CN113390266A - 一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，热面冷却层与耐火层相贴合，热面冷却层包括第一金属壳体和设置于第一金属壳体内部的冷却管道，冷却管道穿出第一金属壳体并延伸形成进液管和出液管；冷面保护层与热面冷却层相贴合并与耐火层共同夹持热面冷却层，冷面保护层包括第二金属壳体和贯穿第二金属壳体的进液通孔和出液通孔，进液管穿过进液通孔，出液管穿过出液通孔。本发明通过在熔融还原炉的过渡区设置冷却装置，使得冷却装置能够降低耐火层的表面温度，使得过渡区的耐火层表面形成稳定的渣铁凝固层来对耐火层进行保护，延长熔融还原炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于冶金设备技术领域，具体提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置。
背景技术
HIsmelt熔融还原工艺以熔融还原炉为核心，通过将铁矿粉和非焦煤直接喷吹到熔融还原炉内的液态铁水熔池，产出高质量的纯铁。相对比于传统的高炉炼铁工艺，HIsmelt熔融还原工艺对原材料具有更低的要求，并省去了烧结和焦化两个环节，在相同产能的条件下，HIsmelt熔融还原工艺能够节省大量的投资以及运营成本。
但是，熔融还原炉内的工况十分恶劣，特别是在渣铁共存的过渡区，耐火层的使用寿命决定了熔融还原炉的炉役长短。耐火层的侵蚀机理主要包括热应力破坏及机械冲刷与摩擦。耐火层与熔融还原炉内的液态渣铁直接接触，因此，该区域的温度为熔融还原炉中的最高温度，通常高于1400℃。另外，熔融还原炉的炉内压力通常高于65Kpa，并且过渡区的压力随着渣铁存量的变化而变化，耐火层在高温与高压的共同作用下会发生热胀冷缩、断裂、粉碎等各种破损现象。另外，熔融还原工艺通过侧吹物料喷枪将物料喷入熔池中，形成“涌泉”现象对熔池进行剧烈的搅拌，不同于传统高炉中只是在出铁时形成铁水环流对耐火层冲刷，熔融还原炉过渡区的耐火层时时刻刻在受到“涌泉”现象形成的渣铁漩涡流的剧烈冲刷，对耐火层侵蚀严重。熔融还原工艺采用间歇式出铁及出渣方式，渣铁液面的会发生明显的升降，而过渡区正好处在渣铁液面升降范围内，其耐火层的表面产生机械冲刷和摩擦，严重影响其使用寿命。
现有技术中的熔融还原炉大多通过耐火层自身形成的渣铁凝固层来对耐火层进行保护，但是耐火层上的渣铁凝固层由于无法得到及时的降温与冷却而造成稳定性及牢固性较差，且无法进行有效的控制，容易在耐火层上脱落，导致耐火层受到侵蚀，因而体积不断减少甚至形成空洞或垮塌，耐火层损坏严重时可能会造成炉体的烧穿，影响熔融还原炉的安全生产，降低熔融还原炉的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决耐火层不能够及时降温的问题，本发明提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，所述冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，所述热面冷却层与耐火层相贴合，所述热面冷却层包括第一金属壳体和设置于所述第一金属壳体内部的冷却管道，所述冷却管道穿出所述第一金属壳体并延伸形成进液管和出液管；
所述冷面保护层与所述热面冷却层相贴合并与所述耐火层共同夹持所述热面冷却层，所述冷面保护层包括第二金属壳体和贯穿所述第二金属壳体的进液通孔和出液通孔，所述进液管穿过所述进液通孔，所述出液管穿过所述出液通孔。
优选地，所述冷却管道包括第一冷却管道和第二冷却管道，所述第一冷却管道和所述第二冷却管道的中心线处于同一平面内；
所述第一冷却管道和所述第二冷却管道分别在所述第一金属壳体内部延伸，并通过U型弯曲回延，如此往复形成蛇形排布。
优选地，所述第一冷却管道具有第一进液管和第一出液管，所述第二冷却管道具有第二进液管和第二出液管；
所述第一进液管和所述第二进液管共同穿过所述进液通孔，所述第一出液管和所述第二出液管共同穿过所述出液通孔。
优选地，所述第一金属壳体采用纯铜或铜合金整体铸造而成，且所述第一金属壳体的厚度为80-100mm；
所述第二金属壳体采用不锈钢材质整体加工而成，且所述第二金属壳体的厚度为30-50mm。
优选地，所述冷面保护层的所述进液通孔与所述出液通孔内设置有保护钢管，所述保护钢管的一端与所述进液通孔和所述出液通孔焊接固定；所述保护钢管的另一端沿所述进液通孔与出液通孔的轴向延伸直至穿出所述熔融还原炉的炉壳，并与所述炉壳焊接固定。
优选地，所述热面冷却层在与所述耐火层相贴合的一侧设置有第一横向卡凸，所述热面冷却层在与所述冷面保护层相贴合的一侧设置有第二横向卡凸；
所述冷面保护层在与所述热面冷却层相贴合的一侧设置有第二横向卡凹，所述第二横向卡凹与所述第二横向卡凸卡接固定。
优选地，所述第一横向卡凸在所述热面冷却层上均匀分布，且所述第一横向卡凸的截面为矩形或燕尾槽形；
所述第二横向卡凸相对于水平面具有向下的倾斜角度，且所述倾斜角度为5°-10°；所述横向卡凹相对于水平面具有向上的倾斜角度，且所述倾斜角度为5°-10°。
优选地，所述冷面保护层的顶部设置有弧形凸起，所述熔融还原炉与所述冷面保护层相贴合的一侧设置有弧形凹槽；
所述冷面保护层与所述熔融还原炉通过所述弧形凸起和所述弧形凹槽的卡接进行固定。
优选地，所述炉壳与所述冷却装置通过弹性件进行安装固定，所述弹性件包括贯穿所述炉壳并与所述冷面保护层相连接的螺杆、与所述螺杆顶端相抵的弹性抵接件；
所述弹性抵接件提供给所述螺杆轴向压力并允许所述螺杆在轴向方向上移动。
优选地，所述用于熔融还原炉过渡区的冷却装置的制备方法包括如下步骤：
步骤一：所述冷却管道的弯制成型，将整根的纯铜管通过热挤压的方式弯制成所述冷却管道以及所述进液管和所述出液管；
步骤二：所述热面冷却层的铸造，将弯制成型的所述冷却管道中加入耐高温、粒度小且流动性好的填充材料，然后将所述冷却管道放置于冷却装置基体模型中，并通过固定卡来固定所述冷却管道，然后向所述冷却装置基体模型中浇筑高纯度的铜水；
步骤三：所述热面冷却层完成铸造后，将所述冷却管道中的填充材料吹出；
步骤四：沟槽加工，将铸造完成的所述热面冷却层进行所述第一横向卡凸与所述第二横向卡凸的加工；
步骤五：所述冷面保护层的加工，选用符合要求的不锈钢材料，采用机械加工的方式对其表面进行加工，制成符合要求的所述第二横向卡凹、所述进液通孔和所述出液通孔；
步骤六：将铸造成型的所述热面冷却层及所述冷面保护层通过所述第二横向卡凸和所述第二横向卡凹进行固定，并使用紧固螺钉进行栓接。
本领域技术人员能够理解的是，本发明前述的用于熔融还原炉过渡区的冷却装置至少具有如下有益效果：
1、通过在炉壳与耐火层之间设置有冷却装置，并将冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，使得热面冷却层与耐火层相贴合，冷面保护层与耐火层夹持热面冷却层。通过将热面冷却层设置为第一金属壳体内具有冷却管道，且冷却管道穿出第一金属壳体形成进液管和出液管，使得冷却液能够在热面冷却层内沿冷却管道流动，以吸收耐火层的热量，降低耐火层的温度，使得耐火层表面能够形成稳定的渣铁凝固层，渣铁凝固层对过渡区耐火层进行保护，避免出现耐火层出现严重蚀损与剥落的现象发生。
通过设置冷面保护层，并在冷面保护层上设置进液通孔与出液通孔，使得进液管穿过进液通孔，出液管穿过出液通孔，方便冷却液的流入与流出；并且，通过将冷面保护层设置于热面冷却层与炉壳之间，使得冷面保护层能够阻隔热面冷却层的温度传递至炉壳，避免炉壳持续升温。
2、通过将冷却管道设置为包括第一冷却管道和第二冷却管道，第一冷却管道和第二冷却管道的中心线处于同一平面内，有利于压缩热面冷却层的厚度。并且，第一冷却管道和第二冷却管道分别在第一金属壳体内部延伸，并通过U型弯曲回延，如此往复形成蛇形排布，使得冷却管道在热面冷却层内部具有更长的延伸长度，提高热面冷却层的冷却效率。另外，冷却管道在热面冷却层内部呈蛇形排布，能够增加冷却管道在热面冷却层工作面的覆盖面积，避免出现热面冷却层没有被冷却管道覆盖部分的温升较高而造成热面冷却层温度分布不均匀的现象。
3、通过将第一冷却管道的第一进液管和第二冷却管道的第二进液管共同穿过冷面保护层上的进液通孔，使得进液通孔能够将第一进液管和第二进液管包含在内最终通过保护钢管穿出炉壳。同理，出液通孔能够将第一出液管和第二出液管包含在内，能够减少炉壳上的开孔数量，保证炉壳具有足够的强度。
4、通过将第一金属壳体采用纯铜或铜合金铸造而成，使得第一金属壳体具有良好的导热效果，能够更好的促进冷却管道与耐火层进行热量交换，加快耐火层的冷却速度。通过将第一金属壳体的厚度设置为80-100mm，使得第一金属壳体更为轻薄，在保证强度的基础上减少材料用量，降低成产成本。同理，第二金属壳体采用不锈钢材质整体加工而成，且第二金属壳体的厚度为30-50mm，能够降低生产成本。
5、通过在冷面保护层的进液通孔与出液通孔设置保护钢管，并使保护钢管沿进液通孔以及出液通孔的轴向方向上延伸直至穿出炉壳，使得热面冷却层与冷面保护层进行安装时，热面冷却层的进液管穿插进冷面保护层的进液通孔内，热面冷却层的出液管穿插进冷面保护层的出液通孔内。通过上述设置方式，当热面冷却层与冷面保护层之间出现轻微滑移时，保护钢管会首先承受剪切力，保护进液管和出液管不受剪切力的影响，提高装置的使用寿命。
6、通过在热面冷却层与耐火层以及冷面保护层相贴合的一侧设置有横向卡凸，冷面保护层设置有横向卡槽，使得热面冷却层与耐火层之间、热面冷却层与冷面保护层之间均通过横向卡凸和横向卡槽进行配合固定。避免热面冷却层与耐火层之间、热面冷却层与冷面保护层之间出现纵向滑移的现象，导致冷却装置在炉壳与耐火层之间出现位置偏差，影响冷却装置的冷却效果。
7、通过将第二横向卡凸设置为相对于水平面具有倾斜向下5°-10°的角度，并将与第二横向卡凸相配合的第二横向卡凹设置为具有相对于水平面具有倾斜向上5°-10°的角度，使得第二横向卡凸的倾斜角能够对热面冷却层起到更好的支撑作用，更好地防止热面冷却层高温变形，提高冷却装置的整体强度，延长冷却装置的使用寿命。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的优选实施例，附图中：
图1是本发明过渡区具有冷却装置的熔融还原炉的整体效果图；
图2是本发明熔融还原炉具有冷却装置的过渡区的剖视图；
图3是本发明弹性抵接件的放大图；
图4是本发明热面冷却层的内部结构示意图；
图5是本发明冷面保护层的示意图。
附图标记列表：
100、炉壳；
200、耐火层；210、第一横向卡凹；
300、冷却装置；310、热面冷却层；311、第一金属壳体；312、冷却管道；3121、第一冷却管道；3122、第二冷却管道；313、进液管；314、出液管；315、螺栓通孔；316、第一横向卡凸；317、第二横向卡凸；320、冷面保护层；321、第二金属壳体；322、进液通孔；323、出液通孔；324、螺栓通孔；325、保护钢管；326、第二横向卡凹；327、弧形凸起；
410、主循环管路；411、供液支管；412、第一阀体；413、回液支管；414、第二阀体；420、辅助循环管路；421、第三阀体；
500、隔热层；
600、弹性件；610、螺杆；620、弹性抵接件；630、调节螺母；640、滑块；650、弹簧；660、煤气密封罩。
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本发明的优选实施例，该优选实施例旨在用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，过渡区具有冷却装置300的熔融还原炉包括炉壳100和设置于炉壳内的耐火层200，炉壳100与耐火层200之间设置有冷却装置300，冷却装置300设置为分层结构，包括热面冷却层310和冷面保护层320，热面冷却层310与耐火层200相贴合，热面冷却层310包括第一金属壳体311和设置于第一金属壳体311内部的冷却管道312，冷却管道312穿出第一金属壳体311并延伸形成进液管313和出液管314，作为一种可选的实施方式，冷却管道与进液管313和出液管314为同一根管路制成，能够避免出现冷却管道312与进液管313和出液管314的焊接位置处因强度较低而出现开裂漏水的问题。
冷面保护层320与热面冷却层310相贴合并与耐火层200共同夹持热面冷却层310，冷面保护层320包括第二金属壳体321和贯穿第二金属壳体321的进液通孔322和出液通孔323，当热面冷却层310与冷面保护层320进行安装时，进液通孔322与进液管313相配合，使得进液管313穿插进入进液通孔322内部，所述出液通孔323与所述出液管314相配合，使得出液管314穿插进入出液通孔323的内部，进液管313与出液管314与外部冷却液循环系统相连接。
本领域技术人员能够理解的是，当冷却装置300进行工作时，冷却液通过进液管313流入冷却管道312，并在冷却管道312的限制下沿既定方向进行流动，最终经由出液管314流出，在上述过程中，冷却液能够吸收耐火层200传递给热面冷却层310的热量，并将热量带走，使得热面冷却层310和耐火层200维持在一个相对较低的温度区间。因此，本发明能够降低耐火层200的温度，使得耐火层200表面能够形成稳定的渣铁凝固层，渣铁凝固层对过渡区耐火层200进行保护，避免出现耐火层200出现严重蚀损与剥落的现象发生。
继续参照图1，所述冷却装置300连接有设置于所述炉壳外围的冷却液循环系统，所述冷却液循环系统包括主循环管路410，所述主循环管路410通过供液支管411与所述进液通孔322相连通，所述主循环管路410通过回液支管413与所述出液通孔323相连通，所述供液支管411上设置有第一阀体412，所述回液支管413上设置有第二阀体414。
所述冷却液循环系统还包括辅助循环管路420，所述辅助循环管路420与所述供液支管411和所述回液支管413同时连通，所述辅助循环管路420上设置有第三阀体421；所述第一阀体412和所述第二阀体414能够同时与所述主循环管路410相导通；或者，所述第一阀体412和所述第二阀体414能够同时与所述辅助循环管路420相导通。
本领域技术人员能够理解的是，通过将冷却装置300与冷却液循环系统相连接，并将冷却液循环系统分为主循环管路410与辅助循环管路420，当冷却装置300正常运行时，第一阀体412与第二阀体414和主循环管路410相导通，使得主循环管路410中的冷却液能够通过供液支管411流入进液通孔322，然后再由出液通孔323流经回液支管413流回主循环管路410中进行冷却，使得冷却装置300中的冷却液能够通过主循环管路410进行降温，使得冷却装置300中的冷却液维持于较低温度，提高冷却装置300的冷却效果。
更进一步地，通过设置辅助循环管路420，当某一冷却装置300中发生冷却液泄漏时，第一阀体412与第二阀体414立刻关闭与主循环管路410的连接并导通与辅助循环管路420的连接，第三阀体421打开，使得辅助循环管路420中的冷却液流入冷却装置300中，避免出现主循环管路410中冷却液过度流失造成压力下降，进而造成不能为其余冷却装置300提供足够冷却液的现象。辅助循环管路420能够单独为出现泄漏的冷却装置300提供冷却液，保证出现泄漏的冷却装置300不被烧毁。
如图4所示，作为一种优选的实施方式，冷却管道312在第一金属壳体311内部向金属壳体311的一端进行延伸，直至抵达第一金属壳体311的侧面时通过U型弯曲回延，当冷却管道312抵达第一金属壳体311的另一侧面时再次通过U型弯曲回延，如此往复形成蛇形排布，使得冷却管道312在热面冷却层310内部具有更长的延伸长度，提高热面冷却层310的冷却效率。另外，冷却管道312在热面冷却层310内部呈蛇形排布，能够增加冷却管道312在热面冷却层310工作面的覆盖面积，避免出现热面冷却层310没有被冷却管道312覆盖部分的温升较高而造成热面冷却层310温度分布不均匀的现象。
其中，冷却管道312在第一金属壳体311内的延伸方向可以沿熔融还原炉的轴向方向上进行延伸排布，也可以沿熔融还原炉的周向方向上进行延伸排布。
继续参照图4，冷却管道312具有第一冷却管道3121和第二冷却管道3122。本发明通过在第一金属壳体311内设置两条冷却管道312，使得当冷却管道312的其中一条发生故障时，还具有另外一条冷却管道312能够进行降温冷却的作用，提高的冷却装置300的可靠度。另外，第一冷却管道3121和第二冷却管道3122的中心线处于同一平面，使得两条冷却管道312与耐火层200之间的距离相同，具有相同的冷却效果。
进一步地，通过将第一冷却管道3121和第二冷却管道3122的中心线设置在同一平面内，使得热面冷却层310能够采用更为轻薄的结构。例如，在本实施例中，热面冷却层310的厚度为80-100mm，且采用纯铜或铜合金铸造而成，能够降低热面冷却层310的铸造用料，降低热面冷却层310的生产成本。同理，与热面冷却层310配合固定的冷面保护层320也同样采用轻薄的结构，冷面保护层320的第二金属壳体321的厚度为30-50mm，且采用不锈钢材质整体加工而成。
本领域技术人员可以理解的是，设置于第一金属壳体311内的第一冷却管道3121和第二冷却管道3122分别具有进液管313和出液管314，作为一种优选的实施方式，第一冷却管道3121的进液管313与第二冷却管道3122的进液管313并列设置，并同时通过冷面保护层320的进液通孔322延伸至炉壳100外部。同时，第一冷却管道3121的出液管和第二冷却管道3122的出液管314并列设置，并同时通过冷面保护层320的出液通孔323延伸至炉壳100外部。
继续参照图4，第一冷却管道3121与第二冷却管道3122间隔设置，其中第一冷却管道3121的中心线与第二冷却管道3122的中心线之间的间距优选为50-200mm，通过将第一冷却管道3121与第二冷却管道3122间隔设置，使得冷却管道312能够均匀地遍布热面冷却层310的整个工作面，避免出现热面冷却层310没有被冷却管道312覆盖部分的温升较高而造成热面冷却层310温度分布不均匀的现象。
如图2所示，热面冷却层310与耐火层200以及冷面保护层320相贴合的一侧设置有若干第一横向卡凸316，冷面保护层320设置有若干第一横向卡凹210，热面冷却层310与耐火层200之间，热面冷却层310与冷面保护层320之间均通过第一横向卡凸316和第一横向卡凹210配合固定，避免热面冷却层310与耐火层200之间、热面冷却层310与冷面保护层320之间出现纵向滑移的现象，导致冷却装置300在炉壳100与耐火层200之间出现位置偏差，影响冷却装置300的冷却效果。
其中作为一种优选的实施方式，第一横向卡凸316在水平方向上从热面冷却层310的一个侧面延伸至热面冷却层310的另一个侧面，相应的，第一横向卡凹210在水平方向上从冷面保护层320的一个侧面贯穿至冷面保护层320的另一个侧面。在进行热面冷却层310与冷面保护层320之间的安装过程时，只需将热面冷却层310的第一横向卡凸316与冷却保护层320的第一横向卡凹210相对齐，并将第一横向卡凸316推入至第一横向卡凹210即可。
需要说明的是，本发明采用第一横向卡凸316与第一横向卡凹210来安装定位热面冷却层310与冷面保护层320，并不对第一横向卡凸316与第一横向卡凹210的具体形状进行限定，其可以采用多种任意可行的实施方式，例如，将第横向卡凸316与第一横向卡凹210的横截面设置为矩形、锥形等。
继续参照图2，热面冷却层310上与冷面保护层320相贴合的一侧还设置有第二横向卡凸317，相应地，冷面保护层320在与热面冷却层310相贴合的一侧设置有第二横向卡凹326，第二横向卡凹326与第二横向卡凸317卡接固定。第二横向卡凸317相对于水平面具有向下的倾斜角度，且倾斜角度为5°-10°，第二横向卡凹326相对于水平面具有向上的倾斜角度，且倾斜角度与第二横向卡凸317的倾斜角度相一致。
本领域技术人员能够理解的是，通过上述设置方法，使得第二横向卡凸317的倾斜角能够对热面冷却层310起到更好的支撑作用，更好地防止热面冷却层310高温变形，提高冷却装置300的整体强度，延长冷却装置300的使用寿命。
继续参照图4和图5，冷面保护层3上设置有若干个螺栓通孔324，相应地，热面冷却层310于相应位置设置螺栓通孔315，以使得冷面保护层320与热面冷却层310通过螺栓通孔324进行螺栓固定。本发明通过在冷面保护层320设置螺栓通孔324，并通过螺栓与热面冷却层310进行固定连接，避免热面冷却层310与冷面保护层320之间出现水平方向上的滑移，造成定位精度不准确。
如图5所示，冷面保护层320的所述进液通孔322与所述出液通孔323内设置有保护钢管325，所述保护钢管325沿所述进液通孔322与出液通孔323的轴向延伸直至穿出所述炉壳100，其中，保护钢管325的直径略大于进液管313与出液管314的直径，使得热面冷却层310与冷面保护层320进行安装时，热面冷却层310的进液管313穿插进冷面保护层320的进液通孔322内，热面冷却层310的出液管314穿插进冷面保护层320的出液通孔323内。通过上述设置方式，当热面冷却层310与冷面保护层320之间出现轻微滑移时，保护钢管325会首先承受剪切力，保护进液管313和出液管314不受剪切力的影响，提高装置的使用寿命。
如图5所示，冷面保护层320的顶部设置有弧形凸起327，熔融还原炉与冷面保护层320的顶部相贴合的一侧设置有弧形凹槽，冷面保护层320与熔融还原炉通过弧形凸起327和弧形凹槽的卡接进行固定。本领域技术人员能够理解的是，冷面保护层320与熔融还原炉通过弧形凸起327与弧形凹槽进行卡接固定，能够避免冷面保护层320相对于熔融还原炉在径向方向上的滑移，保证冷却装置300与熔融还原炉之间的固定紧密度。
如图2所示，冷却装置300与炉壳100之间还设置隔热层500，隔热层500的两侧分别与冷面保护层320和炉壳100相贴合，隔热层500能够避免熔融还原炉的热量散发至炉壳100。炉壳100与冷却装置300通过弹性件600进行安装固定，弹性件600包括贯穿炉壳100并与冷面保护层320相连接的螺杆610、与螺杆610顶端相抵的弹性抵接件620；弹性抵接件620提供给螺杆610轴向压力并允许螺杆610在轴向方向上移动。本发明通过设置弹性抵接件620，以使得弹性抵接件620能够持续提供给螺杆610压力，使得螺杆610将隔热层500与冷却装置300进行紧密连接。当冷却装置300与隔热层500受热发生轻微膨胀时，螺杆610能够推动弹性抵接件620，以使得弹性抵接件620在轴向方向上具有移动空间，不会发生过度涨紧而发生崩裂。
作为一种优选的实施方式，弹性抵接件包括煤气密封罩660、贯穿煤气密封罩660的调节螺母630以及设置于煤气密封罩660内的滑块640与弹簧650；弹簧650的一端与螺杆610相抵，弹簧650的另一端通过滑块640与调节螺母630相抵，调节螺母630可以通过拧紧或放松以改变施加给所述弹簧650的压力。
通过对上述结构的描述，本发明还提供了一种用于熔融还原炉过渡区冷却装置的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一：所述冷却管道312的弯制成型，将整根的纯铜管通过热挤压的方式弯制成所述冷却管道312以及所述进液管313和所述出液管314；
步骤二：所述热面冷却层310的铸造，将弯制成型的所述冷却管道312中加入耐高温、粒度小且流动性好的填充材料，然后将所述冷却管道312放置于冷却装置300基体模型中，并通过固定卡来固定所述冷却管道312，然后向所述冷却装置300基体模型中浇筑高纯度的铜水；
步骤三：所述热面冷却层310完成铸造后，将所述冷却管道312中的填充材料吹出；
步骤四：沟槽加工，将铸造完成的所述热面冷却层310进行所述第一横向卡凸316与所述第二横向卡凸317的加工；
步骤五：所述冷面保护层320的加工，选用符合要求的不锈钢材料，采用机械加工的方式对其表面进行加工，制成符合要求的所述第二横向卡凹317、所述进液通孔322和所述出液通孔323；
步骤六：将铸造成型的所述热面冷却层310及所述冷面保护层320通过所述第二横向卡凸317和所述第二横向卡凹326进行固定，并使用紧固螺钉进行栓接。
通过上述对用于熔融还原炉过渡区冷却装置的结构与制作方法进行描述，本领域技术人员能够理解的是，通过将制作好的冷却装置300整体安装于熔融还原炉的过渡区，使得冷却装置300中的冷却液能够在热面冷却层310内沿冷却管道312流动，以吸收耐火层200的热量，降低耐火层200的温度，使得耐火层200表面能够形成稳定的渣铁凝固层，渣铁凝固层对过渡区耐火层进行保护，避免出现耐火层200出现严重蚀损与剥落的现象发生，延长熔融还原炉的使用寿命。
至此，已经结合前文的多个实施例描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本发明技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本发明的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，所述热面冷却层与耐火层相贴合，所述热面冷却层包括第一金属壳体和设置于所述第一金属壳体内部的冷却管道，所述冷却管道穿出所述第一金属壳体并延伸形成进液管和出液管；
所述冷面保护层与所述热面冷却层相贴合并与所述耐火层共同夹持所述热面冷却层，所述冷面保护层包括第二金属壳体和贯穿所述第二金属壳体的进液通孔和出液通孔，所述进液管穿过所述进液通孔，所述出液管穿过所述出液通孔。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却管道包括第一冷却管道和第二冷却管道，所述第一冷却管道和所述第二冷却管道的中心线处于同一平面内；
所述第一冷却管道和所述第二冷却管道分别在所述第一金属壳体内部延伸，并通过U型弯曲回延，如此往复形成蛇形排布。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却管道具有第一进液管和第一出液管，所述第二冷却管道具有第二进液管和第二出液管；
所述第一进液管和所述第二进液管共同穿过所述进液通孔，所述第一出液管和所述第二出液管共同穿过所述出液通孔。
4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述第一金属壳体采用纯铜或铜合金整体铸造而成，且所述第一金属壳体的厚度为80-100mm；
所述第二金属壳体采用不锈钢材质整体加工而成，且所述第二金属壳体的厚度为30-50mm。
5.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述冷面保护层的所述进液通孔与所述出液通孔内设置有保护钢管，所述保护钢管的一端与所述进液通孔和所述出液通孔焊接固定；所述保护钢管的另一端沿所述进液通孔与出液通孔的轴向延伸直至穿出所述熔融还原炉的炉壳，并与所述炉壳焊接固定。
6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热面冷却层在与所述耐火层相贴合的一侧设置有第一横向卡凸，所述热面冷却层在与所述冷面保护层相贴合的一侧设置有第二横向卡凸；
所述冷面保护层在与所述热面冷却层相贴合的一侧设置有第二横向卡凹，所述第二横向卡凹与所述第二横向卡凸卡接固定。
7.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述第一横向卡凸在所述热面冷却层上均匀分布，且所述第一横向卡凸的截面为矩形或燕尾槽形；
所述第二横向卡凸相对于水平面具有向下的倾斜角度，且所述倾斜角度为5°-10°；所述横向卡凹相对于水平面具有向上的倾斜角度，且所述倾斜角度为5°-10°。
8.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述冷面保护层的顶部设置有弧形凸起，所述熔融还原炉与所述冷面保护层的顶部相贴合的一侧设置有弧形凹槽；
所述冷面保护层与所述熔融还原炉通过所述弧形凸起和所述弧形凹槽的卡接进行固定。
9.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述炉壳与所述冷却装置通过弹性件进行安装固定，所述弹性件包括贯穿所述炉壳并与所述冷面保护层相连接的螺杆、与所述螺杆顶端相抵的弹性抵接件；
所述弹性抵接件提供给所述螺杆轴向压力并允许所述螺杆在轴向方向上移动。
10.根据权利要求1所述的一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置的制备方法包括如下步骤：
步骤一：所述冷却管道的弯制成型，将整根的纯铜管通过热挤压的方式弯制成所述冷却管道以及所述进液管和所述出液管；
步骤二：所述热面冷却层的铸造，将弯制成型的所述冷却管道中加入耐高温、粒度小且流动性好的填充材料，然后将所述冷却管道放置于冷却装置基体模型中，并通过固定卡来固定所述冷却管道，然后向所述冷却装置基体模型中浇筑高纯度的铜水；
步骤三：所述热面冷却层完成铸造后，将所述冷却管道中的填充材料吹出；
步骤四：沟槽加工，将铸造完成的所述热面冷却层进行所述第一横向卡凸与所述第二横向卡凸的加工；
步骤五：所述冷面保护层的加工，选用符合要求的不锈钢材料，采用机械加工的方式对其表面进行加工，制成符合要求的所述第二横向卡凹、所述进液通孔和所述出液通孔；
步骤六：将铸造成型的所述热面冷却层及所述冷面保护层通过所述第二横向卡凸和所述第二横向卡凹进行固定，并使用紧固螺钉进行栓接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| 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 |
Application publication date: 20210914 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |