CN110763019A - 一种电熔镁炉壳冷却装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电熔镁炉壳冷却装置及方法，所述装置包括上部炉壳冷却装置及下部炉壳冷却装置，上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多个独立的冷却单元组成，每个冷却单元分别通过对应的进水支管连接进水主管，通过对应的出水支管连接出水主管；冷却单元与多个焊接在炉壳上的螺栓通过螺母和碟形弹簧连接固定，冷却单元与炉壳之间填充柔性导热垫。本发明所述装置由多个统一结构的冷却单元组成，且冷却单元与炉壳之间采用可拆卸连接，不仅可以有效保护炉壳，而且安装维护十分方便；上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置根据电熔镁生产过程中的升温特性分阶段投入运行，实现了节能增效。
Description
技术领域
本发明涉及电熔镁生产技术领域，尤其涉及一种电熔镁炉壳冷却装置及方法。
背景技术
氧化镁熔点高达2800℃，采用电熔工艺生产时熔炼温度达到3000℃以上。因此电熔镁炉的炉壳(采用10～16mm厚钢板制作)一般不衬耐火材料，而是用原料在底部和四周填充作为保护层，这部分原料待电熔镁熔坨结晶冷却后需要回收处理，或有少部分转化为副产品皮砂，不仅增加了电量消耗，也使工人的劳动强度增加、生产环境恶化。如果减少这部分原料的填充量，则炉壳容易因高温发生变形甚至损坏，导致使用寿命降低，严重时还会发生穿炉事故，危害生命财产安全。
目前，有的电熔镁生产企业采用在炉壳外表面喷淋冷却水的方式对炉壳进行冷却，以延长炉壳的使用寿命、减少原料的填充量。但使用时由于水路处于完全开放的状态，水遇高温炉壳后产生大量蒸汽，导致生产环境差、安全隐患多。专利号为CN 203704664U的中国专利公开了“一种电炉水冷炉壳装置”，其炉壳外壁没有炉壳横焊缝的区域焊接有横向的冷却管，垂直弯折形成若干冷却水路，每个冷却水路的进、回端口分别设置进水口和回水口；其结构简单，造价低，环境友好。但由于其水路是采用半圆管或槽钢与炉壳直接焊接形成，很容易出现漏点，大大增加了水路泄漏的几率，且一旦水路出现泄漏就只能停产进行维修。同时，其冷却管遇炉壳纵焊缝或炉壳横焊缝时闭合，通过跨接管与炉壳纵焊缝或炉壳横焊缝另一侧的闭合的冷却管连通，结构随意性较强，没有形成单元化结构，安装维护都十分不便，不利于应用推广。
发明内容
本发明提供了一种电熔镁炉壳冷却装置及方法，所述装置由多个统一结构的冷却单元组成，且冷却单元与炉壳之间采用可拆卸连接，不仅可以有效保护炉壳，而且安装维护十分方便；上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置根据电熔镁生产过程中的升温特性分阶段投入运行，实现了节能增效。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种电熔镁炉壳冷却装置，包括上部炉壳冷却装置及下部炉壳冷却装置，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多个独立的冷却单元组成，每个冷却单元分别通过对应的进水支管连接进水主管，通过对应的出水支管连接出水主管；所述冷却单元与多个焊接在炉壳上的螺栓通过螺母和碟形弹簧连接固定，冷却单元与炉壳之间填充柔性导热垫；所述进水主管、出水主管分别通过焊接在炉壳上的管道支架进行固定；所述冷却单元之间、进水支管与进水管路之间、出水支管与出水主管之间分别通过耐热橡胶软接头连接；所述进水主管、出水主管上分别设管路阀门，进水主管、出水主管的顶部分别设放气阀，所述出水主管上还设有测温装置。
所述冷却单元的横截面形状是与炉壳弧度相配合的弧形或折线形；冷却单元由底板及蛇形冷却水管组成，底板与焊接在炉壳上的螺栓通过螺母和碟形弹簧连接固定，底板与炉壳之间填充柔性导热垫。
所述蛇形冷却水管的横截面为半圆形或弓形。
所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的进水主管都设在炉壳的中间位置，上部炉壳冷却装置的出水主管设在炉壳的顶部，下部炉壳冷却装置的出水主管设在炉壳的底部；进水主管、出水主管均为与炉壳尺寸相配合的环形管道。
所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多排、多列冷却单元组成；同排冷却单元的蛇形冷却水管沿同一方向设置，且彼此之间不连通；上排冷却单元的蛇形冷却水管与下排冷却单元的蛇形冷却水管相对设置且一一对应地连通，其中一个蛇形冷却水管出水端的接管与另一个蛇形冷却水管进水端的接管通过耐热橡胶软接接头连接。
所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置在炉壳的上部、下部呈轴对称分布。
所述冷却单元与炉壳的径向间距为10～35mm。
所述冷却单元之间的间距为3～10mm。
所述冷却单元的面积为0.4～0.6m2。
一种电熔镁炉壳冷却方法，包括：
熔炼开始后，打开下部炉壳冷却装置进水主管及出水主管上的管路阀门，下部炉壳冷却装置投入使用；熔炼前期，炉内热量集中在炉体的中下部，由下部炉壳冷却装置将炉体下半部分的热量通过冷却水换热的方式带走，换热后的冷却水通过炉壳底部的出水主管排出；
随着熔炼过程的进行，炉壳中部以上温度升高，此时打开上部炉壳冷却装置进水主管、出水主管上的管路阀门，将上部炉壳冷却装置也投入使用；
之后的熔炼过程中，根据需要调节各个管路阀门，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃；
熔炼结束后，上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置继续运行一段时间；在此期间，根据电熔镁产品的结晶和冷却情况调节各个管路阀门，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)炉壳冷却装置由多个统一结构的冷却单元组成，冷却单元可以在加工厂预先批量制作，且互换性强，现场安装十分方便；
2)炉壳上只需焊接连接用的螺栓，不仅大大减少了现场的焊接工作量，而且避免了因大量焊接对炉壳造成的损伤；
3)冷却单元与炉壳之间采用可拆卸连接，一旦某个冷却单元出现泄漏可以快速进行单个冷却单元的更换，不影响正常生产；
4)冷却单元中的蛇形冷却水路为全封闭结构，无水和蒸汽外泄，操作条件好；
5)根据电熔镁炉工作时的特点，即随着熔炼的进程温度由下至上升高，将炉壳分为上、下两个部分分阶段投入运行，并且可以分别进行调节，达到了节能增效的效果；
6)炉壳冷却装置与炉壳之间设有柔性导热垫，并且连接处设碟形弹簧，各管路之间通过耐热橡胶软接头连接，以上结构均有利于吸收和缓冲热应力，因此炉壳冷却装置的鸨稳定性强，使用寿命长；
7)上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的进水主管均设在温度最高的炉壳中部，且可通过管路阀门调节水量，冷却效率高、效果好，可有效保护炉壳，延长其使用寿命，避免穿炉风险，并有利于减少原料填充量，降低熔炼能量消耗，降低工人劳动强度；
8)换热后的出水温度为55～95℃，可作为采暖、洗浴等生活用水，或其他生产用水使用，实现余热回收利用。
附图说明
图1是本发明所述一种电熔镁炉壳冷却装置的主视图。
图2是图1中的Ⅰ部放大图。
图3是图1中的A-A剖视图。
图4是图3中的Ⅱ部放大图一(冷却单元横截面为弧形)。
图5是图3中的Ⅱ部放大图二(冷却单元横截面为折线形)。
图6是上排冷却单元的结构示意图。
图7是下排冷却单元的结构示意图。
图中：1.炉壳 2.出水主管 3.冷却单元 31.底板 32.蛇形冷却水路 33.接管 4.进水主管 5.碟形弹簧 6.螺母 7.螺栓 8.耐热橡胶软接头 9.柔性导热垫 10.进水支管11.管路阀门 12.放气阀 13.出水支管
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1-图3所示，本发明所述一种电熔镁炉壳冷却装置，包括上部炉壳冷却装置及下部炉壳冷却装置，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多个独立的冷却单元3组成，每个冷却单元3分别通过对应的进水支管10连接进水主管4，通过对应的出水支管13连接出水主管2；所述冷却单元3与多个焊接在炉壳1上的螺栓7通过螺母6和碟形弹簧5连接固定，冷却单元3与炉壳1之间填充柔性导热垫9；所述进水主管4、出水主管2分别通过焊接在炉壳1上的管道支架进行固定；所述冷却单元3之间、进水支管10与进水管路4之间、出水支管13与出水主管2之间分别通过耐热橡胶软接头8连接；所述进水主管4、出水主管2上分别设管路阀门11，进水主管4、出水主管2的顶部分别设放气阀12，所述出水主管2上还设有测温装置。
如图4、图5所示，所述冷却单元3的横截面形状是与炉壳1弧度相配合的弧形或折线形；冷却单元3由底板31及蛇形冷却水管32组成，底板31与焊接在炉壳1上的螺栓7通过螺母6和碟形弹簧5连接固定，底板31与炉壳1之间填充柔性导热垫9。
所述蛇形冷却水管32的横截面为半圆形或弓形。
所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的进水主管4都设在炉壳1的中间位置，上部炉壳冷却装置的出水主管2设在炉壳1的顶部，下部炉壳冷却装置的出水主管2设在炉壳1的底部；进水主管4、出水主管2均为与炉壳1尺寸相配合的环形管道。
如图1、图6、图7所示，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多排、多列冷却单元3组成；同排冷却单元的蛇形冷却水管32沿同一方向设置，且彼此之间不连通；上排冷却单元的蛇形冷却水管32与下排冷却单元的蛇形冷却水管32相对设置且一一对应地连通，其中一个蛇形冷却水管32出水端的接管33与另一个蛇形冷却水管32进水端的接管33通过耐热橡胶软接接头8连接。
所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置在炉壳1的上部、下部呈轴对称分布。
所述冷却单元3与炉壳1的径向间距为10～35mm。
所述冷却单元3之间的间距为3～10mm。
所述冷却单元3的面积为0.4～0.6m2。
一种电熔镁炉壳冷却方法，包括：
熔炼开始后，打开下部炉壳冷却装置进水主管4及出水主管2上的管路阀门11，下部炉壳冷却装置投入使用；熔炼前期，炉内热量集中在炉体的中下部，由下部炉壳冷却装置将炉体下半部分的热量通过冷却水换热的方式带走，换热后的冷却水通过炉壳1底部的出水主管2排出；
随着熔炼过程的进行，炉壳1中部以上温度升高，此时打开上部炉壳冷却装置进水主管4、出水主管2上的管路阀门11，将上部炉壳冷却装置也投入使用；
之后的熔炼过程中，根据需要调节各个管路阀门11，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃；
熔炼结束后，上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置继续运行一段时间；在此期间，根据电熔镁产品的结晶和冷却情况调节各个管路阀门11，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，如图1-图3所示，一种电熔镁炉壳冷却装置分成上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置两部分，两者一上一下呈轴对称分布。上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多排(横向)、2列(竖向)多个冷却单元3组成。冷却单元3中的底板31通过螺母6和碟形弹簧5与焊接在炉壳1上的螺栓7进行连接，在冷却单元3与炉壳1中间预留缝隙，在缝隙中填充柔性导热垫9。
冷却单元3的规格根据炉壳1规格进行定制，本实施例中，每个冷却单元3的面积为0.5m2，冷却单元3中设有蛇形冷却水路32，本实施例中蛇形冷却水路32的横截面为半圆形，且圆弧一侧朝外设置。
冷却单元3分为两种不同的结构形式，如图3所示，两种结构形式的冷却单元3中底板31、蛇形冷却水路32的型号尺寸相同，只是蛇形冷却水路32的设置方向相反。本实施例中，冷却单元3的横向截面为弧形，与炉壳1的弧度相适应。
如图5和图6所示，每个冷却单元3的底板31与炉壳1外表面的间距为25mm，保证冷却装置具有较好的传热效果。上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别设有独立的进水主管4和出水主管2，进水主管4、出水主管2都通过焊接在炉壳1对应位置的管道支架进行固定。其中，2个进水主管4均安装在炉壳1的中间位置(高向)，而2个出水主管2分别安装在炉壳1顶部(上部炉壳冷却装置)和炉壳1底部(下部炉壳冷却装置)，如此设置能够保证冷却装置具有最佳散热效果。
各冷却单元3之间、冷却单元3与进水主管4或出水主管2之间，均采用耐热橡胶软接头8进行连接。在各条进水主管4、出水主管2上分别安装管路阀门11用于调节进出水量；在各条进水主管4、出水主管2的顶部分别安装放气阀12用于排气；在2条出水主管2上分别安装测温装置，测温装置与管路阀门11通过控制系统联锁，以控制炉壳1的冷却温度及冷却装置的出水温度。
本实施例中，电熔镁炉壳冷却装置的工作过程为：在熔炼开始后，打开下部炉壳冷却装置中进水主管4、出水主管2上的管路阀门11，下部炉壳冷却装置开始工作，冷却水从炉壳1中部进入，由进水主管4分配到下部炉壳冷却装置的各冷却单元3中，冷却水沿蛇形冷却水路32自上而下流动，由上排冷却单元流动到对应的下排冷却单元中，最后进入出水主管2自炉壳1底部排出。
熔炼至炉体高度约一半时，打开上部炉壳冷却装置中进水主管4、出水主管2上的管路阀门11，此时上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置全部投入工作，冷却水从炉壳1中部进入，由2个进水主管4分配到上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的各冷却单元3中；在上部炉壳冷却装置中，冷却水自下向上流动，至炉壳1顶部排出；在下部炉壳冷却装置中，冷却水自上至下流动，至炉壳1底部排出。在此期间，控制系统根据测温装置的温度测量结果自动调节各个管路阀门11的开度，保证出水温度控制在75～85℃之间，直至熔炼过程结束。
熔炼结束后，冷却过程继续一段时间，根据电熔镁产品的实际结晶和冷却情况，控制系统自动调节各个管路阀门11，同样保证出水温度在75～85℃之间。
冷却装置工作期间，自出水主管2排出的热水可作为生产或生活用水回收利用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，包括上部炉壳冷却装置及下部炉壳冷却装置，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多个独立的冷却单元组成，每个冷却单元分别通过对应的进水支管连接进水主管，通过对应的出水支管连接出水主管；所述冷却单元与多个焊接在炉壳上的螺栓通过螺母和碟形弹簧连接固定，冷却单元与炉壳之间填充柔性导热垫；所述进水主管、出水主管分别通过焊接在炉壳上的管道支架进行固定；所述冷却单元之间、进水支管与进水管路之间、出水支管与出水主管之间分别通过耐热橡胶软接头连接；所述进水主管、出水主管上分别设管路阀门，进水主管、出水主管的顶部分别设放气阀，所述出水主管上还设有测温装置。
2.根据权利要求1所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述冷却单元的横截面形状是与炉壳弧度相配合的弧形或折线形；冷却单元由底板及蛇形冷却水管组成，底板与焊接在炉壳上的螺栓通过螺母和碟形弹簧连接固定，底板与炉壳之间填充柔性导热垫。
3.根据权利要求2所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述蛇形冷却水管的横截面为半圆形或弓形。
4.根据权利要求1所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的进水主管都设在炉壳的中间位置，上部炉壳冷却装置的出水主管设在炉壳的顶部，下部炉壳冷却装置的出水主管设在炉壳的底部；进水主管、出水主管均为与炉壳尺寸相配合的环形管道。
5.根据权利要求1所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置分别由多排、多列冷却单元组成；同排冷却单元的蛇形冷却水管沿同一方向设置，且彼此之间不连通；上排冷却单元的蛇形冷却水管与下排冷却单元的蛇形冷却水管相对设置且一一对应地连通，其中一个蛇形冷却水管出水端的接管与另一个蛇形冷却水管进水端的接管通过耐热橡胶软接接头连接。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置在炉壳的上部、下部呈轴对称分布。
7.根据权利要求1所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述冷却单元与炉壳的径向间距为10～35mm。
8.根据权利要求1所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述冷却单元之间的间距为3～10mm。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的一种电熔镁炉壳冷却装置，其特征在于，所述冷却单元的面积为0.4～0.6m2。
10.一种基于权利要求1所述装置的电熔镁炉壳冷却方法，其特征在于，包括：
熔炼开始后，打开下部炉壳冷却装置进水主管及出水主管上的管路阀门，下部炉壳冷却装置投入使用；熔炼前期，炉内热量集中在炉体的中下部，由下部炉壳冷却装置将炉体下半部分的热量通过冷却水换热的方式带走，换热后的冷却水通过炉壳底部的出水主管排出；
随着熔炼过程的进行，炉壳中部以上温度升高，此时打开上部炉壳冷却装置进水主管、出水主管上的管路阀门，将上部炉壳冷却装置也投入使用；
之后的熔炼过程中，根据需要调节各个管路阀门，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃；
熔炼结束后，上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置继续运行一段时间；在此期间，根据电熔镁产品的结晶和冷却情况调节各个管路阀门，保证上部炉壳冷却装置、下部炉壳冷却装置的出水温度为55～95℃。
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