TW410266B - Cooling elements for shaft furnace - Google Patents

Description

410266 A7 _B7_ _ 五、發明説明（，） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明關於一種豎式爐（Schachtoisfen，英：shaft furnace)用，特別是高爐(鼓風爐)用的冷卻元件，該豎式爐 具有耐火之襯層，該冷卻元件由銅或滲低量合金之銅合金 製成，具有設在內部的冷媒流道。 豎式爐，特別是高爐的鋼套(Panzer)所用的冷卻系統在 「鋼與鐵」l〇6(1986)No.5，205〜210頁已詳述。除了用所 請之冷卻箱作冷卻外，在近幾，年來，越來越多地使用用冷 卻板作冷卻，這是所謂的「桶板」（Stave)，由鑄鐵與銅製 成。 在德專利DE 39 25 280中發表了一種由灰鑄鐵製的冷 卻板，其中冷卻流道由冷卻管構成，冷卻管鑄入該鑄造體 中。其缺點爲：爲了避免滲炭(Aufkohlung)，需要將冷卻管 施一覆層，把從冷卻板或桶板的熱側經桶板體及管壁到冷 卻水的熱流阻止。因此這種桶板往往達到很高溫度，在此 溫度會發生波來鐵分解(>760°C);在鑄造體中形成裂痕，且 在較短操作時間後，鑄造材料已在冷卻管之前先毀壞了。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此人們在硏究用以下方式使該鑄鐵桶板能維持較長 久；其方式係鑄入多數之冷卻管，並將它們設成部分地也 在不同平面中平行於熱側。如此固然該灰鑄鐵捅板會複雜 且昂貴得多，但其持久性並未隨成本成比例地提高。 所請的「銅桶板」作了顯著了改善，它係發表於瓌專 利DE 20 07 511中，且由滾壓之銅材料製造，其中冷卻流 道係藉著平行於熱側鑽而放入。如此所達成之熱流不 受千擾，也不受管覆層阻止，這種銅桶板在其熱側比起由 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 410266 … A7 ___B7 ____ 五、發明説明（2 ) 灰鑄鐵製的鋼板來要冷得多，因此在該處-與灰鑄鐵桶板的 情形不同者-形成~個由溶礦(Moller)材料(爐料)構成的穩定 外殼，它有絕熱的作用。因此銅桶板的材料雖然有高的導 熱性，但從高爐導出的熱卻比灰鑄鐵桶板要來很少。此銅 桶板的另一優點爲：它的構造(約150腿)可作得比灰鑄鐵 桶板約(250 mm)的場合更薄。因此，在一定的高爐的輪廓剖 面情形，使用銅桶板時，有效體積就大大提高。 但是銅桶板勝過鑄鐵桶板的決定性的優點乃是：它由 於材料的性質而不會生裂痕，且表面磨損極小。在一項爲 期十年的長期硏究中觀察到材料損失只有3〜4匪。因此， 當肋稜高50 mm時，估計其使得壽命約150年，這遠超了所 屬之高爐的壽命。 此習知之銅桶板的一缺點爲，它往往要做得較堅實， 因此笨重且昂貴。加工成本由於各方面的機械加工-銑入槽 '鑽深孔、以及將管接頭焊入-而十分可觀。切削之材料層 佔總重量的很大部分，而回收的價格卻低得多。另一缺點 爲：當鑽深孔超過2〜3 mm深度時，不能小於一定之流道直 徑，否則會有鑽頭跑掉之虞。如此所產生之流道比所需者 大；對於冷卻水的量而言，也是供過於需，因爲需要的1.5 米/秒的最低速度，以在高溫度負荷時將管壁上形成的水氣 泡沖掉。因此冷卻水的變熱率不合經濟地低。 本發明的目的，不同於習知銅桶板，係要將材料成本 及加成本大大降低，但提供一種穩定的冷卻元件，它可因 應高爐操作中的強大應力負荷而建造，可用低安裝成本來 __ 4 本紙張尺度適用中國國家標孪（CNS ) A4規格（210 X 2P7公餐）' (请先聞讀背面之注意事項再填寫本I) ，?τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^10266 A7 ______B7 發明说明（）） 安裝，且其使用壽命至少和一高爐設備在同樣等級。 ；---Γο^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明另一目的在於：利用適當之非圓形的冷卻水流 動橫截面形狀達到更高的冷卻水變熱速率，而不會因此使 冷卻水流速低於所需最低速度(此速度係用於在高熱負荷持 把管壁形成的水氣泡沖掉及送走所需者）。 最後一點，熱側係設計成可用低成本造成一種表面， 由熔礦材料形成的殼可很好地P在其上。 此目的達成之道，係用申請專利範圍第1項所述方式 ，本發明其他有利的次要特點見於相關附屬項第2〜7項中 〇 此目的另一種達成之道係如申請專利範圍第8項所述 ，此另種解決方案的有利的進一步特色見於相關附屬項第 9〜10項。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依申請專利範圍第1項的標的詳細言之係如下達成： 雖然一種傳統的銅冷卻元件大多有四個平行冷卻流道 ，它們在一銅塊中平行於熱側延伸，本發明的冷卻元件則 是由一條銅型條之適當選擇之長度段構成，該銅型條係連 續壓製成滾壓而成，有一個或數個圓形或非圓形的冷卻流 道，利用相關的肋條（它們從該冷卻流道發出）可使該連續 壓製或滾壓的銅型條有足夠韌性，使它可忍受高爐操作的 強大應力負荷；它們特別是指設在朝向爐鋼套那一側的冷 卻元件上的固定稜條。它們同樣用於將冷卻元件固定在高 爐鋼套上。此銅冷卻元件之高爐鋼套的側框條係用於將高 爐鋼套整蓋住而保護。其寬度係設定成使它們與相鄰元件 _^_ 5 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 410266 A7 __B7_ 五、發明説明（仏） 的相關框條呈重疊方式或合在一起地作封閉。如此，即使 是高爐鋼套〔爐身中段(Rost)、豎坑〕的錐形部的直徑或周 長的差也可以抵消，突伸到爐內部的熔渣肋條在熱側受到 機械後加工成彤，使得它們可以使固體或麵糰狀熔礦材料 構成的層更容易並穩定地粘附在銅冷卻元件的熱側上。 此銅冷卻元件可以在安裝處附近在建造位置上切成正 確長度並彎曲。爲此，在個別銅冷卻元件的上、下側上將 側邊的框條用鋸切、硏磨切、或燒灼的方式切斷或除去， 把留下的圓形或非圓形的流道橫截面作對應的拐彎，並經 高爐鋼套中之對應開口導進。冷卻元件經由供冷水流過的 中間管件接到高爐的冷卻水循環系統。在此，爲了使鋼套 開口的直徑儘量小，可將在高爐鋼套內及在外面的流道橫 截面利用冷變形再變成圓形橫截面。爲了將冷卻元件固定 在鋼套上，在朝向鋼套延伸的肋條中有孔以供冷卻元件之 用；固定在高爐鋼套上的攜帶元件嵌入這些肋條中；肋條 與攜帶元件之間的連接，舉例而言，係利用推入而確保住 的配合銷或螺栓。在機械式安裝之後，用習知方式將銅冷 卻元件用一種低導熱的耐火料作襯墊β 在本發明另一變Μ方式之設計中，同樣地使用滾壓過 或連續壓製的銅型條，其中該型條做成長方形’且側邊有 一條槽及一彈簧，以供冷卻元件相嵌合連接。 利用數個這種元件相嵌合，形成一種組合之銅塊’它 具有位在其內的長方彤冷卻流道。利用這種冷卻元件側邊 的設計，個別構件之間的連接部可以無接縫’這些構件被 6 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 Ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 410266 五、發明説明（女） 旋上以將局爐暨坑中及商爐概的錐度作補償。因此，在所 有位置，可確實使高爐鋼套做縫隙的熱保護層。 n. «m n^i In m i^— nn mi i ^¾ .T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在冷卻元件的頭端設有類似之連續壓製的型條，同樣 爲u形，但具有較大之冷卻流道橫截面。如此冷卻水經該 組合之冷卻元件之上部及下部上的一管件進入/及出來。如 此所製之冷卻元件固然需要略大一些的材料及製造成件， 這是由箱型條互相搭合以及由.腳件與頭件的製造而決定者 ，但它比起具管橫截面及所設之肋條的銅冷卻元件更平坦 ，因此可配合爐部的拱曲，固定在爐壁上的作業可用傳統 方式冷卻元件中具有螺統的齊孔以及穿過爐鋼套的固定螺 旋達成，該螺旋在外側係利用焊合之蓋罩成爲密不透氣方 式。 茲利用示意示的實施例圖說明。 圖式中： 第一圖係經過一個具熔渣肋條的銅冷卻元件的橫截面 圖， 第二圖係具熔渣肋條的銅冷卻元件的側視圖， 經濟部智慧財產局員工消#合作社印製 第三圖係具有熔渣肋條的冷卻元件的縱剖面圖’ 第四圖係經一個由長方型條構成之銅冷卻元件的橫截 面圖； 第五圖係由長方型條構成之重疊設置的銅冷卻元件的 側視圖， 第六圖係由長方型條構成之銅冷卻元件的縱剖面圖’ 第七圖係由長方型條構成之銅冷卻元件的上蓋的上視 _；_ 7_________ 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X29?公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 410266 A7 B7 五、發明説明（6 ) 圖， 第八圖係由長方型條構成之銅冷卻元件的下蓋的上視 圖。 〔圖號說明〕 ⑴ 冷卻元件 ⑵ 可爲圓形或橢圓形的冷卻流道 ⑶ 側框條 ， ⑷ 熔渣肋條 (5) 固定肋條 (6) [在(5)與⑻中的]孔 (7) 螺栓 ⑻ 固定元件 (9) 高爐鋼套 (10) 耐火襯墊 (11) 冷卻元件，長方形，具有槽 (12) 冷卻流道 (13) 冷卻元件，長方形，具有彈簧片 (14) 固定元件 (15) 上蓋 (16) 管件 (17) 下蓋 (1S) 槽/凹陷部 (19) 在(9)中的開口 第一圖顯示一冷卻元件（1)的橫截面，它係由一條連續 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 410266 A7 B7 五、發明説明（7 ) 壓製或滾壓的型條部段構成，該型條部段內設有一條或數 條長形冷卻流道(2)，其橫截面爲圓形或非圓形。 此冷卻元件⑴設有側框條(3)，側框條之背向高爐壁(9) 的那一側上設有熔渣肋條(4)，沿垂直方向通過。在朝向高 爐壁(9)的那一側上設有一固定肋條(5) 〇 冷卻元件⑴利用螺栓(7)固定在固定元件(8)、高爐壁 (9)及固定肋條(5)的孔（6)中，冷卻元件⑴與高爐壁(9)之間 的中間空間用一種耐火的襯墊料(10)充。 依第二圖，冷卻元件(1)的上、下端隨冷卻流道(2)向高 爐壁(9)方向彎了 90° ，並通過高爐壁(9)的開口。上、下框 條(13)與熔渣肋條(4)垂直延伸，且利用凹陷部(18)與下一個 冷卻元件構成一平平蓋住的接頭連接部。在高爐壁(8)(9)上 的固定作用係利用一銷(7)，該銷通過固定肋條(5)及固定元 件(8)。 第三圖顯示具橢圓形冷卻流道(2)的一縱部面。框條(3) 設在冷卻流道(2)兩側》在朝向高爐壁(9)之固定元件(8)的那 一側上設有一長形固定肋條(5)。 有一螺栓(7)通過固定肋條(5)與固定元件⑻中的一孔 (6)，以將此冷卻元件固定在高爐壁。 第四圖顯示一冷卻元件(1)的另一變更實例的上視圖， 它由一個具有槽的長方形冷卻元件（11)以及一個具有彈簧 片的長方形冷卻元件（13)構成，有一條冷卻流道（12)加工到 該冷卻元件(11)(13)中。 冷卻元件⑴利用固定元件（14)固定到高爐鋼套(9)上。 9 ------- V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨0X297公釐} 410266 A7 B7_____ 五、發明説明（？） 在冷卻元件(1)與高爐鋼套(9)之間放入一種耐火襯墊（1〇)。 第五圖顯示上、下重疊固定在高爐鋼套(9)上的冷卻元 件（1)(11)(12)(13)的側視圖。冷卻元件（1)各利用一個具有管 件(16)的上蓋（15)與下蓋（17)蓋住，該管件（16)用於供應冷媒 及將冷媒導離。 藉著蓋（15)(16)中交錯設置的凹隙（18)，可使冷卻元件 (1)重疊地設在高爐鋼套(9)上。. 第六圖顯示經一安裝位置右邊的冷卻元件（1>的縱剖面 圖，它由一個具槽的長方形冷卻元件（11)、一個具彈簧片 的長方形冷卻元件（13)以及一個上蓋（15)與一下蓋（17)蓋成 ，該上、下蓋各具有一管件(16)及一凹陷部。 冷水經下蓋（17)中的管件（16)進入，在流經上蓋（15)中 的管件(16)流道及卻流道(12)後離開. 第七圖與第八圖各顯示上蓋（15)與下蓋（17)的上視圖， 它們各具有管件（16)以及具槽的冷卻元件以及具彈簧片的 冷卻元件（13)，包含該二冷卻流道(12)。 ----------Γο^.— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格UI0X297公釐）

Claims (1)

1. 410266 A8 B8 __- gss _ 六、申請專利範圍 1. 一種設有耐火襯層的豎式爐(特別是高爐)用的冷卻元 件，由銅或低滲合金之銅合金構成，具有設在內部的冷媒 流道，其特徵在： -該冷卻元件(1)由一條連續壓製或滾壓的型條部段構成 J -該冷卻元件(1)內部包含一條或數條截圓形或非圓形的 冷卻流道(2)， -該冷卻元件(1)設有側邊之框條(3)， -該冷卻元件⑴之背向高爐壁(9)的一側上設有至少一 條貫行的熔渣肋條(4)，沿垂直方向延伸， -該冷卻元件⑴在朝向高爐壁⑼的一側上設有至少一 條固定肋條(5)。 2. 如申請專利範.圍第1項之冷卻元件，其中： 該冷卻元件⑴的上端與下端隨冷卻道⑵向高爐壁(9)方 向彎曲了 90° ， -該冷卻元件(1)的上端及下端與側稜側(3)分離》 3. 如申請專利範圍第1項之冷卻元件，其中·· 該冷卻元件⑴在背向高爐壁⑼的一側沿垂直方向設有 二條或多數相平行延伸的熔渣肋條(4)。 4. 如申請專利範圍第1項之冷卻元件，其中： 至少有一孔(6)加工到該固定肋條(5)中。 5. 如申請專利範圍第1項之冷卻元件，其中： 有一凹陷部(18)加工到該框條(3)中。 6. 如申請專利範圍第1項或第2項之冷卻元件，其中 1 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ο 裝- - 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公簸） 416266 as C8 D8 六、申請專利範圍 該冷卻元件⑴的固定肋條(5)利用螺栓⑺裝在高爐壁 (9)的固定元件⑻上，且該框條⑶在冷卻元件（1)的凹陷部 (18)中重疊排列。 7. 如申請專利範圍第1項或第2項之冷卻元件，其中 該冷卻元件（1)的固定肋修(5)利用螺栓(7)裝在高爐壁 (9)的固定元件上，而冷卻元件(1)的框條(3)設成一片。 8. —種設有耐火襯層的豎式爐(特別是高爐)用的冷卻元 件，由銅或低滲合金之銅合金製成，具有設在內部的冷卻 流道，其特徵在： -該冷卻元件由一條具槽(11)之連續壓製成之長方型條 部段及一條具有彈簧片（13)之連續壓製成之長方型條部段 構成， -在該型條部段(11)(13)中設有冷卻流道(12)， -在該型條部段（11)(13)可用一上蓋（15)及與一下蓋（17) 封閉， -各有一管件（16)由側面插入該上蓋（15)及該下蓋（17)中 ，該管件（16)與冷卻流道(12)連接。 9. 如申請專利範圍第8項之冷卻元件，其中·· 該冷卻元件（1)利用固定元件(14)固定在高爐鋼套(9)上 〇 10. 如申請專利範圍第1項之冷卻元件，其中： 該上蓋（15)與下蓋（17)各設有一凹陷部（18)。 2___ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^1 ^^1 - ------ - - - - - - - ·Ίί 士 r/ I ο (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) f. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製