CN211367612U - 长寿型高炉炉底炉缸*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种长寿型高炉炉底炉缸***，包括：炉缸、炉底，该长寿型高炉炉底炉缸***还包括：外径由下而上逐渐变小的圆锥形炉壳、设置在圆锥形炉壳内的炉底耐材和炉缸耐材，以及炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器，其中：炉底耐材，设置在炉底上；炉底冷却设备，与炉底耐材连接，用于为炉底耐材提供冷却水；炉底监控传感器，与炉底耐材连接，用于监控炉底耐材的温度；炉缸耐材，环形设置在炉底耐材上；炉缸冷却设备，与炉缸耐材连接，用于为炉缸耐材提供冷却水；炉缸监控传感器，与炉缸耐材连接，用于监控炉缸耐材的温度。通过本实用新型，可以减少炉缸耐材被破坏的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶金行业炼铁领域，具体涉及一种长寿型高炉炉底炉缸***。
背景技术
高炉寿命的薄弱环节是炉底、炉缸、炉腹、炉腰和炉身下部。炉缸内盛装铁水和熔渣的温度一般为1450-1500℃，特别是风口区燃烧焦炭产生大量煤气，是高炉内温度最高的区域，其温度在2000-2300℃。作为炉底、炉缸内衬的耐材，除受高温作用外，还受到渣铁的化学侵蚀与铁水冲刷。炉底主要为铁水的渗入侵蚀，同时碱和锌的侵蚀也很严重。高炉的炉底和炉缸是高炉负荷最重的区域，它们的寿命决定了高炉炉役期的长短。
国内外高炉传统的炉底炉缸结构可归纳为两种：隔热型复合结构、导热型全炭砖结构。
隔热型复合结构主要是炭砖加陶瓷杯，其主要缺陷包括：陶瓷杯不可逆转的消耗保护；陶瓷杯与炭砖的热膨胀存在很大的差异，导致内部应力集中，易造成风口上翘、炉壳开裂等现象；陶瓷杯与炭砖间膨胀缝易富集碱金属，为锌蒸汽、铁水、煤气提供了通道；与炉缸传热体系相矛盾，炉缸冷却水无用损耗较大。陶瓷杯在侵蚀殆尽时，可能会在局部突然坍塌而无法快速形成保护层，这使得炭砖失去保护直接暴露在铁水中，加速炭砖的溶蚀。炉底陶瓷垫与周围炭砖间的捣料层成为薄弱环节，在捣料层发生局部侵蚀后，铁水就会钻到陶瓷垫下方而使陶瓷垫漂浮。
导热型全炭砖结构的缺陷主要包括：炭砖抗铁水溶蚀、抗氧化、抗冲刷的性能较差。由于铁水环流、凝固潜热的存在，形成的渣***滞层不够稳定。并且，炭砖温度高，易侵蚀，易脆化，炉缸热量损失较大。
国内外高炉炉底、炉缸的冷却结构有很多种形式，目前较为普遍的是采用水冷结构，把炉底和风口大套的水冷***以串联的方式连接，炉缸冷却***和炉腹、炉腰、炉体的冷却***串联，通过冷却水的热交换作用实现对炉底和炉缸耐材的保护。
在常规设计中，炉缸对应的炉壳是自下而上直径相同的圆柱形。当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，只能靠炉壳和炉缸耐材之间的摩擦力阻止炉缸耐材上浮，炉壳对炉缸耐材没有额外的束缚，炉缸耐材容易被破坏。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种长寿型高炉炉底炉缸***，以解决上述提及的炉缸耐材容易被破坏的问题。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种长寿型高炉炉底炉缸***，所述长寿型高炉炉底炉缸***包括：炉缸、炉底，所述长寿型高炉炉底炉缸***还包括：外径由下而上逐渐变小的圆锥形炉壳、设置在所述圆锥形炉壳内的炉底耐材和炉缸耐材，以及炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器，其中：所述炉底耐材，设置在所述炉底上；所述炉底冷却设备，与所述炉底耐材连接，用于为所述炉底耐材提供冷却水；所述炉底监控传感器，与所述炉底耐材连接，用于监控所述炉底耐材的温度；所述炉缸耐材，环形设置在所述炉底耐材上；所述炉缸冷却设备，与所述炉缸耐材连接，用于为所述炉缸耐材提供冷却水；所述炉缸监控传感器，与所述炉缸耐材连接，用于监控所述炉缸耐材的温度。
进一步地，所述炉底监控传感器与所述炉底冷却设备连接，用于监控所述炉底冷却设备的冷却水量和冷却水温度。
进一步地，所述炉缸监控传感器与所述炉缸冷却设备连接，用于监控所述炉缸冷却设备的冷却水量和冷却水温度。
优选地，所述长寿型高炉炉底炉缸***还包括：调控设备，与所述炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器分别连接，用于根据所述炉底监控传感器的监控数据调节所述炉底冷却设备的冷却水量，以及根据所述炉缸监控传感器的监控数据调节所述炉缸冷却设备的冷却水量。
优选地，所述炉底耐材为满铺结构。
优选地，所述炉底耐材为预定厚度，以使出铁时铁水从死料柱底部流向出铁口。
具体地，所述炉底耐材和炉缸耐材为耐火材料，所述耐火材料的导热系数从高炉冷面到热面为降低趋势。
优选地，所述长寿型高炉炉底炉缸***还包括：设置在所述炉底耐材和炉缸耐材的不同位置的多个测温元件。
优选地，所述测温元件为热电偶。
上述炉底监控传感器监控设置在所述炉底耐材中的测温元件来获知所述炉底耐材的温度，所述炉缸监控传感器监控设置在所述炉缸耐材中的测温元件来获知所述炉缸耐材的温度。
由上述技术方案可知，通过高炉炉壳设置为圆锥形，其外径自下而上逐渐变小，炉缸耐材在炉壳内部紧贴炉壳，当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，外径自下而上逐渐变小的炉壳可以对炉缸耐材形成向下的束缚，减少了炉缸耐材被破坏的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的长寿型高炉炉底炉缸***的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例的长寿型高炉炉底炉缸***的详细结构示意图。
附图标号：
11，12：炉底耐材；
2：炉底冷却设备；
3：多个炉底热电偶；
41，42：炉缸耐材；
5：炉壳；
6：炉缸冷却设备；
7：多个炉缸热电偶；
8：炉底监控传感器；
9：炉缸监控传感器；
10：调控设备。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
由于目前的高炉炉缸对应的炉壳是自下而上直径相同的圆柱形，当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，只能靠炉壳和炉缸耐材之间的摩擦力阻止炉缸耐材上浮，炉壳对炉缸耐材没有额外的束缚，导致了炉缸耐材容易被破坏。
并且，随着近些年耐材技术的进步，高性能的新型耐火材料不断出现，耐材对高炉炉底的保护得到大幅提升，但是由于出铁时炉缸内铁水的环流会加剧对炉缸耐材的侵蚀。因此，充分利用新型耐火材料，研究长寿型炉底炉缸***，对于延长高炉寿命、保证高炉的长期稳定运行具有重大意义。
基于此，本实用新型实施例提供一种长寿型高炉炉底炉缸***，该长寿型高炉炉底炉缸***包括：炉底和炉缸，该***还包括：外径由下而上逐渐变小的圆锥形炉壳、设置在圆锥形炉壳内的炉底耐材和炉缸耐材，以及炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器，其中：炉底耐材设置在所述炉底上；炉底冷却设备，与所述炉底耐材连接，用于为所述炉底耐材提供冷却水；炉底监控传感器，与所述炉底耐材连接，用于监控所述炉底耐材的温度并将监控数据传输至外部；炉缸耐材，环形设置在所述炉底耐材上；炉缸冷却设备，与所述炉缸耐材连接，用于为所述炉缸耐材提供冷却水；炉缸监控传感器，与所述炉缸耐材连接，用于监控所述炉缸耐材的温度并将监控数据传输至外部。
通过炉壳设置为圆锥形，其外径自下而上逐渐变小，炉缸耐材在炉壳内部紧贴炉壳，当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，外径自下而上逐渐变小的炉壳可以对炉缸耐材形成向下的束缚，减少了炉缸耐材被破坏的安全隐患。
在一个实施例中，可以预先在炉底耐材和炉缸耐材的不同位置设置多个测温元件，炉底监控传感器可以监控设置在炉底耐材中的测温元件来获知炉底耐材的温度，监控设置在炉缸耐材中的测温元件来获知炉缸耐材的温度。
在一个实例中，测温元件可以是热电偶。
在实际操作中，炉底监控传感器还可以与炉底冷却设备连接，用于监控炉底冷却设备的冷却水量和冷却水温度。炉缸监控传感器还可以与炉缸冷却设备连接，用于监控炉缸冷却设备的冷却水量和冷却水温度。
优选地，长寿型高炉炉底炉缸***还包括：调控设备，其与炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器分别连接，用于根据炉底监控传感器的监控数据调节炉底冷却设备的冷却水量，以及根据炉缸监控传感器的监控数据调节炉缸冷却设备的冷却水量。
调控设备通过调节控制炉底冷却设备2和炉缸冷却设备6的冷却水量来实现对炉底耐材和炉缸耐材冷却强度的控制，保证炉底和炉缸冷却设备维持均衡的冷却强度，保证炉底炉缸的长期稳定运行。
在本实用新型实施例中，高炉炉底炉缸选用高性能的新型耐火材料，例如碳复合砖。碳复合砖抗铁水渗透、侵蚀、冲刷性能良好，热膨胀系数(体积膨胀率2.92％)远比传统常用的陶瓷杯材料低，可以避免耐火材料热膨胀变形过大导致的风口上翘、炉壳开裂的现象。
引入传热学进行完全导热型高炉炉底炉缸***的设计，碳复合砖在300℃、600℃、800℃的导热系数分别为16.21、14.27、13.78，从高炉冷面到热面呈降低的趋势，符合炉底炉缸设计原则，有利于在高炉生产过程中在耐材热面快速形成渣铁保护层，有效隔离铁水与炉底耐材和炉缸耐材的直接接触，形成对炉底和炉缸保护的长效机制。
在实际操作中，炉底耐材为预定厚度，例如，可以适当减薄炉底耐材的厚度，相较于现有的炉底耐材，可以适当减薄约100mm，这样减薄后的炉底耐材可以增加高炉生产时的死铁层高度，促使死料柱在炉缸内呈漂浮装状态，使出铁时铁水能够从死料柱底部流向出铁口，减少出铁时炉缸内铁水的环流，降低铁水对炉缸耐材的侵蚀，延长炉缸寿命。
优选地，炉底耐材设计为满铺结构，相比于传统结构中陶瓷垫与炭砖间的夹层，可以消除高炉生产中炉底漂浮的一个危险因素。
图1是根据本实用新型实施例的长寿型高炉炉底炉缸***的结构示意图，如图1所示，该长寿型高炉炉底炉缸***包括：设置在高炉底部的完全导热型炉底耐材11和12，与炉底耐材连接的炉底冷却设备2，设置在炉底耐材不同位置的多个炉底热电偶3，设置在炉底耐材上环形砌筑的完全导热型炉缸耐材41和42，圆锥形炉壳5，与炉缸耐材连接的炉缸冷却设备6，以及设置在炉缸耐材不同位置的多个炉缸热电偶7。
在实际操作中，为了符合炉底炉缸设计原则，这里的炉底耐材11和12可以是导热系数不同的耐材，炉底耐材11的导热系数会大于炉底耐材12的导热系数，相应地，炉缸耐材42的导热系数会大于炉缸耐材41的导热系数。
该***设置了斜炉缸结构，圆锥形炉壳5外径自下而上逐渐变小，当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，外径自下而上逐渐变小的炉壳可以对炉缸耐材形成向下的束缚，减少了炉缸耐材被破坏的安全隐患。
在该***中，完全导热型高炉炉底和炉缸的耐火材料导热系数从冷面到热面呈降低的趋势进行设计。
在实际操作中，可以减薄炉底耐材的厚度，如此可以增加高炉生产时的死铁层高度，使死料柱在炉缸内呈漂浮装状态。
如图2所示，该***还包括：炉底监控传感器8和炉缸监控传感器9，能够通过检测炉底热电偶3和炉缸热电偶7来确定炉底耐材和炉缸耐材的温度。并且，炉底监控传感器和炉缸监控传感器还可以检测独立的炉底冷却设备2和独立的炉缸冷却设备6的冷却水量及冷却前后的水温差。
调控设备10分别与炉底冷却设备2、炉底监控传感器8、炉缸冷却设备6和炉缸监控传感器9分别连接，调控设备根据炉底监控传感器的监控数据调节炉底冷却设备的冷却水量，以及根据炉缸监控传感器的监控数据调节炉缸冷却设备的冷却水量。调控设备通过控制炉底冷却设备2和炉缸冷却设备6的冷却水量来实现对炉底耐材和炉缸耐材冷却强度的控制，使得炉底耐材和炉缸耐材的冷却强度达到实际工作设定要求，保证炉底和炉缸冷却设备维持均衡的冷却强度，保证炉底炉缸的长期稳定运行。
本***采用斜炉缸结构，炉壳呈圆锥形，炉壳与水平面夹角可以为80度左右，例如，炉壳与水平面夹角可以为83度。炉缸耐材在炉壳内部紧贴炉壳，当炉缸耐材受到铁水的浮力而具有上浮趋势时，外径自下而上逐渐变小的炉壳可以对炉缸耐材形成向下的束缚，减少了炉缸耐材被破坏的安全隐患。
综上所述，本实用新型实施例提供的长寿型高炉炉底炉缸***具有如下优点：
(1)本实用新型实施例提供的完全导热型高炉炉底炉缸***导热性能好、热膨胀系数低，能够避免风口上翘、炉壳开裂的现象；
(2)本实用新型实施例提供的完全导热型高炉炉底炉缸***，能够快速形成稳定的渣铁保护层，有利于实现高炉的长寿；
(3)本实用新型实施例提供的斜炉缸结构能够使炉缸耐材不会受到受铁水的浮力而上浮；
(4)本实用新型实施例的炉底耐材和炉缸耐材分别设置有独立的冷却设备及独立的监控传感器，调控设备能够通过控制冷却水量分别实现对炉底耐材和炉缸耐材冷却强度的控制，对于高炉安全稳定的长期运行具有重大意义。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
上述实施例阐明的***、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
本说明书实施例中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为***或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种长寿型高炉炉底炉缸***，所述长寿型高炉炉底炉缸***包括：炉缸、炉底，其特征在于，所述长寿型高炉炉底炉缸***还包括：外径由下而上逐渐变小的圆锥形炉壳、设置在所述圆锥形炉壳内的炉底耐材和炉缸耐材，以及炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器，其中：
所述炉底耐材，设置在所述炉底上；
所述炉底冷却设备，与所述炉底耐材连接，用于为所述炉底耐材提供冷却水；
所述炉底监控传感器，与所述炉底耐材连接，用于监控所述炉底耐材的温度；
所述炉缸耐材，环形设置在所述炉底耐材上；
所述炉缸冷却设备，与所述炉缸耐材连接，用于为所述炉缸耐材提供冷却水；
所述炉缸监控传感器，与所述炉缸耐材连接，用于监控所述炉缸耐材的温度。
2.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉底监控传感器与所述炉底冷却设备连接，用于监控所述炉底冷却设备的冷却水量和冷却水温度。
3.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉缸监控传感器与所述炉缸冷却设备连接，用于监控所述炉缸冷却设备的冷却水量和冷却水温度。
4.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述长寿型高炉炉底炉缸***还包括：
调控设备，与所述炉底冷却设备、炉底监控传感器、炉缸冷却设备和炉缸监控传感器分别连接，用于根据所述炉底监控传感器的监控数据调节所述炉底冷却设备的冷却水量，以及根据所述炉缸监控传感器的监控数据调节所述炉缸冷却设备的冷却水量。
5.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉底耐材为满铺结构。
6.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉底耐材为预定厚度，以使出铁时铁水从死料柱底部流向出铁口。
7.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉底耐材和炉缸耐材为耐火材料，所述耐火材料的导热系数从高炉冷面到热面为降低趋势。
8.根据权利要求1所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述***还包括：
设置在所述炉底耐材和炉缸耐材的不同位置的多个测温元件。
9.根据权利要求8所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述测温元件为热电偶。
10.根据权利要求8所述的长寿型高炉炉底炉缸***，其特征在于，所述炉底监控传感器监控设置在所述炉底耐材中的测温元件来获知所述炉底耐材的温度，所述炉缸监控传感器监控设置在所述炉缸耐材中的测温元件来获知所述炉缸耐材的温度。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114045372A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-15 | 无锡市辉丰机电设备有限公司 | 一种炉底水冷方法 |
| CN115791861A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-14 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种高炉炉缸耐材破损原因的分析方法 |
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2019
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| CN115791861A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-14 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种高炉炉缸耐材破损原因的分析方法 |
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