CN110358881A - 一种双材质非金属冷却壁及其制造和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双材质非金属冷却壁及其制造和使用方法。本发明的双材质非金属冷却壁，属于炼铁高炉用炉前装备，包括导热率较高的热面端、导热率较低的冷面端和供冷却介质流动的金属管；制作时，将金属管端头朝上固定在模具中，顺序向模具中填充导热率较高的浇注料A、导热率较低的浇注料B；使用时，将双材质非金属冷却壁置于铁水主沟钢壳内的两个侧壁，其热面端紧贴耐材工作层，金属管的两端穿出至钢壳侧壁之外；向与铁水主沟同侧的多块冷却壁组合成的冷却组或单块冷却壁通入冷却介质，实现对耐材工作层的冷却。本发明具有铁水主沟耐材工作层温度较低，耐材侵蚀速率慢、可提高铁水主沟通铁量、降低耐材消耗量。
Description
技术领域
本发明属于炼铁高炉用炉前装备，具体涉及一种双材质非金属冷却壁及其制造和使用方法。
背景技术
目前，高炉铁水主沟有强制空冷、自然空冷两种方式。强制空冷方式的铁水主沟，是将铁水主沟钢壳做成“夹壳”，向“夹壳”中鼓入空气来实现冷却，以降低钢壳的温度。由于这种方式的冷却介质远离铁水主沟的耐材工作层，且在钢壳与耐材工作层之间还设有低导热的安全层、隔热耐火砖等，使得铁水主沟的耐材工作层几乎得不到冷却。众所周知，铁水主沟耐材工作层破损的主要原因为熔融渣铁的侵蚀、磨损等，若能降低铁水主沟耐材工作层的温度，则可降低它们的侵蚀和磨损速率，从而提高铁水主沟的通铁量、降低工作层耐材的消耗数量。显而易见，前述形式的强制空冷方式达不成这种效果。自然空冷方式铁水主沟是依靠空气在钢壳面的自然流动来降低钢壳的温度，由于自然流动空气与钢壳间的换热系数比空气强制流动时的低很多，这种方式对铁水主沟耐材工作层的冷却效果显然比强制空冷方式更差，存在比强制空冷式铁水主沟更明显的技术缺陷。
可见，目前两种方式的铁水主沟存在耐材工作层冷却效果差，耐材工作层的侵蚀、磨损速率高、铁水主沟通铁量低、耐材消耗大的技术缺陷。
在铁水主沟耐材工作层冷面的耐材永久层中埋设金属管、或者将内置金属管的耐材预制块设于铁水主沟耐材工作层的冷面、在金属管中通入冷却介质时，冷却介质至铁水主沟工作层的距离较上述的强制空冷式铁水主沟的小，对铁水主沟耐材工作层的冷却效果较传统的强制空冷式铁水主沟得到了改善。然而，包覆金属管的耐材永久层、耐材预制块为导热型时，虽然有利于提高对铁水主沟耐材工作层的冷却效果，但也会促使更多的热量传递给铁水主沟钢壳，使其处于相对较高的温度，出现强度衰减，不利于为铁水主沟内衬提供有效支撑。此时，欲减少传递到铁水主沟钢壳的热量时，需在钢壳内面增设隔热层，这无疑复杂了铁水主沟的内衬结构；若采用隔热型耐材制作耐材永久层、耐材预制块时，虽然能够降低铁水主沟的钢壳温度，但同时也降低了对铁水主沟耐材工作层的冷却效果。可见，这两种方式虽在对铁水主沟耐材工作层的冷却效果上，较目前公知的强制空冷式和自然空冷式铁水主沟有所进步，但仍然存在或者不利于冷却效果或者不利于铁水主沟钢壳温度的技术缺陷。
发明内容
为克服目前公知的强制空冷式、自然空冷式铁水主沟和永久层耐材埋设金属管、内置金属管预制块的技术不足，获得铁水主沟耐材工作层冷却效果好、主沟钢壳温度也较低的效果，从而提高铁水主沟通铁量、延长主沟钢壳使用寿命、降低耐材消耗，本发明提供一种双材质非金属冷却壁及其制造和使用方法。
本发明解决背景技术存在问题的技术方案是：
一种双材质非金属冷却壁，包括：冷却壁本体（1）、金属管（2），冷却壁本体（1）是由耐火浇注料A形成的热面端（11）、耐火浇注料B形成的冷面端（12）获得的整体耐材浇注块、其内至少有1根供冷却介质流经的金属管（2）；所述的冷却壁本体（1）的热面端（11）的导热率大于冷面端（12）的导热率。
所述的浇注料A为同时含有Al2O3、SiC成分或者为同时含有Al2O3、SiC、C成分的浇注料。
所述的浇注料B为刚玉质、高铝质、粘土质浇注料，或者为SiC含量＜浇注料A的SiC含量的浇注料，或者为SiC+C的合量＜浇注料A的SiC+C的合量的浇注料。
所述的金属管（2）为U形或蛇形，其两端延伸至冷却壁本体（1）的冷面端（12）之外。
制作本发明的双材质非金属冷却壁时，先按设计弯制角度和半径制好金属管（2）、按设计的冷却壁本体（1）的尺寸制好浇注用模具，将弯制好的金属管（2）按设计位置固定在浇注用模具中，然后将混配好的浇注料A和浇注料B放入模具中并适当振动，待浇注料A和浇注料B凝固后脱模；固定金属管（2）、填充浇注料A和浇注料B时，使金属管（2）的端头朝上，先将混配好的浇注料A放置在模具中并适当振动，待浇注料A的表面为水平状且翻浆时，再将混配好的浇注料B放置在模具中的浇注料A之上、继续适当振动至浇注料B的表面返浆时止。
使用本发明的双材质非金属冷却壁构造高炉铁水主沟时：
1）将双材质非金属冷却壁置于高炉铁水主沟钢壳内的两个侧壁，其设置范围为铁水主沟纵向的局部或整个范围内，双材质非金属冷却壁的热面端（11）紧贴耐材工作层、其下为铁水主沟的底部耐材衬或钢壳的底面、其冷面端（12）与铁水主沟钢壳的侧壁间填充侧壁耐火材料，金属管（2）的两端通过铁水主沟钢壳侧壁上的圆孔或椭圆孔穿出至铁水主沟的钢壳侧壁之外，在金属管（2）的端头穿出处设分别与金属管（2）的端头和主沟钢壳侧壁焊接的密封板或密封罩；
2）将铁水主沟同侧的多块双材质非金属冷却壁组合为冷却组、用U型管将相邻非金属冷却壁的金属管（2）串接、从组内首块双材质非金属冷却壁的金属管（2）的一个端头向串接的冷却组输入冷却介质，冷却介质流经冷却组后从组内末块双材质非金属冷却壁的金属管（2）的另一端头排出，实现对耐材工作层的冷却；或者，以单块双材质非金属冷却壁为一个冷却单元，冷却介质从金属管（2）的一个端头输入，从另一个端头排出，实现对耐材工作层的冷却。
所述的冷却介质为压缩空气或压缩空气与氮气的混合气体或者为水。
本发明的有益积极效果为：
本发明的双材质非金属冷却壁的热面端采用导热率较高的耐材制作，冷面端采用导热率较低的耐材制作，在所构造的高炉铁水主沟中，导热率较高的热面端可将较多的热量导出至冷却介质，从而使得铁水主沟的耐材工作层得到较好的冷却，降低了耐材工作层的侵蚀速率，提高铁水主沟的通铁量，降低耐材的消耗量；导热率较低的冷面端可阻止较多的热量传递到主沟钢壳，使铁水主沟钢壳在较低的温度下工作，消除了钢壳的高温蓝化现象，从而给予主沟内衬以有效的结构支撑，同样降低了铁水主沟耐材工作层的侵蚀速率，还延长了铁水主沟钢壳的使用寿命。
附图说明
图1为本发明双材质非金属冷却壁的正面示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明双材质非金属冷却壁所构造的铁水主沟断面结构示意图；
图4为本发明6块双材质非金属冷却壁组合为一个冷却组时的冷却方法示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
请参阅图1、图2、图3、图4，其揭示本发明实施例。图中，1为双材质非冷却壁本体，11为热面端，12为冷面端，2为金属管，3为热面端11与冷面端12的理论分界面，4为钢壳，5为耐材工作层，6为侧壁耐火材料，7为底部耐材衬，8为密封罩，9为U型管，10为冷却介质入口，11为冷却介质出口。
本实施例双材质非金属冷却壁，包括：冷却壁本体1、金属管2，冷却壁本体1是由Al2O3-SiC-C质耐火浇注料A形成的热面端11、高铝质耐火浇注料B形成的冷面端12获得的整体耐材浇注块，热面端11的导热率大于冷面端12的导热率，冷却壁本体1内设有1根供压缩空气流经的蛇形结构金属管2，其两端延伸至的冷面端12之外。
本实施例双材质非金属冷却壁的制造方法，具体为：
1）先按设计弯制角度和半径制好金属管2；
2）按设计的冷却壁本体1的尺寸制好浇注用模具；
3）将弯制好的金属管2按设计位置固定在浇注用模具中，使金属管2的端头朝上，将混配好的Al2O3-SiC-C质耐火浇注料A放置在模具中并适当振动，待耐火浇注料A的表面为水平状且翻浆时，再将混配好的高铝质耐火浇注料B放置在模具中的耐火浇注料A之上，继续适当振动至耐火浇注料B的表面返浆时止。
本实施例双材质非金属冷却壁在铁水主沟中的的使用方法（铁水主沟两侧的结构和冷却方法相同），具体为：
1）将双材质非金属冷却壁置于高炉铁水主沟钢壳4内的两个侧壁的纵向局部区域内，双材质非金属冷却壁的热面端11紧贴耐材工作层5、其下为铁水主沟的底部耐材衬7、其冷面端12与铁水主沟钢壳4的侧壁间填充侧壁耐火材料6，金属管2的两端通过铁水主沟钢壳4侧壁上的椭圆孔穿出至铁水主沟的钢壳4侧壁之外，在金属管2的端头穿出处设分别与金属管2的端头和主沟钢壳4侧壁焊接的密封罩8；
2）将6块位于铁水主沟同侧的双材质非金属冷却壁组合为冷却组、用U型管9将相邻双材质非金属冷却壁的金属管2串接、从组内首块双材质非金属冷却壁的金属管2的一个端头（冷却介质入口10）向串接的冷却组输入压缩空气，压缩空气流经冷却组后从组内末块双材质非金属冷却壁的金属管2的另一端头（冷却介质出口11）排出，实现对耐材工作层5的冷却。
本实施例的双材质非金属冷却壁的热面端采用导热率较高的耐材制作，冷面端采用导热率较低的耐材制作，在所构造的高炉铁水主沟中，导热率较高的热面端可将较多的热量导出至冷却介质，从而使得铁水主沟的耐材工作层得到较好的冷却，降低了耐材工作层的侵蚀速率，提高铁水主沟的通铁量，降低耐材的消耗量；导热率较低的冷面端可阻止较多的热量传递到主沟钢壳，使铁水主沟钢壳在较低的温度下工作，消除了钢壳的高温蓝化现象，从而给予主沟内衬以有效的结构支撑，同样降低了铁水主沟耐材工作层的侵蚀速率，还延长了铁水主沟钢壳的使用寿命。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.一种双材质非金属冷却壁，包括：冷却壁本体（1）、金属管（2），其特征为：冷却壁本体（1）是由耐火浇注料A形成的热面端（11）、耐火浇注料B形成的冷面端（12）获得的整体耐材浇注块、其内至少有1根供冷却介质流经的金属管（2）；所述的冷却壁本体（1）的热面端（11）的导热率大于冷面端（12）的导热率。
2.如权利要求1所述的一种双材质非金属冷却壁，其特征为：所述的浇注料A为同时含有Al2O3、SiC成分或者为同时含有Al2O3、SiC、C成分的浇注料。
3.如权利要求1所述的一种双材质非金属冷却壁，其特征为：所述的浇注料B为刚玉质、高铝质、粘土质浇注料中的一种，或者为SiC含量＜浇注料A的SiC含量的浇注料，或者为SiC+C的合量＜浇注料A的SiC+C的合量的浇注料。
4.如权利要求1所述的一种双材质非金属冷却壁，其特征为：所述的金属管（2）为U形或蛇形，其两端延伸至冷却壁本体（1）的冷面端（12）之外。
5.一种双材质非金属冷却壁的制造方法，先按设计弯制角度和半径制好金属管（2）、按设计的冷却壁本体（1）的尺寸制好浇注用模具，将弯制好的金属管（2）按设计位置固定在浇注用模具中，然后将混配好的浇注料A和浇注料B放入模具中并适当振动，待浇注料A和浇注料B凝固后脱模；其特征为：使金属管（2）的端头朝上，先将混配好的浇注料A放置在模具中并适当振动，待浇注料A的表面为水平状且翻浆时，再将混配好的浇注料B放置在模具中的浇注料A之上、继续适当振动至浇注料B的表面返浆时止。
6.一种双材质非金属冷却壁的使用方法，其特征为：
1）将双材质非金属冷却壁置于高炉铁水主沟钢壳内的两个侧壁，其设置范围为铁水主沟纵向的局部或整个范围内，双材质非金属冷却壁的热面端（11）紧贴耐材工作层、其下为铁水主沟的底部耐材衬或钢壳的底面、其冷面端（12）与铁水主沟钢壳的侧壁间填充侧壁耐火材料，金属管（2）的两端通过铁水主沟钢壳侧壁上的圆孔或椭圆孔穿出至铁水主沟的钢壳侧壁之外，在金属管（2）的端头穿出处设分别与金属管（2）的端头和主沟钢壳侧壁焊接的密封板或密封罩；
2）将铁水主沟同侧的多块双材质非金属冷却壁组合为冷却组、用U型管将相邻非金属冷却壁的金属管（2）串接、从组内首块双材质非金属冷却壁的金属管（2）的一个端头向串接的冷却组输入冷却介质，冷却介质流经冷却组后从组内末块双材质非金属冷却壁的金属管（2）的另一端头排出，实现对耐材工作层的冷却；或者，以单块双材质非金属冷却壁为一个冷却单元，冷却介质从金属管（2）的一个端头输入，从另一个端头排出，实现对耐材工作层的冷却。
7.如权利要求4所述的一种双材质非金属冷却壁的使用方法，其特征为：所述的冷却介质为压缩空气或压缩空气与氮气的混合气体或者为水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191022 |