CN113048785A - 电炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电炉，电炉包括炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括上部腔室和位于所述上部腔室下方的熔池，所述炉体包括底壁和周壁，所述周壁的横截面为圆环形，所述熔池的周壁包括内衬砖层和位于所述内衬砖层外侧的炉壳，所述炉壳包括多个壳段，多个所述壳段的底端均与所述底壁相连，多个所述壳段沿所述周壁的周向依次布置，且相邻两个壳段的端部通过膨胀调节器相连。本发明的电炉的炉壳能够保持对内衬砖层的箍紧作用，且能够随着内衬砖层的膨胀作用进行适应性调节，避免了炉壳变形、失效。

Description

电炉

技术领域

本发明涉及冶炼设备技术领域，具体地，涉及一种电炉。

背景技术

诸如用于有色金属冶炼的电炉的炉墙包括从内至外依次设置的内衬砖层和炉壳，为了降低内衬砖层热膨胀的影响，内衬砖之间通常预留合理的膨胀缝。但是，相关技术中，由于膨胀缝留难以设计或设置不合理、冶炼生产中熔体灌入膨胀缝等因素，内衬砖层仍然会产生较大的膨胀力，炉壳在内衬砖层膨胀力的作用下容易变形、失效，降低了电炉的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种电炉，该电炉能够保持对内衬砖层的压紧作用，且能够随着内衬砖层的膨胀作用适应性调节，避免了炉壳变形、失效。

根据本发明实施例的电炉包括炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括上部腔室和位于所述上部腔室下方的熔池，所述炉体包括底壁和周壁，所述周壁的横截面为圆环形，所述熔池的周壁包括内衬砖层和位于所述内衬砖层外侧的炉壳，所述炉壳包括多个壳段，多个所述壳段的底端均与所述底壁相连，多个所述壳段沿所述周壁的周向依次布置，且相邻两个壳段的端部通过膨胀调节器相连。

根据本发明实施例的电炉，电炉的炉壳能够保持对内衬砖层的箍紧作用，且能够随着内衬砖层的膨胀作用进行适应性调节，避免了炉壳变形、失效。

在一些实施例中，所述膨胀调节器包括连接轴和弹性件，所述连接轴连接在相邻两个所述壳段之间，所述弹性件的第一端与相邻两个所述壳段的一者止抵、所述弹性件的第二端与相邻两个所述壳段的另一者止抵或与所述连接轴止抵以弹性连接相邻两个所述壳段。

在一些实施例中，相邻两个所述壳段的一者上设有第一凸起、另一者上设有第二凸起，所述连接轴的第一端设有第一止挡部，所述连接轴的第二端设有第二止挡部，所述第一止挡部和所述第二止挡部的至少一者在所述连接轴上位置可调，所述连接轴穿过所述第一凸起和所述第二凸起，且所述第一凸起和所述第二凸起夹在所述第一止挡部和所述第二止挡部之间。

在一些实施例中，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件设在所述第一止挡部和所述第一凸起之间，所述第二弹性件设在所述第二止挡部和所述第二凸起之间。

在一些实施例中，所述膨胀调节器还包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板均套设在所述连接轴上，所述第一挡板夹在所述第一弹性件和所述第一止挡部之间，所述第二挡板夹在所述第二弹性件和所述第二止挡部之间。

在一些实施例中，所述熔池的周壁还包括冷却水套，所述冷却水套设在所述内衬砖层的外周侧，且所述冷却水套位于所述内衬砖层和所述炉壳之间，所述冷却水套包括多个子水套，多个子水套沿着所述内衬砖层的周向依次布置，且相邻两个子水套的端部止口相接。

在一些实施例中，所述冷却水套的至少部分与所述内衬砖层企口相连。

在一些实施例中，所述熔池的周壁还包括填料层，所述填料层环绕在所述冷却水套外周侧，且所述填料层位于所述冷却水套和所述炉壳之间。

在一些实施例中，所述电炉还包括多个立柱，多个所述立柱设在所述周壁外周侧，且多个所述立柱沿着所述周壁的周向方向间隔布置，所述立柱和所述上部腔室的周壁之间设有交叉布置的第一顶杆和第二顶杆，所述第一顶杆和所述第二顶杆的长度可调。

在一些实施例中，所述电炉还包括炉盖，所述炉盖设在所述炉体上方，多个所述立柱的顶部设有横梁，所述横梁位于所述炉盖上方，所述横梁和所述炉盖之间设有多个拉杆，多个所述拉杆的长度可调。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电炉的剖视示意图。

图2是图1中炉体的剖视示意图。

图3是图2中熔池的周壁剖视示意图。

图4是图2中A-A处的剖视示意图。

图5是图4中A处的局部放大示意图。

图6是图5中膨胀调节器的放大示意图。

图7是图4中B处的局部放大示意图。

附图标记：

炉体1；炉腔11；上部腔室111；熔池112；周壁12；内衬砖层121；冷却水套122；填料层123；炉壳124；壳段1241；第一凸起1242；第二凸起1243；冷却通道1244；水平套125；膨胀调节器126；第一弹性件1261；第二弹性件1262；连接轴1263；第一止挡部1264；第二止挡部1265；第一挡板1266；第二挡板1267；底壁13；

炉盖2；下料口21；

电极3；

辅热喷枪4；

立柱5；

横梁6；

第一顶杆7；

第二顶杆8；

拉杆9；

风冷炉底10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图7所示，根据本发明实施例的电炉包括炉体1，炉体1内具有炉腔11，炉腔11包括上部腔室111和位于上部腔室111下方的熔池112，炉体1包括底壁13和周壁12，周壁12的横截面为圆环形，熔池112的周壁12包括内衬砖层121和位于内衬砖层121外侧的炉壳124，炉壳124包括多个壳段1241，多个壳段1241的底端均与底壁13相连，多个壳段1241沿周壁12的周向依次布置，且相邻两个壳段1241的端部通过膨胀调节器126相连。

具体地，如图1所示，炉体1具有底壁13和周壁12，底壁13为球冠状，且底壁13向下方凸出。周壁12大体上位于底壁13上方，周壁12的底部与底壁13密封连接。周壁12在水平方向的横截面为圆环形。圆环形的周壁12使得炉体1具有能量集中、热效率高等优点。

炉腔11形成在周壁12和底壁13围成的空间内，炉腔11包括上部腔室111和熔池112，其中熔池112位于上部腔室111的下方，熔池112用于存储物料溶体，上部腔室111则用于存储熔炼过程产生的气体。

与熔池112对应的炉体1周壁12包括内衬砖层121和炉壳124，内衬砖层121由内衬砖堆叠而成，炉壳124位于内衬砖层121的外周。炉壳124包括多个壳段1241，多个壳段1241均为弧形板状，多个壳段1241围成一圈并沿着内衬砖层121的周向方向间隔布置。任意相邻两个壳段1241之间均通过膨胀调节器126连接，膨胀调节器126具有弹性缓冲功能，即当内衬砖层121向外膨胀或向内收缩时，膨胀调节器126能够被拉长或缩短，从而使得炉壳124能够始终箍紧在内衬砖层121的外周侧。另外，当内衬砖层121的膨胀作用变化时，膨胀调节器126的预紧力也可以通过人工调整，从而使得炉壳124能够维持合适的箍紧作用。

每个壳段1241的底端可以与炉体1的底壁13可拆卸地相连，例如，可以通过螺栓与炉体1的底壁13相连。在其他一些实施例中，每个壳段1241的底端也可以与炉体1的底壁13焊接固定。

根据本发明实施例的电炉，电炉的炉壳124能够保持对内衬砖层121的箍紧作用，且能够随着内衬砖层121的膨胀作用进行适应性调节，避免了内衬砖层121在降温冷却时容易产生收缩缝并灌入物料溶体的情况，也避免了内衬砖层121在升温加热时容易向外膨胀而容易涨坏炉壳124的情况，进而避免了炉壳124变形、失效，延长了炉壳124的使用寿命。

在一些实施例中，膨胀调节器126包括连接轴1263和弹性件，连接轴1263连接在相邻两个壳段1241之间，弹性件的第一端与相邻两个壳段1241的一者止抵、弹性件的第二端与相邻两个壳段1241的另一者止抵或与连接轴1263止抵以弹性连接相邻两个壳段1241，相邻两个壳段1241的一者上设有第一凸起1242、另一者上设有第二凸起1243，连接轴1263的第一端设有第一止挡部1264，连接轴1263的第二端设有第二止挡部1265，第一止挡部1264和第二止挡部1265的至少一者在连接轴1263上位置可调，连接轴1263穿过第一凸起1242和第二凸起1243，且第一凸起1242和第二凸起1243夹在第一止挡部1264和第二止挡部1265之间，弹性件包括第一弹性件1261和第二弹性件1262，第一弹性件1261设在第一止挡部1264和第一凸起1242之间，第二弹性件1262设在第二止挡部1265和第二凸起1243之间。

如图5和图6所示，相邻两个壳段1241的外周面上分别设有第一凸起1242和第二凸起1243，第一凸起1242和第二凸起1243均类似耳板，第一凸起1242和第二凸起1243上均设有供连接轴1263穿过的通孔。第一止挡部1264设在连接轴1263的左端(第一端)，第二止挡部1265设在连接轴1263的右端(第二端)，第一止挡部1264可以为螺母，第二止挡部1265可以一体设在连接轴1263上，由此，第二止挡部1265和连接轴1263构成一根螺栓，第二止挡部1265即为螺栓上的螺栓头。安装连接轴1263时，将连接轴1263从右向左依次穿过第二凸起1243和第一凸起1242，然后在连接轴1263的左侧螺纹装配上第一止挡部1264即可。第一凸起1242和第二凸起1243会夹在第一止挡部1264和第二止挡部1265之间。

弹性件有两个，分别为第一弹性件1261和第二弹性件1262，第一弹性件1261和第二弹性件1262均为弹簧，第一弹性件1261和第二弹性件1262均套设在连接轴1263上，其中第一弹性件1261位于第一止挡部1264和第一凸起1242之间，第二弹性件1262位于第二止挡部1265和第二凸起1243之间。由于第一止挡部1264和第二止挡部1265之间的间距保持不变，第一弹性件1261会向右侧顶压第一凸起1242，第二弹性件1262会向左侧顶压第二凸起1243，第一凸起1242和第二凸起1243之间的间距可以通过压缩第一弹性件1261和第二弹性件1262调节，从而实现相邻两个壳段1241之间间距的弹性可调。

可以理解的是，在其他一些实施例中，弹性件可以仅设有一个，且弹性件也为弹簧，此时，弹性件套设连接轴1263的外周侧，弹性件位于第一凸起1242和第二凸起1243之间，弹性件的左端(第一端)与第一凸起1242相连，弹性件的右端(第二端)与第二凸起1243相连，通过弹性件的弹性拉拽实现相连两个壳段1241的弹性相连。

可以理解的是，在其他一些实施例中，第一止挡部1264和第二止挡部1265可以均为螺母，第一止挡部1264和第二止挡部1265均螺纹装配在连接轴1263上。

在一些实施例中，膨胀调节器126还包括第一挡板1266和第二挡板1267，第一挡板1266和第二挡板1267均套设在连接轴1263上，第一挡板1266夹在第一弹性件1261和第一止挡部1264之间，第二挡板1267夹在第二弹性件1262和第二止挡部1265之间。

如图6所示，第一挡板1266和第二挡板1267均套设在连接轴1263的外周侧，其中第一挡板1266位于第一止挡部1264和第一弹性件1261之间，第二挡板1267位于第二止挡部1265和第二弹性件1262之间，第一挡板1266和第二挡板1267具有增大接触面积的作用，从而方便了第一止挡部1264和第二止挡部1265将第一弹性件1261和第二弹性件1262夹在中间。

优选地，第一挡板1266可以与第一止挡部1264一体成型，第二挡板1267可以与第二止挡部1265一体成型。

在一些实施例中，熔池112的周壁12还包括冷却水套122，冷却水套122设在内衬砖层121的外周侧，且冷却水套122位于内衬砖层121和炉壳124之间，冷却水套122包括多个子水套，多个子水套沿着内衬砖层121的周向依次布置，且相邻两个子水套的端部止口相接。

冷却水套122套设在内衬砖层121的外周侧，冷却水套122内能够供冷却液流过，起到对内衬砖层121的降温作用。冷却水套122分体设置，即冷却水套122包括多个子水套，多个子水套围成一圈并环绕在内衬砖层121的外周。

如图5所示，相邻两个子水套之间通过止口结构搭接，止口结构包括设在相邻两个子水套的一者的端部的第一台阶和设在另一者的端部的第二台阶，第一台阶和第二台阶能够搭接拼合。由此，一方面使得相邻两个子水套的间距可调，使得冷却水套122能够适应内衬砖层121的碰撞作用，另一方面止口结构具有迷宫效果，能够保证相邻两个子水套之间的密封性。

在一些实施例中，冷却水套122的至少部分与内衬砖层121企口相连。如图3所示，冷却水套122的顶部在竖直方向的截面为梳型，即冷却水套122顶部的内周壁12上设有多个凸缘，相邻两个凸缘之间形成凹槽，内衬砖层121的外周壁12上设有多个凸出，凸出能够插入冷却水套122的对应凹槽内，企口相连即为凹槽和凸出的插接配合关系。由此，企口结构的设置既具有增大冷却水套122和内衬砖层121接触面积的作用，还使得冷却水套122和内衬砖层121能够插接配合，增强结构的稳定性。

在一些实施例中，熔池112的周壁12还包括填料层123，填料层123环绕在冷却水套122外周侧，且填料层123位于冷却水套122和炉壳124之间。如图3所示，填料层123充填在冷却水套122和炉壳124之间的环形空间内，填料层123可以为隔热填料，从而避免了炉壳124温度较高的情况。

在一些实施例中，电炉还包括多个立柱5，多个立柱5设在周壁12外周侧，且多个立柱5沿着周壁12的周向方向间隔布置，立柱5和上部腔室111的周壁12之间设有交叉布置的第一顶杆7和第二顶杆8，第一顶杆7和第二顶杆8的长度可调。

如图1所示，立柱5有多个，多个立柱5围成一圈并沿着炉体1的周向方向间隔布置，多个立柱5的顶部均高于炉体1的顶部，每个立柱5和上部腔室111的周壁12之间均设有第一顶杆7和第二顶杆8，第一顶杆7的延伸方向和第二顶杆8的延伸方向相交，例如，第一顶杆7和第二顶杆8成八字型布置，第一顶杆7与立柱5的连接位置和第二顶杆8与立柱5的连接位置之间的间距小于第一顶杆7与周壁12的连接位置和第二顶杆8与周壁12的连接位置之间的间距。第一顶杆7和第二顶杆8具有顶撑上部腔室111周壁12的作用，使得上部腔室111的膨胀变形有所约束，有利于炉体1运行的稳定性。

第一顶杆7和第二顶杆8的长度均可调整，例如，第一顶杆7和第二顶杆8均可以采用两根螺杆和螺套的装配方式，两根螺杆分别螺纹装配在螺套的两端，两根螺杆分别与立柱5和上部腔室111的周壁12相连。调节第一顶杆7和第二顶杆8的长度时，通过旋转螺套即可。由此，可以根据上部腔室111和对应立柱5之间的间距调整第一顶杆7和第二顶杆8的长度，增强了第一顶杆7和第二顶杆8的适应性和使用的灵活性。

在一些实施例中，电炉还包括炉盖2，炉盖2设在炉体1上方，多个立柱5的顶部设有横梁6，横梁6位于炉盖2上方，横梁6和炉盖2之间设有多个拉杆9，多个拉杆9的长度可调。

如图1所示，每个立柱5的顶部均设有横梁6，横梁6与立柱5垂直并沿着水平方向延伸，多个横梁6沿着炉体1的周向方向间隔设置，炉盖2设在横梁6的下方，每个横梁6和炉盖2之间均连接有多个拉杆9，由此，炉盖2可以通过拉杆9悬吊在横梁6下方。悬吊的安装方式能够降低大跨度炉盖2的制造难度，方便了炉盖2的安装使用。

在一些实施例中，熔池112的周壁12还包括水平套125，水平套125设在熔池112和上部腔室111之间，多个壳段1241的底端通过螺纹件与炉体1的底壁13相连，多个壳段1241的顶端与水平套125止抵。

如图1和图2所示，螺纹件即为螺栓和螺母，每个壳段1241的底端均通过螺纹件与炉体1的底壁13可拆卸地连接，由此，一方面当个别壳段1241损坏时，便于更换；另一方面各个壳段1241与炉体1相连，使得多个壳段1241整体呈瓣状，当内衬砖层121膨胀时，炉壳124的顶部会张开，从而满足了炉壳124适应性箍紧调节的需要。

在一些实施例中，至少部分壳段1241的外表面上设有冷却通道1244，冷却通道1244用于供冷却液流过以冷却对应地壳段1241。如图7所示，壳段1241的外周壁12上焊接有多个折板，折板在壳段1241的外表面上围成冷却通道1244，冷却通道1244的横截面大体为等腰梯形。从冷却通道1244内可以通入冷却液，起到对壳段1241降温的作用。

优选地，冷却通道1244均布在炉体1的排放口周侧的壳段1241上。

在一些实施例中，电炉还包括多个电极3，多个电极3均穿过炉盖2并伸入炉体1的炉腔11内。如图1和图2所示，电极3有两个，两个电极3并行间隔布置，电极3可以将电能转化为热能，从而可以实现对物料的加热。

在一些实施例中，电炉还包括多个辅热喷枪4，多个辅热喷枪4均穿过炉盖2并伸入炉腔11内。如图1和图2所示，辅热喷枪4有两个，两个辅热喷枪4并行间隔布置，通过两个辅热喷枪4可以向炉腔11内喷入天然气和氧气，起到辅助熔池112升温或保温的作用。

在一些实施例中，炉体1的底部设有风冷炉底10，风冷炉底10内设有风冷通道，通过风冷通道可以向炉体1的底壁13通入冷气流，从而实现对炉体1底壁13的风冷降温。

在一些实施例中，炉盖2上设有下料口21，通过下料口21可以将物料加入炉腔11内。如图2所示，下料口21设在炉盖2的中部位置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电炉，其特征在于，包括：炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括上部腔室和位于所述上部腔室下方的熔池，所述炉体包括底壁和周壁，所述周壁的横截面为圆环形，所述熔池的周壁包括内衬砖层和位于所述内衬砖层外侧的炉壳，所述炉壳包括多个壳段，多个所述壳段的底端均与所述底壁相连，多个所述壳段沿所述周壁的周向依次布置，且相邻两个壳段的端部通过膨胀调节器相连。

2.根据权利要求1所述的电炉，其特征在于，所述膨胀调节器包括连接轴和弹性件，所述连接轴连接在相邻两个所述壳段之间，所述弹性件的第一端与相邻两个所述壳段的一者止抵、所述弹性件的第二端与相邻两个所述壳段的另一者止抵或与所述连接轴止抵以弹性连接相邻两个所述壳段。

3.根据权利要求2所述的电炉，其特征在于，相邻两个所述壳段的一者上设有第一凸起、另一者上设有第二凸起，所述连接轴的第一端设有第一止挡部，所述连接轴的第二端设有第二止挡部，所述第一止挡部和所述第二止挡部的至少一者在所述连接轴上位置可调，所述连接轴穿过所述第一凸起和所述第二凸起，且所述第一凸起和所述第二凸起夹在所述第一止挡部和所述第二止挡部之间。

4.根据权利要求3所述的电炉，其特征在于，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件设在所述第一止挡部和所述第一凸起之间，所述第二弹性件设在所述第二止挡部和所述第二凸起之间。

5.根据权利要求4所述的电炉，其特征在于，所述膨胀调节器还包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板均套设在所述连接轴上，所述第一挡板夹在所述第一弹性件和所述第一止挡部之间，所述第二挡板夹在所述第二弹性件和所述第二止挡部之间。

6.根据权利要求1所述的电炉，其特征在于，所述熔池的周壁还包括冷却水套，所述冷却水套设在所述内衬砖层的外周侧，且所述冷却水套位于所述内衬砖层和所述炉壳之间，所述冷却水套包括多个子水套，多个子水套沿着所述内衬砖层的周向依次布置，且相邻两个子水套的端部止口相接。

7.根据权利要求6所述的电炉，其特征在于，所述冷却水套的至少部分与所述内衬砖层企口相连。

8.根据权利要求6所述的电炉，其特征在于，所述熔池的周壁还包括填料层，所述填料层环绕在所述冷却水套外周侧，且所述填料层位于所述冷却水套和所述炉壳之间。

9.根据权利要求8所述的电炉，其特征在于，还包括多个立柱，多个所述立柱设在所述周壁外周侧，且多个所述立柱沿着所述周壁的周向方向间隔布置，所述立柱和所述上部腔室的周壁之间设有交叉布置的第一顶杆和第二顶杆，所述第一顶杆和所述第二顶杆的长度可调。

10.根据权利要求9所述的电炉，其特征在于，还包括炉盖，所述炉盖设在所述炉体上方，多个所述立柱的顶部设有横梁，所述横梁位于所述炉盖上方，所述横梁和所述炉盖之间设有多个拉杆，多个所述拉杆的长度可调。

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