CN212761101U - 一种自冷式预警透气砖 - Google Patents

Abstract

一种自冷式预警透气砖，属于透气砖技术领域。所述自冷式预警透气砖，包括透气砖本体以及设置于透气砖本体的底吹供气***，底吹供气***包括依次连通的进气管、气室和透气管，自冷式预警透气砖还包括部分位于透气砖本体内部的预警管和全部位于透气砖本体内部的自冷管，预警管为一端开口的结构，预警管的开口端与预警气源连通，并且开口端设置有流量监测结构，预警管的封闭端与所述透气管紧贴设置，自冷管套设于预警管封闭端与透气管紧贴位置的外部。所述自冷式预警透气砖能够在透气砖残余厚度达到设定的安全残余厚度时，进行有效地提示或报警。

Description

一种自冷式预警透气砖

技术领域

本实用新型涉及透气砖技术领域，特别涉及一种自冷式预警透气砖。

背景技术

炼钢转炉、电炉、以及钢包在冶炼过程中，通过底吹透气砖向转炉、电炉或钢包底部送气，气体在钢水中上浮，带动钢水上升，使钢水产生搅拌作用，钢水温度和各种成分被快速、充分的搅拌均匀并达到平衡，是钢铁生产十分依赖的复吹及精炼技术。透气砖的底吹气体带动钢水搅拌的过程，使透气砖承受了高温钢水对透气砖自身的冲刷，导致该部位的材料的蚀损速率比周边的转炉及电炉衬砖或钢包衬更快。转炉、电炉、钢包透气砖在使用过程中，目前红外线测厚仪可以测量到透气砖部位在高温使用状态下的厚度，测量的这个厚度其实是透气砖在这个状态下透气砖的残余厚度和透气砖表面覆盖的冶金渣和其它残存物的总厚度，不仅仅是透气砖的残余厚度；有的钢厂通过监测转炉、电炉和钢包外表面的温度确定是否达到安全使用极限，炉壳温度受冶炼过程的连续性、稳定性以及冶炼操作的突发性的影响很大，不能确切判断透气砖的剩余厚度。常有转炉、电炉或钢包透气砖由于超过安全极限继续使用，导致高温钢水泄漏，发生安全或设备事故。

透气砖在使用时的侵蚀状况受使用环境的影响很大，使用者最希望在达到设定的安全残余厚度时及时预警、报警。在转炉、电炉及钢包透气砖上，目前最常用的预警办法是增设预警管，即在生产透气砖时通过焊接密封预警管的顶部，使用时在预警管中通入高压气体但不形成流量，当透气砖达到设定的残余厚度时，高温钢水融化预警管的顶部，气体通过预警管进入钢水中，当出现流量时自动检测***发出警报。但是，这种预警办法在实际的使用过程中，由于透气砖本体部位存在温度梯度，处于有压力无流量状态的独立预警管和本体材料一样处于比较高的温度中，而预警管的材质基本都选用304或321的不锈钢材质，温度超过800℃后其性能会发生变化，温度达到1150℃左右开始软化，温度超过1400℃开始融化，被本体材料覆盖的预警管气体出口端，会随着温度逐渐升高，会从原始状态逐步经历软化、融化过程，融化后的钢液会下淌到软化的金属管内腔，随温度降低而凝固，堵塞预警管导致其不能被气体吹开，这种通过融化-软化-原状的分布状态随侵蚀深度下降逐步下移而不能去掉出口端的被堵塞段实现通气报警，这种预警办法不适用于正常状态下长期使用时的预警。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种自冷式预警透气砖，其能够在透气砖残余厚度达到设定的安全残余厚度时，进行有效地提示或报警。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种自冷式预警透气砖，包括透气砖本体以及设置于透气砖本体的底吹供气***，所述底吹供气***包括依次连通的进气管、气室和透气管，所述自冷式预警透气砖还包括部分位于透气砖本体内部的预警管和全部位于透气砖本体内部的自冷管；

所述预警管为一端开口的结构，所述预警管的开口端与预警气源连通，并且所述开口端设置有流量监测结构；所述预警管的封闭端与所述透气管紧贴设置；

所述自冷管套设于预警管封闭端与透气管紧贴位置的外部。

进一步的，所述预警管的封闭端与所述透气管通过焊接、捆扎或粘接的方式紧贴。

进一步的，所述预警管位于透气砖本体内的高度与透气砖安全残余厚度相等。

进一步的，所述预警管穿过气室，所述预警管与气室的连接处通过氩弧焊密封隔离。

进一步的，所述自冷管靠近钢水的一端与所述预警管封闭端的端部平齐。

进一步的，所述自冷管与位于其内部的预警管封闭端和部分透气管通过铜焊或者铝焊的方式连接。

优选的，所述自冷管的长度小于等于500mm。

优选的，所述自冷管为不锈钢或碳钢材质。

优选的，所述流量监测结构采用流量计、流量显示屏或者流量报警器。

优选的，所述底吹供气***的进气管与底吹气源连通，所述气室和透气管设置于透气砖本体的内部，底吹气源的气体依次经过进气管、气室和透气管进入高温钢水。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型为一种适用于高温转炉、电炉、钢包在高温冶金过程的底吹透气砖，透气砖在正常使用时，底吹供气***的透气管中一直有气体通过，对预警管进行降温，预警管一端封闭，其开口端连接预警气源后预警管内部只有压力没有流量，透气砖的残余厚度达到设定的安全残余厚度L2时，钢水熔断紧贴预警管封闭端，预警管开口端气体产生流量，实现提示或报警，在保证安全冶炼的前提下及时终止高温服役；

2)本实用新型的自冷管与其内部紧贴在一起的预警管和透气管通过铜焊或其它的方式固定并充填形成自冷结构，而且充填物的导热性好，自冷管在高压成型时能避免紧贴在一起的透气管和预警管因挤压导致的内腔变形，丧失或降低透气能力；

3)本实用新型的自冷管通过铜焊或其它方式与透气管和预警管焊接或固定后，增大了与自冷管接触面积，增强了降温效果，使预警管最大程度保持不锈钢材质中、低温状态下的性能，避免不锈钢材质出现高温状态下的软化和熔化，只有预警管封闭端接触或裸露在钢水中时，钢水融化预警管封闭端，预警气源才能进入钢水。

本实用新型的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种自冷式预警透气砖的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

说明书附图中的附图标记包括：

1-进气管，2-气室，3-透气管，4-预警管，5-开口端，6-封闭端，7-流量监测结构，8-透气砖本体，9-自冷管，10-导热填充物。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

为了解决现有技术存在的问题，如图1和2所示，本实用新型提供了一种自冷式预警透气砖，包括透气砖本体8以及设置于透气砖本体8的底吹供气***，底吹供气***包括依次连通的进气管1、气室2和透气管3，自冷式预警透气砖还包括部分位于透气砖本体8内部的预警管4和全部位于透气砖本体8内部的自冷管9；

预警管4为一端开口的结构，预警管4的开口端5与预警气源连通，并且开口端5设置有流量监测结构7；预警管4的封闭端6与透气管3紧贴设置；

自冷管9套设于预警管4封闭端6与透气管3紧贴位置的外部。

如图1所示，透气砖本体8采用耐火材料，比如镁碳、刚玉材质等；透气砖的外部可以为圆柱、立方体、圆台等结构，L1是透气砖的实际厚度，L2是透气砖安全残余厚度，L1-L2即为透气砖的使用厚度。进气管1与底吹气源连通，气室2和透气管3设置于透气砖本体8 的内部，底吹气源的气体依次经过进气管1、气室2和透气管3进入高温钢水；底吹气源和预警气源为两个独立的气源，分别用于向供气***和预警管4供气，气源的气体可以根据实际工作进行选择，比如氩气和氮气；气室2设置于透气砖本体8内的底端，气室2为不锈钢的密闭空间，用于平衡压力，为透气管3提供稳定的压力和气流；透气管3设置有多个，预警管4设置有一个，预警管4与多个透气管3中的一个透气管3紧贴即可。预警管4采用不锈钢材质，预警管4为一端开口的结构具体设置为：预警管4一端为开口端5与预警气源连通，预警管4另一端被焊接密闭成封闭端6，正常使用时预警管4只有压力没有流量，预警管4置于底吹供气***的透气管3的侧面，并与透气管3紧密贴紧。自冷管9为一段直径比透气管3和预警管4直径之和略大的金属管，紧贴在一起的预警管4封闭端6和透气管3同时穿过自冷管9，通过预警管4封闭端6与透气管3的贴近以及自冷管9的包覆，透气管3 的底吹气体可自动对自冷管9进行冷却，同时也降低预警管4封闭端6的温度，使预警管4 封闭端6处于与透气管3相近的温度，报警管不融化、不软化，保持不锈钢管的原状与性能。随着透气砖的本体材质蚀损到与预警管4封闭端6端部平齐的自冷管9顶部时，预警管4封闭端6部被熔开，预警管4开口端5设置的流量监测结构7随即监测到预警管4的气体流量，发出警示，实现预警。

作为优选，预警管4位于透气砖本体8内的高度与透气砖安全残余厚度相等；预警管4 穿过气室2，预警管4与气室2的连接处通过氩弧焊密封隔离，由于底吹供气***和预警管4 相互独立，预警管4的一部分穿过气室2，其他部分位于透气砖本体8内部，预警管4的封闭端6与透气管3通过焊接、捆扎或粘接的方式实现紧贴，同时穿过冷却管后，用铜焊或高导热性材质焊接固定或充填中空部分，增强透气管3中的气体对预警管4的冷却，为了保证气室2的密封性，在预警管4与气室2的连接处进行密封隔离；位于预警管4开口端5的流量监测结构7采用流量计、流量显示屏或者流量报警器，用于监测预警管4内的气体流量，当预警管4封闭端6被融化使预警管4内产生流量后，流量监测结构7监测到气体流量并报警，当然，流量监测结构7也可以采用其他结构，只要能够监测预警管4内是否有气体流通并进行报警即可。

如图1和2所示，自冷管9靠近钢水的一端与预警管4封闭端6的端部平齐；自冷管9与位于其内部的预警管4封闭端6和部分透气管3通过铜焊或者铝焊的方式连接，通过铜焊或者铝焊连接后形成导热填充物10既能够实现自冷管9与透气管3和预警管4的固定，也具有良好的导热性，在实际使用时，也可以采用其他导热性好的方式焊接或充填以实现固定和导热，自冷管9在高压成型时能避免紧贴在一起的透气管3和预警管4因挤压导致的内腔变形，丧失或降低透气能力；自冷管9的长度小于等于500mm，自冷管9为不锈钢或碳钢材质，紧贴在一起预警管4和透气管3处于自冷管9内，并通过铜焊或其它高导热材质焊接或充填。

本实用新型中，底吹供气***和预警管4为两套独立通气的***，底吹供气***与用户要求的匹配，一直处于有压力有流量的状态。正常使用时，底吹供气***和预警管4都用独立通道通入气体，其中，底吹供气***的气体通入高温钢水，比如转炉透气砖流量为70Nm³/h、电炉透气砖流量为1.8-3.0Nm³/h，持续不断输入的气体对使用中的金属透气管3起到了冷却作用，紧密包覆透气管3和预警管4的冷却管形成的自冷结构，使预警管4承受的温度与透气管3温度接近，使预警管4不熔化，不然软化，能够与透气管3一样一直保持不锈钢管的原状与性能，该状态下的预警管4封闭端6处于焊接密封状态，气体只有压力没有流量，预警管4内的气体不进入高温钢水，只有在透气砖本体8材料在不断被钢水冲刷、蚀损，预警管4封闭端6直接接触钢水后，被钢水融化，预警气源的气体预警管4进入钢水，预警管4 内出现了流量，流量监测结构7会提示报警，说明透气砖的残厚低于安全残厚，应该尽快停止高温服役。

本实用新型提供了一种自冷式预警透气砖的制作方法：

在制作自冷式预警透气砖时，按正常的生产方式，在耐火材料本体中布置底吹供气***的进气管1、气室2和透气管3；再让透气管3和预警管4封闭端6紧贴在一起后同时穿过自冷管9，把自冷管9与透气管3和预警管4之间中空的位置用铜焊等高导热材料充填并固定，保证自冷管9的顶部、预警管4封闭端6端部以及安全残厚L2靠近钢水的一端高度一致，预警管4与气室2密封连接，上述结构和材料在成型后即满足自冷式预警透气砖的要求。

本实用新型中，透气砖在正常使用时，底吹供气***有气体通过，预警管4中的气体只有压力没有流量，预警管4封闭端6端部的高度和自冷管9顶端的高度同为透气砖使用时的安全高度，预警气源与底吹气源相互独立，预警气源向预警管4中通入气体，预警管4与透气管3位于在自冷管9中并与自冷管9紧贴，中空部分被铜焊等高导热材质充填并固定，以实现对预警管4的冷却；随着透气砖被逐渐侵蚀，残余高度达到安全残厚L2时，预警管4 被熔开，通过流量监测结构7得到预警管4封闭端6排出气体的流量从零变为有流量，提示透气砖到了最终服役时间，通过人工观察流量监测结构7显示器的流量或者流量监测结构7 的警报器响的方式进行报警。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自冷式预警透气砖，包括透气砖本体以及设置于透气砖本体的底吹供气***，所述底吹供气***包括依次连通的进气管、气室和透气管，其特征在于，

所述自冷式预警透气砖还包括部分位于透气砖本体内部的预警管和全部位于透气砖本体内部的自冷管；

所述预警管为一端开口的结构，所述预警管的开口端与预警气源连通，并且所述开口端设置有流量监测结构；所述预警管的封闭端与所述透气管紧贴设置；

所述自冷管套设于预警管封闭端与透气管紧贴位置的外部。

2.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述预警管的封闭端与所述透气管通过焊接、捆扎或粘接的方式紧贴。

3.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述预警管位于透气砖本体内的高度与透气砖安全残余厚度相等。

4.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述预警管穿过气室，所述预警管与气室的连接处通过氩弧焊密封隔离。

5.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述自冷管靠近钢水的一端与所述预警管封闭端的端部平齐。

6.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述自冷管与位于其内部的预警管封闭端和部分透气管通过铜焊或者铝焊的方式连接。

7.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述自冷管的长度小于等于500mm。

8.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述自冷管为不锈钢或碳钢材质。

9.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述流量监测结构采用流量计、流量显示屏或者流量报警器。

10.根据权利要求1所述的自冷式预警透气砖，其特征在于，所述底吹供气***的进气管与底吹气源连通，所述气室和透气管设置于透气砖本体的内部，底吹气源的气体依次经过进气管、气室和透气管进入高温钢水。

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