CN114410864A - 一种冷却壁进出水管保护结构和应用其的高炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于高炉冶金技术领域，公开了一种冷却壁进出水管保护结构和应用其的高炉。该冷却壁进出水管保护结构包括：固定在炉壳上的用于密封穿过至少一根冷却壁进出水管的密封箱，和位于密封箱内的位移补偿组件，位移补偿组件包括套设固定在冷却壁进出水管上的第一固定法兰和套设在冷却壁进出水管上且固定在冷却壁进出水管与密封箱的内壁之间的第二固定法兰，以及套设在冷却壁进出水管上的位于第一固定法兰与第二固定法兰之间的位移补偿装置，其中，位移补偿装置构造为能够在冷却壁进出水管受热发生轴向拉伸时减小冷却壁进出水管的拉伸位移。本发明的冷却壁进出水管保护结构能够有效地保护冷却壁进出水管，从而确保了生产的安全性。

Description

一种冷却壁进出水管保护结构和应用其的高炉

技术领域

本发明涉及高炉冶金技术领域，具体涉及一种冷却壁进出水管保护结构和应用其的高炉。

背景技术

在当前全球钢铁生产中，高炉仍然是长流程炼钢工艺的重要设备，冷却壁被广泛应用在高炉炉底、炉缸、炉腹、炉腰以及炉身等各个部位。由于高炉在生产运行过程中，炉壳会受热膨胀，冷却壁本体与冷却水管之间由于材质不同，也会产生相对位移。炉壳开孔设计时一般与冷却壁进出水管留有10mm左右的间隙，但随着炉壳变形，冷却壁进出水管与炉壳之间间隙变小，水管有可能会受到炉壳的剪切；另外，冷却壁与冷却壁进出水管在高炉生产过程中会受热变形，由于冷却壁进出水管与冷却壁材质不同，受热变形量也不同，会使冷却壁进出水管受到轴向的拉伸。冷却壁进出水管所遭受的前述炉壳的剪切以及轴向上的拉伸，使得高炉在生产过程中容易出现漏水等安全事故，给生产安全带来了不确定性。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出了一种能够有效地保护冷却壁进出水管的冷却壁进出水管保护结构和应用其的高炉，以提高生产的安全性。

根据本发明的冷却壁进出水管保护结构，包括：固定在炉壳上的用于密封穿过至少一根冷却壁进出水管的密封箱，和位于密封箱内的位移补偿组件，位移补偿组件包括套设固定在冷却壁进出水管上的第一固定法兰和套设在冷却壁进出水管上且固定在冷却壁进出水管与密封箱的内壁之间的第二固定法兰，以及套设在冷却壁进出水管上的位于第一固定法兰与第二固定法兰之间的位移补偿装置，其中，位移补偿装置构造为能够在冷却壁进出水管受热发生轴向拉伸时减小冷却壁进出水管的拉伸位移。

进一步地，密封箱包括固定在炉壳上的外壳和固定在外壳内的多个分隔板，分隔板用于将密封箱内部分隔出多个用于分别同时穿过不同的冷却壁进出水管的独立空间，第二固定法兰固定在冷却壁进出水管与独立空间的内壁之间。

进一步地，冷却壁进出水管保护结构还包括固定在炉壳与外壳之间的密封板，密封板上形成有用于穿过各冷却壁进出水管的管孔，分隔板固定在外壳与密封板之间。

进一步地，冷却壁进出水管与管孔之间，以及冷却壁进出水管与炉壳的用于穿过却壁进出水管的开孔之间均形成有间隙。

进一步地，管孔的内径大于等于开孔的内径。

进一步地，冷却壁进出水管保护结构还包括套设在冷却壁进出水管上的位于开孔和管孔区域的保护套管，保护套管与管孔之间，以及保护套管与开孔之间均形成有间隙。

进一步地，密封箱的与管孔相对的侧壁上形成有用于穿出冷却壁进出水管的自由端的出口，冷却壁进出水管的自由端与出口之间通过密封件密封连接。

根据本发明的高炉，包括：炉壳，位于炉壳内的冷却壁，冷却壁内形成有至少一根冷却壁进出水管，以及固定在炉壳上的用于密封穿过冷却壁进出水管的上述冷却壁进出水管保护结构。

进一步地，冷却壁内形成有多根并列穿出炉壳的冷却壁进出水管，各冷却壁进出水管沿炉壳的高度方向或周向方向间隔布置。

进一步地，冷却壁由铸铁材料制成，冷却壁进出水管和密封箱由钢材料制成。

本发明的冷却壁进出水管保护结构安装方便，适用性强，通过密封箱与第二固定法兰对冷却壁进出水管的支撑，可使冷却壁进出水管在受热时只能在轴向上发生拉伸，这样可以有效防止冷却壁进出水管被炉壳剪切，从而可有效提高冷却壁进出水管的安全性，进而提高高炉生产的安全性；通过在冷却壁进出水管上增设位移补偿装置，该位移补偿装置能够在冷却壁进出水管受热发生轴向拉伸时减小冷却壁进出水管的拉伸位移，这样可有效吸收因冷却壁和/或炉壳和/或冷却壁进出水管受热致使冷却壁进出水管所产生的形变和位移，从而可进一步提高冷却壁进出水管的安全性，进而进一步提高高炉生产的安全性。

附图说明

图1为根据本发明实施例的高炉的截面示意图，其中示出了根据本发明实施例的冷却壁进出水管保护结构。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

图1示出了根据本发明实施例的冷却壁进出水管保护结构100的结构，其包括：固定在炉壳201上的用于密封穿过至少一根冷却壁进出水管203的密封箱1，和位于密封箱1内的位移补偿组件2，位移补偿组件2包括套设固定在冷却壁进出水管203上的第一固定法兰21和套设在冷却壁进出水管203上且固定在冷却壁进出水管23与密封箱1的内壁之间的第二固定法兰23，以及套设在冷却壁进出水管203上的位于第一固定法兰21与第二固定法兰23之间的位移补偿装置22，其中，位移补偿装置22构造为能够在冷却壁进出水管203受热发生轴向拉伸时减小冷却壁进出水管203的拉伸位移。

在本发明实施例的冷却壁进出水管保护结构100中，密封箱1与炉壳201固定连接，冷却壁进出水管203从密封箱1中密封穿出，密封箱1一方面起到对冷却壁进出水管203与炉壳201之间的间隙的密封作用，另一方面对冷却壁进出水管203起到了一次支撑作用，以限制冷却壁进出水管203只能在轴向方向上发生位移，这样可以有效防止冷却壁进出水管203被炉壳201剪切，从而可有效提高冷却壁进出水管203的安全性；通过在密封箱1内的冷却壁进出水管203上固定位移补偿组件2，一方面，第二固定法兰23固定在冷却壁进出水管23与密封箱1的内壁之间，使得第二固定法兰23对冷却壁进出水管203起到了二次支撑作用，从而进一步确保了冷却壁进出水管203只能在轴向方向上发生位移，以进一步提高冷却壁进出水管203的安全性，另一方面，通过第一固定法兰21与第二固定法兰23将位移补偿装置22固定在冷却壁进出水管203上，当冷却壁202和/或炉壳201和/或者冷却壁进出水管203在生产过程中受热变形时，会使冷却壁进出水管203受到轴向的拉伸，即冷却壁进出水管203会向图1所示的左方向伸长，此时位移补偿装置22可相对于冷却壁进出水管203的轴向向图1所示的右方向拉回冷却壁进出水管203以减小其向左方向的伸长位移，以此来吸收因冷却壁202和/或炉壳201和/或者冷却壁进出水管203受热所导致冷却壁进出水管203产生的形变和位移，从而达到提高高炉200生产安全性的目的。

根据本发明，位移补偿装置22可以是波纹管，也可以是弹簧。在位移补偿装置22的初始状态下，其长度可以为自然长度(即未被压缩也未被拉伸时的长度)。

在一个优选的实施例中，第一固定法兰21也可如第二固定法兰23一样设置为固定在冷却壁进出水管23与密封箱1的内壁之间，使得第一固定法兰21对冷却壁进出水管203起到了三次支撑作用，从而进一步确保了冷却壁进出水管203只能在轴向方向上发生位移，这样可更进一步地有效防止冷却壁进出水管203被炉壳201剪切，以更进一步地提高冷却壁进出水管203的安全性。

在如图1所示的优选的实施例中，密封箱1可包括固定在炉壳201上的外壳11和固定在外壳11内的多个分隔板12，分隔板12用于将密封箱1内部分隔出多个用于分别同时穿过不同的冷却壁进出水管203的独立空间，第二固定法兰23(和/或第一固定法兰21)固定在冷却壁进出水管203与独立空间的内壁之间。

以图1为例，独立空间可以由外壳11的顶壁、侧壁以及分隔板12共同形成，也可以是由外壳11的底壁、侧壁以及分隔板12共同形成，还可以由外壳11的侧壁以及两个分隔板12共同形成。通过上述设置，在需要对多根冷却壁进出水管203进行保护时，可将密封箱同时穿过多根冷却壁进出水管203，使得每根冷却壁进出水管203均位于相应的独立空间内，这样使得冷却壁进出水管保护结构100的安装更省时、方便。

具体地，如图1所示，在安装之前，可首先将密封箱1的顶壁、底壁、分隔板12以及第二固定法兰23进行焊接并形成一个整体，然后使各冷却壁进出水管203分别穿过对应的第二固定法兰23并延伸出箱体1外，随后可将位移补偿装置22以及第一固定法兰21安装在冷却壁进出水管203上，最后可将箱体1的侧壁密封安装在冷却壁进出水管203上。该安装方式使得密封箱1的大部分结构(即上述首先形成的整体)可首先一同安装到多根冷却壁进出水管203上，在此基础上，后续的结构的安装更为简单，尤其是对于相邻的冷却壁进出水管203之间的间距较小，没有足够的操作空间对每根冷却壁进出水管203安装单独的保护结构时，这样的安装方式不仅减少了分别对每根冷却壁进出水管203安装保护结构的操作步骤，也无需考虑相邻的冷却壁进出水管203之间的间距较小所带来的安装限制。

根据本发明，在如图1所示的优选的实施例中，冷却壁进出水管保护结构100还可包括固定在炉壳201与外壳11之间的密封板3，密封板3上形成有用于穿过各冷却壁进出水管203的管孔31，分隔板12固定在外壳11的侧壁与密封板3之间。密封板3的设置使得密封箱1并非直接与炉壳201直接连接，而是通过中间媒介密封板3与炉壳201相连，这样，在上述安装步骤中所首先形成的一个整体结构可与密封板3进一步形成一个新整体后，然后使各冷却壁进出水管203分别穿过对应的第二固定法兰23并延伸出箱体1外，密封板3与密封箱1的连接可有效保持前述“一个整体结构”的稳定性，从而更便于后续一同固定在炉壳201上。

优选地，冷却壁进出水管203与管孔31之间，以及冷却壁进出水管203与炉壳201的用于穿过却壁进出水管203的开孔204之间均形成有间隙。该间隙用于允许却壁进出水管203在垂直于轴向方向上的受热膨胀，以降低炉壳201以及密封板3对冷却壁进出水管203进行剪切的情况的发生。

优选地，冷却壁进出水管203与管孔31之间、以及冷却壁进出水管203与开孔204之间的间隙均可以为10mm。

进一步优选地，管孔31的内径大于等于开孔204的内径，该设置可在一定程度上增加冷却壁进出水管203在垂直于轴向方向上的形变空间。优选地，开孔204的与管孔31相连的一侧的边缘可形成为圆弧面，优选为形成在边缘的圆形倒角结构。该设置使得当冷却壁进出水管203在垂直于轴向方向上受热膨胀后接触到炉壳201的开孔201与密封板3的管孔31的连接处时，该连接处为圆弧面，相比于原有的尖角结构，降低了冷却壁进出水管203被剪切断裂的危险，同时也为冷却壁进出水管203在垂直于轴向方向上提供了更大的受热膨胀空间。

根据本发明，如图1所示，冷却壁进出水管保护结构100还可包括套设在冷却壁进出水管203上的位于开孔204和管孔31区域的保护套管5。保护套管5用于进一步防止冷却壁进出水管203被炉壳201以及密封板3进行剪切。优选地，保护套管5与管孔31之间，以及保护套管5与开孔204之间均可形成有间隙。该间隙可大于零小于等于上述间隙。

如图1所示，密封箱1的与管孔31相对的侧壁上形成有用于穿出冷却壁进出水管203的自由端的出口，冷却壁进出水管203的自由端与出口之间通过密封件4密封连接。密封件4可通过焊接的方式同时与冷却壁进出水管203及密封箱1的侧壁相连。此外，为了便于密封件4的安装，可使密封件4与冷却壁进出水管203之间形成1～2mm的间隙，然后对该间隙进行焊接。

本发明还提出了一种高炉200，如图1所示，包括：炉壳201，位于炉壳201内的冷却壁202，冷却壁202内形成有至少一根冷却壁进出水管203，以及固定在炉壳201上的用于密封穿过冷却壁进出水管203的上述冷却壁进出水管保护结构100。

本发明实施例的高炉200通过采用能够对冷却壁进出水管203起到更好保护作用的冷却壁进出水管保护结构100，使得冷却壁进出水管203的工作更安全，从而提高了高炉200生产的安全性。

在如图1所示的优选的实施例中，冷却壁202内形成有多根并列穿出炉壳201的冷却壁进出水管203，各冷却壁进出水管203沿炉壳201的高度方向或周向方向间隔布置。冷却壁进出水管203沿炉壳201的高度方向间隔布置可对应于现有的六管型冷却壁(冷却壁进出水管203竖向排列)，冷却壁进出水管203沿炉壳201的周向方向间隔布置可对应于现有的四管型冷却壁(冷却壁进出水管203水平排列)。

需要注意的是，冷却壁进出水管保护结构100可适用于多种排布形式的冷却壁进出水管203，只需按照冷却壁进出水管203的具体排布形式即可量身定制适合的保护结构，因此适用性更强。

优选地，冷却壁202可由铸铁材料制成，冷却壁进出水管203和密封箱1由钢材料制成。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，包括：固定在炉壳上的用于密封穿过至少一根冷却壁进出水管的密封箱，和位于所述密封箱内的位移补偿组件，所述位移补偿组件包括套设固定在所述冷却壁进出水管上的第一固定法兰和套设在所述冷却壁进出水管上且固定在所述冷却壁进出水管与所述密封箱的内壁之间的第二固定法兰，以及套设在所述冷却壁进出水管上的位于所述第一固定法兰与所述第二固定法兰之间的位移补偿装置，其中，所述位移补偿装置构造为能够在所述冷却壁进出水管受热发生轴向拉伸时减小所述冷却壁进出水管的拉伸位移。

2.根据权利要求1所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述密封箱包括固定在所述炉壳上的外壳和固定在所述外壳内的多个分隔板，所述分隔板用于将所述密封箱内部分隔出多个用于分别同时穿过不同的所述冷却壁进出水管的独立空间，所述第二固定法兰固定在所述冷却壁进出水管与所述独立空间的内壁之间。

3.根据权利要求2所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述冷却壁进出水管保护结构还包括固定在所述炉壳与所述外壳之间的密封板，所述密封板上形成有用于穿过各所述冷却壁进出水管的管孔，所述分隔板固定在所述外壳与所述密封板之间。

4.根据权利要求3所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述冷却壁进出水管与所述管孔之间，以及所述冷却壁进出水管与所述炉壳的用于穿过所述却壁进出水管的开孔之间均形成有间隙。

5.根据权利要求4所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述管孔的内径大于等于所述开孔的内径。

6.根据权利要求5所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述冷却壁进出水管保护结构还包括套设在所述冷却壁进出水管上的位于所述开孔和所述管孔区域的保护套管，所述保护套管与所述管孔之间，以及所述保护套管与所述开孔之间均形成有间隙。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述密封箱的与所述管孔相对的侧壁上形成有用于穿出所述冷却壁进出水管的自由端的出口，所述冷却壁进出水管的自由端与所述出口之间通过密封件密封连接。

8.一种高炉，其特征在于，包括：

炉壳，

位于所述炉壳内的冷却壁，所述冷却壁内形成有至少一根冷却壁进出水管，以及

固定在所述炉壳上的用于密封穿过所述冷却壁进出水管的根据权利要求1至7中任一项所述的冷却壁进出水管保护结构。

9.根据权利要求8所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述冷却壁内形成有多根并列穿出所述炉壳的所述冷却壁进出水管，各所述冷却壁进出水管沿所述炉壳的高度方向或周向方向间隔布置。

10.根据权利要求8或9所述的冷却壁进出水管保护结构，其特征在于，所述冷却壁由铸铁材料制成，所述冷却壁进出水管和所述密封箱由钢材料制成。

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