CN220541699U - 用于电炉或类似设备的冷却装置和电炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于电熔炉(30)或类似设备的冷却装置，该冷却装置与所述电炉(30)的侧壁配合，并且包括至少一对冷却面板(11a,11b,12a,12b)，每个冷却面板设置有多个冷却管(13,14,15,16)；电炉(30)包括位于下部处的用于容纳熔融金属熔池(18)的至少一个壳体(17)和位于该壳体上方的夹套(19)，所述冷却面板(11a,11b,12a,12b)定位在该夹套中；设置在面板(11a,11b,12a,12b)中的管(13,14,15,16)散布有自由空间(20，21，22，23)，使得至少在一个面板(11a,11b,12a,12b)的任何一个自由空间(20,21,22,23)附近定位有另一面板(11a,11b,12a,12b)的至少一个管(13,14,15,16)，并且使得基本上包括在一个面板(11a,11b)中的管(13,15)与包括在另一面板(12a,12b)中的管(14,16)偏移。

Description

用于电炉或类似设备的冷却装置和电炉

技术领域

本发明涉及一种用于电炉或类似设备的冷却装置，并且具体地涉及一种具有面板的冷却装置。

根据本发明的装置可与侧壁配合用于电熔炉，特别是电弧炉，更具体地说，用于容纳熔融金属熔池的衬有耐火材料的壳体的正上方的横向区域中。

背景技术

电熔炉(特别是电弧炉)包括位于下部处的衬有耐火材料的壳体，该壳体结合底部(sole)，在该底部上方存在用作侧壁的夹套，冷却面板通常定位在该侧壁处。

在现有技术中，炉的侧壁由基本上与壳体的外部边缘相对应地设置的侧面板限定；这允许至少部分地形成锚固到面板上的炉渣层，然而，炉渣层不足以保护面板免受在当前电弧炉中达到的非常剧烈的热应力和化学应力。

该炉渣层充当绝缘体以减少热流动并因此至少部分地保护冷却面板免于过早磨损。

然而，这种解决方案不是特别有效，因为炉渣很难锚定在该面板的内表面上，并且因此不能形成适于有效地执行热绝缘功能的紧凑且均匀的层。

还已知的是，随着熔化循环的进行而在熔炉中出现的主要缺点中的一个缺点涉及壳体在与炉渣边缘相对应地定位的区域中(即基本上在壳体的上部圆形部分中)包括的耐火内衬的磨损和逐渐侵蚀。

在壳体的该上部区域中，温度和在熔化过程期间发生的剧烈化学反应的影响的组合确定加重的侵蚀现象，该侵蚀现象逐渐在结构上损坏耐火内衬。

这迫使操作者在一个循环和另一个循环之间进行干预，以恢复耐火内衬的效率的正确条件并且防止穿孔的风险，穿孔对于工人的安全是非常危险的。

此外，对于这种类型的面板，朝向炉外部的热流非常高并且损失了大量的能量。

这是由于在其上发生热交换的表面的较大延伸部，因为构成面板的管彼此相邻，在没有耐火内衬的区域中覆盖炉的整个侧表面。

至少部分地补救上述问题的一种尝试是使用具有基本上由以下两层制成的侧面板的冷却装置：内层，其特征在于构成面板的每个管之间的距离；以及外层，其中管代替地并排且彼此相邻。

在两个面板之间存在中空空间，该中空空间是空的或者配备有钩，该中空空间能够容纳和冷却在随后的浇铸期间沉积在其中的炉渣层，使得该中空空间有效地变成附加的隔热筛网。当提供时，钩进一步帮助炉渣保持悬挂在这些面板上。

此类已知的冷却装置具有一些缺点。因为外部面板由并排且彼此相邻设置的一系列管制成，所以制造成本非常高，制造程序具有一定的复杂性，并且此外可以提高基于此类面板的这些装置的冷却效率。

此外，通常，内部面板和外部面板由单个冷却回路供给，因此，在故障的情况下，必须立即停止炉的操作，因为冷却装置基本上停止工作，并且炉可能被损坏。

文献WO-A-2005/075688、WO-A-2005/103305和WO-A-0001854以各种方式描述了可用于冶金应用的冷却装置，然而其存在上述问题。

因此，需要完善一种用于电炉或类似设备的冷却装置，该冷却装置能够克服现有技术的缺点中的至少一个缺点。

特别地，本发明的一个目的是提供一种用于电炉或类似设备的冷却装置，该冷却装置允许以有效且经济的方式消除或至少减少特别地与壳体的上部圆形部分相对应的面板的逐渐磨损问题。

本发明的另一个目的是提供一种冷却装置，该冷却装置允许更有效地利用炉渣层的隔热特性，从而保护侧面板免受磨损和逐渐消耗，并且因此显著地增加面板的持续时间。

另一个目的是提供一种冷却装置，该冷却装置允许为了生产一个或多个侧面板而使用与传统解决方案相比减少数量的冷却管，从而保持或甚至提高冷却效率。

本发明的另一目的是获得一种冷却装置，通过该冷却装置，在与此类装置相关联的冷却回路发生故障的情况下，至少能够保证炉的生产的暂时连续性，在任何情况下都保证炉的有效冷却。

本申请人已经设计、测试和实施了本发明以克服现有技术的缺点并获得这些和其他目的和优点。

发明内容

在独立权利要求中阐述和表征了本发明。从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。

根据上述目的，根据本发明的冷却装置适于用在电熔炉或类似设备中，与电熔炉或类似设备的侧壁配合，该冷却装置包括至少一对冷却面板，每个冷却面板设置有多个冷却管。

根据本发明的一个方面，设置在面板中的每个面板中的管散布有自由空间，使得至少在第一面板的自由空间附近或与第一面板的自由空间重叠地定位有第二面板的至少一个管，并且使得基本上包括在第一面板中的管从包括在第二面板中的管偏移。此外，这些面板各自由它们自己的冷却回路供给。

以这种方式，有利地，每个面板的管彼此间隔开，从而避免它们紧密定位的问题；然而，第一面板和第二面板之间的联接在任何情况下都需要形成冷却管的连续且均匀的壁，而没有管密度变化的中空空间或区域。

由于这种设置，可以生产一种冷却装置，该冷却装置有效且经济地允许消除或至少减少炉的特别地与壳体的上部圆形部分相对应的面板的逐渐磨损的问题。

此外，冷却装置允许更有效地利用炉渣层的隔热特性，从而保护面板免受磨损和逐渐消耗，并且因此显著地增加此类面板的持续时间。

冷却装置有利地允许为了生产一个或多个侧面板而使用与传统解决方案相比减少数量的冷却管，从而保持或甚至提高冷却效率。

此外，在与面板中的一个面板相关联的冷却回路中发生故障的情况下，另一面板仍然可以保持可操作以冷却炉，这因此可以继续生产而没有损坏。

在一个实施方案中，冷却装置可包括由中空空间分开的至少一个外部面板和至少一个内部面板。

在上述实施方案中，该自由空间可以在外部面板和内部面板的成对连续管之间获得。

形成外部面板和内部面板的管可以具有相同或不同的外径，并且自由空间的延伸部至少等于此类外径，从而使得当两个面板联接在一起时，由两个面板的管限定的总表面是连续且均匀的。

外部面板和内部面板的管可以按照基本上水平的方向对准，因此外部面板的每个管与内部面板的每个管竖直地偏移，反之亦然。

外部面板和内部面板可通过连接元件(诸如连接钩或类似设备)相互连接。

在另一个实施方案中，一个面板的管可以***在另一面板的管之间形成的自由空间中，从而基本上形成双梳状结构。

在该另一实施方案中，一个面板的至少一对管可以邻近另一面板的成对管之间形成的自由空间并且***到该自由空间中。

该冷却装置还可以包括至少一个另一面板，该至少一个另一面板位于这些面板附近或与这些面板成一体。因此，本冷却装置可包括多于两个面板。

本发明的另一个目的是一种电炉，该电炉包括设置有至少一个冷却装置的壳体，该至少一个冷却装置具有如上所述的侧面板。

附图说明

从下面参考附图作为非限制性示例给出的一些实施方案的描述中，本发明的这些和其他方面、特性和优点将变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的用于电炉或类似设备的冷却装置的第一实施方案的侧向剖视图；

-图2是根据本发明的冷却装置的第二实施方案的三维视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来标识附图中相同的共同元件。应当理解，一个实施方案的元件和特性可以方便地组合或结合到其他实施方案中，而不需要进一步说明。

具体实施方式

现在我们将详细参考本发明的可能实施方案，其中的一个或多个示例通过非限制性说明的方式在附图中示出。这里使用的措辞和术语也是为了提供非限制性示例的目的。

参考附图，图1和图2示出了根据本发明的冷却装置10a、10b，该冷却装置适于在电熔炉30或类似设备中特别是与电炉30的侧壁配合使用。

冷却装置10a、10b包括至少一对冷却面板11a、12a、11b、12b，该至少一对冷却面板中的每个冷却面板设置有多个冷却管13、14、15和16。

电炉30包括位于下部处的用于容纳熔融金属熔池18的至少一个耐火壳体17和在该耐火壳体上方的夹套19，优选地由钢制成的冷却面板11a、12a、11b、12b定位在该夹套中。熔融金属熔池18具有上部水平面，在该上部水平面上方存在炉渣层33。

根据本发明，设置在面板11a、12a、11b、12b中的管13、14、15、16散布有自由空间20、21、22、23，使得至少在第一面板11a、12a、11b、12b的任何一个自由空间20、21、22、23附近，定位有第二面板11a、12a、11b、12b的至少一个管13、14、15、16，并且使得基本上包括在一个面板11a、11b中的管13、15从包括在另一面板12a、12b中的管14、16偏移。

特别地，在冷却面板11a和冷却面板12a中，自由空间20和21形成在连续地定位的管13和14之间。

在冷却面板11b中和在冷却面板12b中，自由空间22和23可以是基本上U形的并且允许基本上限定双梳状结构。

面板11a、12a、11b、12b中的每个面板由其自己的冷却回路供给。参见例如用于冷却流体进入/离开面板11b的导管24和用于冷却流体进入/离开面板12b的导管25。该冷却流体可以例如是水。

在通过非限制性示例示出的图1的实施方案中，本冷却装置10a包括由中空空间26分开的至少一个外部面板11a和至少一个内部面板12a。

炉渣积聚在中空空间26内，从而形成保护面板11a和12a不被消耗和磨损的隔热层。

如所提及的，该自由空间20形成在外部面板11a的每对连续管13之间，并且自由空间21形成在内部面板12a的每对连续管14之间。

优选地，分别形成外部面板11a和内部面板12a的管13和14可以具有基本上相同的外径，并且自由空间20和21的延伸部至少等于该外径。在其他实施方案中，管13和14的外径可以不同。

还可以看出，外部面板11a的管13和内部面板12a的管14按照基本上水平的方向对准，因此外部面板11a的每个管13与内部面板12a的每个管14竖直地偏移，反之亦然。

由于这种设置，包括冷却面板11a和12a的夹套19在前部呈现为具有管13和14的壁，特别是以基本上水平的方向定位并且如所提及的那样竖直偏移的管。

外部面板11a和内部面板12a可通过连接元件27例如钩或其他元件彼此连接，以保证更好的结构坚固性，并且以这种方式促进炉渣的锚定，以在中空空间26内形成一层隔热材料。

连接元件27可以由具有高导热率的材料制成，并且可以通过冷却流体的循环来完全冷却。

在一些实施方案中，连接元件27可以是倾斜的，如图1所示。

在通过非限制性示例示出的图2的实施方案中，本冷却装置10b包括基本上双梳状结构。

特别地，冷却装置10b包括由两个面板11b和12b形成的单个侧部，这两个面板基本上相互互锁，从而形成双梳状结构。

在该冷却装置10b中，面板11b的至少一对管15***到形成在另一面板12b的两对管16之间的自由空间23中。

类似地，面板12b的至少一对管16***到形成在另一面板11b的两对管15之间的自由空间22中。

基本上，面板11b和12b中的每个面板的管15和16可以在基本上垂直的方向上被引导，并且可以通过基本上水平的连接管道区段28和29被连接。

特别地，面板11b和12b提供基本上沿着面板11b和12b的整个延伸部延伸的至少一个连接管道区段31和32。

通过具有双梳状构造以及具有两个面板11b和12b的独立冷却回路的冷却装置10b，在两个面板11b或12b中的一个面板意外失效的情况下，例如在管中的一个管中出现孔之后，并且冷却流体的供给必须被关闭，另一面板由于与该失效面板直接接触，至少部分地冷却该失效面板，因此允许冷却继续，从而允许继续电炉30的生产阶段，直到存在用于更换面板的维护时间(maintenance slot)。

当然，如上所述，应当理解，也可以为图1的冷却装置10a提供为冷却面板供给独立冷却回路的可能性。因此，外部面板11a将由其自身的冷却回路供给并且内部面板12a将由其自身的冷却回路供给。

本冷却装置10a或10b的另一变型可提供多于两个的面板11a、12a或11b、12b。

例如，冷却装置10a可以提供图1中虚线所示的另一面板11c，该另一面板提供相对于面板11a的管13偏移的一系列管13c，该系列管将邻近并远离面板11c。面板的管13c的尺寸和位置可以设置成类似于面板12a的管14，但也可以以不同的方式设置，即，具有不同的位置和在两个连续管13c之间的自由空间20c，该自由空间具有大于或小于例如自由空间20的延伸部的延伸部。在面板11c和面板11a之间例如形成另一个保护中空空间。面板12c还可以提供相对于面板11a的管13以及相对于面板12a的管14两者偏移的管13c。

还可以在冷却装置10b中设置多于两个面板。例如，两个面板11b、12b中的至少一个面板可由两个相邻面板分开和形成，每个面板设置有用于供给其自身或其他的冷却流体的回路。

显然，在不背离由权利要求限定的本发明的领域和范围的情况下，可以对如上所述的冷却装置10a、10b进行部件的修改和/或添加。

在以下权利要求中，括号中的参考的唯一目的是便于阅读：它们不能被认为是关于在特定权利要求中要求保护的保护范围的限制因素。

Claims (6)

1.一种用于电炉(30)或类似设备的冷却装置，所述冷却装置包括位于下部处的用于容纳金属熔池(18)的至少一个壳体(17)和位于所述至少一个壳体上方的夹套(19)，在所述夹套中定位有冷却面板(11a，11b，12a，12b)，每个冷却面板设置有多个管(13，14，15，16)，其特征在于，所述管(13，14，15，16)散布有自由空间(20，21，22，23)，其中所述管(13，14，15，16)中的至少一个管至少定位在所述自由空间(20，21，22，23)中的任何一个自由空间附近或与所述任何一个自由空间重叠，使得所述至少一个冷却面板(11a，11b)的至少一个管(13，15)相对于至少一个另一冷却面板(12a，12b)的另一个管(14，16)偏移，其中所述冷却面板(11a，11b，12a，12b)中的每个冷却面板由其自身的冷却回路供给，其中，所述冷却装置包括由中空空间(26)分开的至少一个外部冷却面板(11a)和至少一个内部冷却面板(12a)，并且其中，所述外部冷却面板(11a)和所述内部冷却面板(12a)的所述管(13，14)按照基本上水平的方向对准，因此所述外部冷却面板的每个管与所述内部冷却面板的每个管竖直地偏移，反之亦然。

2.根据权利要求1所述的用于电炉(30)或类似设备的冷却装置，其特征在于，所述自由空间(20，21)形成在所述外部冷却面板(11a)和所述内部冷却面板(12a)的连续的成对管(13，14)之间。

3.根据权利要求1所述的用于电炉(30)或类似设备的冷却装置，其特征在于，形成所述外部冷却面板(11a)和所述内部冷却面板(12a)的所述管(13，14)具有相同的外径，并且所述自由空间(20，21)的延伸部等于至少所述外径。

4.根据权利要求1所述的用于电炉(30)或类似设备的冷却装置，其特征在于，所述外部冷却面板(11a)和所述内部冷却面板(12a)通过连接元件(27)相互连接。

5.根据权利要求1所述的用于电炉(30)或类似设备的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括至少一个另一冷却面板(11c)，所述至少一个另一冷却面板位于所述冷却面板(11a，11b，12a，12b)附近或者与所述冷却面板成一体。

6.一种电炉，其特征在于，所述电炉包括设置有至少一个如前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10a，10b)的夹套(19)。