CN112005070A - 用于冶金炉的炉渣门的冷却门槛装置 - Google Patents

用于冶金炉的炉渣门的冷却门槛装置 Download PDF

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Abstract

一种用于冶金炉中的炉渣门的门槛装置(1)，该门槛装置包括金属的基部本体(2)，该基部本体主要围绕纵向轴线(X)从一个入口端(21)延伸到一个出口端(22)，该门槛装置还包括位于入口端(21)附近的冷却流体入口端口(IN)和位于出口端(22)附近的冷却流体出口端口(OUT)。基部本体(2)包括收集腔(27)，围绕该收集腔存在的基部本体壁(28)至少部分地限定收集腔(27)。这种收集腔(27)与处理流体出口端口流体连通。此外，基部本体(2)包括形成在基部本体壁(28)中的冷却管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R)，并且这些冷却管与冷却流体入口端口(IN)和收集腔(27)流体连通。

Description

用于冶金炉的炉渣门的冷却门槛装置
本发明总体上被包括在熔化金属的领域中。
更具体地，本发明涉及一种门槛装置，该门槛装置适于使流体冷却并且旨在被放置在冶金炉的门(还被称为“炉渣门”)附近。
在钢铁工业中，已知在熔化炉中熔化金属，该熔化炉诸如使用电弧来熔化放置在炉内的废金属、热金属、铁基材料或其他金属材料来生产钢的电弧炉(EAF)。
在熔化阶段，电弧和燃烧器熔化装载到熔融金属池中的金属。通常，熔化过程还包括精炼和/或脱碳阶段。在该阶段中，根据本领域已知的技术，金属继续由电弧加热直到在表面上出现炉渣。
因此，在熔融材料被倒出炉之前，需要从熔融材料的表面去除炉渣和杂质。此外，还可能需要从熔融材料中取样以检查熔体的化学性质、碳氧水平和温度。按惯例，这是通过位于炉的侧壁中的炉渣端口或门来进行的。
门限或门槛(或者，按惯例在本领域的技术术语中称为“电极(electrode)”)通常放置在冶金炉的炉渣端口之下或附近，具有随着炉渣的出现而保护炉口的边缘的功能。这种门限或门槛通常由单个石墨块构成或包括先前用于熔化但是现在被损坏或折断的石墨电极件，这种门限或门槛适于承受炉渣和/或熔融金属在被倒出炉时所具有的高温。
该传统的解决方案具有其缺点。石墨电极或块由于熔融炉渣的侵蚀特性而经受快速劣化，并且因此需要根据炉的操作等级来以相当频繁的频率来替换。
这意味着需要在存货中具有要供应的石墨块或石墨电极，以及在替换过程中需要被迫使系统不活跃。
为了克服前述缺点，已知提供由铜或其合金制成的门槛，该门槛中包括使液体冷却的器具，其与由石墨制成的门槛相比，提高使用寿命。
然而，前述铜门槛也显示出随时间的磨损并且需要替换。
因此，尽管前述铜门槛具有许多优于石墨门槛的优点，但前述铜门槛就随时间的耐用性而言可能是要改进的。
本发明的目的是解决已知炉渣门门槛的前述缺点，具体地，提供一种用于冶金炉的炉渣门的门槛装置，其具有提高的随时间的耐用性的特征。
根据本发明，这种目标通过根据所附独立权利要求的用于冶金炉的炉渣门的门槛装置和冶金炉来实现。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
用于冶金炉的炉渣门的门槛装置以及冶金炉的特征和优点将会从下文通过非限制性示例参考附图所给出的描述中显而易见，在附图中：
-图1示出了根据本发明的实施例的门槛装置的立体图，该门槛装置安装在冶金炉的炉渣门附近；
-图1a示出了根据本发明的实施例的门槛装置的立体图；
-图2示出了根据本发明的实施例的门槛装置的立体图，其中，移除了入口闭合板；
-图3根据垂直于装置的纵向轴线X的视角示出了根据本发明的实施例的门槛装置的平面图；
-图4示出了根据本发明的门槛装置沿着图3中的截面A-A的截面图；
-图5示出了根据本发明的门槛装置沿着图3中的截面B-B的截面图；
-图6示出了根据本发明的门槛装置沿着图3中的截面C-C的截面图；
-图7示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面D-D的截面图；
-图8示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面E-E的截面图；
-图9示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面F-F的截面图；
-图10示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面G-G的截面图；
-图11示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面H-H的截面图；
-图12示出了根据本发明的门槛装置沿着图4中的截面I-I的截面图；
-图13示出了根据本发明的门槛装置沿着第一截面的立体截面图；
-图14示出了根据本发明的门槛装置沿着第二截面的立体截面图；
-图15示出了根据本发明的门槛装置沿着第三截面的立体截面图；
-图16示出了根据本发明的门槛装置沿着第四截面的立体截面图；
-图16a示出了根据本发明的门槛装置沿着第五截面的立体截面图；
-图17示出了根据本发明的实施例的门槛装置的管状插入部的立体图。
根据附图，用于冶金炉的炉渣端口的门槛装置1总体上由1表示。
门槛装置1适于应用到具有熔化槽11的冶金炉10，该熔化槽可从炉渣门12进入。具体地，门槛装置1可用在炉渣门的门限13附近，并且优选位于炉渣门下方。
门槛装置1适于由冷却流体冷却并且包括由金属(优选铜或铜合金)制成的基部本体2，该基部本体主要围绕纵向轴线X从入口端21延伸到出口端22。该基部本体2优选通过锻造制成，但是也可通过铸造制成。
基部本体2因此适于与通过炉渣门离开冶金炉中的高温热炉渣接触。
基部本体2包括位于入口端21附近的冷却流体入口端口IN和位于出口端22附近的一个端口。液压冷却回路连接到冷却流体入口端口IN并连接到冷却流体出口端口OUT，例如，经由用于冷却流体(优选水)的输送管和返回管。
基部本体2包括收集腔27，围绕该收集腔延伸的基部本体壁28至少部分地限定收集腔27。这种收集腔27与处理流体出口端口流体连通。
此外，基部本体2包括在基部本体壁28中制成的冷却管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R，并且这些冷却管与冷却流体入口端口IN和内腔27流体连通。
根据本发明的实施例，冷却管包括输送管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′和返回管23R、24R、25R，这些管主要平行于纵向轴线X延伸并且围绕该纵向轴线延伸。这种管适于以这种方式使冷却流体通过，即，该方式使得冷却流体在与返回管23R、24R、25R中的流动方向相反的方向上流过输送管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′。输送管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′和返回管23R、24R、25R彼此流体连通。
优选地，基部本体围绕纵向轴线X轴对称并且基部本体壁28围绕纵向轴线X同轴地延伸。来自冶金炉的热炉渣在基部本体壁28上流动。
甚至更优选地，基部本体形状上为柱形的，以便促进炉渣的滑动，并且同时由于基部本体的旋转而允许热炉渣与基部本体2的不同表面接触。
在根据本发明的实施例中，收集腔27是在基部本体2中从入口端21到出口端22的通孔。入口闭合板3在收集腔的腔开口271处朝向入口端21密封地闭合收集腔27。
优选地，冷却管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R围绕纵向轴线X和收集腔27环形地间隔开。
在根据本发明的实施例中，冷却管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R围绕纵向轴线X沿着虚拟柱体的准线设置，该虚拟柱体的柱体轴线与纵向轴线X重合。这有效地增强了装置1的外表面的冷却。
优选地，输送管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′中的一些输送管23A、24A、25A是一级输送管23A、24A、25A，这些一级输送管适于首先接收来自处理流体入口端口IN的冷却流体。
具体地，一级输送管23A、24A、25A包括成对的一级管231、232；241、242；251、252；其中，所述成对的一级管231、232；241、242；251、252中的每对相对于相邻的对环形地间隔开，优选地，间隔约120°的角度。
优选地，输送管23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′中的一些输送管23A′、24A′、25A′是次级输送管23A′、24A′、25A′，这些次级输送管适于通过第二连接腔400、401、402接收来自返回管23R、24R、25R的冷却流体，这些第二连接腔设置在入口端21附近。
具体地，次级输送管23A′、24A′、25A′包括成对的次级管235、236；245、246；255、256；其中，所述成对的次级管235、236；245、246；255、256中的每对相对于相邻的对环形地间隔开，优选地，间隔约120°的角度。
优选地，返回通路23R、24R、25R包括成对的返回管233、234；243、244；253、254；其中，所述成对的返回管233、234；243、244；253、254中的每对相对于相邻的对环形地间隔开，优选地，间隔约120°。
换言之，输送通路和返回通路以交替的方式按照纵坐标(ordinate)输送-返回顺序环形地设置，直到完成整个环。
来自入口端21的在一级输送管23A、24A、25A中流动的流体到达出口端22附近并穿过第一连接腔300、301、302进入到返回管23R、24R、25R中，直到流体再次到达入口端21。在入口端21附近，处理流体穿过第二连接腔400、401、402进入到次级输送管23A′、24A′、25A′中，处理流体通过这些次级输送管再次到达出口端22。就此，在出口端22附近，处理流体通过连接窗500、501、502流动到收集腔27中。冷却液体从收集腔27被传送到处理流体出口端口OUT。
优选地，入口闭合板3包括板室31，该板室主要在垂直于纵向方向X的径向方向Y上延伸并且与处理流体入口端口IN流体连通，并且板室仅直接流向一级输送管23A、24A、25A中。
根据实施例，包围管状室54的管状插入部5被容纳在收集腔27中。这种管状插入部5相对于收集腔侧壁272设置在一定距离处，该收集腔侧壁平行于纵向轴线X限定收集腔27。
优选地，管状插入部5包括管状延伸壁51，该管状延伸壁主要沿着纵向方向X延伸并且限定管状室54。从管状延伸壁51居中设置的突起凸出部52适于邻接收集腔侧壁272以保持管状元件5与这种收集腔侧壁272间隔开。
优选地，管状插入部5沿着纵向方向X延伸的长度小于收集腔27沿着同一纵向方向X的长度，使得管状插入部的右手侧的流体入口开口53与入口闭合板3间隔开。
根据本发明的实施例，出口闭合板4在收集腔的第二腔开口272处朝向出口端22密封地闭合收集腔27，以防止在基部本体壁28附近的冷却流体泄露。
优选地，出口闭合板4包括通孔41，该通孔直接流向管状室54中，并且适于使管状室54与冷却流体出口端口OUT流体连通。
优选地，出口闭合板4密封地闭合管状元件5的左手侧开口55，以便允许冷却流体仅通过通孔41从管状室54朝向冷却流体出口端口OUT流通。
参考图7至图12，可以理解冷却流体在装置内的路径。在这些附图中，由“x”表示冷却流体进入纸张的平面的方向，由点表示处理流体离开纸张的平面的方向。此外，在图4至图6和图13至16A中，处理流体的相同的路径由箭头表示。
从处理流体入口端口IN开始，冷却流体通过板室31被传送到成对的一级输送管231、232；241、242；251、252，直到冷却流体到达出口端22。处理流体通过第一连接腔300、301、302穿过成对的返回管233、234；243、244；253、254直到处理流体再次到达入口端21，第一连接腔在基部本体2中在出口端22附近获得并且由出口闭合板4密封。在入口端21附近，处理流体通过第二连接腔400、401、402流动到成对的次级输送管235、236；245、246；255、256中，第二连接腔在基部本体2中在入口端21附近获得并且由入口闭合板3密封；处理流体通过这些次级输送管再次到达出口端22。为此，在出口端22附近，处理流体通过在出口闭合板4中获得的连接窗500、501、502流动到收集腔27中。冷却液体从收集腔27被传送到处理流体出口端口OUT。具体地，处理流体在收集腔侧壁与管状延伸壁51之间限定的滑动间隙中沿返回方向流动到收集腔27中。冷却流体从这种间隙到达入口闭合板3附近并且进入管状室54以在管状室中沿输送方向行进直到冷却流体到达处理流体出口端口OUT。
创新性地，根据本发明的门槛装置由于位于基部本体的基部壁上的通向收集腔的管系统，而允许装置的基部本体壁的冷却得到提高，从而使得这样的装置具有较长寿命。
此外，处理流体有利地沿着基部本体壁在相应的管(输送管和返回管)中沿相反的方向行进，确保了冷却剂的均匀分布并且提高了装置的耐用性。
此外，根据本发明的门槛装置的轴对称形状，具体是柱形形状，允许装置被再定位，使得装置围绕其纵向轴线X旋转，以便离开炉的热炉渣可与先前位置不同的区域接触。这允许在装置的使用寿命期间以基本上恒定的几何结构保持装置与炉渣之间的接触面积。此外，这可在必须完全替换门槛装置之前使用基部本体壁的整个表面，由此确保装置的较长的使用寿命。
此外，管在基部本体壁中的均匀且环形的布置使得热交换提高并且确保了装置的较长使用寿命和抗性。
此外，根据本发明的装置可由锻造生产，其中，生产成本相对于现有技术的装置的成本显著降低。
由于入口闭合板和出口闭合板紧密地焊接到基部本体2，更容易通过锻造来生产。
对于本领域技术人员来说，为了满足可能的和具体的需要，可对上述发明进行修改，然而，所有修改均被包含在由权利要求限定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种用于冶金炉的炉渣门的门槛装置(1)，所述门槛装置适于通过冷却流体来冷却，所述门槛装置(1)包括：
-金属的基部本体(2)，优选地由铜或铜合金制成，所述基部本体主要围绕纵向轴向(X)从入口端(21)延伸到出口端(22)；
-冷却流体入口端口(IN)以及冷却流体出口端口(OUT)，所述冷却流体入口端口位于所述入口端(21)附近，所述冷却流体出口端口位于所述出口端(22)附近；
其中，所述基部本体(2)包括收集腔(27)，围绕所述收集腔延伸的基部本体壁(28)至少部分地限定所述收集腔(27)，所述收集腔(27)与所述处理流体出口端口流体连通；
并且其中，所述基部本体(2)包括形成在所述基部本体壁(28)中的冷却管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R)，所述冷却管与所述冷却流体入口端口(IN)和所述收集腔(27)流体连通。
2.根据权利要求1所述的门槛装置(1)，其中，所述冷却管包括输送管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′)和返回管(23R、24R、25R)，所述输送管和所述返回管主要平行于所述纵向轴线(X)延伸并且围绕所述纵向轴线延伸，所述管适于以这样的方式使所述冷却流体通过，即，该方式使得所述冷却流体在与所述返回管(23R、24R、25R)中的流动方向相反的方向上流过所述输送管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′)，所述输送管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′)和所述返回管(23R、24R、25R)彼此流体连通。
3.根据权利要求1或2所述的门槛装置(1)，其中，所述基部本体形状上围绕所述纵向轴线(X)轴对称，并且其中，所述基部本体壁(28)围绕所述纵向轴线(X)与所述纵向轴线同轴地延伸。
4.根据权利要求3所述的门槛装置(1)，其中，所述基部本体形状上是柱形的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的门槛装置(1)，其中，所述收集腔(27)是在所述基部本体(2)中从所述入口端(21)到所述出口端(22)的通孔，并且其中，入口闭合板(3)在所述收集腔的凹进开口(271)处朝向所述入口端(21)密封地闭合所述收集腔(27)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的门槛装置(1)，其中，所述冷却管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R)围绕所述纵向轴线(X)并围绕所述收集腔(27)环形地间隔开。
7.根据权利要求6所述的门槛装置(1)，其中，所述冷却管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′、23R、24R、25R)围绕所述纵向轴线(X)沿着虚拟柱体的准线布置，所述虚拟柱体的柱体轴线与所述纵向轴线(X)重合。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的门槛装置(1)，其中，所述输送管(23A、23A′、24A、24A′、25A、25A′)中的一些输送管(23A、24A、25A)是一级输送管(23A、24A、25A)，所述一级输送管适于首先接收来自所述处理流体入口端口(IN)的所述冷却流体，并且其中，所述入口闭合板(3)包括板室(31)，所述板室主要在垂直于所述纵向方向(X)的径向方向(Y)上延伸并且与所述处理流体入口端口(IN)流体连通，并且所述板室直接流向所述一级输送管(23A、24A、25A)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的门槛装置(1)，其中，管状插入部(5)被容纳在所述收集腔(27)中，所述管状插入部包围管状室(54)，所述管状插入部(5)与收集腔侧壁(272)间隔开布置，所述收集腔侧壁平行于所述纵向方向(X)限定所述收集腔(27)。
10.根据权利要求9所述的门槛装置(1)，其中，所述管状插入部(5)包括管状延伸壁(51)，所述管状延伸壁主要沿所述纵向方向(X)延伸并且限定所述管状室(54)，从所述管状延伸壁(51)突出的居中设置的突起(52)适于邻接所述收集腔侧壁(272)，以保持所述管状元件(5)与所述收集腔侧壁(272)间隔开。
11.根据权利要求9或10所述的门槛装置(1)，其中，所述管状插入部(5)沿着所述纵向方向(X)延伸的长度小于所述收集腔(27)沿着同一纵向方向(X)的长度，使得所述管状插入部的右手侧的流体入口开口(53)与所述入口闭合板(3)间隔开。
12.根据前述权利要求中任一项所述的门槛装置(1)，包括出口闭合板(4)，所述出口闭合板在所述收集腔的第二凹进开口(272)处朝向所述出口端(21)闭合所述收集腔(27)，以防止所述冷却流体在所述基部本体壁(28)附近泄露。
13.根据权利要求9至11和12中任一项所述的门槛装置(1)，其中，所述出口闭合板(28)包括通孔(41)，所述通孔直接流向所述管状室(54)并且适于使所述管状室(54)与所述冷却流体出口端口(OUT)流体连通。
14.根据权利要求13所述的门槛装置(1)，其中，所述出口闭合板(4)密封地闭合所述管状元件(5)的左手侧开口(55)，以便允许所述冷却流体仅通过所述通孔(41)从所述管状室(54)朝向所述冷却流体出口端口(OUT)流通。
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