CN110093469B - 预制出铁沟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶铁高炉，尤其涉及一种预制出铁沟，包括截面为U型的钢壳、设置在钢壳内的永久层、设置在永久层上的工作层，所述永久层包括设置在钢壳内部边缘的预制底座，所述预制底座包括沿直线拼装在一起的多个预制底座块，相邻两个预制底座块之间咬合，所述预制底座上端通过安装沟槽插装有预制板，所述预制板包括沿直线拼装在一起的多个预制单板，相邻两个预制单板之间咬合，预制单板的外侧面设置有测温板安装槽，所述测温板安装槽内设置有测温板，所述测温板上设置有温度传感器，所述温度传感器的电缆穿过钢壳连接至控制器，安装维护方便、使用寿命长、安全系数高、结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及冶铁高炉，尤其涉及一种预制出铁沟。
背景技术
高炉出铁沟作为高炉炼铁工艺工程中必不可少的基础设施，其主要作用是缓冲铁口喷出的渣铁，实现渣铁分离，并进一步将渣铁分别输送至铁水包和冲渣粒化设施。
现在高炉出铁沟钢壳内永久层采用耐火砖砌筑加浇注料的方式，具有很大的铁水穿透漏铁风险，一旦穿透漏铁对客户造成的损失会非常巨大。漏铁原因之一是由于钢壳长期处于混凝土里密闭，钢壳内所承受的高温无法释放导致钢壳变形，从而引起壳体内砌筑砖及浇注料产生位移变形导致裂缝产生。原因之二为壳内耐材长期受高温铁水侵蚀，若维修或检查不到位非常容易过度侵蚀从而漏铁。
为精确检测出铁沟的使用状态，申请号为201520673666.3的专利申请公开了一种高炉铁沟监测装置，。该高炉铁沟监测装置，包括耐热混凝土沟槽、钢壳、铁沟永久层、粘土质隔热砖层、网格和热电偶，所述耐热混凝土沟槽内设有钢壳，钢壳表层铺设有粘土质隔热砖层和铁沟永久层，所述粘土质隔热砖层与铁沟永久层之间设有网格和多个热电偶，所述热电偶外侧设有保护套管，所述热电偶末端连接有补偿导线，所述铁沟永久层上设有铁沟工作层。解决了普通铁沟电偶预设方案不能全面监控铁沟温度变化的问题，避免了铁沟局部侵蚀严重、温度过高而监控装置不能发现的死区问题；结合有限元分析方式设立网格式监控网络，有利于铁沟侵蚀系统的建立，但其并不能有效的提高出铁沟的使用寿命。
另外，为防止漏铁，在钢壳外还设置混凝土保护层，结构复杂且不方便散热。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种安装维护方便、使用寿命长、安全系数高、结构简单的预制出铁沟。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种预制出铁沟，包括截面为U型的钢壳、设置在钢壳内的永久层、设置在永久层上的工作层，所述工作层长端面设置有用于铁水流动的沟槽，所述永久层包括设置在钢壳内部边缘的预制底座，所述预制底座包括沿直线拼装在一起的多个预制底座块，所述预制底座块包括截面为直角梯形长条块，所述长条块上端面中间位置沿长度方向设置有用于插装预制板的安装沟槽，相邻两个预制底座块之间咬合，所述预制底座上端通过安装沟槽插装有预制板，所述预制板包括沿直线拼装在一起的多个预制单板，相邻两个预制单板之间咬合，所述预制单板的外侧面设置有测温板安装槽，所述测温板安装槽内设置有测温板，所述测温板上设置有温度传感器，所述温度传感器的电缆穿过钢壳连接至控制器。
进一步地，所述钢壳内壁上设置有隔热层，所述钢壳底部设置有高铝耐火砖层，所述高铝耐火砖层上表面铺设有耐火浇筑层，所述永久层和工作层设置在耐火浇筑层上端面。
进一步地，所述安装沟槽的侧壁倾斜，所述预制单板下端与安装沟槽相匹配，所述安装沟槽的外翼的高度值大于內翼的高度值，所述长条块的第一端设置有第一凸台，所述第一凸台的外端面、上端面、下端面匀与长条块齐平，所述第一凸台内端面为斜面，所述长条块的第二端设置有与第一凸台相匹配的第一缺口，相邻两个预制底座块之间通过第一凸台、第一缺口相互咬合，所述第一凸台与长条块一体成型。
进一步地，所述第一凸台下端设置有向内的横托，所述横托的上端面低于安装沟槽，所述横托向内延伸至安装沟槽内侧，所述长条块的第二端设置有与横托相匹配的开口，所述横托与第一凸台一体成型。
进一步地，所述预制单板的下端外侧设置有与安装沟槽的外翼相匹配的长条口，所述预制单板的外侧面与预制底座块齐平，所述预制单板的内侧面为斜面。
进一步地，所述预制单板的第一端外侧设置有第二凸台，所述第二凸台外端面、上端面、下端面匀与预制单板齐平，所述第二凸台的下端设置有相互平行的第一平台和第二平台，所述预制单板的第二端设置有与第二凸台相匹配的第二缺口，相邻两个预制单板之间通过第二凸台、第二缺口相互咬合，所述第二凸台与预制单板一体成型。
进一步地，所述第一凸台延伸至长条块外50-60mm，所述第二凸台延伸至预制单板外50-60mm。
进一步地，任一预制单板上的测温板安装槽有两个，所述测温板安装槽为矩形槽，所述测温板为铜板，所述温度传感器为热电偶，所述预制单板和预制底座块上均设置有用于提吊的螺纹孔。
本发明的有益效果在于：设置预制底座和预制板，预制底座包括沿直线拼装在一起的多个预制底座块，相邻两个预制底座块之间咬合，预制板包括沿直线拼装在一起的多个预制单板，相邻两个预制单板之间咬合，预制底座和预制板组装后形成永久层，摒除了垒砌耐火砖形成的永久层，结构强度更高、表面平整度容易调整，连接缝隙减少，极大的降低了漏铁的风险，同时制作更为简单，缩短施工周期，设置测温板、温度传感器，能够实时监测预制单板的温度变化，间接的得知相应的工作层是否缺损，由于漏铁的风险极大降低，不需要在钢壳外设置混凝土保护层，钢壳能够自然空冷，不存在热量聚集的问题，整个铁钩的使用寿命增加；设置隔热层，能够进一步降低热能向外传递，保证铁水的温度，同时能够保护钢壳；相邻两个预制底座块之间通过第一凸台、第一缺口相互咬合，相邻两个预制单板之间通过第二凸台、第二缺口相互咬合，将连接缝隙由直缝隙变为弯折缝隙，铁水通过缝隙变得更为困难，安全系数提高，使用寿命增加。
附图说明
图1为实施例1结构图示意图；
图2为实施例1横截面图示意图；
图3为预制底座块与预制单板连接关系图示意图；
图4为预制底座块结构图示意图；
图5为预制单板结构图示意图；
图6为预制单板主视图示意图；
图7为图2中A处局部放大图示意图；
图8为图2中B处局部放大图示意图；
其中：1-钢壳，2-隔热层，3-耐火浇筑层，4-高铝耐火砖层，5-预制底座，51-预制底座块，52-第一凸台，53-安装沟槽，54-横托，55-第一缺口，6-预制板，61-预制单板，62-第二凸台，63-第二缺口，64-第一平台，65-螺纹孔，66-第二平台，67-测温板安装槽，68-长条口，7-工作层，8-电缆，9-测温板。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例中，预制底座和预制板均由混凝土浇筑成型，混凝土由以下重量百分比的原料混合而成，碳化硅20wt%，棕刚玉30wt%、铝矾土15wt%、钢纤维35wt%，耐火浇筑层、工作层与预制底座成分相同，区别在于耐火浇筑层和工作层为现场浇筑。
实施例1
如图1-8所示，一种预制出铁沟，包括截面为U型的钢壳1、安装在钢壳1内的永久层、安装在永久层上的工作层7，钢壳1由厚度为25-35mm的耐热钢板制成，分成3-4段焊接后再拼焊，制作方便，结构强度高，钢壳通过螺栓固定在轨道上，钢壳1两侧翼外壁裸露在空气中，能够自然的进行空冷，避免热量聚集，提升使用寿命，钢壳1内壁贴附有由石棉制成的隔热层2，隔热层还可以由可降解纤维制成，厚度为50-80mm，具有良好的隔热效果，能够降低热量向钢壳传导，降低能量消耗，同时保护钢壳，提高钢壳使用寿命，钢壳1底部铺设有高铝耐火砖层4，铺设厚度为150-200mm，表面平整，高铝耐火砖层4上表面现场浇筑有耐火浇筑层3，耐火砖浇筑层的厚度为250-400mm，永久层和工作层7安装在耐火浇筑层3上端面。
永久层包括安装在钢壳1内部边缘的预制底座，预制底座包括沿直线拼装在一起的多个预制底座块51，预制底座块51包括截面为直角梯形长条块，长条块上端面中间位置沿长度方向一体成型有用于插装预制板6的安装沟槽53，相邻两个预制底座块51之间咬合，具体为，安装沟槽53的侧壁倾斜，安装沟槽53的外翼的高度值大于內翼的高度值，能够避免在与预制单板61插接时单板向外倾斜，方便安装，同时能够增加预制单板61与预制底座块51受力面积，保证使用寿命，还能够创造预制底座块的热力学平衡条件，使预制底座快保持稳定，不易受热涨力导致位移，长条块的第一端一体成型有第一凸台52，第一凸台52的外端面、上端面、下端面匀与长条块齐平，第一凸台52内端面为斜面，长条块的第二端一体成型有与第一凸台52相匹配的第一缺口55，相邻两个预制底座块51之间通过第一凸台52、第一缺口55相互咬合，第一凸台52下端一体成型有向内的横托54，横托54的上端面低于安装沟槽53，横托54向内延伸至安装沟槽53内侧，长条块的第二端一体成型有与横托54相匹配的开口，将连接缝隙由直缝隙变为弯折缝隙，铁水通过缝隙变得更为困难，安全系数提高，使用寿命增加，第一凸台52和横托54延伸至长条块外50-60mm，能够保证连接稳定性，通过横托54能够方便预制底座块51在拼装时的调平，横托54可作为漏铁时的第二道防护，使铁水不能穿透过预制件预制底座下端延伸至耐火浇筑层3内，方便定位，同时能够提高抵抗热变形的能力。
预制底座上端通过安装沟槽53插装有预制板6，预制板6包括沿直线拼装在一起的多个预制单板61，相邻两个预制单板61之间咬合，具体为，预制单板61的下端外侧加工有与安装沟槽53的外翼相匹配的长条口68，预制单板61的外侧面与预制底座块51齐平，预制单板61的内侧面为斜面，预制单板61的第一端外侧一体成型有第二凸台62，第二凸台62外端面、上端面、下端面匀与预制单板61齐平，第二凸台62的下端一体成型有相互平行的第一平台64和第二平台66，预制单板61的第二端设置有与第二凸台62相匹配的第二缺口63，相邻两个预制单板61之间通过第二凸台62、第二缺口63相互咬合，将连接缝隙由直缝隙变为弯折缝隙，铁水通过缝隙变得更为困难，安全系数提高，使用寿命增加，第二凸台62延伸至预制单板61外50-60mm，能够保证连接稳定性，通过第一平台64和第二平台66能够方便预制单板61在拼装时的调平，同时能够适应长条口68的弯折，保证第二凸台62的厚度值均匀，保证使用稳定性。
本实施例中，预制底座块51和预制单板61的长度均为600-800mm，预制单板的厚度值为250-450mm，稳定性高，强度高，使用寿命长，现有的铁沟的永久层使用200*100*50的耐火砖砌成，缝隙较多，在发生热变形时，极易发生错位，漏铁概率增加，使用寿命得不到保证，而本实施例提供的预制出铁沟，板材数量大幅度降低，缝隙数量极少，且预制单板预制成型，均匀性高，热稳定性高，不易发生错位，使用寿命得到大幅度延长。
预制单板61的外侧面中间位置加工有测温板安装槽67，任一预制单板61上的测温板安装槽67有两个，测温板安装槽67为矩形槽，两矩形槽上下平行，矩形槽的长度值为预制单板61长度值的3/4-4/5， 测温板安装槽67内安装有测温板9，测温板9选用铜板，导热系数高，测温板9镶嵌在测温板安装槽67内，测温板9与预制单板61齐平，测温板9上安装有温度传感器，温度传感器的电缆穿过钢壳1连接至控制器，本实施例中，测温板9中间位置加工有热电偶插孔，温度传感器选用热电偶，热电偶插装在热电偶插孔内，控制器选用PLC控制器，数据传输稳定，I/O接口丰富。
工作层通过模具浇筑在永久层及耐火浇筑层上表面，工作层上端面有用于铁水流过的沟槽。
预制单板61和预制底座块51上均安装有用于提吊的螺纹孔65。
本实施例中，预制单板61、预制底座块51通过铸造成型，材料均匀性高，热涨系数小，制作方便，使用寿命长。
本实施例提供的预制出铁沟安装步骤如下，铸造成型预制底座块51、预制单板61，在预制单板61的测温板安装槽67内镶嵌加工有热电偶插孔的测温板9，制成钢壳1，在钢壳1内表面贴附隔热层，然后固定钢壳1，在钢壳1内铺设高铝耐火砖层4，然后在高铝耐火砖层4上浇筑耐火浇筑层3，在耐火浇筑层3固化前，铺设预制底座块51，进行调平，混凝土固化后，插装预制单板61，调平，然后浇筑永久层，在钢壳1上与热电偶插孔正对位置处开孔，然后插入热电偶，铺设线路，将热电偶连接至控制器，安装完成。
本实施例提供的预制出铁沟在使用时，通过热电偶实时监测任一预制单板61的温度变化，数据采集周期为1s，通过PLC控制器分别形成温度曲线，当连续2-3个采集周期内温度曲线的斜率超过预设值时报警，提醒工作人员检查。
值得注意的是，使用一段时间后，可以通过三维扫描进行表面检测，能够快速准确的发现破损处，为维护提供指导。
本实施例提供的预制出铁沟，由于使用预制的永久层进行拼装，使用寿命能够延长至9年，现有的铁沟使用寿命在3-4年，通过热电偶对温度进行监测，保证铁沟稳定运行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种预制出铁沟，包括截面为U型的钢壳、设置在钢壳内的永久层、设置在永久层上的工作层，所述工作层长端面设置有用于铁水流动的沟槽，其特征在于：所述永久层包括设置在钢壳内部边缘的预制底座，所述预制底座包括沿直线拼装在一起的多个预制底座块，所述预制底座块包括截面为直角梯形长条块，所述长条块上端面中间位置沿长度方向设置有用于插装预制板的安装沟槽，相邻两个预制底座块之间咬合，所述预制底座上端通过安装沟槽插装有预制板，所述预制板包括沿直线拼装在一起的多个预制单板，相邻两个预制单板之间咬合，所述预制单板的外侧面设置有测温板安装槽，所述测温板安装槽内设置有测温板，所述测温板上设置有温度传感器，所述温度传感器的电缆穿过钢壳连接至控制器。
2.根据权利要求1所述的预制出铁沟，其特征在于：所述钢壳内壁上设置有隔热层，所述钢壳底部设置有高铝耐火砖层，所述高铝耐火砖层上表面铺设有耐火浇筑层，所述永久层和工作层设置在耐火浇筑层上端面。
3.根据权利要求1所述的预制出铁沟，其特征在于：所述安装沟槽的侧壁倾斜，所述预制单板下端与安装沟槽相匹配，所述安装沟槽的外翼的高度值大于內翼的高度值，所述长条块的第一端设置有第一凸台，所述第一凸台的外端面、上端面、下端面均与长条块齐平，所述第一凸台内端面为斜面，所述长条块的第二端设置有与第一凸台相匹配的第一缺口，相邻两个预制底座块之间通过第一凸台、第一缺口相互咬合，所述第一凸台与长条块一体成型。
4.根据权利要求3所述的预制出铁沟，其特征在于：所述第一凸台下端设置有向内的横托，所述横托的上端面低于安装沟槽，所述横托向内延伸至安装沟槽内侧，所述长条块的第二端设置有与横托相匹配的开口，所述横托与第一凸台一体成型。
5.根据权利要求3所述的预制出铁沟，其特征在于：所述预制单板的下端外侧设置有与安装沟槽的外翼相匹配的长条口，所述预制单板的外侧面与预制底座块齐平，所述预制单板的内侧面为斜面。
6.根据权利要求3所述的预制出铁沟，其特征在于：所述预制单板的第一端外侧设置有第二凸台，所述第二凸台外端面、上端面、下端面均与预制单板齐平，所述第二凸台的下端设置有相互平行的第一平台和第二平台，所述预制单板的第二端设置有与第二凸台相匹配的第二缺口，相邻两个预制单板之间通过第二凸台、第二缺口相互咬合，所述第二凸台与预制单板一体成型。
7.根据权利要求6所述的预制出铁沟，其特征在于：所述第一凸台延伸至长条块外50-60mm，所述第二凸台延伸至预制单板外50-60mm。
8.根据权利要求1所述的预制出铁沟，其特征在于：任一预制单板上的测温板安装槽有两个，所述测温板安装槽为矩形槽，所述测温板为铜板，所述温度传感器为热电偶，所述预制单板和预制底座块上均设置有用于提吊的螺纹孔。
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