CN102575850A - 构架和砖结构的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种构架/砖和/或一种冷却壁/砖结构，带有一个构架，其带有多个加强筋和多个槽，其中，构架的正面形成了进入到每个槽内的第一开口，以及多块砖，其中，每块砖可通过其第一开口插入到多个槽的其中一个内，通过转动，砖部分地位于该槽内，这样，该砖的一个或多个部分至少与该槽和/或多个加强筋第一加强筋的一个或多个表面局部衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。

Description

构架和砖结构的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求(1)2009年7月8日由本发明者提交的第61/233,745号美国临时专利申请的权益，其通过引用结合到本文中，和(2)2009年8月5日由本发明者提交的第61/231,477号美国临时专利申请的权益，其通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明一般涉及到在高炉或其它冶金炉的构架、冷却壁和/或冷却器内制造和安装砖(诸如耐火砖)的装置和方法。涉及领域包括高炉和其它冶金炉的冷却装置和方法。涉及领域包括冷却板和冷却壁。
背景技术
高炉和其它冶金炉内耐火砖冷却用的传统设计方法和结构都包括冷却壁。考虑到冷却壁的形状和/或炉的内部结构，传统的铜冷却壁一般都呈平面矩形，与炉的金属炉壳基本平行或尽可能平行地布置在炉内。冷却壁一般都覆盖了炉的金属壳的大部分内表面。耐火炉衬，诸如耐火砖，可以布置在冷却壁表面内、表面上或表面周围，例如，砖块可布置在冷却壁形成的槽内。另外，冷却壁带有腔室，形成通道或安装内部管路。这种通道或管道连接到从冷却壁炉壳一侧延伸并伸入到炉金属壳的一个或多个外部管路。冷却介质(例如增压水)通过管路和通道泵入，从而对冷却壁进行冷却。经过冷却的壁从而对布置在由冷却壁形成的槽内的耐火砖进行冷却。
目前的冷却壁或冷却面板砖在设计上通常都是在炉内安装冷却壁/板之前，就安装在冷却器内的槽内。此外，许多传统耐火砖都设计成安装在扁平冷却壁或冷却器内。当使用预制砖做成的扁平或弯曲冷却壁/冷却器时，冷却壁安装在炉内，考虑到结构偏差，每对邻近冷却壁之间留有冲压间隙(ram gap)。这些冲压间隙而后填充耐火材料，以封闭所述冲压间隙两侧的冷却壁/砖结构之间的间隙。这种耐火材料填充的冲压间隙通常都是由传统冷却壁/砖结构组成的炉衬的薄弱部位。在炉使用期间，冲压间隙常常会提前侵蚀，炉内燃气会在冷却壁之间流动。此外，这种传统的冷却壁/砖结构使得砖边缘伸入炉内，暴露于掉入炉内的物质和其它碎屑之中。这种伸出的砖边缘比未伸出边缘更容易磨损，导致砖的断裂或崩裂，可能会掉入炉内，对炉衬造成进一步损坏。这种断裂的砖还会使得冷却壁外露，从而使得冷却壁过早损坏或磨损。
目前的冷却壁或冷却板砖通常都安装在作为主要固定方法而采用的直槽内，将砖保持在冷却器内，或者做成锥形，这样，在炉使用期间砖受热时，迫使得在冷却壁槽内未固定的砖抵靠在冷却器上。
另外，近年来，人们习惯于在安装冷却壁时在其前面不再使用耐火材料，而试图形成一种炸皮层(skull layer)来在高炉内保护和隔离冷却壁。这种涉及工艺技术的渣皮在使用中反复形成且又反复丢失，实际上改变了高炉的性能。渣皮只能在炉的软熔带内形成。因此，如果软熔带确定有误，这种渣皮方法并不是很有效。此外，炉的软熔带会依据填充材料的不同而改变，而且，在不同时间，炉的各个区域内，会失去软熔带的粘合性。结果，在整个冷却壁和炉内，导致温度不均匀。然而，改进的砖耐火炉衬可保护冷却壁，不论粘性如何，而且对于这种软熔带隔离工艺来讲是优选的，即使在某些情况下，依然可能还会期望形成软熔带来保护改进的耐火材料。
目前的锁定式砖设计方案，诸如补偿形冷却壁槽内的鸠尾连接砖，其整个垂直厚度都比较薄。这种细颈砖在细颈部分很容易裂开，因此，会造成砖的碎片而掉入炉内，进而会撞击并损坏其它砖和炉衬的冷却壁。
许多老式设计方案是在冷却壁前部使用砖，都是在冷却壁前使用了多排或多层砖。这种结构含有接头，这些接头又进一步影响了距离冷却壁最远处砖块的有效冷却。
如上所述，现有的冷却壁和耐火砖结构存在许多缺陷。
为此，在壁冷却器安装在炉内之前或之后，可以提供一种耐火砖可以安装在扁平或弯曲冷却壁或冷却器内的冷却壁/砖结构。此外，如果炉内冷却壁/砖结构再造或再建时，本发明的耐火砖可以整体或部分地更换或重新安装，无需从炉上拆除冷却壁或冷却器。
此外，可以提供一种冷却壁/砖结构，这种结构在炉的内圆周围使用连续衬，消除了邻近冷却壁的砖块之间的冲压间隙，从而增加了炉衬的整体性和寿命。
另外，可以提供一种适合高炉内使用的冷却壁/砖结构，在这种高炉内，砖的边缘都不会暴露或伸入炉内，从而增加了炉衬的使用寿命和整体性。
此外，可以提供一种冷却壁/耐火砖结构，在这种结构内，耐火砖可安装在倾斜成一定角度的冷却壁或冷却器内，即与该冷却壁或冷却器槽内的砖块形成一个角度，而且，在这种结构中，砖块可以在冷却壁在炉内安装之前和/或之后从冷却壁正面插入和/或拆除。
此外，可以提供一种冷却壁/耐火砖结构，在这种结构内，耐火砖采用如下两种方式双重固定到冷却壁的槽内，(1)砖块和冷却壁槽成互补表面，通过将每块砖的一部分插入冷却壁槽内并在同时或此后在大体平行于冷却壁的轴线上转动每块砖，实现这些表面的衔接，和/或(b)这样，砖的底部会沿着朝向或大体朝向冷却壁的方向转动，以便将槽和砖的所述互补表面衔接，从而将砖固定或锁定到槽室内，防止其经由冷却壁正面开口从槽内线性移出，和(2)采用砖的斜截面或锥形截面，在炉工作时，这些截面会膨胀，并紧紧压抵冷却壁或冷却器，保持与其的有效结合，从而提供了砖块的有效冷却，与此同时，还可将可能会断裂或裂开的砖紧紧固定。
此外，可以提供一种冷却壁/耐火砖结构，在这种结构内，冷却壁表面温度均匀，与炉工作时保持更为一致，热损失降低，从而减少了作用在炉子和冷却壁上的应力，增加了二者的使用寿命。
此外，可以提供一种冷却壁/耐火砖结构，这种结构利用了增加垂直或颈部厚度的砖，以增加强度，并可使砖不容易产生裂纹，同时还可使砖的安装速度加快，每块砖重量的增加有助于使其保持固定，不容易损坏。
此外，可以提供一种改进的冷却壁/耐火砖结构，这种结构仅使用一层砖，与冷却壁紧密接触，消除了与采用多层和/或多个砂浆连接的传统冷却壁/砖结构相关的热障。
还有，可以提供一种改进的冷却壁/耐火砖结构，在这种结构中，根据炉的类型和/或炉内的安装位置，耐火砖的形状和/或材料各异。
此外，可以提供一种改进的构架/砖结构，这种结构可以适用于如下情况，能够(1)在构架安装后对构架/砖结构进行砖砌、重新砖砌和/或修理，和/或(2)使用本发明的双砖锁定特性以适应高温环境下的使用。
参照如下最佳实施方式的详细说明可以了解本发明的上述和其它优点。
发明内容
首先，本发明包括一种冷却壁/砖结构，包括：带有多个加强筋和多个槽的冷却壁，其中，冷却壁的正面形成了进入每个槽的第一开口；以及多块砖，其中，每块砖可通过其第一开口插入到多个槽的其中一个内，通过转动，砖部分地位于该槽内，这样，该砖的一个或多个部分至少与该槽的和/或多个加强筋的第一加强筋的一个或多个表面局部衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。优选地，冷却壁可以形成进入到每个槽内的一个或多个侧孔。另外，砖的一个或多个部分包括至少局部置于所述槽第一截面内的凸部，该截面优选与该凸部形成互补，此外，砖的转动包括砖的底部沿朝向冷却壁方向的移动。
根据冷却壁/砖结构的另一个方面，第一加强筋的第一加强筋表面与砖的顶部所形成的槽是互补的，而且，第一加强筋表面至少部分地置于该槽内。
根据冷却壁/砖结构的另一个方面，多块砖的每块砖都可通过转动每块砖而从其相应槽内拆除，包括每块砖的底部沿背离冷却壁方向移动。
在冷却壁/砖结构的另一方面，冷却壁优选相对于冷却壁水平轴线和垂直轴线其中一个或二者呈大体扁平或弯曲形状。
在冷却壁/砖结构的再一个方面，冷却壁装有多个管路。
在冷却壁/砖结构的再一个方面，优选地，多块砖至少局部地置于多个槽内，构成了从冷却壁的正面伸出的成排叠层的、大体水平砖，此处，多块砖包括优选形成扁平面或非均匀表面的外露面。
根据冷却壁/砖结构的再一个方面，当另一块砖置于上方一排并局部或全部覆盖了该块砖时，其中一块砖不能从其相应槽的第一开口内抽出和/或转出。
根据本发明的再一个方面，冷却壁/砖结构包括多个并排竖立的冷却壁，相邻冷却壁之间留有间隙；其中，每个冷却壁带有多个加强筋、多个槽、和多个大体水平成排的砖，布置在多个槽内。优选地，置于多个槽内的多个大体水平成排砖整体或局部覆盖了相邻冷却壁之间的间隙。此外，冷却壁大体垂直或按除大约90°外的角度竖立布置。
在冷却壁/砖结构的再一个方面，多块砖中的每块砖都进一步形成了一个底座，其中，该底座至少部分地置于该槽的第二截面中，且优选地，该第二截面与该底座成互补形式。
在冷却壁/砖结构的另一个方面，多块砖的每块砖包括一个斜的顶部截面和一个斜的底部截面，其中，每个斜的顶部和底部截面均从冷却壁的端面伸出，且优选地，每块砖的斜顶部和底部截面彼此大体平行。
根据本发明冷却壁/砖结构的再一个方面，多块砖至少局部地置于多个槽内，构成了多排叠层大体水平布置的砖，这些砖从冷却壁正面伸出，且其中，所述砖的斜的顶部截面的位置与直接位于该砖上方的另一块砖的斜的底部截面大体附近、与其毗邻，部分接触或完全接触。
另一方面，本发明的冷却壁/砖结构进一步包括连接热电偶至冷却壁上的装置。
另一方面，本发明包括一种构架/砖结构，包括：带有多个加强筋和多个槽的构架，其中，构架的正面形成了进入到每个槽的第一开口；以及多块砖，其中，每块砖可通过其第一开口插入到多个槽的其中一个内，通过转动，砖部分地位于该槽内，这样，该砖的一个或多个部分至少与该槽的和/或多个加强筋的第一加强筋的一个或多个表面局部衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。优选地，构架可以形成进入到每个槽内的一个或多个侧孔。另外，砖的一个或多个部分包括至少局部置于所述槽第一截面内的凸部，该截面优选与该凸部形成互补。此外，砖的转动包括砖的底部沿朝向构架方向的移动。
根据构架/砖结构的另一个方面，第一加强筋的第一加强筋表面与砖的顶部所形成的槽是互补的，而且，第一加强筋表面至少部分地置于该槽内。
根据构架/砖结构的另一个方面，多块砖的每块砖都可通过转动每块砖而从其相应槽内拆除，包括每块砖底部沿背离构架方向移动。
在构架/砖结构的另一方面，构架优选相对于构架水平轴线和垂直轴线其中一个或二者呈大体扁平或弯曲形状。
在构架/砖结构的再一个方面，优选地，多块砖至少局部地置于多个槽内，构成了从构架的正面伸出的成排叠层的、大体水平布置的砖，此处，多块砖包括优选形成扁平面或非均匀表面的外露面。
根据构架/砖结构的再一个方面，当另一块砖置于上方一排并局部或全部覆盖了该块砖时，其中一块砖不能从其相应槽的第一开口内抽出和/或转出。
根据本发明的再一个方面，构架/砖结构包括多个并排竖立的构架，相邻构架之间留有间隙；其中，每个构架带有多个加强筋、多个槽、和多个大体水平成排的砖，布置在多个槽内。优选地，置于多个槽内的多个大体水平成排砖整体或局部覆盖了相邻构架之间的间隙。此外，构架大体垂直或按除大约90°外的角度竖立布置。
在构架/砖结构的再一个方面，多块砖中的每块砖都进一步形成了一个底座，其中，该底座至少部分地置于该槽的第二截面中，且优选地，该第二截面与该底座成互补形式。
在构架/砖结构的另一个方面，多块砖的每块砖包括一个斜的顶部截面和一个斜的底部截面，其中，每个斜的顶部和底部截面均从构架的端面伸出，且优选地，每块砖的斜顶部和底部截面彼此大体平行。
根据本发明构架/砖结构的再一个方面，多块砖至少局部地置于多个槽内，构成了多排叠层大体水平布置的砖，这些砖从构架正面伸出，且其中，所述砖的斜的顶部截面的位置与直接位于该砖上方的另一块砖的斜的底部截面大体附近、与其毗邻，并与其部分接触或完全接触。
在另一方面，本发明提出了一种装配冷却壁/砖结构的方法，包括：提供一种竖立位置的冷却壁，其中，所述冷却壁带有多个加强筋和多个槽，其中，冷却壁的正面形成进入每个槽的第一开口；和通过其第一开口将多块砖插入每个槽，这样，每块砖的第一部分就会经由其第一开口而进入到其相应槽内；和转动每块砖，以便其部分地位于其相应槽内，其第一部分至少部分地与其相应槽和/或多个冷却壁加强筋第一加强筋的一个或多个表面衔接，从而将该砖牢牢固定，防止经由其第一开口从所述槽线性移出。优选地，在插入后，每块砖的第一部分至少部分地置于其相应槽的第一截面内，而每块砖的转动包括该砖沿朝向冷却壁方向移动。
根据另一个方面，本发明的装配冷却壁/砖结构的方法进一步包括：多块砖中一个或多个都可通过转动这些砖而从其相应槽内拆除，包括每块砖的底部沿背离冷却壁的方向移动。
根据另一个方面，本发明包括冷却壁/砖结构的砖，包括：形成与砖的锁紧边相毗连的凸部的顶部截面，和与砖的第一端面相毗连的上斜部截面，其特征在于，锁紧边包括了凸部、第二端面、底座部和下凹截面；且形成与砖第一端面毗连的下斜截面的底部。优选地，砖可以进一步包括由位于砖整个宽度上的顶部截面所形成的槽。
根据另一个方面，本发明的冷却壁/砖结构的砖，第二端面从凸部向底座延伸，且与第一端面相对。另外，优选地，从第二端面向槽的底部测量，第二端面的高度等于或大于砖深度的大约两倍。
根据本发明的冷却壁/砖结构的砖的再一个方面，优选地，凸部和底座的其中一个或二者可以是弓形的、多边形或角度形的。另外，砖的第一和第二端面的其中一个或二者可为大体扁平状的。
在另一个方面，本发明包括冷却壁/砖结构，包括：带有多个加强筋和多个槽的冷却壁，其中，冷却壁的正面形成了进入到每个槽的第一开口；而且，其中，多个加强筋包括一个或多个较短的加强筋，每个都比一个或多个邻近的长加强筋短。
其中，每个短加强筋和至少一个邻近长加强筋至少部分地形成了一个空穴，这样，冷却壁就形成了多个空穴；以及多块砖，其中，每块砖都可以沿与正面大体垂直的方向插入到多个空穴的其中一个内，插入到第一位置，从该位置处，可滑到多个槽的其中一个之内的第二位置。
本发明还可以有许多其它不同的方式，通过阅读本发明的如下说明和附图，本发明的上述描述和其它思想、不同方式，及其优点会显现出来。
附图说明
为了更容易理解和实施本发明，下面结合附图介绍本发明，所述介绍供说明，本发明并不限于此，附图如下：
图1为传统冷却壁的正面透视图；
图2为传统鸠尾耐火砖侧面透视图；
图3为根据本发明最佳实施方式的砖的侧面透视图；
图4为本发明炉衬最佳实施方式的顶部透视图，包括了本发明的冷却壁/砖结构的最佳实施方式，所示实施方式应用了图3所示砖块；
图5为本发明炉衬最佳实施方式的侧部透视图，包括了本发明的冷却壁/砖结构的最佳实施方式，所示实施方式应用了图3所示砖块；
图6为本发明的冷却壁/砖结构的最佳实施方式的剖面图；所示实施方式应用了图3所示砖块；
图7为本发明的冷却壁/砖结构的最佳实施方式剖面图，示出了图3所示砖从本发明冷却壁最佳实施方式的正面插入或取出时的情况；
图8为本发明另一种冷却壁/砖结构最佳实施方式剖面图，所示结构应用了至少两种不同尺寸的图3所示砖；
图9为使用传统冷却壁/砖结构的传统炉衬的俯视图；
图10为本发明炉衬最佳实施方式的俯视图，包括了应用图3所示砖的本发明冷却壁/砖结构的最佳实施方式；
图11为本发明冷却壁/砖结构的另一个最佳实施方式的剖面图；以及
图12为图11所示冷却壁/砖结构的局部正视图。
具体实施方式
在下面的详细说明中，参照所附示例和附图，这些示例和附图均为本说明书的组成部分，且通过举例说明了本发明主题可以实施的具体实施方式。这些实施方式的介绍之详细，足以让所属领域技术人员能够实施，需要指出的是，也可采用其它实施方式，且在结构或逻辑上都可更改，但都没有脱离本发明主题的范围。为了方便起见，在本说明书中仅采用术语“发明”来单独地和/或整体地表示本发明主题的这些实施方法，且如果实际公开的发明概念不止一个时，这则并不是试图有意将本申请的范围限定为任何单个发明或发明概念。
因此，下面的介绍不应视为狭义，且所附权利要求及其相等内容确定了本发明的主题范围。
图1示出了已知结构的平面流体冷却壁10，所述结构带有多个冷却壁加强筋11和形成了多个冷却壁槽12，加强筋和槽一般都呈矩形横截面，与带有匹配横截面的砖一起使用。已知结构的其它冷却壁设计方案(图中未示)采用的冷却壁加强筋和冷却壁槽，其横截面与图2所示传统耐火砖14的鸠尾接合截面16相配合，以便这种鸠尾接合截面可以插入冷却壁的两侧端部，并滑入到位，在每个邻近砖之间可使用---也不使用---砂浆。这种已知冷却壁/砖结构的一个主要缺点是，每当冷却壁/砖结构不论是整体还是局部需要重做或修理时，由于在炉内安装时彼此之间靠的很近，这种冷却壁10必须从炉内卸下，以便将砖14从冷却壁槽12内滑出。因为砖14不能通过冷却壁10正面来取出或插入冷却壁槽12，所以必须从炉内拆除该冷却壁10。如图1所示，冷却壁10带有多根管子13，布置在冷却壁10内，可以与从冷却壁10的炉壳一侧延伸并穿入炉金属壳内的一根或多根外部管子相连，这样，当冷却壁槽装配并安装在炉内时，冷却液(例如，加压水)经由管子13泵入，对冷却壁10和位于冷却壁槽12内的耐火砖进行冷却。
再如图2所示，传统的鸠尾耐火砖14都带有较细的竖直颈部15，在炉子使用环境下，很容易断裂，特别是砖的凸出部分17，因为其从冷却壁10伸入炉内的长度相对于砖14的整个深度或长度更长。
图3根据本发明冷却壁/砖结构28最佳实施方式示出了耐火砖18的最佳实施方式。砖18分别带有外露面26和斜的顶部截面和底部截面19和20.砖18还包括或形成一个锁紧侧29，该侧面带有凹槽22、通常为弓形的凸部23、通常为弓形的底座25、通常为弓形的凹部24、下端面27和通常为平面的正面31。砖18也带有颈部21，该部分的垂直厚度(“ab”)相对于上述已知砖14的垂直颈部15而增加。优选地，当砖18安装于冷却壁槽37内时，垂直颈部21的长度“ab”等于砖18深度的长度“cd”或大于该长度的大约两倍。除了附图所示最佳实施方式所述形状外，砖18和/或砖的任何部分的形状、几何尺寸和/或横截面，包括(但不限于)一个或多个外露面26、下端面27、正面31、斜的顶部截面19、斜的底部截面20、凹槽22、凸部23、底座25、凹部截面24和前锁紧侧29，都可以改动或采取任何其它形式，例如，角度形状、直线形、多边形、齿轮形、齿形、对称、非对称、或非规律性，但都没有脱离本发明的范围。本发明的耐火砖18优选可以用目前已有的许多耐火材料制成，包括---但不限于---碳化硅(诸如圣戈班陶瓷公司已有的Sicanit AL3)、MgO-C(镁碳)、氧化铝、隔热耐火砖(IFB)、石墨耐火砖和碳。此外，砖18可以根据其在冷却壁30内或炉内的位置选用不同材料制成。另外，如上所述，砖18的形状还可以改变或修改以适用于各种冷却壁和/或炉的空间和/或几何形状。
图3-8和10示出了本发明冷却壁/耐火砖结构28的最佳实施方式，包括本发明冷却壁30的最佳实施方式。冷却壁30可以包括多个管子(图中未示)，诸如图1所示位于冷却壁10内的管子13，这些管子可以固定到从冷却壁30炉壳一侧延伸并伸入到炉金属壳内的一根或多根外部管子上，这样，冷却液(例如，加压水)就可以经由这些管子(图中未示)泵入，对冷却壁30和装配并安装在炉内的冷却壁槽37中的耐火砖18进行冷却。优选地，冷却壁30采用铜、铸铁或其它高导热性金属制成，而与冷却壁30布置在一起的任何管子优选采用钢制成。
每个冷却壁30优选可以围绕其水平轴线和/或其垂直轴线成弯曲状，以便适合其所使用的炉或区域的内部形状。每个冷却壁30优选包括多个冷却壁加强筋32和冷却壁柱脚33，以支撑冷却壁30于竖立位置，这种位置可以如图所示直角90度，或者为倾斜位置(图中未示)。每个冷却壁加强筋32优选构成通常为弓形的顶部加强筋截面34和通常为弓形的底部加强筋截面35。冷却壁30优选在每对连续的冷却壁加强筋32之间形成多个冷却壁槽37。优选地，每个冷却壁槽37通常为“C-形”或“U形”，包括通常为平面的冷却槽壁38，虽然冷却槽壁38也可以沿其垂直和/或水平轴线成弯曲形状或轮廓形状，齿状等，这样，根据应用环境，当砖18正面31形状不是此处所述平面形状时，冷却槽壁便可与其相互补。每个冷却壁槽37还可优选包括通常为弓形的上部槽截面39和通常为弓形的下部槽截面40，所有这些都是由冷却壁30和两个连续的冷却壁加强筋32所确定。除了附图所示最佳实施方式所述形状外，一个或多个冷却壁加强筋32、顶部加强筋截面34、底部加强筋截面35、冷却壁槽37、冷却槽壁38、上部槽截面39和下部槽截面40的形状、几何尺寸和/或横截面优选可以改进或采用其它形式，诸如轮廓形、角度形、直线的、多边的、齿轮状、齿状、对称、非对称、或非规律，但都没有脱离本发明的范围。
如图6和图7所示，如果空间允许，当本发明的冷却壁砖18可以从冷却壁30侧部45滑入冷却壁槽37内时，冷却壁砖18还可以优选方便地插入冷却壁30的正面47。在冷却壁30底部开始，可以通过沿第一方向46转动或倾斜每块砖18而将冷却壁砖18填入每个冷却壁槽37，在第一方向上，砖18的底部优选：(1)围绕大体平行于冷却壁平面的轴线而离开冷却壁30，或者(2)可将凸部23插入冷却壁槽37和凹形、弓形上槽截面39，然后，通常沿第二方向48转动砖18，这样，砖18的底部就向冷却壁30方向移动，直到：(i)凸部23整体或局部位于凹形、弓形上槽截面39内，凸部23的周缘与上槽截面39局部或全部接触，或不接触，(ii)砖18的正面31大体上位于槽壁38附近和/或与槽壁38毗邻，正面31与槽壁38局部或全部接触，或不接触，(iii)弓形底座25整体或局部位于弓形下槽截面40内，底座25的周缘与下槽截面40局部或全部接触，或不接触，(iv)弓形凹形截面24整体或局部位于两个连续冷却壁加强筋32的下冷却壁加强筋32的弓形顶部加强筋截面34上，形成冷却壁槽37，砖18就插入该槽内，凹形截面24的内表面与该下冷却壁加强筋32的弓形顶部加强筋截面34局部或全部接触，或不接触，(v)砖18的下端面27大体上位于加强筋端面36的附近和/或与端面36毗邻，下端面27与加强筋端面36局部或全部接触，或不接触，和/或(vi)正在安装的砖18的倾斜底截面20大体上位于砖18倾斜顶截面19附近和/或与倾斜顶截面19毗邻，而该砖18则直接位于正在安装的砖18的下方，所述倾斜底截面20与所述倾斜顶截面19局部或全部接触，或不接触，所述情况系指砖18安装于除冷却壁30最下面的冷却壁槽37之外的任何一个冷却壁槽37内时的情况。如图5-7所示，当凸部23整体或局部位于凹形弓形上槽截面39，凸部23的周缘与凹形上槽截面39局部或全部接触或不接触时，和/或弓形底座25整体或局部位于凹形弓形下槽截面40内，底座25的周缘与凹形、下槽截面40局部或全部接触或不接触时，可防止每块砖18通过冷却壁30正面47内的开口从冷却壁槽47线性移出，每块砖18都不会转动，这样，砖的底部就可转动离开冷却壁30的正面47。
另外，如图5-8所示，一旦一排砖18安装到一排此前安装的砖18上方的冷却壁槽37内时，位于该直接下方一排内的砖18就会被固定到位，无法沿背离冷却壁30的第一方向46转动，而该冷却壁则是要从冷却壁槽37上拆除的冷却壁。图3-7和10所示本发明冷却壁/耐火砖结构28在使用时，毗邻冷却壁砖18之间可以使用---也可不使用---砂浆。
图8示出了本发明冷却壁/砖结构90的另一个最佳实施方式，该结构与图4-7所示冷却壁/砖结构28相同，不同之处是其分别使用了至少两个不同尺寸的冷却壁砖92和94，以形成不均匀的正面96。如图所示，冷却壁/砖结构90的砖92整个深度″ce1″要大于砖94的深度″ce2″。这种交错排列的结构因为分别采用了不同深度的冷却壁砖92和94所致，优选用于炉的炉结区或其它所需区域，在这些区域，非均匀的正面96会更有效地固持炉结或物质堆积，进一步保护砖92和94，防止出现热和/或机械损伤。
图9所示为在炉49内使用传统的冷却壁/砖结构58。当使用扁平或弯曲冷却壁/冷却器时，诸如分别为扁平/平面上下冷却壁52和53，预先安装的砖54布置在炉壳51内，这种冷却壁52和53安装在炉49内，从而在毗邻的成对上冷却壁52之间形成冲压间隙56，而且，在毗邻的成对下冷却壁53之间也存在这种冲压间隙57，这两种间隙都是考虑到结构公差而留。因为考虑到结构公差，这些冲压间隙56和57是必须使用的。这种冲压间隙56和57通常用耐火材料(图中未示)夯填，以便封闭毗邻冷却壁/砖结构58之间的这种间隙56和57。在使用冷却壁/砖结构58的这种传统炉衬中，这种填充材料的间隙56和57通常都是弱的部位。在炉49使用期间，冲压间隙56和57会提前侵蚀，炉的燃气会在冷却壁/砖结构58之间流动。采用本发明的优选弯曲的冷却壁/砖结构28，炉子可以沿其周围连续砌砖，以便用砖来消除传统的冲压间隙。如图10所示，冷却壁30之间的间隙42用本发明的一个或多块砖18来覆盖，省略了在该间隙42内使用填充材料的需要。因为毗邻冷却壁30炉砖之间不再使用传统的冲压间隙56和57，所以炉和/或炉衬的整体性和使用寿命提高了。
如图9所示，与使用预先安装砖54的传统冷却壁/砖结构58相关的另一个问题是，因为这种传统冷却壁/砖结构58并不是沿炉49周围来砌砖，许多砖54的边缘55会伸入炉49的内部，结果暴露于落入炉49内的任何物质之下。该突出的边缘55会磨损更快和/或容易被掉入的物质撞击，造成这些砖54的突出边缘55断裂，掉入炉49内，使得冷却壁52和53暴露。再者，本发明的冷却壁/砖结构28可以使得炉子沿其周围连续用砖砌成，从而避免了任何所述砖边缘55的伸出，如图10所示。为此，(i)砖18从冷却壁30拉出或敲出和(ii)冷却壁30直接暴露于炉子炙热中，这两种现象会因为采用本发明冷却壁/砖结构28而大大降低。这种特性使得本发明的冷却壁/砖结构28非常适合高炉集中使用。
再如图10所示，优选在每个冷却壁30背部形成多个销钉安装圆柱体43，安装销钉41用于每个冷却壁30，和/或将每个冷却壁30固定和/或安装在炉内。每个销钉41优选形成带螺纹的或不带螺纹的热偶安装孔(图中未示)，可以使一个或多个热偶子能够很容易地安装在每个冷却壁30的不同位置上。
尽管图3-8和10所示本发明冷却壁/耐火砖结构28最佳实施方式中包括了炉冷却器或冷却壁30的最佳实施方式，但本发明的概念还适用于构架/砖结构，在这种结构中，所述构架(图中未示)并不限于炉冷却器或冷却壁30，而是一种可提供砖的竖立或其它所支撑垂直或斜壁的构架，所述砖不论是否为耐火砖，均包括-但不限于-在炉中应用。
图11-12示出了本发明冷却壁/砖结构59的另一种最佳实施方式，这种实施方式分别包括冷却壁60和交替深浅的鸠尾砖68和69，包括顶端冷却壁砖67，后者优选深度与长形砖69相同，外露表面75高度大于其它深浅鸠尾砖68和69的外露表面76。如图所示，深浅鸠尾砖68和69分别带有上下鸠尾状或斜的截面73和74。此外，在本发明冷却壁/砖结构59完成后，每块砖67，68和69形成了两块砖的角落71，而深砖69形成的两个凹入砖顶70与浅砖68形成的砖的角落71相匹配。冷却壁60优选包括多个冷却壁加强筋64和冷却壁柱脚(图中未示)，以支撑冷却壁60于竖立位置，该位置可以是完全直角90度，或者为斜位置。每个冷却壁加强筋64优选形成分别为一般角度的上下加强筋边缘65和66。冷却壁60优选在每对连续的冷却壁加强筋64之间形成多个冷却壁槽61。优选地，每个冷却壁槽61包括一般平面的冷却壁槽壁77，如果该正面78形状根据应用环境而不同于此处所述平面形状时，冷却壁槽壁77还可以沿其垂直和/或水平轴线呈弯曲或轮廓状，齿形等，以便与深鸠尾砖69的正面78相互补。另外，每个冷却壁槽61优选包括一般鸠尾状上槽道截面62和一般鸠尾形状下槽道截面63，所有这些都是由冷却壁60和一对连续的冷却壁加强筋64形成。除了此处附图所示最佳实施方式形状外，一个或多个冷却壁加强筋64、上下加强筋边缘65和66、冷却壁槽61、冷却壁槽壁77、上槽截面62、下槽截面63、砖顶70和砖的边缘71、上下鸠尾截面73和74、外露面75和76以及正面78的形状、几何尺寸和/或横截面可以优选修改或采用其它形式，诸如轮廓形、角度、直线、多边、齿轮、齿状、对称、非对称、或非规律形状，但都没有脱离本发明的范围。
如图12所示的本发明冷却壁/砖结构59，考虑到结构偏差，每隔一个79冷却壁加强筋64优选缩短，其尺寸不到砖67，68，和69的厚度(即宽度)的一半，即(砖厚度-冷却壁或冷却器之间的设计间隙长度)/2)+1/4″。另外的一块砖(图中未示)，优选采用较高导热性，提高类似于冷却壁/冷却器60的冷却效果，以取代冷却壁加强筋64缺失截面，填充空穴80。在冷却壁60装入炉内后，这种冷却壁/砖结构59可以将砖67，68和69经由空穴80(即，缩短的冷却壁加强筋79建立的附加空间)滑入冷却壁槽61内，从而将这些砖插入和/或从冷却壁槽61内拆除。
冷却壁/砖块结构59可以优选使用一块砖的设计方案(图中未示)或者分别为交替深浅砖块68和69，如图11所示，深砖69的鸠尾截面73和74插入到冷却壁槽61内，浅砖68的每个正面78大体上位于冷却壁加强筋64相应端面81附近和/或与该端面81毗邻，该正面78与各个加强筋面81局部或全部接触，或不接触，浅砖68的每块砖边缘71大体位于深砖69相应顶部70附近和/或与该顶部毗邻，该砖边缘71可以与深砖69相应顶端70局部或全部接触，或不接触。此外，其它冷却壁/砖结构应用两个或多个不同形状的砖，所有这些砖的一部分置于冷却壁槽内，这种结构也都在本发明的范围之内。
另外，本发明冷却壁/砖结构的装配形式还可采用这样的形式，即先将砖成形并将冷却壁置于砖块周围。
在前面的详细发明说明中，为了使得发明说明更为合理，将各种特性集成到一个实施方式中。本发明的所述方法不可理解为，除了每个权利要求所明示的特性外，本发明所要求的实施方式还需要更多的特性。相反，正如如下权利要求所述，发明主题要求的特性都在每个所公开的实施方式所有特性之内。为此，如下权利要求均归于本详细发明说明中，每个权利要求本身都是一个独立的实施方式。

Claims (55)

1.一种冷却壁/砖结构，包括：
带有多个加强筋和多个槽的冷却壁，其中，冷却壁的正面形成了进入每个槽的第一开口；和
多块砖，其中，每块砖可通过其第一开口插入到多个槽的其中一个内，通过转动，砖部分地位于该槽内，这样，该砖的一个或多个部分至少与该槽的和/或多个加强筋的第一加强筋的一个或多个表面局部衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。
2.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述冷却壁形成了进入每个槽的一个或多个侧孔。
3.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，该砖的所述一个或多个部分包括一个凸部，该凸部至少部分地位于该槽的第一截面中。
4.根据权利要求3所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述第一截面与凸部互补。
5.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，砖的转动包括砖的底部沿朝向冷却壁方向移动。
6.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，第一加强筋的第一加强筋表面与由砖的顶部形成的槽相互补，其中，所述第一加强筋表面至少部分位于该槽内。
7.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多块砖的每块砖都可以通过转动每块砖而从其相应槽内移出，包括每块砖的底部沿背离冷却壁方向移动。
8.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述冷却壁呈大体扁平形状。
9.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，冷却壁相对于水平轴线和垂直轴线的其中一个或二者呈弯曲形状。
10.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，冷却壁内装有多根管子。
11.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多块砖至少部分地位于多个槽内，构成了多排堆积的、大体水平布置的砖，从冷却壁正面伸出。
12.根据权利要求11所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，当另一块砖置于上方一排且部分或全部覆盖了所述砖的时候，其中一块砖无法从其相应槽的第一开口内拉出和/或转出。
13.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，包括多个并排竖立的冷却壁，邻近冷却壁之间留有间隙；
其特征在于，每个冷却壁带有多个加强筋、多个槽、和多排大体水平布置的砖，位于多个槽内。
14.根据权利要求13所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多排置于多个槽内的大体水平布置的砖整体或局部覆盖了邻近冷却壁之间的间隙。
15.根据权利要求13所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述冷却壁呈大体垂直或以除大约90度外的角度竖立。
16.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多块砖中的每块砖进一步形成了一种底座，其中，该底座至少部分地置于该槽的第二截面中。
17.根据权利要求16所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述第二截面与所述底座互补。
18.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多块砖的每块砖包括斜的顶部截面和斜的底部截面，其中，每个斜的顶部和底部截面从冷却壁的端面伸出。
19.根据权利要求18所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，所述斜的顶部和底部截面呈大体平行。
20.根据权利要求18所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，至少部分地置于多个槽内的多块砖形成了多排从冷却壁正面凸出的堆积的、大体水平布置的砖；其中，一块砖的斜的顶部截面位于该砖正上方另一块砖的斜的底部截面大体附近，与该砖毗邻，与该底部截面部分接触或完全接触。
21.根据权利要求1所述的冷却壁/砖结构，进一步包括可操作连接热电偶至冷却壁的装置。
22.根据权利要求11所述的冷却壁/砖结构，其特征在于，多块砖包括形成扁平的或不均匀表面的外露端面。
23.一种构架/砖结构，包括：
带有多个加强筋和多个槽的构架，其中，构架的正面形成了进入每个槽的第一开口；以及
多块砖，其中，每块砖可通过其第一开口插入到多个槽的其中一个内，通过转动，砖部分地位于该槽内，这样，该砖的一个或多个部分至少与该槽的和/或多个加强筋的第一加强筋的一个或多个表面局部衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。
24.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，所述构架形成了进入每个槽的一个或多个侧孔。
25.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，所述一个或多个部分包括至少部分置于该槽第一截面内的凸部。
26.根据权利要求25所述的构架/砖结构，其特征在于，第一截面与该凸部互补。
27.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，砖的转动包括砖的底部沿朝向构架方向移动。
28.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，第一加强筋的第一加强筋表面与由砖的顶部形成的槽互补，其特征还在于，所述第一加强筋表面至少部分位于该槽内。
29.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，多块砖的每块砖都可以通过转动每块砖而从其相应槽内移出，包括每块砖的底部沿背离冷却壁的方向移动。
30.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，所述构架呈大体扁平形状。
31.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，构架相对于水平轴线和垂直轴线的其中一个或二者呈弯曲形状。
32.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，多块砖至少部分地位于多个槽内，构成了多排堆积的、大体水平布置的砖，从构架正面伸出。
33.根据权利要求32所述的构架/砖结构，其特征在于，当另一块砖置于上方一排并部分或全部覆盖了其中一块砖时，该砖就不能从其相应槽的第一开口拉出和/或转出。
34.根据权利要求23所述的构架/砖结构，包括多个并排竖立的构架，邻近构架之间留有间隙；
其特征在于，每个构架带有多个加强筋、多个槽、和多排大体水平布置于多个槽内的砖。
35.根据权利要求34所述的构架/砖结构，其特征在于，多排大体水平布置的砖位于多个槽内，整体或局部地覆盖了邻近构架之间的间隙。
36.根据权利要求34所述的构架/砖结构，其特征在于，所述构架呈大体垂直或以除约90度外的角度竖立。
37.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，多块砖中的每块砖进一步形成了一种底座，其特征在于，该底座至少部分地置于该槽第二截面中。
38.根据权利要求37所述的构架/砖结构，其特征在于，所述第二截面与所述底座互补。
39.根据权利要求23所述的构架/砖结构，其特征在于，多块砖中的每块砖包括斜的顶部截面和斜的底部截面，其特征在于，每个斜的顶部截面和底部截面均从构架的端面伸出。
40.根据权利要求39所述的构架/砖结构，其特征在于，所述斜的顶部和底部截面呈大体平行。
41.根据权利要求39所述的构架/砖结构，其特征在于，至少部分置于多个槽内的多块砖形成了多排从构架正面伸出的堆积的、大体水平布置的砖；其特征还在于，一块砖的斜的顶部截面位于该砖正上方的另一块砖的斜的底部截面大体附近、与该截面毗邻、与该截面部分接触或完全接触。
42.根据权利要求32所述的构架/砖结构，其特征在于，多块砖包括形成扁平或不均匀表面的外露面。
43.一种装配冷却壁/砖结构的方法，包括：
提供冷却壁于竖立位置，其中，该冷却壁带有多个加强筋和多个槽，而且，其中，所述冷却壁的正面形成了进入每个槽的第一开口；
将多块砖经由其第一开口插入到每个槽内，这样，每块砖的第一部分就经由其第一开口进入相应槽内；以及
转动每块砖，这样，该砖部分地置于其相应槽内，其第一部分至少部分地与其相应槽和/或多个冷却壁加强筋第一加强筋的一个或多个表面衔接，从而使得该砖紧紧锁定，防止其尚未转动就因线性移动而经由其第一开口从所述槽内移出。
44.根据权利要求43所述的装配冷却壁/砖结构的方法，其特征在于，在插入后，每块砖的第一部分至少部分地置于其相应槽的第一截面内。
45.根据权利要求43所述的装配冷却壁/砖结构的方法，其特征在于，每块砖的转动包括砖的底部沿朝向冷却壁方向的移动。
46.根据权利要求43所述的装配冷却壁/砖结构的方法，进一步包括：
通过转动一块或多块砖来将一块或多块砖从其相应槽内拆除，所述转动包括每块砖的底部沿着背离冷却壁方向的移动。
47.一种用于冷却壁/砖结构的砖，包括：
顶部截面，形成了与砖的锁紧侧毗连的凸部和与砖的第一面毗连的上斜部截面，其中，锁紧侧包括所述凸部、第二端面、底座和下凹入截面；以及
底部，形成了与砖的第一面毗连的下斜部截面。
48.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，进一步包括：
槽，由沿砖整个宽度布置的顶部截面。
49.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，第二面从凸部延伸到底座，且在第一面的对面。
50.根据权利要求48所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，第二面的高度等于或大于砖深度的大约两倍，深度测量是从第二面到槽的底部。
51.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，凸部和底座的其中一个或二者都呈弯曲形状。
52.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，凸部和底座的其中一个或二者都呈多边形状。
53.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，凸部和底座的其中一个或二者都呈角度状。
54.根据权利要求47所述的冷却壁/砖结构的砖，其特征在于，第一面和第二面的其中一个或二者呈大体扁平状。
55.一种冷却壁/砖结构，包括：
冷却壁，带有多个加强筋和多个槽，其中，冷却壁的正面形成了进入到每个槽的第一开口；其中，所述多个加强筋包括一个或多个短加强筋，每个都比一个或多个邻近长加强筋短；其中，每个短加强筋和至少一个邻近长加强筋至少部分地形成了一个空穴，这样，冷却壁就形成了多个空穴；以及
多块砖，其中，每块砖都可以沿与正面大体垂直的方向插入到多个空穴的其中一个内，插入到第一位置，从该位置处，可将砖滑到多个槽的其中一个之内的第二位置。
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