CN210481419U

CN210481419U - 一种炉缸结构

Info

Publication number: CN210481419U
Application number: CN201920928605.5U
Authority: CN
Inventors: 许俊; 印民; 邹忠平; 赵运建
Original assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-06-19

Abstract

本实用新型属于高炉炼铁领域，涉及一种炉缸结构，包括炉壳，设置在炉缸上的铁口，铺设于铁口下方的一环碳砖层，所述一环碳砖层沿朝向炉内的方向依次铺设有一环陶瓷砖层、一环粘土砖层；所述第一环碳砖层两侧分别铺设有捣料，所述一环陶瓷砖层与一环碳砖层的交界缝为竖直缝；本实用新型通过确定死铁层深度；确定铁口下一定范围内耐材为碳砖和陶瓷砖，非铁口区耐材为碳砖，并理论计算确定碳砖厚度；确定陶瓷砖与碳砖交界缝为竖直缝，计算确定交界缝宽度。本实用新型能够抵抗铁水的侵蚀，保护碳砖在较低温度下工作，可以以较少的投资实现炉缸长寿。

Description

一种炉缸结构

技术领域

本实用新型属于高炉炼铁领域，涉及一种炉缸结构。

背景技术

高炉长寿是高炉炼铁追求的一个重要目标，但是最近一些年，部分高炉开炉不久炉缸温度偏高尤其是铁口区域耐材过快侵蚀导致炉缸温度升高的事件经常发生，已经严重威胁高炉正常生产和长寿目标。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种炉缸结构，利用陶瓷砖配合碳砖结构，节约炉缸投资，提高炉缸寿命。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种炉缸结构，包括炉壳，设置在炉缸上的铁口，铺设于铁口下方的一环碳砖层，所述一环碳砖层沿朝向炉内的方向依次铺设有一环陶瓷砖层、一环粘土砖层；所述一环碳砖层两侧分别铺设有捣料，所述一环陶瓷砖层与一环碳砖层的交界缝为竖直缝。

可选地，铁口中心线与炉底耐材顶面的距离为死铁层深度h0，炉缸直径为d，当0.285*d＞2.5m时，h0＝2.5m；当0.285*d≤2.5m时，h0≤0.285*d。

可选地，所述陶瓷砖位置低于铁口标高且铺设至炉底第二陶瓷砖层。

可选地，所述第二碳砖层设有若干层，其厚度L的数学表达为：

q＝hm*(Tm-T)；

其中，q为炉缸侧壁传出的热流密度，hm为铁水与凝铁层(或炭砖)的换热系数，T为碳砖热面温度，Tm为铁水温度；Tw为冷却水温度；hw为冷却壁本体与冷却水间综合换热系数；a为比表面积；L1为冷却壁水管中心线距冷却壁热面距离；K1为冷却壁导热系数；L2为碳捣料的厚度；K2为碳捣料的导热系数；L为碳砖层的厚度；K为碳砖的导热系数。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在铁口附近铺设一定范围的一环陶瓷砖层，利用陶瓷砖抗铁水侵蚀性能好，导热性能差的特点，在开炉初期炉况波动频繁的情况下，能够抵抗铁水的侵蚀，同时保护一环碳砖层在较低温度下工作。一环陶瓷砖层铺设区域是破损调查统计侵蚀严重的区域，一环陶瓷砖层与一环碳砖层之间交界缝的设置可以降低陶瓷砖的热膨胀对碳砖的影响。

本实用新型提出了对碳砖最佳设计厚度的计算方法，考虑在炉役中后期，陶瓷砖层脱落后，碳砖热面能够形成自保护层；该结构在非铁口区采用碳砖结构，不采用陶瓷砖，比整体陶瓷杯炉缸节省了投资。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的热体系组成示意图；

图3为具体实施例的设计示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，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的具体含义。

请参阅图1-图3，附图中的元件标号分别表示：第二层陶瓷垫1、炉底砖土砖、炉缸粘土砖层3、陶瓷砖层4、捣料5、一环碳砖层6。

本实用新型涉及一种炉缸结构，包括炉壳，设置在炉缸上的铁口，铺设于铁口下方的一环碳砖层6，所述一环碳砖层6沿朝向炉壳内的方向依次铺设有陶瓷砖层4、炉缸粘土砖层3；所述一环碳砖层6两侧分别铺设有捣料5，所述陶瓷砖层4与一环碳砖层6的交界缝为竖直缝；可选地，铁口中心线与炉壳底部距离为死铁层深度h0，炉缸直径为d，0.285*d＞2.5m时，h0＝2.5m；0.285*d≤2.5m时，h0≤0.285*d；所述陶瓷砖位置低于铁口标高且铺设至炉底第二层陶瓷垫4；所述第二碳砖层设有若干层，其厚度L的数学表达为：

q＝hm*(Tm-T)；

其中，q为炉缸侧壁传出的热流密度，hm为铁水与凝铁层(或炭砖)的换热系数，T为碳砖热面温度，Tm为铁水温度；Tw为冷却水温度；hw为冷却壁本体与冷却水间综合换热系数；a为比表面积；L1为冷却壁水管中心线距冷却壁热面距离；K1为冷却壁导热系数；L2为碳捣料的厚度；K2为碳捣料的导热系数；L为碳砖层的厚度；K为碳砖层的导热系数。

本实用新型的设计方法包括以下步骤：确定死铁层深度、确定铁口下一定范围内耐材为碳砖与陶瓷砖，非铁口区耐材为碳砖，确定陶瓷砖与碳砖交界缝为竖直缝，计算确定交界缝宽度，计算确定碳砖厚度。

死铁层深度为h0，炉缸直径为d，0.285*d＞2.5m时，h0＝2.5m；0.285*d≤2.5m时，h0≤0.285*d。交界缝的宽度为H，H的数学表达为：

H＝m*α_陶*t_陶/γ，

其中，m为碳砖厚度；α_陶为陶瓷砖的热膨胀系数；t_陶为陶瓷砖的最高温度，可以取铁水温度；γ_捣为碳捣料的可压缩比。

碳砖厚度L的数学表达为：

q＝hm*(Tm-T)；

其中，q为炉缸侧壁传出的热流密度，hm为铁水与凝铁层(或炭砖)的换热系数，T为碳砖热面温度，Tm为铁水温度；Tw为冷却水温度；hw为冷却壁本体与冷却水间综合换热系数；a为比表面积；L1为冷却壁水管中心线距冷却壁热面距离；K1为冷却壁导热系数；L2为碳捣料的厚度；K2为碳捣料的导热系数；L为碳砖的厚度；K为碳砖的导热系数。

下面给出本实用新型的一个具体实施例。

某4000m3级高炉炉缸直径d＝14.2m，正常工况下铁水对炉缸侧壁换热系数为h_m＝39w/m².℃，铁水温度T_m＝1500℃，陶瓷砖热膨胀系数α_陶＝0.000008m/m.℃，陶瓷砖冷面捣打料的压缩比γ_捣＝0.15，碳砖导热系数K＝21w/m.℃，碳捣料导热系数K2＝12w/m.℃，碳捣料厚度L₂＝0.08m，冷却壁水管中心线距冷却壁热面距离L₁＝0.16/2＝0.08m，冷却壁导热系数为K₁＝39w/m.℃，冷却壁比表面积a＝0.9，冷却水对冷却壁的综合换热系数h_w＝275w/m².℃,冷却水温度T_w＝35℃

1)确定死铁层深度h0。

0.285*d＝0.285*14.2＝4.047m＞2.5m，取h0＝2.5m。

2)炉缸耐材配置，铁口中心线下500mm-2500mm范围内、周向距铁口中心线2000mm范围内设置陶瓷砖及碳砖。

3)陶瓷砖的厚度为m＝690mm，交界缝设计。

H＝0.69*0.000008*1500/0.15＝0.055，取60mm。

4)确定炉缸铁口标高下1.5m处碳砖厚度。

I计算碳砖热面温度为1150时炉缸传出热流q。

q＝39*(1500-1150)＝13650w/m2

II将热流q代入碳砖厚度计算公式，即：

求解出碳砖厚度L＝1450mm，

5)根据以上信息，确定炉缸碳砖配置。

本实用新型在铁口附近一定范围铺设一环陶瓷砖层4，利用陶瓷砖抗铁水侵蚀性能好，导热性能差的特点，在开炉初期炉况波动频繁的情况下，能够抵抗铁水的侵蚀，同时保护一环碳砖层6在较低温度下工作。陶瓷砖层4铺设区域是破损调查统计侵蚀严重的区域，陶瓷砖层4与一环碳砖层6之间交界缝的设置可以降低陶瓷砖的热膨胀对碳砖的影响。

本实用新型给出了对碳砖最佳设计厚度的计算方法，考虑在炉役中后期，陶瓷砖层4与第二层陶瓷垫1脱落后，碳砖热面能够形成自保护层，该结构在非铁口区采用碳砖结构，不采用陶瓷砖，比整体陶瓷杯炉缸节省了投资。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种炉缸结构，其特征在于：包括炉壳，设置在炉缸上的铁口，铺设于铁口下方的一环碳砖层，所述一环碳砖层沿朝向炉内的方向依次铺设有一定厚度的陶瓷砖层、一环粘土砖层；所述一环碳砖层两侧分别铺设有捣料，所述一环陶瓷砖层与一环碳砖层的交界缝为竖直缝。

2.如权利要求1中所述的炉缸结构，其特征在于：铁口中心线与炉底陶瓷垫顶面的距离为死铁层深度h0，炉缸直径为d，当0.285*d＞2.5m时，h0＝2.5m；当0.285*d≤2.5m时，h0≤0.285*d。

3.如权利要求1中所述的炉缸结构，其特征在于：所述陶瓷砖位置低于铁口标高且铺设至炉底第二层陶瓷砖层。

4.如权利要求1中所述的炉缸结构，其特征在于：所述一环碳砖层设有若干层，其厚度L的数学表达为：

q＝hm*(Tm-T)；

其中，q为炉缸侧壁传出的热流密度，hm为铁水与凝铁层或炭砖的换热系数，T为碳砖热面温度，Tm为铁水温度；Tw为冷却水温度；hw为冷却壁本体与冷却水间综合换热系数；a为比表面积；L1为冷却壁水管中心线距冷却壁热面距离；K1为冷却壁导热系数；L2为碳捣料的厚度；K2为碳捣料的导热系数；L为碳砖层的厚度；K为碳砖的导热系数。