CN1048235A - 输送铁水的导槽结构 - Google Patents

Abstract

高炉出铁时输送铁水的导槽结构，包括提供流铁 水的槽形表面的内衬层(2)，在内衬层(2)外面的固定 衬层(3)和再外面的一层高导热率的外衬层(6，7)。 所述的外衬层包括底板(6)和两相对的侧壁(7)，侧壁 (7)的底端与底板(6)是可传热相连的。为改善抗热 应力的性能，至少外衬层的侧壁(7)和底板(6)之一 (但不是全部衬层)的外面紧连着至少一层隔热层(8， 9)，而外衬层(6，7)的其余部分与散热装置(10，11， 12)相连。

Description

本发明涉及高炉出铁时输送铁水的导槽结构，也涉及冷却这种结构的方法。用于输送从高炉中放出的铁水流的导槽结构主要包括一个称为“出铁槽”的主槽道和称为“铁水浇道”的辅槽道，出铁槽从出铁口伸出来，输送铁水和渣;而铁水浇道从出铁槽分支出来，用来输送渣成铁水。

一般，这种导槽结构包括至少一层在工作时提供与铁水接触的表面的耐磨内衬，一层包容该耐磨内衬的固定衬层以及在固定衬层外部的钢或水泥的支撑结构。例如，一种典型的出铁槽长10至12米，宽3米。在欧洲专利EP-A-90761和EP-A-143971所公开的导槽结构中，冷却通道设置在外支撑内的衬层中，而在欧洲专利EP-A-60239公开的结构中，槽形金属支撑内有供冷却剂（特别如空气）流通的空间。

1988年10月“钢铁工程师”杂志（“Iron  and  Steel  Engineer”）第47-51页，特别是第48页的图2介绍了一种水冷出铁槽，它包括一层耐磨内衬，一层氧化铝固定衬层，在该固定衬层外的两层具有高导热性的石墨层，以及三面都用水冷的钢盒槽。

这里要说明的是，本发明并不局限于水冷导槽结构，也涉及气冷结构和用其它冷却方法，例如使用乙二醇/水的混合物来冷却的结构如上述“钢铁工程师”杂志的文章中已说明过的那样。

出铁槽或浇道的耐磨内衬可以用例如耐火水泥构成。固定衬层可以用混有氧化铝的碳砖或单单由氧化铝砖构成。在钢盒槽和固定衬层的外面之间的外衬层可以用石墨、碳或半石墨来制成。

从强度方面考虑这种外支撑的钢壳的温度不应高于200℃的温度。从高炉放出的铁水直接与耐磨内衬接触，而铁水的温度又高达1450-1550℃，结果在铁水导槽结构中产生了热应力。出铁槽或铁水浇道承受热负荷的方式基本上决定了铁水浇道的寿命。

由于上述热应力作用所产生的一个问题是出铁槽或铁水浇道会产生开裂，这个问题在共同未决的美国专利申请US447053（1990年1月5日提交，尚未公开），欧洲专利申请89203088号，澳大利亚专利46940/89号，印度专利申请917/MAS/89号和中国专利申请89109391号中已说明过。浇道的开裂使得漏出的铁水填充在钢支撑外侧的间隙中，使得修理工作化费很大。为了维修，在漏铁水的位置，出铁槽或铁水浇道必须完全拆除以便清除凝固的生铁。然后再把出铁槽或铁水浇道装好。这些工作修理费用很高。在出铁槽或铁水浇道溢流时，铁水会充入钢支撑与支撑出铁槽或铁水浇道的撑柱之间的间隙内。那么，这些凝固的生铁也必须设法除去，也出现了上述同样的缺点。

本发明的目的是防止或减少现有技术中的上述问题，提供一种能很好吸收热应力并且不易开裂的输送铁水的导槽结构。

按照本发明的一种高炉出铁时输送铁水的导槽结构，包括耐磨内衬、固定衬层和外衬层，该耐磨内衬提供了流铁水用的槽形表面，固定衬层在耐磨内衬的外面，而在固定衬层的外面是有高导热率的外衬层。所述的外衬层包括底板和两相对的侧壁，侧壁的底端与底板是可传热相连的。至少所述外衬层的侧壁和底板之一（但不是全部外衬层）的外面紧连着至少一层隔热层。所述外衬层的其余部分与散热装置相连。所述的隔热层至少部分由耐火材料制成。

按照本发明冷却出铁时输送铁水的导槽结构的方法，其中所述的导槽结构包括耐磨内衬，固定衬层和外衬层，该方法的特征在于冷却至少所述的外衬层的侧壁和底板之一，但不是全部外衬层，而限制所述的外衬层的其余部分往外散热。

可以设想，外衬层的水平底板不直接冷却而在它的外面直接紧贴着一隔热层，而要通过外衬层的两侧壁散掉的热量用水冷或气冷侧壁来带走。在这种情况下，为了防止从铁水浇道溢出的铁水流入导槽结构两侧壁的两侧，在导槽结构的顶部可设置水平的盖板。

但是，最好还是在外衬层的外面直接紧贴隔热层，而在外衬层的底板连接散热装置以便把热量从底板散走。这样，侧壁也通过与它们传热相连的底板来冷却。

本发明就是基于通过外衬层的侧壁和底板其中之一，但不是全部外衬层来散掉所有要散掉的热量，而且最好是通过底板来散热这样一个大胆的想法。这样，就可以放弃如在上述钢铁工程师”杂志的文章中所提出的一般的原理，也就是通过出铁槽的所有的壁包括侧壁和底板来散热的方法。

意想不到地发现，本发明上述导槽结构外衬层的冷却效果降低很少，对导槽形结构的性能没有什么影响。由于外衬层是高导热率的，所以未被直接冷却的部位不会出现过热。

按照本发明的导槽结构，其实质是，它的外衬层的侧壁与外衬层的底板之间是传热相连。因而在本发明的最佳实施例中，外衬层的侧壁外面可直接紧贴隔热层。这样通过外衬层的侧壁与底板之间的传热来散掉热量。在该最佳实施例中，导槽结构两侧的间隙不会再填进铁水，因为现在这些间隙完全为侧壁外面的衬层所填充。

外衬层的导热系数最好大于约29W/mR。外衬层最好用石墨制成。

为了提高导槽结构的使用寿命，最好在所述的固定衬层与至少外衬层的侧壁和底板之一之间设置至少一层或几层可压缩材料层，例如毡层，用于吸收工作时槽形结构的热膨胀。同样，最好在所述的隔热层的最外层的也至少部分设置可压缩材料层。

导槽结构可以很有利地只跟作为外支撑的钢底板相连。钢底板可用作构建导槽结构的基础。在这种情况下，要求用一层有低的导热系数的薄隔层夹在导槽结构的外衬层和钢底板之间，这样，钢底板的温度不会超过最高的允许温度200℃，而该薄隔层会把外衬层的热量充分地传到钢底板以使外衬层有足够的冷却。薄隔层的导热系数在1～5W/mk，最好为1-2W/mk就足够的。

最好装上散热装置，通过强制空气冷却使钢底板散热。导槽结构下面，也就是在钢底板和支撑浇道的外部结构件之间形成单个或多个槽缝，冷却空气可在槽缝中通过以使钢底板散热。可以在所述的槽缝的一端装上一个抽风扇来做到这一点。但是，如果散热装置包括在冷却空气的入口侧对冷却空气施加过压的装置，则会得到最好的结果。这样，与使用一个抽风扇相比，使用上述的散热装置可以在沿钢底板形成一个更大得多的冷却空气流。

下面将参照附图，通过本发明的导槽结构的非限制性的实施例来详细说明本发明，图1示出了本发明的一个铁水浇道的横剖面图。类似的结构也可以用于本发明的出铁槽。

图1示出，输送从高炉的出铁口流出来的铁水的具有槽形表面的铁水浇道1由耐磨内衬2形成。可由可相对移动的几层构成的内衬2可以用各种材料制成，但通常用耐火水泥制成。在内衬2外面，直接与该内衬紧贴的是由无定形碳砖制的中间衬层3，它构成使内衬2温度稳定的固定衬层。在中间衬层3的外面是耐火水泥制的隔热层4。在隔热层4的外面是由两相对的侧壁7和一底板6构成的外砖层。隔热层4使外衬层6、7的温度不超过约600℃。

铁水浇道还设置有可压缩的陶瓷毡层15、16，它们分别设置在外衬层的侧壁7和隔热层4之间以及隔热层4的侧壁和中间衬层3之间，以吸收工作时铁水浇道结构的热膨胀。

外衬层6，7由导热材料制成，侧壁7和底板6之间是传热相连。设置的砖提供了好的热流，也就是它们之间没有隔热层。如果砖缝之间有缝隙，则用传热很好的耐火水泥浆加以填充。外衬层6，7的砖用石墨、碳或半石墨，最好由石墨制成，外衬层，特别在它的侧壁7和底板6之间有足够的导热性，因此可以在外衬层的侧壁7外面直接隔热层8，9，而只通过底板6来传走热量，这一点在下面还要说明。隔热层8用高氧化铝水泥制成，而外面的隔热层9不要求用耐火材料制成，而可以由没有耐火性能的但隔热性能好的水泥制成。

在铁水浇道的侧面隔热层8、9的外侧还要设置可压缩材料层14，以吸收浇道的膨胀。该可压缩材料14可由陶瓷毡制成。

在浇道的底部设置有支撑的钢底板10。在钢底板10与外衬层的底板6之间是由耐火水泥制成的薄隔热层11。该薄隔热层11的厚度及导热系数的选定要使它能将足够的热量传到钢底板10上，但又要能防止钢底板10的温度超过约200℃。

具有低导热性的薄隔热层11具有一个重要的作用。例如在出铁槽或铁水浇道的耐磨内衬和固定衬层出现开裂的情况时，铁水就会漏出铁槽或铁水浇道的底部。这时，石墨制的外衬层6，7把铁水结成凝固状态而起到了安全保护作用。如果没有薄隔热层11那么就会把很危险的局部热负荷传到邻近石墨层的钢底板10，而使钢板很快被破坏。设置薄隔热层11能使石墨层的热负荷分散开，这样就延长了钢底板的使用寿命。

浇道的冷却可以用强制空冷、水冷或用其它类似方法冷却钢底板10。在所述的实施例中，使用强制空气冷却。冷却空气吹过钢底板10和通过型材13支撑着浇道的支撑结构之间的槽12，以使钢底板10散热。在槽12的气流方向的上游设置了鼓风装置（风扇）。钢底板10的厚度约为0.7cm或更厚一些。

如前所述，固定衬层3和外衬层6，7由砖制成。而其它各层24、8、9和11是由可浇注成形的材料制成。根据对各层的导热作用要求不同，选定它们材料的导热性。在所述的实施例中，最好使各层材料的导热率落在下面的范围内：

层次  导热率（W/mK）

2  约为2

3  5～15

4  1～5

6，7  50～100

8  1～5

9  0.5～1

11  1～5（最好为2）

所述的铁水浇道的两侧上面还有用高氧化铝水泥浇注制成的盖板17，用来避免由流槽中溅出的铁水与浇道外面几层3、4、7、8、9相接触。特别是具有高的隔热性的隔热层8，9不具有耐火性经受不住铁水的作用。在这两个隔热层8，9上面再加上一层由浇注高氧化铝水泥制成的保护层18来保护它们。

在所述的导槽结构的外面是一层水泥结构19，它与现有的浇道结构所用的实际上是一样的。在该水泥结构19内有水泥层20和由泥浆和高氧化铝水泥制的薄层21和22以提供装配浇道用的光滑表面。

Claims (13)

1、高炉出铁时输送铁水的导槽结构，包括耐磨内衬(2)、固定衬层(3)和外衬层(6，7)，该耐磨内衬(2)提供了流铁水用的槽形表面，固定衬层(3)在耐磨内衬(2)的外面，而在固定衬层(3)的外面是有高导热率的外衬层(6，7)，所述的外衬层包括底板(6)和两相对的侧壁(7)，侧壁(7)的底端与底板(6)是可传热相连的，其特征在于至少所述的外衬层的侧壁(7)和底板(6)之一，但不是全部外衬层的外面紧连着至少一层隔热层(8，9)，而外衬层(6，7)的其余部分与散热装置(10，11，12)相连。

2、按照权利要求1的导槽结构，其特征在于所述的外衬层的侧壁（7）的外面紧连着所述的隔热层（8，9），而所述的底板（6）与所述的散热装置（10，11，12）是可传热相连的。

3、按照权利要求1或2的导槽结构，其特征在于所述的外衬层（6，7）的导热率大于29W/mK。

4、按照权利要求1至3中任一项的导槽结构，其特征在于所述的外衬层（6，7）是由石墨制成的。

5、按照权利要求1至4中任一项的导槽结构，其特征在于在所述的固定衬层（3）与至少外衬层的侧壁（7）和底板（6）之一之间设置至少一层用于吸收热膨胀的可压缩材料层（15，16）。

6、按照权利要求1至5中任一项的导槽结构，其特征在于至少在所述的隔热层（8，9）中的一层的外面设置了可压缩材料层（14）。

7、按照权利要求1至6中任一项的导槽结构，其特征在于所述的散热装置包括支撑的钢底板（10）。

8、按照权利要求7的导槽结构，其特征在于在所述的外衬层（6，7）和所述的钢底板（10）之间设置了导热率比所述的外衬层（6，7）的导热率低的薄隔热层（11）。

9、按照权利要求8的导槽结构，其特征在于所述的薄隔层（11）的导热率为1～5W/mK。

10、按照权利要求7至9中任一项的导槽结构，其特征在于所述的散热装置包括冷却所述钢底板（10）的强制空气冷却装置。

11、按照权利要求10的导槽结构，其特征在于所述的强制空气冷却装置包括对在所述的钢底板（10）的气流上游侧的冷却空气施加过压的装置。

12、冷却高炉出铁时输送铁水的导槽结构的方法，其中所述的导槽结构包括耐磨内衬（2）、固定衬层（3）和外衬层（6，7）该耐磨内衬提供了流铁水用的槽形表面，固定衬层（3）在耐磨内衬（2）的外面，而在固定衬层（3）的外面是具有高导热性的外衬层（6，7），所述的外衬层包括底板（6）和两相对的侧壁（7），侧壁（7）的底端与底板（6）是可传热连结，所述方法的特征在于冷却至少所述的外衬层的侧壁（7）和底板（6）之一，但不是全部外衬层，而限制所述的外衬层（6，7）中的其余部分往外散热。

13、按照权利要求12的方法，其特征在于冷却所述的外衬层的底板（6），而限制所述的外衬层的侧壁（7）往外散热。