CN215560407U - 预制出铁沟 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种预制出铁沟，包括外钢壳、设置在外钢壳内的永久层以及工作层，永久层包括永久浇筑层、预制底座和预制侧板，工作层设置在永久浇筑层、预制底座和预制侧板围合而成的空间内，预制侧板与预制底座插接固定，预制侧板下端设置有圆弧形凸起，预制底座上设置有与圆弧形凸起相匹配的圆弧形凹槽。本实用新型工艺简单，所制备预制出铁沟有效阻断穿过工作层熔融物，大大降低安全风险且更换便捷、用时短，可在日常检修过程中完全不影响出铁沟的正常切换使用。

Description

预制出铁沟

技术领域

本实用新型属于炼铁技术领域，具体涉及一种预制出铁沟。

背景技术

目前，国内大高炉均采用储铁式主出铁沟(以下简称主沟)，在高炉出铁过程中，主沟不仅是渣铁及时排放的通道，同时还承担在不出铁时储存铁水和熔渣的作用。实际生产中，主沟的破损原因主要有：(1)流动的高温铁水和熔渣的剧烈冲刷侵蚀；(2)高炉液态渣铁的化学侵蚀；(3)间歇出铁的热震破坏。其中，高温铁水和熔渣的冲刷侵蚀是主沟损毁的最主要因素。实际生产中，主沟沟壁会随着通铁量和使用时间的增加，渐渐熔损变薄，当其最薄处小于规定值时，则有被铁水烧穿的危险，还将造成巨大的经济损失。然而，传统主沟永久层采用耐火砖砌筑结构，在日常的使用过程中无法对在渣面以下的主沟位置情况进行检查和反馈，存在很大的安全隐患。

近年来，主沟永久层呈现由耐火砖砌筑向永久层发展的技术趋势。国外已开发出带有测温功能的预制件(通过热电偶测量预制件温度反应主沟的熔损状况)，并在国内少数高炉进行了工业性应用，但其也存在损坏后更换困难、使用成本高、制作和运输周期较长等问题，限制了其工业应用。

针对上述问题，中国实用新型专利“预制出铁沟”(CN210048794U)，公开了一种预制出铁沟，包括截面为U型的钢壳、设置在钢壳内的永久层、设置在永久层上的工作层，所述永久层包括设置在钢壳内部边缘的预制底座，所述预制底座上端通过安装沟槽插装有预制侧板，所述预制侧板包括沿直线拼装在一起的多个预制单板，相邻两个预制单板之间咬合，预制单板的外侧面设置有测温板安装槽并内设测温板，所述测温板上设置有温度传感器且其电缆穿过钢壳连接至控制器。该方法在一定程度上优化了出铁沟结构解决了温度检测及反馈等难题。但仍未彻底解决上述问题：

(1)预制侧板由于底部嵌入安装槽后，由于安装槽结构为倒梯形且预制侧板上端与钢壳孔隙较小，因此难以更换；

(2)由于预制单板顶部设计为“Z”字形结构，因此预制侧板在拆卸或者更换的过程中无法单独对某一部位进行更换，需要将所有预制单板拆卸进而进行更换，增加施工难度和时间；

(3)并且在预制件底部与钢壳加装了耐火浇筑层以及高铝耐火砖层，增加成本。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种预制出铁沟，该出铁沟能有效阻断穿过工作层熔融物，实时监测出铁沟温度，大大降低安全风险且更换便捷、用时短，可在日常检修过程中完成不影响出铁沟的正常切换使用。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种预制出铁沟，包括外钢壳、设置在外钢壳内的永久层以及工作层，所述永久层包括永久浇筑层、预制底座和预制侧板，所述工作层设置在永久浇筑层、预制底座和预制侧板围合而成的空间内，所述预制侧板与预制底座插接固定，所述预制侧板下端设置有圆弧形凸起，所述预制底座上设置有与圆弧形凸起相匹配的圆弧形凹槽，在所述外钢壳内壁设置有绝热层，在所述预制侧板外侧壁上设置有测温板。

作为优选，所述预制底座由若干底座块沿直线方向拼装而成，相邻两个底座块咬合连接，所述预制侧板由若干T字形的侧壁单板沿直线方向拼装而成，相邻两个单板咬合连接。

作为优选，所述底座块包括L型的横托和设置在横托上的第一凸台，所述第一凸台一端突出于横托形成突出段，另一端与横托之间形成第一缺口，相邻两个底座块通过突出段和第一缺口相互咬合连接。

作为优选，所述第一凸台和横托一体成型，在所述第一凸台和横托上部形成一体的圆弧形凹槽。

作为优选，所述侧壁单板包括板体，板体一侧面设置第二凸台，相应的另一侧面形成第二缺口，在所述板体的下方设置圆弧形凸起。

作为优选，相邻的侧壁单板分别为正T字形侧壁单板和倒T字形侧壁单板， T字形侧壁单板和倒T字形侧壁单板的第二凸台的位置相反，使两者相互咬合连接。

作为优选，所述测温板与预制侧板一体成型，在所述测温板上设置有温度传感器，所述温度传感器采用热电偶，所述温度传感器与PLC控制器连接。

作为优选，所述测温板中间位置设置有热电偶插孔，热电偶插装在热电偶插孔内。

作为优选，在所述侧壁单板和预制底座块上均安装有用于提吊的螺纹孔。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型在高炉主沟工作层与外钢壳之间的永久层采用复合结构，通过独特结构设计有效阻断穿过工作层熔融物，大大降低安全风险；通过主沟温度场的模拟计算，优选了预制件测温***的安装位置、结构和材质等关键参数，实现了永久层温度在高炉中控***的实时监测，直观的掌握主沟的安全状况，在异常情况下可以及时预警，极大提高主沟的安全使用性能。

(1)预制件结构优化：在铁沟使用的过程中，工作层经长期侵蚀冲刷造成开裂，因此需要对工作层进行更换处理，但在其更换的过程中容易造成工作层下面的预制件受到意外的应力或者机械作用造成损伤。为了便于及时更换意外损坏的预制件，通过预制的侧壁单板采用“T”字形设计，保证了预制件分离过程中不会被相邻的侧壁单板所阻挡；进一步的，T字形的预制侧壁单板与预制底座采用圆弧形凹槽接触设计，实现了T字形的预制侧壁单板与底座的柔性对接，并且当更换T字形的预制侧壁单板时，由于圆弧形凹槽设计实现了T字形的预制侧壁单板可转动，并且经一定角度转动后并不会造成T字形的预制侧壁单板与隔热板以及底座剐蹭，真正实现与底座了无破损的分离。并且预制件更换过程便捷、用时短，可在出铁沟日常检修过程中完成，不影响沟***的正常切换使用。

另外，传统出铁沟工作层底部经铁水长期冲刷侵蚀容易造成剥落和开裂，本实用新型通过优化预制件的角度以及工作层结构增加了工作层底部耐火材料的厚度，显著的提升了工作层的服役时间。

(2)耐火材料材质的优化：预制侧板预制件使用高强的铝-碳化硅质材料质。碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐高温、硬度高、耐磨性能好，因而适合制作耐震性能优良、高强度的耐火材料。同时碳化硅的引入材料具有很强的抗氧化性能和抗渣性能。另外，预制底座使用低蠕变、低热膨胀率的莫来石相为主的体系的莫来石质浇注料，并辅以钢纤维增强。莫来石是一种优质的耐火材料，具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗冲击等特点。

(3)测温板材质的优化：本实用新型的测温板采用Cu-Ag合金，其导热性能、抗侵蚀性能、机械强度以及导电性能较传统测温板材料Cu以及其他合金有显著的提升。因此，在实际工况环境中测温板能更加快速和精准的表示高炉出铁沟的实际温度，同时显著改善了测温板在恶劣工况条件下的使用寿命和使用性能。

(4)测温板结构的优化：传统测温板采用嵌插式设计，该方法在长期的使用过程中不仅造成测温板与预制件接触不稳定影响测温准确性，并且在预制件制备过程中需要预留嵌入式卡槽，造成制备方法极其复杂。本实用新型通过采用测温板锚固件形式设计将测温板与预制件一体浇注成型，极大的降低了制备方法的复杂性且有效的改善测温板的测温效率。

(5)烘烤工艺优化：目前现有的出铁沟永久层预制件在浇注之后没有进行预热处理，在使用过程中出现收缩现象并造成与工作层之间分层以及裂缝的产生，进而导致铁水的渗透。此外，当受热反应不到位，脱水不充分，使用过程中受热脱水易造成材料的抗氧化性差，并对与之交界的出铁沟料也有明显的氧化作用。现场发现基建期与永久层预制件接触的主沟料易氧化、发白、疏松。因此，本实用新型通过优化升温过程---在有碳保护的环境中，升温速度10℃/min到 110℃×24h→升温速度15℃/min到330℃×24h→升温速度15℃/min到550℃× 24h→升温速度20℃/min到1000℃×24h。速度按平均15℃/min保温冷却到常温，经该工艺处理后出铁沟预制件的抗氧化性能得到显著的提升。

(6)消减出铁沟内部的应力：由于长期的服役过程中，出铁沟内部容易产生热应力，因此在出铁沟永久层的中间、后段分别设置两个膨胀缝，目的是吸收温度波动和材料反应等产生的体积变化效应。本发明把预制底座和预制侧板的材料均设计为微膨胀+0.3％左右，减小反应产生体积变化，同时也考虑温度变化产生的收缩和热膨胀，防止产生裂缝。

附图说明

图1是预制出铁沟结构示意图；

图2是预制出铁沟剖面图；

图3是预制出铁沟预制底座和预制侧板连接关系示意图；

图4是预制出铁沟预制底座结构示意图；

图5是预制出铁沟正T字形侧壁单板结构示意图；

图6是预制出铁沟倒T字形侧壁单板结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1-6所示，一种预制出铁沟，包括外钢壳1、设置在外钢壳1内的永久层以及设置在永久层上的工作层6，工作层6上设置有用于铁水流过的沟槽61。外钢壳1由厚度为25mm的耐热钢板制成，外钢壳1外侧保持空气自然流通或强制风冷结构设计，在紧贴外钢壳1内侧壁设置厚度为30mm隔热层2，隔热层2 采用高效绝热纤维板。

如图2所示，本实施例的永久层包括永久浇筑层3、预制底座4和预制侧板 5，工作层6设置在永久浇筑层3、预制底座4和预制侧板5围合而成的空间内，预制侧板5与预制底座4插接固定，预制侧板5下端设置有圆弧形凸起50，预制底座4上设置有与圆弧形凸起50相匹配的圆弧形凹槽43，圆弧形凸起50插装在圆弧形凹槽43内。

本申请的预制底座4由若干底座块41沿直线方向拼装而成，相邻两个底座块41咬合连接，预制底座4对称设置在外钢壳1底部两侧，两条预制底座4之间为永久浇筑层3，预制侧板5由若干T字形的侧壁单板51沿直线方向拼装而成，相邻两个侧壁单板51咬合连接，预制侧板5设置在外钢壳1内两侧并位于在预制底座4上方，与预制底座4插装连接。

如图4所示，底座块41包括L型的横托44和设置在横托44上的第一凸台 42，第一凸台42的外端面、上端面、下端面均与横托44平齐，第一凸台42一端突出于横托44形成突出段46另一端与横托44之间形成第一缺口45，相邻两个底座块41通过突出段46和第一缺口45相互咬合连接。

第一凸台42和横托44一体成型，在第一凸台42和横托44上端面中间位置沿长度方向一体成型用于插装预制侧板5的圆弧形凹槽43。横托44内侧与第一凸台42形成有台阶47，永久浇筑层3的竖向截面为T字形，永久浇筑层3的两侧设置有与台阶47相匹配的台阶面，使两者固定卡合。

如图5和6所示，侧壁单板51包括板体55，板体55一侧面设置第二凸台 52，相应的另一侧面形成第二缺口53，在板体55的下方设置有与圆弧形凹槽43 相匹配的圆弧形凸起50。

相邻的侧壁单板51分别为正T字形侧壁单板51和倒T字形侧壁单板51，T 字形侧壁单板51和倒T字形侧壁单板51的第二凸台52的位置以及第二缺口53 均相反，使两者可以通过第二凸台5和第二缺口53相互咬合连接。

本实施例的底座块41长度为550mm，“T”字型侧壁单板51的长度为 1220mm，厚度为800mm，也可以根据使用场合的情况进行调整尺寸。“T”字型侧壁单板51和预制底座块41上均安装有用于提吊的螺纹孔54。

如图2所示，在外钢壳1内壁设置有绝热层2，在预制侧板5外侧壁上设置有测温板7，测温板7选用Cu-Ag合金板，在测温板7上设置有温度传感器，温度传感器的电缆穿过外钢壳1连接至控制器，本实施例中，测温板7中间位置加工有热电偶插孔(图中未示出)，温度传感器选用热电偶，热电偶插装在热电偶插孔内，传感器与PLC控制器连接，数据采集和传输稳定。

一种预制出铁沟制备方法，预制底座4和预制侧板5在浇注之后进行预热处理，有碳保护的环境中，逐级升温，然后保温冷却到常温。具体的，10℃/min 的升温速率升温至110℃，然后控温24h；15℃/min的升温速率升温至330℃，然后控温24h；15℃/min的升温速率升温至550℃，然后控温24h，20℃/min的升温速率升温至1000℃，然后控温24h，最后以平均15℃/min速度保温冷却到常温。

预制侧板5采用高强的氧化铝-碳化硅质材料质预制成型，碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐高温、硬度高、耐磨性能好，因而适合制作耐震性能优良、高强度的耐火材料。同时碳化硅的引入材料具有很强的抗氧化性能和抗渣性能。

预制底座4采用低膨胀率莫来石浇注料预制成形，底座使用低蠕变、低热膨胀率的莫来石相为主的体系的莫来石质浇注料，并辅以钢纤维增强。莫来石是一种优质的耐火材料，具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗冲击等特点。

采用Al₂O₃-SiC-C材料的工作层6通过模具浇注在永久层上表面，测温板采用Cu-Ag合金，其导热性能、抗侵蚀性能、机械强度以及导电性能较传统测温板材料Cu以及其他合金有显著的提升。采用测温板锚固件形式设计将测温板7 与预制侧板5一体浇注成型，工艺简单，使用方便。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种预制出铁沟，其特征在于，包括：外钢壳(1)、设置在外钢壳(1)内的永久层以及工作层(6)，所述永久层包括永久浇筑层(3)、预制底座(4)和预制侧板(5)，所述工作层(6)设置在永久浇筑层(3)、预制底座(4)和预制侧板(5)围合而成的空间内，所述预制侧板(5)与预制底座(4)插接固定，所述预制侧板(5)下端设置有圆弧形凸起(50)，所述预制底座(4)上设置有与圆弧形凸起(50)相匹配的圆弧形凹槽(43)，在所述外钢壳(1)内壁设置有绝热层(2)，在所述预制侧板(5)外侧壁上设置有测温板(7)；所述测温板(7)中间位置设置有热电偶插孔，热电偶插装在热电偶插孔内；所述预制侧板(5)由若干T字形的侧壁单板(51)沿直线方向拼装而成，相邻两个单板咬合连接；在所述侧壁单板(51)和预制底座块(41)上均安装有用于提吊的螺纹孔(54)。

2.根据权利要求1所述的预制出铁沟，其特征在于：所述预制底座(4)由若干底座块(41)沿直线方向拼装而成，相邻两个底座块(41)咬合连接。

3.根据权利要求2所述的预制出铁沟，其特征在于：所述底座块(41)包括L型的横托(44)和设置在横托(44)上的第一凸台(42)，所述第一凸台(42)一端突出于横托(44)形成突出段(46)，另一端与横托(44)之间形成第一缺口(45)，相邻两个底座块(41)通过突出段(46)和第一缺口(45)相互咬合连接。

4.根据权利要求3所述的预制出铁沟，其特征在于：所述第一凸台(42)和横托(44)一体成型，在所述第一凸台(42)和横托(44)上部形成一体的圆弧形凹槽(43)。

5.根据权利要求2所述的预制出铁沟，其特征在于：所述侧壁单板(51)包括板体(55)，板体(55)一侧面设置第二凸台(52)，相应的另一侧面形成第二缺口(53)，在所述板体(55)的下方设置圆弧形凸起(50)。

6.根据权利要求5所述的预制出铁沟，其特征在于：相邻的侧壁单板(51)分别为正T字形侧壁单板和倒T字形侧壁单板，T字形侧壁单板和倒T字形侧壁单板的第二凸台(52)的位置相反，使两者相互咬合连接。

7.根据权利要求1所述的预制出铁沟，其特征在于：所述测温板(7)与预制侧板(5)一体成型，在所述测温板(7)上设置有温度传感器，所述温度传感器采用热电偶，所述温度传感器与PLC控制器连接。

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