CN103298956B

CN103298956B - 工业炉盖

Info

Publication number: CN103298956B
Application number: CN201180065542.1A
Authority: CN
Inventors: P.措特勒
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: US20130301669A1; EP2503011A1; CN103298956A; US9453679B2; WO2012123041A1; EP2503011B1

Abstract

本发明涉及工业炉盖。这种炉可以尤其是任意冶金熔化和/或处理容器，例如电弧炉。

Description

工业炉盖

技术领域

背景技术

在下文中，将参考用于电弧炉(EAF)的盖，但是不将本发明的范围限制到这种程度。所有给出的方向(向上、左、在上面、最上侧等)都涉及当炉在工作时的所述盖的安装位置。

EAF通常包括带有向上延伸的侧壁的所谓炉床(hearth)、上侧炉身(vessel)和盖(炉顶)，所述盖被可拆卸地安装到所述上侧炉身上。电极突出穿过位于盖中的相应开口，进入炉(炉床)内的熔融金属池中。

虽然炉床和侧壁一般衬覆有适当的耐火材料(整体衬里和/或砖衬里)，但是所述上侧炉身通常包括水冷面板。

由高温、熔渣侵蚀等引起的有害环境要求用于炉顶(盖)的高品质材料。

因此，炉顶(盖)再次通常由耐火材料制成，要么包括耐火砖(US3849586)或者由在适当的框架中铸造出的整体耐火物质提供。水冷盖从US4633480已公知。虽然耐火材料不久会腐蚀，但是水冷面板要求复杂的技术。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种承受有害环境的工业炉盖。特别地，本发明的一个目的是延长相应零部件的寿命(有效期)。

本发明从由耐火材料制成的炉盖开始，所述炉盖装配在一般由金属制成的相应框架(导管、环或者类似物)中。

特别地，这种耐火衬里的最下侧部分暴露于灰尘、高温、温度变化和热熔体和/或熔渣侵蚀。这导致耐火材料的相应腐蚀。考虑到机械、热和安全方面，必须在一定程度的腐蚀、溶蚀和/或破坏后修理和/或更新耐火衬里。

以厚度为X的新耐火衬里开始，一般在厚度已降低至大约2/3或1/2时翻新盖。将盖取出，破开框架，即处理掉剩下的耐火衬里，并将新的衬里安装在框架内。

本发明的一个方面是保持剩下(还未磨损)的耐火材料，并在炉盖的进一步安装期间再次使用它。

为了实现此目的，将所提及的框架可拆卸地配置，以便它能与耐火陶瓷“芯”分离。

该分离步骤允许将框架重新配置到与以前不同的位置，即沿上方偏移，并基本垂直于所述盖(或者，换言之：当盖处于其安装位置时，基本平行于电极的纵向延伸度)和工作中的炉的主表面。

可以通过该偏移来重新安装框架，于是使得剩下的耐火材料向下突出框架，即朝带有关闭炉顶/盖的炉的工作位置中的金属熔体突出框架。

在框架的另一端(即其上部)，该偏移提供空间，从而允许在框架内安装(构建)一层新的耐火材料。这个新层可以是铸造的(整体耐火物质被铸造、浇注或者只是填入)，或者是通过预先成形的工件提供的。

该配置允许以下优点：

· 这种炉盖的在前次使用期间配置于在所述前次使用期间磨损的任何材料(层)上面的耐火材料(层)现在能够被再次使用。

· 整个耐火砌块只是在框架内被降低，以朝金属熔体偏移还未磨损的耐火材料。耐火材料的该部分于是能够被再次使用，但是现在是直接暴露于炉内部，并且到这种程度以直接暴露于炉内的温度、熔渣侵蚀等。

· 如此剩下的耐火材料(层)的降低了的厚度通过在它上面添加新的耐火材料而得到补偿。因此，盖的耐火部分能够取回其原始厚度，而不必处理掉任何耐火材料。用最多对应于在前次使用期间磨损掉的耐火材料量的量来添加耐火材料就足以恢复耐火填充的基本厚度。

· 该翻新可以重复。

本发明的基本想法可以总结如下：在所述炉盖的耐火砌块的下侧磨损掉的任何耐火材料通过在剩下的“中间层”上面添加相应的层(相似厚度的层)并在其框架内平行偏移耐火砌块而得到取代，从而使得翻新的盖及其耐火衬里相对于炉和炉内的熔体具有与以前相同的位置。

在其最一般的实施例中，本发明涉及一种工业炉盖，其包括以下特征：

· 至少两层耐火材料，

· 当所述盖处于其安装状态时，所述层配置成彼此叠置，

· 框架，

· 所述框架至少部分地围绕所述层中的至少一个层延伸，并容纳所述层中的至少一个层，

· 所述框架被可拆卸地安装至所述至少一个层。

短语“至少两层”并不一定是指两个独立的层，而是通过提供可能在盖的使用期间被腐蚀的至少一个部分(层)以及剩下的至少一个另一部分(层)，来表征相应的耐火砌块。可能被腐蚀的层/部分是耐火砌块的相应最下侧部分。

全新的盖可以包括“一块”耐火砌块(填充在所述框架中)，这意味着耐火衬里由一个铸造耐火砌块或者一个预先成形的工件制成，其一部分将在后续使用期间被腐蚀。作为可供选择的方案，就制造和使用而言是优选的，可以通过将两层或更多层配置成彼此叠置来制成用于新盖的所述耐火盖衬里。这些层可以是由整体材料和/或成形的工件制成的层。

为了避免使单个层和/或其一些部分松动，本发明提供各种技术来结合这些层，尤其是通过粘结剂、灰浆、锚定器、托架或者类似物。重要的是实现整个耐火砌块(衬里)的必要的一体性，即耐火砌块的各部分和层之间的一体结构。再一些示例通过附图和相应描述得到公开。

本发明提供以下实施例，这些实施例可以单独地或者以可选的组合实现。

· 可以具有环的形状的框架可以围绕至少耐火材料的最上层延伸。换言之：有可能将框架放置成使得耐火材料向下突出框架。该设计具有这样的优点，即耐火材料的突出部分用作用于框架的屏障。

框架可以由金属(钢、铜)或者耐火材料或者它们的组合制成，例如由带有内侧耐火衬里的多部分金属环制成。

· 由于以上提及的原因，框架可以围绕除最下层外的所有层延伸。

· 至少框架的内壁可以被仿形，以实现与形成盖的相应耐火材料的适形配合(form-fit)或者其它一体设计。这包括使框架的内壁相对于垂面倾斜。这导致框架的具有较小下端和较宽上端的圆锥状截面，因此用作用于相应耐火层的承载表面，并避免任何耐火材料意外地向下掉落。在一个实施例中，框架(其内壁)是漏斗形状的。

· 可拆卸设计可以通过多部分式框架来实现。在包括基本圆形框架的基本圆形炉盖的情况下，框架可以由2个半圆或者3个各自120度延伸的部分等制成。这些节圆可以通过本领域中公知的任何适当的技术连结在一起，例如通过所谓的快速释放紧固件、凸缘和螺栓、螺丝等。

· 炉顶/盖的耐火部分可以完全由耐火单体做成，比如基于氧化铝、氧化镁、氧化硅或者其组合的耐火物质。按重量计大于55%或者按重量计大于70%的氧化铝含量是适当的。适当的配料(batch)可以包括(均按重量百分比计wt-%)：91 MgO、1.1 CaO、0.2 SiO₂、0.2 Fe₂O₃、5 Al₂O₃、1.7 P₂O₅，其余部分：杂质，并且晶粒分数(grain fraction)小于5mm，或者94 Al₂O₃、3.5 Cr₂O₃，其余部分：微量成分，均按晶粒分数小于6.3mm。

· 也可以只由任何适当耐火配料的成形工件制成。这些工件可以成形为扇形块(pie slices)或者呈任何其它几何结构。相邻层的工件之间接合件(joints)可以偏移配置，以增加整个装置的完整性。

· 整体材料的层可以与工件的层交替，或者两者可以组合。

· 典型地，EAF盖的耐火衬里的总厚度在50到900mm之间。因此，建议给予至少一个(或者每个)层50-700mm之间的厚度(垂直于其主表面)，对于常见工业应用而言，优选的最大厚度为600mm、500mm、300mm或250mm，而最小厚度为70mm、100mm或150mm。

· 盖可以进一步包括封套/套圈/壳体，所述封套/套圈/壳体包括冷却器件，其围绕所述盖框架配置。这些冷却器件可以是沿所述盖的周缘并排配置的冷却面板。冷却器件可以被设计成可拆卸框架的一部分。

本发明进一步提供翻新如所描述的工业炉盖的方法，所述方法包括以下步骤：

· 将所述框架与剩下的耐火材料一起从相应的炉取出，

· 拆下所述框架，

· 在比以前更远离最下层的位置配置和闭合所述框架，

· 在所述框架内在最上层的上面配置新的层，以提供新的最上层。

根据一个实施例，新的最上层可以被铸造到先前的最上层上，或者通过以下方式提供：配置至少一个预先成形的工件到所述先前的最上层上，并在先前的最上层与新的最上层之间提供接合件/连接件。

附图说明

其它特征在从属权利要求和其它申请文件包括以下附图和相应描述中公开。

在图中，示出了以下内容：

图1：使用前处于其原始(新)设计中的炉盖的示意性截面图；

图2：使用一定时间后的图1所示炉盖的示意性截面图；

图3：相应框架偏移后的图2所示炉盖的示意性截面图；

图4：重新填充框架后的图3所示炉盖的示意性截面图；

图5：图1所示炉盖的示意性三维视图；

图6：框架部分拆下后的图5所示的示意性三维视图。

具体实施方式

图1和5公开了炉盖1，所述炉盖1包括圆形金属框架10，所述圆形金属框架10放置在相应外侧冷却套圈12内。框架10的内壁14提供带有两个倾斜部段14o、14u的锯齿支撑面设计。

上侧部段14o内的空间被富氧化铝耐火材料形成的上侧整体层16o填充，下侧部段14u被相同材料填充，从而提供中间耐火层16m，而更靠下的耐火层16u被附接至所述中间层16m，并向下突出框架14。

所有三个耐火层16o、16m、16u一起形成被组装于框架14内的整体砌块。三个开口(未示出的电极穿过其突出)之一被标记为O。

耐火砌块以及它的层中的每一个提供在图中水平伸展的主表面。

该盖1以本领域中公知的方式放置在电弧炉的上面，因此在此不做进一步的图示和描述。

在使用一定时间后，下侧耐火层16u被至少部分地磨损，即沿其与在炉中受到处理的相应金属熔体面对面的(下侧、主)表面16s磨损。所述熔体在图2中由附图标记M表示。

在一定程度的腐蚀后，按如下方式翻新盖：

将框架14与耐火砌块的剩下的还未磨损的部分一起从套圈12取下，并打开(也见图6)。这是通过未示出的快速释放紧固件来实现的，所述紧固件附接至相应框架部分的相应周向端部，所述框架部分例如为各自120度分割圆圈的3个部分。

然后，再次安装框架，但是位置发生偏移，即使得先前配置在框架部段14u内的层16m现在向下突出所述框架部分14u，而先前配置于框架部段14o内的层16o现在被配置到框架部段14u内。因此，这时在框架部段14o内不再存在耐火材料(图3)，而是自由空间S。

根据本创新概念，于是将新的耐火材料填充到由框架部分14o限定出的空间S中。在图4所示的实施例中，这是通过相应的铸造工艺实现的。因此，新的耐火层16o'被提供。

如图4所示，整个耐火砌块的一体设计，包括层16o'和16o之间的一体设计在内，可以通过一体形成的锚定器18得到最佳化。在图4中示出所述锚定器18的三种可能设计。为了固定所述锚定器18，可以在已经凝固的层16o中钻设孔H。锚定器18于是通过灰浆结合(mortared)到所述孔H中。在耐火材料的铸造以提供新的上侧层16o'期间，所述锚定器18被所述整体物质浸泡，并在硬化后一体形成到所述耐火材料中。同时，向上突出层16o’的锚定器可以一体形成在层16o中。也可以使用陶瓷锚定器件。

在将框架14重新布置于套圈12内后(图4)，可以再次使用盖1。

所描述的翻新概念允许所有层(16u、16m、16o、16o')被使用，直到它们已被放置到最下侧位置并被腐蚀为止。避免了任何耐火材料的任何处置(废弃)。

Claims

1.一种工业炉盖，包括以下特征：

1.1 至少两层(16o、16m、16u)耐火材料，

1.2 当所述盖(1)处于其安装状态时，所述层(16o、16m、16u)配置成彼此叠置，

1.3 框架(14)，

1.4 所述框架(14)至少部分地围绕所述层(16o、16m)中的至少一个层延伸，并容纳所述层(16o、16m)中的至少一个层，

1.5 所述框架(14)可拆卸地安装至所述至少一个层(16o、16m)，以允许将所述框架与所述至少一层耐火材料分离，并且将所述框架重新配置成相对于所述一层耐火材料位于不同的位置。

2.如权利要求1所述的工业炉盖，其中框架(14)围绕至少耐火材料的最上层(16o)延伸。

3.如权利要求1所述的工业炉盖，其中框架(14)围绕除最下层(16u)外的所有层(16o、16m)延伸。

4.如权利要求1所述的工业炉盖，其带有框架(14)，当所述盖(1)处于其安装状态时，所述框架(14)的至少一个内壁(14o、14u)相对于垂面倾斜。

5.如权利要求1所述的工业炉盖，其带有框架(14)，所述框架(14)的内壁呈漏斗形状。

6.如权利要求1所述的工业炉盖，其带有多部分式框架(14)。

7.如权利要求1所述的工业炉盖，其中至少一个层(16o、16m、16u)由铸造耐火材料制成。

8.如权利要求1所述的工业炉盖，其中至少一个层由预先成形的耐火材料制成。

9.如权利要求1所述的工业炉盖，其中至少一个层由至少一个预先成形的耐火工件制成。

10.如权利要求1或7所述的工业炉盖，其中至少两个相邻层(16o'、16o)或者两个相邻工件通过以下器件中的至少一者结合：粘结剂、灰浆、锚定器(18)、托架。

11.如权利要求1所述的工业炉盖，其中当所述盖(1)处于其安装状态时，至少一个层(16o、16m、16u)在垂直方向上的厚度为50到700mm之间。

12.如权利要求1所述的工业炉盖，其中当所述盖(1)处于其安装状态时，至少一个层(16o、16m、16u)在垂直方向上的厚度为100到300mm之间。

13.如权利要求1所述的工业炉盖，其配置在包括冷却器件的围绕封套(12)中。

14.一种修整如权利要求1所述的工业炉盖的方法，包括以下步骤：

14.1 将所述框架与剩下的耐火材料一起从相应的炉取出，

14.2 拆下所述框架，

14.3 在比以前更远离最下层的位置配置和闭合所述框架，

14.4 在所述框架内在最上层的上面配置新的层，以提供新的最上层。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述新的最上层被铸造到先前的最上层上，或者通过以下方式提供：配置至少一个预先成形的工件到所述先前的最上层上，并在先前的最上层与新的最上层之间提供接合件。