CN113278754A - 一种热风炉热风出口结构及其砌筑工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热风炉热风出口结构及其砌筑工艺，属于高炉热风炉领域。结构包括设置在炉体上的出风口本体，出风口本体位于炉体内侧的内端面上设置有截面呈机翼形的导流凸台；导流凸台位于出风口本体的拱顶处，且沿拱顶内缘向两侧对称延伸成扇环形；在出风口本体的径向方向上，导流凸台从出风口本体的拱顶内缘向外延伸至位于出风口本体外围的炉体内壁上；出风口本体由外至内依次包括钢壳、耐材隔热层、轻质保温砖层和工作耐材层；工作耐材层的顶部为整体浇注弧顶，底部为砌筑的工作砖。本发明的热风炉热风出口结构稳定性高，抵御高达450Kpa左右风压侵蚀的能力显著增强，极大的延长了热风炉热风出口处的炉体寿命。

Description

一种热风炉热风出口结构及其砌筑工艺

技术领域

本发明涉及高炉热风炉领域，具体是一种热风炉热风出口结构及其砌筑工艺。

背景技术

现代大型高炉炼铁生产，为了提升生产效率及循环利用高炉生产产生的煤气，通常配备4座热风炉，采用“三烧一用”工艺，将空气通过热风炉加热到1200℃以上，汇总到热风总管进入热风围管，均匀分入32～36个送风支管，经过风口鼓入高炉内部，进行燃烧和氧化还原反应，完成高炉炼铁生产将铁矿石冶炼成合格铁水。四座热风炉呈单列式(或矩形)布置，热风总管承接由热风阀控制的4座热风炉加热合格温度(1230℃～1250℃)的交替、不间断、稳定的热风；并保持450Kpa压力送入高炉中。

正常生产运行过程中，为了使送入高炉内的热风温度稳定在1230℃左右，通常需要2小时“换炉”一次。每次“换炉”完成后，炉内热气流以7.5m/s左右的速度进入热风出口，在热风出口气流速度急剧增加到45m/s左右，高速气流对位于炉体内侧的热风出口上部拐弯处的耐火材料工作层(砌筑的工作砖)产生强力冲涮，一段时间后会造成该处耐材松动、脱落，进而导致出现拱顶坍塌的情况；最后还会导致位于该部位上方的炉体内部耐材松动、脱落，继而引发烧穿炉壳的恶劣情况，迫使热风炉停炉降温，并进行长达6个月左右的大修。

经检索，现有一种热风炉热风出口结构(授权公告号：CN 202730166 U，授权公告日：2013.02.13)，其中：内环形砖砌筑在外环形砖的内周壁上，构成内、外两圈环形砖砌筑结构，内环形砖与外环形砖之间有用纤维棉填塞的间隙，外环形砖外周壁上有与燃烧室砌筑砖层紧密砌筑在一起的组合砖，内环形砖与内出口环形砖轴向连接，内环形砖和内出口环形砖之间有环形缝隙，内出口环形砖的外周壁上砌筑有外出口环形砖，外环形砖与外出口环形砖之间有环缝，环缝内填充有轻质可塑材料。该实用新型虽然结构稳定有所提高，但是仍然存在处风口内侧拱顶坍塌的隐患。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有技术中热风炉热风出口存在的上述问题，本发明提供了一种热风炉热风出口结构及其砌筑工艺。本发明的热风炉热风出口结构具有高稳定性，抵御高达450Kpa左右风压侵蚀的能力显著增强，极大的延长了热风炉热风出口处的炉体寿命。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

本发明提供了一种热风炉热风出口结构，包括设置在炉体上的出风口本体，

所述出风口本体位于炉体内侧的内端面上设置有截面呈机翼形的导流凸台；

所述导流凸台位于所述出风口本体的拱顶处，且沿所述拱顶内缘向两侧对称延伸成扇环形；

在所述出风口本体的径向方向上，所述导流凸台从所述出风口本体的拱顶内缘向外延伸至位于所述出风口本体外围的炉体内壁上。

更进一步地，所述导流凸台对应的圆心角α为100°～150°。

更进一步地，所述导流凸台为工作耐火泥整体浇注而成。

更进一步地，还包括用于浇注所述导流凸台的第二钢模，所述第二钢模覆盖在所述导流凸台的迎风面上。

更进一步地，所述出风口本体上具有用于防止其顶部耐材松动的整体浇注弧顶。

更进一步地，所述整体浇注弧顶对应的圆心角β为150°～170°。

更进一步地，所述出风口本体由外至内依次包括钢壳、耐材隔热层、轻质保温砖层和工作耐材层；所述工作耐材层的顶部为所述整体浇注弧顶，底部为砌筑的工作砖。

更进一步地，所述整体浇注弧顶与所述轻质保温砖层之间，以及所述轻质保温砖层和所述耐材隔热层位于所述整体浇注弧顶上侧的部分之间均填充有耐火纤维毯。

更进一步地，还包括用于浇注所述整体浇注弧顶的第一钢模，所述第一钢模位于所述整体浇注弧顶的内侧；

所述第一钢模对应的圆心角γ≥190°，且其内侧面上设置有防止变形的加强筋。

本发明还提供了一种上述所述的热风炉热风出口结构的砌筑工艺，步骤包括：

一、砌筑出风口本体：

①在风口本体的钢壳内侧喷涂耐材隔热层；

②在所述耐材隔热层内侧砌筑轻质保温砖层；

③铺设工作耐材层：在所述轻质保温砖层内侧，先在底部砌筑至少一层工作砖，再在顶部用工作耐火泥浇注形成整体浇注弧顶；

④待整体浇注弧顶凝固后，在整体浇注弧顶的上下两侧的间隙内填充耐火纤维毯；

二、砌筑热风炉炉体的环形大墙；

三、在出风口本体位于炉体内侧的内端面上，用工作耐火泥浇注形成所述导流凸台。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种热风炉热风出口结构，通过设置导流凸台阻挡热风直接冲击风口本体的拱顶内端；并且，通过优化导流凸台结构，降低了拱顶内端和导流凸台自身承受的风压，同时使风压作用力向炉体内壁传递扩散；因此，结构稳定性高，抵御高达450Kpa左右风压侵蚀的能力显著增强，避免了热风炉热风出口拱顶内端拐角处耐材松动、脱离甚至导致炉体内衬坍塌的情况出现，极大的延长了热风炉热风出口处的炉体寿命；

(2)本发明提供的一种热风炉热风出口结构，导流凸台对应的圆心角α为100°～150°，在该范围内导流凸台不仅能够很好的保护出风口本体内端拱顶结构，同时风口本体内端的耐材内衬以及导流凸台自身对换炉产生的交变应力的耐受性显著提高；

(3)本发明提供的一种热风炉热风出口结构，导流凸台为工作耐火泥整体浇注而成，结构整体性好，不易损坏；

(4)本发明提供的一种热风炉热风出口结构，整体浇注弧顶保证了出风口本体的拱顶的整体性，避免出风口本体内部耐材因冷热交变应力产生的松动进一步向拱顶外部扩大；工作砖砌筑的工作耐材层底部则能够吸收掉出风口本体内部耐材所承受的张力冲击，使得出风口本体内部工作耐材层受热扩张的形变量得以释放，从而保护整体浇注弧顶和所述导流凸台不产生裂纹；

(5)本发明提供的一种热风炉热风出口结构，出风口本体内的耐材结构扩张时，耐火纤维毯能够阻挡热风向外继续扩散，同时整体浇注弧顶又能对耐火纤维毯起到一定的保护作用，两者相互协同，使得出风口本体的结构更加稳定；

(6)本发明提供的一种热风炉热风出口结构的砌筑工艺，采用该工艺砌筑的热风炉热风出口结构，热风出口内端拐角处抗热风气流冲刷能力强，不易在该处出现耐材松动、脱落情况；风口本体内部耐材稳定性好，应对交替送风热风压力波动的能力大幅增强；因此，能够避免热风炉热风出口因高压气流和冷热交变应力的双重作用而进一步损坏的可能，使热风炉热风出口的使用寿命得以大幅延长；

(7)本发明提供的一种热风炉热风出口结构的砌筑工艺，通过对出风口本体内的耐材隔热层、轻质保温砖层以及工作耐材层各耐材层的圆度误差的控制，优化了整体结构的协同性，进一步提高了热风炉热风出口整体结构的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为导流凸台的截面结构示意图；

图3为导流凸台的正视结构示意图；

图4为整体浇注弧顶和第一钢模的结构示意图；

附图中：1、炉体；11、炉体内壁；

2、出风口本体；21、钢壳；22、耐材隔热层；23、轻质保温砖层；24、整体浇注弧顶；25、第一钢模；

3、导流凸台；30、迎风面；31、第二钢模。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例1

作为本发明的一个实施例，图1至图4中示出了一种热风炉热风出口结构，其包括设置在炉体1上的出风口本体2，所述出风口本体2位于炉体1内侧的内端面上设置有截面呈机翼形的导流凸台3；所述导流凸台3位于所述出风口本体2的拱顶处，且沿所述拱顶内缘向两侧对称延伸成扇环形；在所述出风口本体2的径向方向上，所述导流凸台3从所述出风口本体2的拱顶内缘向外延伸至位于所述出风口本体2外围的炉体内壁11上。

本发明通过导流凸台3阻挡热风直接冲击风口本体2的拱顶内端；导流凸台3的机翼形结构使得气流经过其迎风面30后流速加快，迎风面30受到的压力降低，大幅度减小了导流凸台3和拱顶内端承受的风压；导流凸台3呈扇形，以达到在出风口本体2的周向上对拱顶内端进行覆盖保护；另外，在出风口本体2的径向方向上，导流凸台3连接到炉体内壁11上，使得导流凸台3承受的风压向炉体内壁11传递，而非仅仅作用在风口本体2拱顶内端，进一步减小了热风气流对风出口拱顶内端拐角处的影响。因此，本发明的热风炉热风出口结构耐冲刷性能强，结构稳定性高，抵御高达450Kpa左右风压侵蚀的能力显著提高，避免了热风炉热风出口拱顶内端拐角处耐材松动、脱离甚至导致炉体内衬坍塌的情况出现，极大的延长了热风炉热风出口处的炉体寿命。

理论上讲，导流凸台3对出风口本体2内端面的覆盖面积越大越好，即导流凸台3对应的圆心角α越大越好，甚至可设置成环形结构，完全覆盖住出风口本体2的内端面。但是，经发明人长期研究发现，导流凸台3覆盖面积过大，在一定程度上会导致风口本体2内端的耐材内衬对换炉产生的冷热交变应力的耐受能力下降，并且会对导流凸台3产生逆向损伤而导致导流凸台3开裂。为了解决这一问题，本发明中所述导流凸台3对应的圆心角α为100°～150°，经发明人反复验证发现，在该范围内导流凸台3不仅能够很好的保护出风口本体2内端拱顶结构，同时风口本体2内端的耐材内衬以及导流凸台3自身对换炉产生的交变应力的耐受性显著提高。

本实施例中的所述导流凸台3为工作耐火泥整体浇注而成，结构整体性好，不易损坏。另外，本实施例中的热风炉热风出口结构还包括用于浇注所述导流凸台3的第二钢模31，所述第二钢模31覆盖在所述导流凸台3的迎风面30上，所述第二钢模31的厚度为4～6mm。在浇注完成后，第二钢模31与工作耐火泥整体烘干，不进行拆卸，以保证导流凸台3的结构精度，同时节省了拆模施工时间。并且第二钢模31在热风炉投入运行后，不会对产品产生实质性影响。

实施例2

本实施例中的热风炉热风出口结构，基本结构同实施例1中，不同和改进之处在于，参照图1和图4中所示，所述出风口本体2上具有用于防止其顶部耐材松动的整体浇注弧顶24。具体地说，本实施例中所述出风口本体2由外至内依次包括钢壳21、耐材隔热层22、轻质保温砖层23和工作耐材层；所述工作耐材层的顶部为所述整体浇注弧顶24，底部为砌筑的工作砖，顶部的整体浇注弧顶24和底部的工作砖配合构成出风口本体2内侧的环形工作耐材层。所述整体浇注弧顶24也使用工作耐火泥浇注，所述工作耐火泥是与出风口本体2最内层的工作砖同材质的耐火泥。

本发明中，整体浇注弧顶24保证了出风口本体2的拱顶的整体性，避免出风口本体2内部耐材因冷热交变应力产生的松动进一步向拱顶外部扩大；工作砖砌筑的工作耐材层底部则能够吸收掉出风口本体2内部耐材所承受的张力冲击，使得出风口本体2内部工作耐材层受热扩张的形变量得以释放，从而保护整体浇注弧顶24和所述导流凸台3不产生裂纹。工作耐材层顶部和底部的两种结构协同作用、相互保护，提高了出风口本体2耐材应对交替送风热风压力波动的能力，使得在各种工作状态下耐材始终保持原设计理想结构状态不变化、不受损，避免了出风口本体2外部钢壳21烧红、烧穿情况的发生，保障了高炉热风出口的安全性、稳定性，大幅延长了热风炉热风出口的使用寿命。

本实施例中，所述整体浇注弧顶24对应的圆心角β为150°～170°，进一步优选为160°。在这种情况下整体浇注弧顶24能够对出风口本体2内顶部耐材起到最佳的保护效果；同时，能够使导流凸台3的结构稳定性更好。

本实施例中，所述整体浇注弧顶24与所述轻质保温砖层23之间，以及所述轻质保温砖层23和所述耐材隔热层22位于所述整体浇注弧顶24上侧的部分之间均填充有耐火纤维毯。出风口本体2内的耐材结构扩张时，上述位置上的耐火纤维毯能够阻挡热风向外继续扩散，同时整体浇注弧顶24又能对耐火纤维毯起到一定的保护作用，两者相互协同，使得出风口本体2的结构更加稳定。具体地说，所述耐火纤维毯为硅酸铝棉毯，也可以选用其它耐火材料毯。

另外，本实施例中热风炉热风出口结构，还包括用于浇注所述整体浇注弧顶24的第一钢模25，所述第一钢模25位于所述整体浇注弧顶24的内侧；所述第一钢模25为砌筑所述整体浇注弧顶24所用的模具，在砌筑完成后，不进行拆除。该第一钢模25能够对出风口本体2内部耐材结构起到一定的保护作用，同时在运行过程中，第一钢模25能够自动熔化脱落，不会对产品产生实质性影响。所述第一钢模25对应的圆心角γ≥190°，在所述工作耐材层底部的工作砖砌筑完成后，可直接架设在上面，不需要依靠外部支架固定。更具体地说，所述第一钢模25与工作砖砌筑的工作耐材层底部两侧搭接重合段对应的圆心角不小于20°，以保证第一钢模25与工作砖砌筑的工作耐材层底部搭接的稳定性更好，从而提高整体浇注弧顶24的浇注精度。

本实施例中的所述第一钢模25厚度为4～6mm，且内侧设置有加强筋。所述加强筋用于加强第一钢模25，避免其向内侧弯曲变形而影响整体浇注弧顶24的浇注精度和自身的固定可靠性。

实施例3

本实施例中提供了一种上述实施例2中所述热风炉热风出口结构的砌筑工艺，步骤为：

一、砌筑出风口本体2：

①喷涂耐材隔热层22：在风口本体2的钢壳21内侧喷涂3～6㎜厚隔热耐材并找圆，圆度误差控制在±5mm以内；

②砌筑轻质保温砖层23：在所述耐材隔热层22内侧砌筑至少一层轻质耐火砖，砌筑圆度误差控制在±3mm以内；

③铺设工作耐材层：

在所述轻质保温砖层23内侧，先在底部砌筑至少一层工作砖，然后在顶部安装第一钢模25，第一钢模25的两侧搭接在所述至少一层工作砖的内侧，并保证第一钢模25与所述至少一层工作砖同心；

再在第一钢模25与所述轻质保温砖层23顶部围成的空间内浇注工作耐火泥，待工作耐火泥凝固后形成整体浇注弧顶24；

控制所述工作耐材层的圆度误差在±2mm以内；

④待整体浇注弧顶24凝固后，在整体浇注弧顶24的上下两侧的间隙内填充耐火纤维毯；

二、砌筑热风炉炉体1的环形大墙；

三、浇注导流凸台3：

①所述出风口本体2位于炉体1内侧的内端面上安装第二钢模31；

②在所述第二钢模31内浇注工作耐火泥，待工作耐火泥凝固后形成导流凸台3。

采用本工艺砌筑的热风炉热风出口结构，热风出口内端拐角处抗热风气流冲刷能力强，不易在该处出现耐材松动、脱落情况；风口本体2内部耐材稳定性好，应对交替送风热风压力波动的能力大幅增强。因此，能够避免热风炉热风出口因高压气流和冷热交变应力的双重作用而进一步损坏的可能，使热风炉热风出口的使用寿命得以大幅延长。

上述工艺中，通过对出风口本体2内的耐材隔热层22、轻质保温砖层23以及工作耐材层各耐材层的圆度误差的控制，优化了整体结构的协同性，进一步提高了热风炉热风出口整体结构的稳定性。

另外，上述工艺中，第一钢模25和第二钢模31在浇注完成后，与浇注的工作耐火泥一起烘干，无需进行拆除，节约了施工时间。热风炉投入运行后，第一钢模25和第二钢模31受热自行熔化脱落，不会影响产品质量。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热风炉热风出口结构，包括设置在炉体(1)上的出风口本体(2)，其特征在于，

所述出风口本体(2)位于炉体(1)内侧的内端面上设置有截面呈机翼形的导流凸台(3)；

所述导流凸台(3)位于所述出风口本体(2)的拱顶处，且沿所述拱顶内缘向两侧对称延伸成扇环形；

在所述出风口本体(2)的径向方向上，所述导流凸台(3)从所述出风口本体(2)的拱顶内缘向外延伸至位于所述出风口本体(2)外围的炉体内壁(11)上。

2.根据权利要求1所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述导流凸台(3)对应的圆心角α为100°～150°。

3.根据权利要求1所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述导流凸台(3)为工作耐火泥整体浇注而成。

4.根据权利要求3所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，还包括用于浇注所述导流凸台(3)的第二钢模(31)，所述第二钢模(31)覆盖在所述导流凸台(3)的迎风面(30)上。

5.根据权利要求1至4任一所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述出风口本体(2)上具有用于防止其顶部耐材松动的整体浇注弧顶(24)。

6.根据权利要求5所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述整体浇注弧顶(24)对应的圆心角β为150°～170°。

7.根据权利要求5所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述出风口本体(2)由外至内依次包括钢壳(21)、耐材隔热层(22)、轻质保温砖层(23)和工作耐材层；所述工作耐材层的顶部为所述整体浇注弧顶(24)，底部为砌筑的工作砖。

8.根据权利要求7所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，所述整体浇注弧顶(24)与所述轻质保温砖层(23)之间，以及所述轻质保温砖层(23)和所述耐材隔热层(22)位于所述整体浇注弧顶(24)上侧的部分之间均填充有耐火纤维毯。

9.根据权利要求5所述的热风炉热风出口结构，其特征在于，还包括用于浇注所述整体浇注弧顶(24)的第一钢模(25)，所述第一钢模(25)位于所述整体浇注弧顶(24)的内侧；

所述第一钢模(25)对应的圆心角γ≥190°，且其内侧面上设置有防止变形的加强筋。

10.一种权利要求8中所述的热风炉热风出口结构的砌筑工艺，其特征在于，步骤包括：

一、砌筑出风口本体(2)：

①在风口本体(2)的钢壳(21)内侧喷涂耐材隔热层(22)；

②在所述耐材隔热层(22)内侧砌筑轻质保温砖层(23)；

③铺设工作耐材层：在所述轻质保温砖层(23)内侧，先在底部砌筑至少一层工作砖，再在顶部用工作耐火泥浇注形成整体浇注弧顶(24)；

④待整体浇注弧顶(24)凝固后，在整体浇注弧顶(24)的上下两侧的间隙内填充耐火纤维毯；

二、砌筑热风炉炉体(1)的环形大墙；

三、在出风口本体(2)位于炉体(1)内侧的内端面上，用工作耐火泥浇注形成所述导流凸台(3)。

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