CN101796362B - 熔化炉的风口结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种熔化炉的风口结构，在该熔化炉的风口结构中，在形成在风口砖上的孔部内配置有风口主体，并且由预先烧成的环部件覆盖着该风口主体的外周，将该环部件的周围利用碎料进行了填埋，从而固定该环部件。

Description

熔化炉的风口结构
技术领域
本发明涉及一种熔化炉的风口结构，该熔化炉的风口结构在风口周边没有损伤，而且具有充分的强度、能够延长风口的寿命。
本申请以日本特愿2007-233630号作为基础申请，在此列入其内容。
背景技术
以往，作为用于矿石等熔化的熔化炉或化铁炉等的熔化炉的风口结构，有在形成在风口砖上的孔部内安装风口主体，将其周围利用作为间隙填充材料的耐火性的碎料进行了填埋来进行固定的方式(参照下述专利文献1)。上述风口是用于向炉内吹入高温气体的部件，风口主体由铜或铜合金构成并形成为筒状。
该风口处于高温的熔融金属或矿渣滴落的环境中，由于风口前方的火焰温度为2000℃以上，发生磨耗与熔损会极大地缩短风口寿命。因此，为了延长风口寿命，提出并采用了下述各种对策：将风口的冷却室进行了分割的风口结构、将内部冷却水通道形成为螺旋状的风口结构、埋入了耐磨金属的风口结构、在前端部进行硬化加厚或利用耐火物覆盖了其表面的风口结构、以及利用耐热、耐磨性的布进行了覆盖的风口结构等。
另外，在高炉的风口中，采用了在形成在风口砖上的孔部内配置有风口主体，将该风口主体的周围(约90mm)埋入碎料来进行固定的结构。然而，在高炉的情况下，因为风口前方的温度较低，大约为1100℃，没有出现碎料的熔损，只要在10～20年的定期性的炉改修时进行必要的补修、更换等即可。
进一步，在熔化炉中，采用了从风口贴挂铁皮并进行内衬耐火物的结构，但当应用的耐火物损伤时，铁皮剥落，存在绝热性被破坏、热损失变大的缺点。
另一方面，在熔化炉的风口中，风口前方的火焰温度为2000℃以上，在与高炉同样地利用碎料进行了填埋来进行固定的情况下，不能避免在风口周边部的磨耗或熔损，需要以大约30天为一次的比例来频繁地更换、修补风口以及该周边部。另外，在风口周边部发生局部性的熔损时，铁皮剥落，绝热性被破坏，由此而引起的热损失所带来的操作负担的增加成为了问题。
基于这样的情况，非常需要开发一种能够延长风口寿命的新型的风口结构。
专利文献1：日本特开2003-17106号公报
因此，本发明者对在风口周边部发生局部性的熔损的原因进行了研究，研究结果为，在风口周围的大约100mm的部分中，碎料即使在干燥后也存在没有氧化变色的部分，而在其它的己氧化变色的碎料的部分中却没有发生熔损，所以对在该没有变色的部分中所发生的局部性的熔损进行了查明。于是查明了，该没有变色的部分是，与被冷却保护的风口主体直接接触的碎料没有充分地干燥，结果造成强度没有充分地表现出来，因此造成了该部分局部性的熔损。
图3是表示以往例的风口结构的剖面图。
图3中，符号11表示风口主体，符号13表示碎料，符号14表示铁皮。得知了在碎料13中，在风口主体11的周边部的某部分(周围大约100mm的部分)上存在局部性的熔损部12a和干燥后的强度不足部12b。
另外，对碎料的烧成温度与强度之间的关系进行了调查，调查结果得知了如图4所示那样，以不足120℃的温度烧成的情况下，强度小于18MPa，不能获得所期待的强度。因此，判明了有必要更加可靠地表现碎料的强度。另外也预测到，如果碎料的强度足够，则直接关联到能够防止在风口周边部发生局部性的熔损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔化炉的风口结构，解决上述那样的问题点，在风口周边没有局部性的熔损等的损伤，而且具有充分的强度、能够大幅度地延长风口寿命，而且也能够消除由局部性的熔损引起的铁皮露出进而因绝热效果降低的热损失而带来的操作负担的增加。
为了解决上述课题，本发明采用了以下的方法。
(1)即，在本发明的熔化炉的风口结构中，在形成于风口砖上的孔部内配置有风口主体，该风口主体的外周被预先烧成的环部件覆盖，并利用碎料填充了该环部件的周围来固定该环部件。
(2)在120℃以上的条件下烧成上述环部件，上述环部件的强度被预先烧成为18MPa以上。
(3)上述环部件也可以沿圆周方向被分割。
(4)上述环部件也可以采用与上述碎料相同的材质来构成。
在上述(1)所述的熔化炉的风口结构中，采用了在形成在风口砖上的孔部内，配置有由预先烧成的环部件覆盖着其外周的风口主体，将该环部件的周围利用碎料进行了填埋来进行固定的结构。因此，虽然直接接触被冷却保护的风口主体，但由于是预先烧成且具有足够的耐磨性以及强度的环部件，因此，不会产生以往那样的碎料的局部性的熔损部或干燥后的强度不足部。结果，能够发现充分的强度、发挥出色的耐久性。
上述(2)所述的熔化炉的风口结构的情况下，环部件以120℃以上被烧成，强度预先被烧成为18MPa以上，因此，环部件的强度变高，能够牢固地支撑风口主体。
上述(3)所述的熔化炉的风口结构的情况下，上述环部件沿圆周方向被分割，因此风口主体的安装容易进行。
上述(4)所述的熔化炉的风口结构的情况下，环部件是由与碎料同等的材质而构成的，两者的膨胀系数相互间相等，即使升温，在它们之间也不发生间隙。
附图说明
图1是表示本发明的熔化炉的风口结构的一实施方式的剖视图。
图2A是表示同风口结构的环部件的主视图。
图2B是表示同风口结构的环部件的剖视图。
图3是表示熔化炉的风口结构的以往例的剖视图。
图4是表示碎料的烧成温度与强度之间的关系的曲线图。
符号说明
1、风口主体
2、环部件
3、碎料
4、铁皮
具体实施方式
下面参照附图，对本发明所涉及的熔化炉的风口结构的一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的风口结构的剖视图，符号1表示由铜或者铜合金构成的筒状的风口主体，符号3表示以氧化铝作为主要成分的陶瓷而构成的碎料，符号4表示铁皮。再者，风口主体1是向炉内吹入高温气体的部件的，这一点与以往相同。
在本发明中，采用了在形成在风口砖上的孔部内，配置有风口主体1，由预先烧成的环部件2覆盖着风口主体1的外周，将该环部件2的周围是利用碎料3进行了填埋来进行固定的结构。这里，所谓“预先烧成”是预制(precast)的意思，是将陶瓷原料预先烧成，做成具有预定形状且预定强度的陶瓷成形体的意思。该环部件2的厚度为100mm左右。
接着，将在风口主体1的外周安装了该预先烧成的环部件2的部件配置到形成在风口砖上的孔部内，然后，将该环部件2的周围利用碎料3进行埋入从而固定在预定位置上。
上述环部件2以120℃以上被烧成，强度预先被烧成(预制)为18MPa以上。
即，由具有一定强度的环部件2来支撑风口主体1，因此，能够防止产生以往那样在风口周边的局部性的熔损等的损伤，并且能够确保足够的强度、大幅度地延长风口的寿命。
再者，当烧成温度超过600℃时，碳氧化变得显著，在700℃以上时表层开始劣化。如果考虑到生产效率，以烧成温度上限为300℃左右，能够确保达到足够作为风口结构的18MPa～30MPa左右的强度。
图4是表示碎料的烧成温度与强度之间的关系的曲线图。从该曲线图明显可知，在以不足120℃的温度烧成的情况下，强度小于18MPa，不能获得所期待的强度。即，如以往那样，在风口主体1的周围填充碎料，根据炉的操作温度来烧成碎料的情况下，风口主体1由于水冷等而处于低温状态，直接接触该风口主体1的碎料没有被加热到120℃以上。由此查明了，由于此原因而不能够表现足够的强度，结果会产生碎料的局部性的熔损部或干燥后的强度不足部。
因此，在本发明中认识到有必要更可靠地表现碎料的强度，另外也预测到，如果碎料的强度充分，则能够防止在风口周边部产生局部性的熔损，从而完成了本发明。
环部件2如图2所示那样，沿圆周方向被分割(图示的例子中为3等分)，从而容易进行风口主体1的安装。当然，对于分割形式，可以采用对应于风口主体1的外形的任意的形状、分割数。另外，环部件2的与其轴线垂直的剖面形状为环状，因此，优选该剖面形状，与采用多边形形状(例如四角形等)的情况相比，环状的剖面形状在其圆周方向上的耐磨性以及强度更加均匀。
环部件2由与碎料3相同的材质而构成。如果举出一例，环部件2由重量百分比为Al2O3：69％、SiO2：0.3％、SiC：23％、C：3％的陶瓷原料构成。优选将环部件2的材质与碎料3相同的材质来构成，由此能够极力避免产色由热膨胀引起的两者之间的间隙。
以往，与被冷却保护的风口主体直接接触的碎料没有充分地干燥，强度没有得到充分地表现，因此成为造成了该部分局部性的熔损的原因。对此，在如上述那样构成的本实施方式的风口结构中，由具有一定强度的环部件来支撑风口主体，因此能够防止在风口周边产生局部性的熔损，并且能够发挥充分的强度、大幅度地延长风口的寿命。而且，由于没有局部性的熔损，铁皮也不露出，因此能够消除伴随绝热效果的降低的热损失所带来的作业负担的增加。
再者，在以上说明的风口结构中，使用90天之后也没有出现局部性的熔损等的损伤，并且具有充分的强度，与以往使用大约30天就被迫更换的情况相比，的确能够大幅度地延长寿命。
根据以上说明可知，本发明构成为，在形成在风口砖上的孔部内，配置有由预先烧成的环部件覆盖着其外周的风口主体，将该环部件的周围利用碎料进行了填埋来进行固定，因此，在风口周边没有局部性的熔损等的损伤，具有充分的强度、能够大幅度地延长风口的寿命。另外，也能够防止由局部性的熔损为引起的热损失所带来的操作负担的增加。
工业实用性
在本发明的熔化炉的风口结构中，采用了在形成在风口砖上的孔部内，配置有由预先烧成的环部件覆盖着其外周的风口主体，将该环部件的周围利用碎料进行了填埋并固定的结构。因此，虽然直接接触被冷却保护的风口主体，但由于是预先烧成并具有充分的耐磨性以及强度的环部件，因此，消除了以往那样碎料产生局部性的熔损部或干燥后的强度不足部的情况。结果，能够表现出足够的强度、发挥出色的耐久性。

Claims (2)

1.一种熔化炉的风口结构，其特征在于，
在形成于风口砖上的孔部内配置有由铜或铜合金构成的风口主体，该风口主体的外周被预先烧成的环部件覆盖，并利用碎料填充了该环部件的周围来加以固定，
在上述风口主体的外周配置有上述环部件，该环部件的外周配置有上述碎料，而且在该碎料的外周配置有上述风口砖的上述孔部，
上述环部件由与上述碎料相同的材质构成，而且膨胀系数相同，
上述风口主体被冷却保护。
2.根据权利要求1所述的熔化炉的风口结构，其特征在于，
上述环部件沿圆周方向被分割。
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