明本发明。

在本发明的回转炉床炉1中，在炉床耐火材料筑造床7的内周端和外周端筑造的侧块9、10中使用具有高的压缩强度的耐火材，在该侧块间所铺设的两层以上的耐火材料14、15等之中，至少在表层耐火材料14中使用具有低的压缩强度的耐火材。通过制成这样的炉床结构，由作业时的高温气氛所引起的表层耐火材料14的热膨胀力被具有高的压缩强度的侧块9、10阻挡，以表层耐火材料14自身的压缩这一形式吸收。另外，即使是炉床材16和/或DRI落入表层耐火材料14和表层耐火材料14的接头中的场合，由于具有低的压缩强度的表层耐火材料14进一步被压缩，也不会将侧块9、10向内周侧和外周侧挤出。即，通过制成这样的炉床结构，能够切实地防止在炉床耐火材料筑造床7的内周端筑造的侧块9和内周侧炉侧壁3的接触、或者在炉床耐火材料筑造床7的外周端筑造的侧块10和外周侧炉侧壁4的接触。

在本发明的回转炉床炉1的炉床结构中，压迫侧块9、10的同时压缩表层耐火材料14的热膨胀力，除了通过表层耐火材料14的直接接触而传递的热膨胀力以外，还有通过落入到表层耐火材料14和表层耐火材料14的接头中的炉床材16和/或DRI而传递的热膨胀力。因此，在落入表层耐火材料14和表层耐火材料14的接头中的炉床材16和/或DRI由于周围的压迫而破坏的场合，因破坏而发生的微细粉侵入到表层耐火材料14的气孔中，生长成致密的组织，存在提高表层耐火材料14的压缩强度，使上述的效果丧失的可能性。因此，表层耐火材料14的压缩强度必须是比炉床材16和/或DRI的压缩强度低的压缩强度，以使得不会破坏炉床材16和/或DRI。在回转炉床炉中使用的炉床材16和/或DRI的压缩强度在800～1500℃下为5～8MPa。因此，表层耐火材料14的压缩强度在800～1500℃下必须为5MPa以下。另外，表层耐火材料14的压缩强度在800～1500℃下必须为0.1MPa以上，以使得不会被铺设在上面的粉状或者块状的炉床材16压溃。作为具有这样的特性的耐火材料的一般的例子，有在加热炉等中使用的绝热砖等，可举出JIS R 2611-1992所记载的A1～A7、B1～B7、C1～C3等。再者，该种在加热炉等中使用的绝热砖等伴随着温度上升，压缩强度降低。

作为铺设于表层耐火材料14的下面的下层耐火材料15，并没有特别的限定，可以与表层耐火材料14同样地使用压缩强度低的耐火材，还可以使用压缩强度高的定型耐火材，形成为取得充分的砌缝的结构。

另外，关于铺设于表层耐火材料14的上面的炉床材16，可使用白云石材、氧化镁材等，但优选使用特别是在原料19溶出的场合具有中和的效果的含有氧化镁的耐火材料。

侧块9、10的压缩强度比炉床材16和/或DRI低的场合，在与接触的炉床材16和/或DRI的推挤中，侧块9、10的一部分发生裂纹，存在以其为起点侧块破损的可能性。因此，侧块9、10的压缩强度必须比炉床材16和/或DRI的压缩强度高，以使得不被炉床材16和/或DRI弄伤。另一方面，具有比所需强度更高的强度是不经济的。因此，侧块的压缩强度在800～1500℃下以8～130Mpa为宜。作为具有这样的特性的耐火材料的一般的例子，有在加热炉的高温部中使用的加有氧化铝的不定形耐火材料等，可举出JIS R 2541-1976中所记载的4级(class4)以上。

此外，如图4所示，通过将侧块使用锚固砖11等的固定件牢固地支持于炉床耐火材料筑造床7上，可使耐火材料的热膨胀吸收功能更加提高。即，如上所述，在侧块9、10中使用在800～1500℃下具有8～130MPa的压缩强度的耐火材，同时该侧块通过锚固砖11等的固定件牢固地固定在炉床耐火材料筑造床7上，因此变成在侧块间铺设的表层耐火材料14被具有高的压缩强度的侧块9、10拘束的形式，即使要热膨胀，具有低的压缩强度的表层耐火材料14自身也压缩，因此不会推开两侧的侧块或者招致侧块与炉室2的接触。再者，图4是表示侧块9的固定方法的剖面图，是从铁板6上竖立设置支持锚固砖的金属件12，利用该支持锚固砖的金属件12来支持锚固砖11的结构。

关于在炉床耐火材料筑造床7的内周端和外周端筑造的侧块9、10，如图5、6所示，优选在周向设置多个间隙18而筑造。这是为了在侧块自身处于高温下时，通过吸收其膨胀，来消除侧块相互的推挤，防止牢固地固定的炉床耐火材料筑造床7的变形和损伤。另外，在间隙18的上表面设置覆盖间隙的覆盖砖25，而且在间隙18中加入陶瓷纤维毯27等的填充材料17为好。由此可以防止原料19和/或炉床材16进入到在周向设置的间隙18中。即使炉床材和原料进入到间隙18中，如图6所示，也被侧块压溃而粉化，并被从在侧块侧面开出的间隙18挤出到侧块之外，因此侧块的间隙得到维持。

图5是表示本发明的回转炉床炉1的耐火材料的铺设方法的一例的模式图，用虚线表示的是下层耐火材料15，用实线表示的是在其上面铺设的表层耐火材料14。如图5所示，在铺设表层耐火材料14和下层耐火材料15时，优选铺设成表层耐火材料14的砌缝和下层耐火材料15的砌缝在铅直方向没有连接。另外，虽然未图示，但在下层耐火材料15的下面还铺设耐火材料的场合也同样，优选铺设成下层耐火材料15的砌缝和在其下面铺设的耐火材料的砌缝在铅直方向没有连接。通过这样地铺设，成为至少最上层所铺设的耐火材料的砌缝没有贯通到下层耐火材料15、或者没有贯通到炉床耐火材料筑造床7的结构，可更加维持耐火材料的热膨胀吸收功能。

即，如上所述，在本发明的回转炉床炉1的炉床结构中，通过在侧块9、10中使用具有高的压缩强度的耐火材，在铺设于该侧块间的表层耐火材料14中使用具有比炉床材16和/或DRI低的压缩强度的耐火材，即使炉床材16等落下到表层耐火材料14和表层耐火材料14的接头中的场合，通过表层耐火材料14自身进一步被压缩，也吸收热膨胀。即使由于长期间的作业，炉床材16等落下到表层耐火材料14和表层耐火材料14的接头中，由于上下的耐火材料的砌缝在铅直方向没有连接，因此该落下物不会进一步落下到下层的耐火材料和耐火材料的接头中，可切实地确保热膨胀吸收功能。

此外，如图3和图4所示，通过使侧块的横截面的形状形成为上缩的阶梯状，也能够使耐火材料的热膨胀吸收功能更加提高。通过形成为上缩的阶梯状，采用铺设于该侧块9、10间的表层耐火材料14和其下部的耐火材料15上下地具有位相变得容易，因此进行铺设并使得表层耐火材料14的砌缝和下层耐火材料15的砌缝在铅直方向不连接变得容易，由此即使炉床材16等落下到表层耐火材料14的表层耐火材料14的接头中，该落下物也不会进一步落下到下层的耐火材料和耐火材料的接头中，可切实地确保热膨胀吸收功能。另外，该效果在炉床材16等落下到侧块和表层耐火材料14之间的场合特别发挥效果。即，由于该侧块的横截面的形状为上缩的阶梯状，因此即使炉床材16等落下到侧块和表层耐火材料14之间，该落下物也会在侧块和表层耐火材料14之间停止，不会由此再向下落下，可切实地确保热膨胀吸收功能。

实施例

接着，对本发明的实施例即回转炉床炉的炉床结构的一个施工例进行说明，本实施例的条件是为了验证本发明的实施可能性以及显著的效果而采用的一个条件，本发明并不被该条件限定。

首先，在本发明的回转炉床炉1中，如图1以及图4所示，在台车20上搭载了铁板6，但在本实施例中，形成为将台车20和铁板6通过未图示的螺栓、螺母结合，吸收各自的热膨胀差的结构。

另外，如图4所示，在铁板6的上面竖立设置支持锚固砖的金属件12，但在本实施例中，通过焊接将铁板6和支持锚固砖的金属件12固定，支持锚固砖的金属件12的另一端部与锚固砖11连接。再者，在本实施例中，在铁板6的周向以约300～600mm间距竖立设置了支持锚固砖的金属件12。

接着，同样在铁板6的上面采用作为绝热性材料的绝热板(ボ一ド)以及绝热砖铺设炉床耐火材料筑造床7，在该炉床耐火材料筑造床7的内周端和外周端使用不定形耐火材筑造侧块9、10，将该侧块9、10通过上述锚固砖11固定在炉床耐火材料筑造床7上。再者，在本实施例中，作为用于侧块的不定形耐火材，使用了在800～1500℃下具有80～90MPa的压缩强度的高氧化铝质浇铸成型耐火材料即黑崎播磨社制的KVR-14R。

在侧块9、10间，如图3所示，从下面开始顺序地铺设耐火材8、下层耐火材料15以及表层耐火材料14，在本实施例中，作为耐火材8，使用了绝热板(ボ一ド)，作为下层耐火材料15，使用了轻量耐火绝热砖即イソライト工业株式会社制的A5(LBK-23)，并且，作为表层耐火材料14，使用了在800～1300℃下具有4～0.3MPa的压缩强度的轻量耐火绝热砖即イソライト工业株式会社制A6(LBK-26)。

另外，在铺设表层耐火材料14和下层耐火材料15时，铺设成表层耐火材料14的砌缝和下层耐火材料15的砌缝在铅直方向不连接，因此表层耐火材料14的砌缝不会贯通到炉床耐火材料筑造床7。再者，表层耐火材料14的砌缝和下层耐火材料的砌缝中没有设置灰浆。最后，在表层耐火材料14的上面载置作为炉床材16的、其粒径为3～5mm的氧化镁材，由此完成了回转炉床炉的炉床结构的施工。

在制作具有上述炉床结构的DRI设备并试运转·干燥运转之后，开始了实际的作业，但在具有本发明的炉床结构的DRI设备中，完全不会发生现有技术的问题即起因于耐火材料的热膨胀的炉床结构物和炉侧壁3、4的接触，可连续地继续安全并且顺利的作业运转。

如以上说明的那样，本发明的回转炉床炉1的炉床结构，是通过如以往那样在筑造的耐火材料13之间设置间隙，同时在该间隙中填充各种的耐火材料或者耐火材料原料来吸收热膨胀，与此同时，通过筑造的耐火材料自身，即在炉床耐火材料筑造床7的上面筑造的侧块9、10和耐火材料14、15等的压缩来吸收耐火材料的热膨胀的结构，因此不会象以往那样由于落下到为用于热膨胀吸收而设置的间隙中的炉床材16和/或DRI而丧失热膨胀吸收功能。

即，本发明的回转炉床炉1的炉床结构能够切实确保炉床结构物所不可缺少的热膨胀吸收功能，能够完全防止起因于耐火材料的热膨胀而发生的炉床结构物与炉侧壁的接触，能够实现安全并且顺利的作业运转。

这是有助于回转炉床炉1的长时间稳定作业，进而有助于从近年来环境保护的观点出发其必要性提高的炼铁废弃物的环境再循环的炉床结构，另外，能够从粉尘和炉渣等的炼铁废弃物中稳定地回收附加值高的还原铁。

产业上的利用可能性

本发明的回转炉床炉的炉床结构，是采用如以往那样在筑造的耐火材料13之间设置间隙，在该间隙中铺设各种的耐火材料或者耐火材料原料的方法来吸收伴随着作业而产生的热膨胀，与此同时，通过筑造的耐火材料自身的压缩来吸收热膨胀的结构，因此可从根本上消除在耐火材料13的上面铺设的炉床材16和/或DRI落入上述间隙而使热膨胀吸收功能丧失的问题。

即，根据本发明的具有炉床结构的回转炉床炉1，可切实确保炉床结构物所不可缺少的热膨胀吸收功能，因此能够完全防止起因于耐火材料13的热膨胀而发生的炉床结构物与炉侧壁的接触，能够实现安全并且顺利的作业运转。

这是有助于回转炉床炉的长时间稳定作业，进而有助于从近年来环境保护的观点出发其必要性提高的炼铁废弃物的环境再循环的发明，另外，能够从粉尘和/或炉渣等的炼铁废弃物中稳定地回收附加值高的还原铁，因此其给予环境的影响以及经济效果极大。

Claims (6)

1.一种回转炉床炉的炉床结构，在筑造于回转炉床炉的炉床耐火材料筑造床的内周端和外周端的侧块之间铺设两层以上的耐火材料，在最上层的耐火材料的上面铺设粉状或块状的炉床材，该回转炉床炉的炉床结构的特征在于，至少最上层所铺设的耐火材料中使用了在800～1500℃下具有0.1～5MPa的压缩强度的耐火材，最上层所铺设的耐火材料的压缩强度比所述侧块以及所述炉床材的压缩强度低。

2.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，在所述侧块中使用了在800～1500℃下具有8～130MPa的压缩强度的耐火材，所述侧块的压缩强度比800～1500℃下的炉床材或还原铁的压缩强度高。

3.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，利用锚固砖将所述侧块牢固地固定在炉床耐火材料筑造床上。

4.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，在周向开有多个间隙地筑造了所述侧块。

5.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，使所述侧块的横截面的形状为上缩的阶梯状。

6.根据权利要求1所述的回转炉床炉的炉床结构，其特征在于，所述最上层所铺设的耐火材料的砌缝没有贯通到下层耐火材料。

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