CN220911981U - 一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉，炉侧保温层由外向内依次包括第一高铝砖层、石墨板层和第一微孔炭砖层，炉内底层包括半石墨炭砖层和第二微孔炭砖层，半石墨炭砖层和第一高铝砖层设置于炉底基层上，石墨板层、第一微孔炭砖层和第二微孔炭砖层设置于半石墨炭砖层上，第二微孔炭砖层上铺设有第一低温冷捣糊层，第一低温冷捣糊层及炉侧保温层内侧均设置有黏土保护砖层。矿热炉由内向外的各层耐高温隔热性能逐渐增加，且每层的隔热保温性能都优于现有技术中的隔热保温措施，提高保温炉体的耐温隔热性能，降低辐射在炉壳外侧的温度，微孔炭砖具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，能够缓解高温硅水对矿热炉内侧的侵蚀。

Description

一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉

技术领域

本申请涉及工业硅冶炼生产技术领域，特别是涉及一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉。

背景技术

工业硅冶炼用矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，主要用于硅矿石的还原冶炼，是一种耗电量巨大的工业电炉，其电极插入炉料中进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料，以炉料中电阻产生能量来熔炼还原硅矿石。

传统矿热炉的保温炉体由外向内，分别为由钢板制成的炉壳、由石棉板制成的绝热层、由矿渣或硅石制成的隔热层、由耐火砖砌成的保温层以及由炭砖或镁砖砌成的高温工作层，其主要功能是绝热与保温。但是，工业硅冶炼温度高，矿热炉内部温度可达2500℃，以及高温硅水对保温炉体的侵蚀作用，保温炉体的使用寿命非常短，有时需要一个月更换一次保温炉体，导致生产成本增加，经济效益降低。同时，现有的保温炉体隔热保温性能差，保温炉体表面的散热损失较高，甚至可以达到8％以上，辐射在炉壳外侧的温度也有40℃至50℃左右，这些热量的散失不仅会造成矿热炉热量的损失，造成电耗显著增加，浪费电能和热能，而且还会导致矿热炉外围的温度较高，致使周围工作人员工作环境较为恶劣。

因此，提高保温炉体的绝热与保温性能，延长保温炉体寿命，是工业硅冶炼行业亟待解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中，保温炉体的使用寿命短而导致生产成本增加，以及保温炉体隔热保温性能差而导致热量散失、电耗增加，且致矿热炉外围的温度较高，致使周围工作人员工作环境较为恶劣。提供一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉，能够解决现有技术中的上述问题。

一种工业硅冶炼炉的保温炉体，包括炉底基层、炉内底层、炉侧保温层、炉眼部和炉口段，所述炉侧保温层由外向内依次包括第一高铝砖层、石墨板层和第一微孔炭砖层，所述炉内底层包括半石墨炭砖层和第二微孔炭砖层，所述半石墨炭砖层和所述第一高铝砖层设置于所述炉底基层上，所述石墨板层、所述第一微孔炭砖层和所述第二微孔炭砖层设置于所述半石墨炭砖层上，所述第二微孔炭砖层上铺设有第一低温冷捣糊层，所述第一低温冷捣糊层及所述炉侧保温层内侧均设置有黏土保护砖层，所述炉眼部贯穿设置于所述炉侧保温层，且所述炉眼部的炉眼与所述黏土保护砖层平齐，所述炉口段设置于所述炉侧保温层上侧。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，所述石墨板层与所述第一微孔炭砖层之间填充有第二低温冷捣糊层。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，所述第一高铝砖层与所述石墨板层之间填充有刚玉浇注料层。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，所述炉眼部为半石墨碳化硅一体炉眼炭砖。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，所述黏土保护砖层靠近所述炉眼部的区域倾斜向下设置。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，所述炉口段包括刚玉复合砖段和高铝砖段，所述刚玉复合砖段设置于所述炉侧保温层上侧，所述高铝砖段设置于所述刚玉复合砖段上侧，且所述高铝砖段呈扩口状。

优选地，上述一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，还包括钢壳，所述钢壳设置于所述炉底基层、所述炉侧保温层和所述炉口段的外侧，且所述钢壳内侧填充有石棉毡、石墨毡或硅酸铝纤维毡中的至少一者。

一种工业硅冶炼炉，包括如上所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的一种工业硅冶炼炉的保温炉体及工业硅冶炼炉中，炉侧保温层由外向内依次包括耐火隔热性能由低至高的第一高铝砖层、石墨板层和第一微孔炭砖层，且炉底由上至下依次为耐火隔热性能由高至低的第二微孔炭砖层、半石墨炭砖层和炉底基层，也就是说，不论侧壁还是炉底，矿热炉由内向外的各层耐高温隔热性能逐渐增加，每层均满足相应耐高温隔热要求，且每层的隔热保温性能都优于现有技术中的隔热保温措施，能够使得本申请的保温炉体隔热保温性能优于现有技术中的保温炉体，从而能够更大程度地防止炉内热量散失，提高保温炉体的耐温隔热性能，此种排布设置层次更科学、合理，避免全部采用高性能的隔热材料而导致成本较高，还能够有效降低矿热炉的散热损失，降低辐射在炉壳外侧的温度，避免热量损失严重，避免造成电耗增加，从而避免浪费电能和热能，而且还能够避免矿热炉外围的温度较高而致使周围工作人员工作环境较为恶劣。同时，矿热炉内侧为第一微孔炭砖层和第二微孔炭砖层，具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，能够缓解高温硅水对矿热炉内侧的侵蚀，避免矿热炉内侧在炉内高温及高温硅水的侵蚀下容易损坏，维修更换频次较多而导致生产成本较高，能够延长保温炉体的使用寿命，减少维修更换频次，避免需要一个月维修更换一次，从而能够降低生产成本，提高经济效益。

附图说明

图1为本申请实施例中公开的一种工业硅冶炼炉的保温炉体的示意图；

图2为本申请实施例中公开的一种工业硅冶炼炉的保温炉体的另一示意图。

附图说明：炉底基层100、炉内底层200、半石墨炭砖层210、第二微孔炭砖层220、第一低温冷捣糊层230、炉侧保温层300、第一高铝砖层310、石墨板层320、第一微孔炭砖层330、第二低温冷捣糊层340、刚玉浇注料层350、炉眼部400、炉眼410、炉口段500、刚玉复合砖段510、高铝砖段520、黏土保护砖层600、钢壳700。

实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关实施例对本申请进行更全面的描述。实施例中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1和图2，本申请实施例公开一种工业硅冶炼炉的保温炉体（下文简称保温炉体），包括炉底基层100、炉内底层200、炉侧保温层300、炉眼部400和炉口段500，其中：

炉侧保温层300由外向内依次包括第一高铝砖层310、石墨板层320和第一微孔炭砖层330，第一高铝砖层310由高铝砖砌筑而成，高铝砖的型号为高铝砖LZ-80，石墨板层320由多层石墨板叠置而成，多层石墨板之间可以设置石墨毡，避免两层石墨板贴合后存在间隙而影响保温性能，第一微孔炭砖层330由微孔炭砖砌筑而成，微孔炭砖具有高强度、高耐火隔热性。由于耐火隔热性能由高至低依次为微孔炭砖、石墨板和高铝砖，因此将这三者由内向外依次设置，即炉侧保温层300由外至内各层的耐高温隔热性能逐渐增加，第一微孔炭砖层330和石墨板层320的隔热保温性能优于现有技术中的绝热层、隔热层、保温层和高温工作层，因此，能够使得炉侧保温层300的隔热保温性能优于现有技术中的保温炉体，一方面最大程度地防止热量逸散，使矿热炉内的温度更加稳定，提高炉侧保温层300的耐温隔热性能，另一方面内层的第一微孔炭砖层330耐高温隔热性能好，可以满足矿热炉内高温冶炼的要求，在内层的第一微孔炭砖层330隔热保温之后，外层的温度有所降低，因此外层的石墨板层320耐高温隔热性能要求降低，以此类推，此种结构的炉侧保温层300中各层排布设置层次更科学、合理。

同时，第一微孔炭砖层330具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，故将其设置到炉侧保温层300的内层还能够缓解高温硅水对炉侧保温层300的侵蚀，避免炉侧保温层300在炉内高温及高温硅水的侵蚀下容易损坏，维修更换频次较多而导致生产成本较高，通过第一微孔炭砖层330抗高温硅水侵蚀能够延长炉侧保温层300的使用寿命，减少维修更换频次，避免需要一个月维修更换一次，从而能够降低生产成本，提高经济效益。

炉内底层200包括半石墨炭砖层210和第二微孔炭砖层220，半石墨炭砖层210由半石墨炭砖（半石墨质焙烧炭砖）砌筑而成，半石墨炭砖的耐压强度≥38Mpa，能满足矿热炉的基本需要，主要适用于矿热炉底部，且能够提高耐高温隔热性能，第二微孔炭砖层220由微孔炭砖砌筑而成，半石墨炭砖层210设置于炉底基层100上，炉底基层100由三层高铝砖砌筑而成，每层高铝砖的型号不同，由下至上依次为高铝砖LZ-55、高铝砖LZ-75和高铝砖LZ-80，耐热保温性能依次递增。相似地，由于耐火隔热性能由高至低依次为微孔炭砖、半石墨炭砖和高铝砖，因此在炉底将这三者由上向下依次设置，即炉底由下向上各层的耐高温隔热性能逐渐增加，半石墨炭砖层210和第二微孔炭砖层220的隔热保温性能优于现有技术中的绝热层、隔热层、保温层和高温工作层，因此，能够使得炉底的隔热保温性能优于现有技术中的保温炉体，一方面最大程度地防止热量逸散，使矿热炉内的温度更加稳定，提高炉底的耐温隔热性能，另一方面上层的第二微孔炭砖层220耐高温隔热性能好，可以满足矿热炉内高温冶炼的要求，在上层的第二微孔炭砖层220隔热保温之后，外层的温度有所降低，因此下层的半石墨炭砖层210耐高温隔热性能要求降低，以此类推，此种结构的炉底中各层排布设置层次更科学、合理。

同时，第二微孔炭砖层220具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，故将其设置到炉底的上层还能够缓解高温硅水对炉底的侵蚀，有效保护炉底，延长炉底的使用寿命，减少维修更换频次，从而能够降低生产成本，提高经济效益。

第一高铝砖层310设置于炉底基层100上，且第一高铝砖层310围设于炉内底层200外侧，具体为半石墨炭砖层210外侧，石墨板层320、第一微孔炭砖层330和第二微孔炭砖层220设置于半石墨炭砖层210上，且第一微孔炭砖层330围设于第二微孔炭砖层220外侧，此种设置方式能够使得炉侧保温层300与炉底拼接处形成台阶交错，以使二者接触面积增多，有利于提高此处的隔热保温性能以及耐侵蚀能力。

第二微孔炭砖层220上铺设有第一低温冷捣糊层230，第一低温冷捣糊层230及炉侧保温层300内侧均设置有黏土保护砖层600，黏土保护砖层600能够有效保护第二微孔炭砖层220（炉底）和炉侧保温层300内侧不被高温硅水侵蚀，避免在炉内高温及高温硅水的侵蚀下容易损坏，从而延长使用寿命，减少维修更换频次，降低生产成本，提高经济效益。同时，在使用过程中，低温冷捣糊在炉内热量的加热下，熔化后将第二微孔炭砖层220与黏土保护砖层600连接形成为一个整体，能够进一步提高炉底的耐高温硅水侵蚀能力，且能够使得炉底内无空隙，使得炉底内瓷实、紧密、密实，也能够提高保温隔热性能。

炉眼部400贯穿设置于炉侧保温层300，且炉眼部400的炉眼410与黏土保护砖层600平齐，以便于高温硅水出炉，炉眼部400一体成型，在炉侧保温层300设置前，先将炉眼部400设置到半石墨炭砖层210上，然后再将炉侧保温层300设置到炉底基层100及半石墨炭砖层210上，炉侧保温层300预留炉眼部400的位置。炉口段500设置于炉侧保温层300上侧。

本申请实施例公开的一种工业硅冶炼炉的保温炉体中，炉侧保温层300由外向内依次包括耐火隔热性能由低至高的第一高铝砖层310、石墨板层320和第一微孔炭砖层330，且炉底由上至下依次为耐火隔热性能由高至低的第二微孔炭砖层220、半石墨炭砖层210和炉底基层100，也就是说，不论侧壁还是炉底，矿热炉由内向外的各层耐高温隔热性能逐渐增加，每层均满足相应耐高温隔热要求，且每层的隔热保温性能都优于现有技术中的隔热保温措施，能够使得本申请的保温炉体隔热保温性能优于现有技术中的保温炉体，从而能够更大程度地防止炉内热量散失，提高保温炉体的耐温隔热性能，此种排布设置层次更科学、合理，避免全部采用高性能的隔热材料而导致成本较高，还能够有效降低矿热炉的散热损失，降低辐射在炉壳外侧的温度，避免热量损失严重，避免造成电耗增加，从而避免浪费电能和热能，而且还能够避免矿热炉外围的温度较高而致使周围工作人员工作环境较为恶劣。同时，矿热炉内侧为第一微孔炭砖层330和第二微孔炭砖层220，具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，且黏土保护砖层600能够有效保护第二微孔炭砖层220（炉底）和炉侧保温层300内侧不被高温硅水侵蚀，能够缓解高温硅水对矿热炉内侧的侵蚀，避免矿热炉内侧在炉内高温及高温硅水的侵蚀下容易损坏，维修更换频次较多而导致生产成本较高，能够延长保温炉体的使用寿命，减少维修更换频次，避免需要一个月维修更换一次，从而能够降低生产成本，提高经济效益。

由于石墨板层320与第一微孔炭砖层330均为硬质，二者之间较难完全贴合，之间存在间隙，容易影响炉侧保温层300的隔热保温性能，作为优选，石墨板层320与第一微孔炭砖层330之间填充有第二低温冷捣糊层340，在使用过程中，低温冷捣糊在炉内热量的加热下，熔化后将石墨板层320与第一微孔炭砖层330连接形成为一个整体，能够加强炉侧保温层300的强度，且将石墨板层320与第一微孔炭砖层330之间的缝隙填充，避免石墨板层320与第一微孔炭砖层330之间存在缝隙，能够提高炉侧保温层300的隔热性能。

进一步地，第一高铝砖层310与石墨板层320之间填充有刚玉浇注料层350，刚玉浇注料层350在提高炉侧保温层300隔热性能的同时，还能够提高炉侧保温层300的强度。

同时第二低温冷捣糊层340和刚玉浇注料层350通过浇注而成，为一体成型，无拼接缝隙或砌筑缝隙，能够在横向上隔绝高温硅水，避免高温硅水通过拼接缝隙或砌筑缝隙烧穿炉侧保温层300，提高保温炉体的可靠性与稳定性。

在本申请中，炉眼部400为半石墨碳化硅一体炉眼炭砖，炉眼部400需要高温硅水穿出而出炉，因此其需要极高的耐高温性能和耐冲蚀性能，故采用半石墨碳化硅一体炉眼炭砖，半石墨碳化硅炭砖的耐高温性能优异，且具有优异的耐冲蚀性能，同时，炉眼部400一体成型，能够避免存在拼接缝隙或砌筑缝隙，避免高温硅水通过拼接缝隙或砌筑缝隙冲蚀，还能够避免高温硅水容易挂在拼接缝隙或砌筑缝隙处而影响正常出炉。

为了进一步便于高温硅水出炉，黏土保护砖层600靠近炉眼部400的区域倾斜向下设置，以使黏土保护砖层600靠近炉眼部400的区域形成低洼，且炉眼410处最低，能够使得高温硅水向此处聚集，从而通过炉眼410出炉，进而能够进一步便于高温硅水出炉。

在本申请中，炉口段500用于进料导料，位于炉内高温区的上侧，因此，炉口段500的温度相对较低，因此，无需采用隔热性能高而价格也高的材料，可选地，炉口段500包括刚玉复合砖段510和高铝砖段520，刚玉复合砖段510设置于炉侧保温层300上侧，高铝砖段520设置于刚玉复合砖段510上侧，刚玉复合砖段510的隔热性能优于高铝砖段520，这是由于刚玉复合砖段510更靠近炉内高温区，因此采用价格相对高铝砖较贵的刚玉复合砖，通过此种设置，合理排布不同隔热性能的材料，在满足隔热要求的前提下，节省高价材料，有助于降低建造成本。同时，高铝砖段520呈扩口状，便于进料导料。

作为优选，本申请公开的保温炉体还包括钢壳700，钢壳700设置于炉底基层100、炉侧保温层300和炉口段500的外侧，且钢壳700内侧填充有石棉毡、石墨毡或硅酸铝纤维毡中的至少一者，石棉毡、石墨毡和硅酸铝纤维毡能够起到最后一环隔热效果，还能够起到缓震、吸音效果。

本申请还公开一种工业硅冶炼炉，包括如上文任意实施例所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，矿热炉由内向外的各层耐高温隔热性能逐渐增加，且每层的隔热保温性能都优于现有技术中的隔热保温措施，提高保温炉体的耐温隔热性能，降低辐射在炉壳外侧的温度，微孔炭砖具有优良的抗高温硅水侵蚀性能，能够缓解高温硅水对矿热炉内侧的侵蚀。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，包括炉底基层（100）、炉内底层（200）、炉侧保温层（300）、炉眼部（400）和炉口段（500），所述炉侧保温层（300）由外向内依次包括第一高铝砖层（310）、石墨板层（320）和第一微孔炭砖层（330），所述炉内底层（200）包括半石墨炭砖层（210）和第二微孔炭砖层（220），所述半石墨炭砖层（210）和所述第一高铝砖层（310）设置于所述炉底基层（100）上，所述石墨板层（320）、所述第一微孔炭砖层（330）和所述第二微孔炭砖层（220）设置于所述半石墨炭砖层（210）上，所述第二微孔炭砖层（220）上铺设有第一低温冷捣糊层（230），所述第一低温冷捣糊层（230）及所述炉侧保温层（300）内侧均设置有黏土保护砖层（600），所述炉眼部（400）贯穿设置于所述炉侧保温层（300），且所述炉眼部（400）的炉眼（410）与所述黏土保护砖层（600）平齐，所述炉口段（500）设置于所述炉侧保温层（300）上侧。

2.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，所述石墨板层（320）与所述第一微孔炭砖层（330）之间填充有第二低温冷捣糊层（340）。

3.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，所述第一高铝砖层（310）与所述石墨板层（320）之间填充有刚玉浇注料层（350）。

4.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，所述炉眼部（400）为半石墨碳化硅一体炉眼炭砖。

5.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，所述黏土保护砖层（600）靠近所述炉眼部（400）的区域倾斜向下设置。

6.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，所述炉口段（500）包括刚玉复合砖段（510）和高铝砖段（520），所述刚玉复合砖段（510）设置于所述炉侧保温层（300）上侧，所述高铝砖段（520）设置于所述刚玉复合砖段（510）上侧，且所述高铝砖段（520）呈扩口状。

7.根据权利要求1所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体，其特征在于，还包括钢壳（700），所述钢壳（700）设置于所述炉底基层（100）、所述炉侧保温层（300）和所述炉口段（500）的外侧，且所述钢壳（700）内侧填充有石棉毡、石墨毡或硅酸铝纤维毡中的至少一者。

8.一种工业硅冶炼炉，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的一种工业硅冶炼炉的保温炉体。