CN201825973U

CN201825973U - 用于冶金炉的冷却板及具有该冷却板的冶金炉

Info

Publication number: CN201825973U
Application number: CN2010202293080U
Authority: CN
Inventors: 尼古拉·马焦利
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-06-11
Also published as: LU91664B1

Abstract

一种用于冶金炉的冷却板及具有该冷却板的冶金炉，该冷却板包括具有至少一个内部冷却剂通道的金属本体，该金属本体具有面向冶金炉的内部的前面和相对的后面。在水平横截面中可见，前面具有通常凹入的形状。此外，在展开的前视图中可见，该本体具有梯形形状，该梯形在其底部具有一个锐角(α)和一个钝角(β)，所述锐角(α)在35°至85°的范围内。

Description

用于冶金炉的冷却板及具有该冷却板的冶金炉

技术领域

本实用新型通常涉及一种用于冶金炉的冷却设备，更具体地涉及一种冷却板。冷却板特别地但并非唯一地被设计为用于竖炉，尤其是用于生铁生产所用的鼓风炉。

背景技术

用于冶金炉的冷却板(也叫做“冷却元件”、“冷却壁”、“板式冷却器”或更简单地叫做“板条”)在本领域中是公知的。因为两个主要原因，冷却板用于覆盖冶金炉(例如，鼓风炉或电弧炉)的外壳(或铠板装甲)的内壁。冷却板的第一功能是，通过冷却板本体内部的与炉子的冷却系统连接的冷却剂管道，在炉子内部和外炉壳之间提供排热保护屏蔽。

冷却板的第二功能是，对耐火砖内衬、耐火喷浆装置或炉子内部的加工产生的炉结层(accretion layer)提供固定装置。因此，为了改进加固，冷却板典型地在其前面设置有交错的层状肋和凹槽或者其它加固结构。

最初，冷却板是在其中铸造有冷却管的铸铁板。作为铸铁板条的替代物，开发了铜板条。现在，大多数用于冶金炉的冷却板由铜、铜合金制造，或者更近一段时间用钢制造。

典型地，冷却板包括具有通常矩形形状的金属本体。可在本体中钻出内部冷却剂管道，并经由适当的连接管/通道将该冷却剂通道与炉壁外部的冷却剂回路连接。可替代地，冷却剂通道可以是镶铸通道或埋入式管道。在炉子中，将冷却板安装在多个环中，冷却板的后面对着炉壁。例如，在DE 2907511、GB 1571789、WO2004/090172或EP 1826518中描述了传统的冷却板及其制造。

如本领域中已知的，虽然鼓风炉在板条前侧上一开始设置有耐火砖内衬(refractory brick lining)，但是此内衬在使用过程中会磨损。具体地，已经观察到，在两个截面中，耐火内衬相对快速地消失。虽然炉渣和炉料的炉结层之后会典型地形成于冷却板的热侧上，但是其实际上会连续地堆积并磨损，使得在一定时间周期的过程中，冷却板直接暴露于鼓风炉内的恶劣条件下。

对炉结层的磨损的主要原因，以及对内衬和冷却板的磨损的的主要原因是，(1)热气的向上流动以及(2)下沉炉料(煤、矿石等)的摩擦。关于热气的流动，磨损不仅是由于热负载，而且是由于上升气体中所携带的颗粒的磨损。

为了防止在相邻冷却板之间的间隙中向上流动的气体所携带的颗粒产生的这种磨损，已知可以交错的方式布置两个连续环(行)的冷却板。连续环之间的冷却板的对准布置将对热气提供垂直路径，这使得热气在炉子中更容易上升并在炉子铠板装甲(armour)上作用。然而，由于冷却板的平行六面体的形状，交错的布置意味着部分区域比其它区域暴露得更多，并由此受到更高的热约束和磨损，而这导致更早的磨损或失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种改进类型的冷却板，其避免了上述的缺点。

此目的由根据本实用新型的冷却板实现。

根据本实用新型的一个重要方面，在投影的前视图中看到，冷却板的金属本体具有梯形形状，该梯形在其底部具有一个锐角和一个钝角，锐角的范围是35°至85°。换句话说，本冷却板不具有矩形平行六面体的形状，而是具有倾斜形状，优选地类似菱形。在优选实施方式中，锐角可以在50°至70°的范围内。

应该理解，冷却板本体的这种倾斜形状允许将冷却板以对准的(即，不交错的)方式布置在竖炉中。在这种情况中，虽然形成于相邻冷却板之间的间隙可在冷却板的几个环上对准，但是人们应该认识到，这种间隙不是垂直的而是倾斜的。因此，虽然热气可在这种间隙中流动，但是灰尘和颗粒会碰到冷却板本体的倾斜侧面，并由此留在那里。因此，虽然气体可通过这些间隙逸出，但是其携带较少的颗粒，这由此显著减少磨损现象的出现。此外，趋向于垂直流动的上升气体的流动，被迫流过这些倾斜的间隙，并且，由此使其上升速度减慢并减小其破坏性效果。事实上，人们可认识到，与喷浆层一起，板条间间隙形成用于上升气体的螺旋流路径(在多个环上看到)，这比垂直间隙面对更大的流动阻力。

典型地，冷却板的这种对准布置被传统的矩形冷却板所避免。

本冷却板提供的附加好处是由于其曲率，减少了比其它区域受到更多磨损的本体区域的问题。

优选地，弯曲整个板体，这在炉壳的侧面上和在炉子内部的有用体积上增加了空间。换句话说，在水平横截面上看，金属本体具有弯曲形状。此曲率优选地是竖直地定中心的，因为冷却板在典型地具有旋转中心轴线的竖炉中使用。

最佳地，分别地弯曲并定中心冷却板本体和前面，使其分别适于冶金炉和鼓风炉壳体的曲率。

在实践中，冶金炉具有圆柱形或截头圆锥形的外壳，将冷却板以环状方式抵靠(against)着外壳安装。如本领域的技术人员将理解的，当安装在圆柱形截面中时，直径保持相同，并且板体的形状可实际上以平行四边形为基础，即，钝角和锐角是互补的，并且，底面和顶面具有基本上相同的宽度。

然而，当安装在鼓风炉的截头圆锥形截面中时(例如，在炉腹或炉身区域中)，冷却板本体的底部和顶部处的炉子直径是不同的，并且这优选地要求底面和顶面的宽度有一些适应，以允许一致的环状布置。因此，锐角和钝角将是大致互补的；在180°的基础上，可有+/-0.5°至5°的变化，优选地是1°至2°的变化。这是倾斜梯形形状的典型情况。

在本实用新型中描述了这些和其它优选实施方式。

附图说明

现在将参照附图通过实例描述本实用新型，其中：

图1是本冷却板的前视图；

图2是冷却板的示意性投影前视图；

图3是图1的冷却板的左视图；

图4是沿着图1的冷却板的线A-A的水平横截面视图；

图5是图1的冷却板的透视图；

图6是冷却板处于鼓风炉的炉身区域中的对准布置的原理图；

图7是冷却板处于鼓风炉的炉身区域中的交错布置的原理图。

具体实施方式

图1中示出了本冷却板10的优选实施方式。冷却板10典型地由平板(例如，由铜、铜合金或钢的铸造或锻造本体制成)形成为板状本体12。此板状本体12具有：前面14，也叫做热面，其将面向炉子(未示出)的内部；和后面16，也叫做冷面，其将面向炉壳(或铠板装甲)的内表面。板状本体12进一步包括底面18和顶面20，以及两个将前面14与后面16连接的侧面22。

应该理解，冷却板本体12有利地具有弯曲的、倾斜的形状。优选地，从前面14看，板体(不仅是前面)以凹入的方式弯曲，即，使侧边缘22向前。这可在图4的水平横截面视图中更好地看到。

在展开的前视图中看到(即，几乎将板体变平为平面)，通过实际上与在底部具有一个锐角和一个钝角的梯形相对应的本体的几何形状来获得倾斜形状。参照图2，这表示当顶面20和底面18平行时，一个侧面22与底部(即，底面18)形成锐角α，同时另一个侧边缘22与底部18形成钝角β。另外，锐角α在以下范围内选择：35°≤α≤85°，优选地，50°≤α≤70°。

设置锐角α，此外有利地设计钝角β，使得产生的形状接近平行四边形。

事实上，如本领域的技术人员理解的，为了能够以环状方式将冷却板抵靠炉壳的内表面适当地布置，人们必须考虑直径在由冷却板覆盖的高度上是否恒定。

为了安装在圆柱形截面中(在直径保持恒定的地方)，底面和顶面可具有相同宽度。在这种情况中，板体12的底部几何形状可以是平行四边形，这意味着锐角和钝角是相当精确地互补的(即，加起来等于180°)。应当注意，在这里将平行四边形考虑成梯形的特殊情况。换句话说，当α＝70°时，角度β将是大约110°。

为了安装在截头圆锥形截面中(例如，安装在鼓风炉的炉腹或炉身区域中)，底面和顶面的宽度(由此不相同)有利地适合于允许适当的环状布置，因为炉子的直径沿着由冷却板覆盖的区域竖直地改变。在这种情况中，由于冷却板的期望的整体形状仍是倾斜平行四边形的形状，所以板体的实际几何形状将是其中锐角α和钝角β仅是大约互补的梯形几何形状。对于大多数情况，考虑鼓风炉的典型尺寸，α与β的和与精确值180°的偏差不超过0.5°至5°，优选地不超过1°至2°。

对于没有空间损失的最优安装，优选地弯曲板体12，以使板体和其抵靠安装的炉壳部分的曲率基本匹配。此外，对于安装在截头圆锥形截面中，根据炉子的内径在所覆盖的部分上的变化，板体的曲率因此可从底面18到顶面20都是变化的。然而，不管冷却板本体12的曲率在其高度上是否恒定，此曲率都可典型地被竖直定中心，因为炉子的轴线是竖直的。换句话说，板体的曲率半径沿着水平线(平行于底面18)是恒定的。

对于传统的冷却板，侧边缘的尺寸可能在大约1至4m之间变化，并且底面的宽度可在0.6至1.2m之间变化。然而，将可理解，其中，冷却板的尺寸可适应于冶金炉的结构条件并适应于由其制造过程产生的约束。

传统地，本体包括多个内部冷却剂通道30，在图1中用虚线示出，其从一个边缘的区域到相对边缘的区域(此处，在板的较大尺寸中)在后面16附近穿过本体12。可在本体12中钻出冷却剂通道30，并经由适当的连接管/通道将冷却剂通道与炉壁外部的冷却剂回路连接。可替代地，冷却剂通道30可以是镶铸通道或埋入式管道。冷却剂通道30的末端优选地通向本体12的后面。

典型地，通过凹槽32将冷却板的前面14细分成层状肋34。横向地对层状肋34划界的凹槽32可被铣削在板状本体12的前面14中。层状肋34彼此平行地延伸。当将冷却板10安装在炉子中时，优选地基本水平地布置凹槽32和层状肋34。

如上所说明的，本冷却板10的设计允许冷却板在炉子中的对准的环状布置。图6示意性地示出了鼓风炉的炉身区域中的这种布置。如本领域中显而易见的，术语“对准”意味着，以面对的、重合的方式将第N个环的冷却板的顶面与第(N+1)个环的位于上方的冷却板的底面布置在一起。

虽然这种对准布置被传统的矩形冷却板所避免，但是，因为本实用新型中在具有相同环的相邻冷却板之间形成的对准的竖直间隙36是倾斜的，所以这里是可以的。与竖直间隙(将是具有矩形板条的情况)相比，倾斜间隙36对从鼓风口区域上升的热气流具有更大阻力。另外，所携带的颗粒撞击板体的倾斜侧壁22，因此其上升速度减慢。

然而，如图7所示的本冷却板10的交错布置是另一种可能的替代方式。

可通过传统工艺实现本冷却板10的制造。一个可能性是，在具有期望的最终倾斜几何形状和曲率的模具中铸造冷却板。在这种情况中，内部冷却剂管道可以是镶铸通道或埋入式管道。

然而，在工业上，制造平板看起来更可行，例如，通过连续铸造，然后进行机加工来获得期望的倾斜的平面几何形状(与之前定义的投影图相应)，然后弯曲板体以提供期望的曲率。在此情况中，典型地，可在板体中钻出内部冷却剂管道。

参考标记列表

10冷却板 12本体 14前面 16后面 18底面 20顶面 22侧面 30内部冷却剂通道 32凹槽 34肋

Claims

1.一种用于冶金炉的冷却板，包括：

具有至少一个内部冷却剂通道的金属本体，所述金属本体具有面向所述冶金炉的内部的前面以及具有相对的后面；

其中，在水平横截面中观看，所述前面具有凹入的形状，

其特征在于，在展开的前视图中观看，所述本体具有梯形形状，所述梯形形状在其底部具有一个锐角(α)和一个钝角(β)，所述锐角(α)在35°至85°的范围内。

2.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于，所述锐角处于50°至70°的范围内。

3.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于，所述锐角(α)和所述钝角(β)是补角。

4.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于，在展开的前视图中观看，所述本体具有平行四边形的形状。

5.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于，所述锐角(α)和所述钝角(β)的和处于175°至185°的范围内。

6.根据上述权利要求中任一项所述的冷却板，其特征在于，在水平横截面中观看，所述金属本体具有弯曲的形状。

7.根据权利要求6所述的冷却板，其特征在于，根据其中安装有所述本体的炉子截面的曲率，弯曲并定心所述本体。

8.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于，所述本体在其前面上包括多个层状肋。

9.一种冶金炉，包括外壳，所述外壳的内壁被以环状方式布置的根据上述权利要求中任一项所述的冷却板覆盖，其中，两个连续环的冷却板是交错的或对准的。

10.根据权利要求9所述的冶金炉，其特征在于，所述冶金炉是鼓风炉。