專利名稱：輸送鐵水的導槽結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高爐出鐵時輸送鐵水的導槽結構，也涉及冷卻這種結構的方法。用于輸送從高爐中放出的鐵水流的導槽結構主要包括一個稱為“出鐵槽”的主槽道和稱為“鐵水澆道”的輔槽道，出鐵槽從出鐵口伸出來，輸送鐵水和渣;而鐵水澆道從出鐵槽分支出來，用來輸送渣成鐵水。
一般，這種導槽結構包括至少一層在工作時提供與鐵水接觸的表面的耐磨內襯，一層包容該耐磨內襯的固定襯層以及在固定襯層外部的鋼或水泥的支撐結構。例如，一種典型的出鐵槽長10至12米，寬3米。在歐洲專利EP-A-90761和EP-A-143971所公開的導槽結構中，冷卻通道設置在外支撐內的襯層中，而在歐洲專利EP-A-60239公開的結構中，槽形金屬支撐內有供冷卻劑(特別如空氣)流通的空間。
1988年10月“鋼鐵工程師”雜志(“Iron and Steel Engineer”)第47-51頁，特別是第48頁的圖2介紹了一種水冷出鐵槽，它包括一層耐磨內襯，一層氧化鋁固定襯層，在該固定襯層外的兩層具有高導熱性的石墨層，以及三面都用水冷的鋼盒槽。
這里要說明的是，本發(fā)明并不局限于水冷導槽結構，也涉及氣冷結構和用其它冷卻方法，例如使用乙二醇/水的混合物來冷卻的結構如上述“鋼鐵工程師”雜志的文章中已說明過的那樣。
出鐵槽或澆道的耐磨內襯可以用例如耐火水泥構成。固定襯層可以用混有氧化鋁的碳磚或單單由氧化鋁磚構成。在鋼盒槽和固定襯層的外面之間的外襯層可以用石墨、碳或半石墨來制成。
從強度方面考慮這種外支撐的鋼殼的溫度不應高于200℃的溫度。從高爐放出的鐵水直接與耐磨內襯接觸，而鐵水的溫度又高達1450-1550℃，結果在鐵水導槽結構中產(chǎn)生了熱應力。出鐵槽或鐵水澆道承受熱負荷的方式基本上決定了鐵水澆道的壽命。
由于上述熱應力作用所產(chǎn)生的一個問題是出鐵槽或鐵水澆道會產(chǎn)生開裂，這個問題在共同未決的美國專利申請US447053(1990年1月5日提交，尚未公開)，歐洲專利申請89203088號，澳大利亞專利46940/89號，印度專利申請917/MAS/89號和中國專利申請89109391號中已說明過。澆道的開裂使得漏出的鐵水填充在鋼支撐外側的間隙中，使得修理工作化費很大。為了維修，在漏鐵水的位置，出鐵槽或鐵水澆道必須完全拆除以便清除凝固的生鐵。然后再把出鐵槽或鐵水澆道裝好。這些工作修理費用很高。在出鐵槽或鐵水澆道溢流時，鐵水會充入鋼支撐與支撐出鐵槽或鐵水澆道的撐柱之間的間隙內。那么，這些凝固的生鐵也必須設法除去，也出現(xiàn)了上述同樣的缺點。
本發(fā)明的目的是防止或減少現(xiàn)有技術中的上述問題，提供一種能很好吸收熱應力并且不易開裂的輸送鐵水的導槽結構。
按照本發(fā)明的一種高爐出鐵時輸送鐵水的導槽結構，包括耐磨內襯、固定襯層和外襯層，該耐磨內襯提供了流鐵水用的槽形表面，固定襯層在耐磨內襯的外面，而在固定襯層的外面是有高導熱率的外襯層。所述的外襯層包括底板和兩相對的側壁，側壁的底端與底板是可傳熱相連的。至少所述外襯層的側壁和底板之一(但不是全部外襯層)的外面緊連著至少一層隔熱層。所述外襯層的其余部分與散熱裝置相連。所述的隔熱層至少部分由耐火材料制成。
按照本發(fā)明冷卻出鐵時輸送鐵水的導槽結構的方法，其中所述的導槽結構包括耐磨內襯，固定襯層和外襯層，該方法的特征在于冷卻至少所述的外襯層的側壁和底板之一，但不是全部外襯層，而限制所述的外襯層的其余部分往外散熱。
可以設想，外襯層的水平底板不直接冷卻而在它的外面直接緊貼著一隔熱層，而要通過外襯層的兩側壁散掉的熱量用水冷或氣冷側壁來帶走。在這種情況下，為了防止從鐵水澆道溢出的鐵水流入導槽結構兩側壁的兩側，在導槽結構的頂部可設置水平的蓋板。
但是，最好還是在外襯層的外面直接緊貼隔熱層，而在外襯層的底板連接散熱裝置以便把熱量從底板散走。這樣，側壁也通過與它們傳熱相連的底板來冷卻。
本發(fā)明就是基于通過外襯層的側壁和底板其中之一，但不是全部外襯層來散掉所有要散掉的熱量，而且最好是通過底板來散熱這樣一個大膽的想法。這樣，就可以放棄如在上述鋼鐵工程師”雜志的文章中所提出的一般的原理，也就是通過出鐵槽的所有的壁包括側壁和底板來散熱的方法。
意想不到地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明上述導槽結構外襯層的冷卻效果降低很少，對導槽形結構的性能沒有什么影響。由于外襯層是高導熱率的，所以未被直接冷卻的部位不會出現(xiàn)過熱。
按照本發(fā)明的導槽結構，其實質是，它的外襯層的側壁與外襯層的底板之間是傳熱相連。因而在本發(fā)明的最佳實施例中，外襯層的側壁外面可直接緊貼隔熱層。這樣通過外襯層的側壁與底板之間的傳熱來散掉熱量。在該最佳實施例中，導槽結構兩側的間隙不會再填進鐵水，因為現(xiàn)在這些間隙完全為側壁外面的襯層所填充。
外襯層的導熱系數(shù)最好大于約29W/mR。外襯層最好用石墨制成。
為了提高導槽結構的使用壽命，最好在所述的固定襯層與至少外襯層的側壁和底板之一之間設置至少一層或幾層可壓縮材料層，例如氈層，用于吸收工作時槽形結構的熱膨脹。同樣，最好在所述的隔熱層的最外層的也至少部分設置可壓縮材料層。
導槽結構可以很有利地只跟作為外支撐的鋼底板相連。鋼底板可用作構建導槽結構的基礎。在這種情況下，要求用一層有低的導熱系數(shù)的薄隔層夾在導槽結構的外襯層和鋼底板之間，這樣，鋼底板的溫度不會超過最高的允許溫度200℃，而該薄隔層會把外襯層的熱量充分地傳到鋼底板以使外襯層有足夠的冷卻。薄隔層的導熱系數(shù)在1～5W/mk，最好為1-2W/mk就足夠的。
最好裝上散熱裝置，通過強制空氣冷卻使鋼底板散熱。導槽結構下面，也就是在鋼底板和支撐澆道的外部結構件之間形成單個或多個槽縫，冷卻空氣可在槽縫中通過以使鋼底板散熱。可以在所述的槽縫的一端裝上一個抽風扇來做到這一點。但是，如果散熱裝置包括在冷卻空氣的入口側對冷卻空氣施加過壓的裝置，則會得到最好的結果。這樣，與使用一個抽風扇相比，使用上述的散熱裝置可以在沿鋼底板形成一個更大得多的冷卻空氣流。
下面將參照附圖，通過本發(fā)明的導槽結構的非限制性的實施例來詳細說明本發(fā)明，

圖1示出了本發(fā)明的一個鐵水澆道的橫剖面圖。類似的結構也可以用于本發(fā)明的出鐵槽。
圖1示出，輸送從高爐的出鐵口流出來的鐵水的具有槽形表面的鐵水澆道1由耐磨內襯2形成?？捎煽上鄬σ苿拥膸讓訕嫵傻膬纫r2可以用各種材料制成，但通常用耐火水泥制成。在內襯2外面，直接與該內襯緊貼的是由無定形碳磚制的中間襯層3，它構成使內襯2溫度穩(wěn)定的固定襯層。在中間襯層3的外面是耐火水泥制的隔熱層4。在隔熱層4的外面是由兩相對的側壁7和一底板6構成的外磚層。隔熱層4使外襯層6、7的溫度不超過約600℃。
鐵水澆道還設置有可壓縮的陶瓷氈層15、16，它們分別設置在外襯層的側壁7和隔熱層4之間以及隔熱層4的側壁和中間襯層3之間，以吸收工作時鐵水澆道結構的熱膨脹。
外襯層6，7由導熱材料制成，側壁7和底板6之間是傳熱相連。設置的磚提供了好的熱流，也就是它們之間沒有隔熱層。如果磚縫之間有縫隙，則用傳熱很好的耐火水泥漿加以填充。外襯層6，7的磚用石墨、碳或半石墨，最好由石墨制成，外襯層，特別在它的側壁7和底板6之間有足夠的導熱性，因此可以在外襯層的側壁7外面直接隔熱層8，9，而只通過底板6來傳走熱量，這一點在下面還要說明。隔熱層8用高氧化鋁水泥制成，而外面的隔熱層9不要求用耐火材料制成，而可以由沒有耐火性能的但隔熱性能好的水泥制成。
在鐵水澆道的側面隔熱層8、9的外側還要設置可壓縮材料層14，以吸收澆道的膨脹。該可壓縮材料14可由陶瓷氈制成。
在澆道的底部設置有支撐的鋼底板10。在鋼底板10與外襯層的底板6之間是由耐火水泥制成的薄隔熱層11。該薄隔熱層11的厚度及導熱系數(shù)的選定要使它能將足夠的熱量傳到鋼底板10上，但又要能防止鋼底板10的溫度超過約200℃。
具有低導熱性的薄隔熱層11具有一個重要的作用。例如在出鐵槽或鐵水澆道的耐磨內襯和固定襯層出現(xiàn)開裂的情況時，鐵水就會漏出鐵槽或鐵水澆道的底部。這時，石墨制的外襯層6，7把鐵水結成凝固狀態(tài)而起到了安全保護作用。如果沒有薄隔熱層11那么就會把很危險的局部熱負荷傳到鄰近石墨層的鋼底板10，而使鋼板很快被破壞。設置薄隔熱層11能使石墨層的熱負荷分散開，這樣就延長了鋼底板的使用壽命。
澆道的冷卻可以用強制空冷、水冷或用其它類似方法冷卻鋼底板10。在所述的實施例中，使用強制空氣冷卻。冷卻空氣吹過鋼底板10和通過型材13支撐著澆道的支撐結構之間的槽12，以使鋼底板10散熱。在槽12的氣流方向的上游設置了鼓風裝置(風扇)。鋼底板10的厚度約為0.7cm或更厚一些。
如前所述，固定襯層3和外襯層6，7由磚制成。而其它各層24、8、9和11是由可澆注成形的材料制成。根據(jù)對各層的導熱作用要求不同，選定它們材料的導熱性。在所述的實施例中，最好使各層材料的導熱率落在下面的范圍內層次 導熱率(W/mK)2 約為23 5～154 1～56，7 50～1008 1～5
9 0.5～111 1～5(最好為2)所述的鐵水澆道的兩側上面還有用高氧化鋁水泥澆注制成的蓋板17，用來避免由流槽中濺出的鐵水與澆道外面幾層3、4、7、8、9相接觸。特別是具有高的隔熱性的隔熱層8，9不具有耐火性經(jīng)受不住鐵水的作用。在這兩個隔熱層8，9上面再加上一層由澆注高氧化鋁水泥制成的保護層18來保護它們。
在所述的導槽結構的外面是一層水泥結構19，它與現(xiàn)有的澆道結構所用的實際上是一樣的。在該水泥結構19內有水泥層20和由泥漿和高氧化鋁水泥制的薄層21和22以提供裝配澆道用的光滑表面。
權利要求
1.高爐出鐵時輸送鐵水的導槽結構，包括耐磨內襯(2)、固定襯層(3)和外襯層(6，7)，該耐磨內襯(2)提供了流鐵水用的槽形表面，固定襯層(3)在耐磨內襯(2)的外面，而在固定襯層(3)的外面是有高導熱率的外襯層(6，7)，所述的外襯層包括底板(6)和兩相對的側壁(7)，側壁(7)的底端與底板(6)是可傳熱相連的，其特征在于至少所述的外襯層的側壁(7)和底板(6)之一，但不是全部外襯層的外面緊連著至少一層隔熱層(8，9)，而外襯層(6，7)的其余部分與散熱裝置(10，11，12)相連。
2.按照權利要求1的導槽結構，其特征在于所述的外襯層的側壁(7)的外面緊連著所述的隔熱層(8，9)，而所述的底板(6)與所述的散熱裝置(10，11，12)是可傳熱相連的。
3.按照權利要求1或2的導槽結構，其特征在于所述的外襯層(6，7)的導熱率大于29W/mK。
4.按照權利要求1至3中任一項的導槽結構，其特征在于所述的外襯層(6，7)是由石墨制成的。
5.按照權利要求1至4中任一項的導槽結構，其特征在于在所述的固定襯層(3)與至少外襯層的側壁(7)和底板(6)之一之間設置至少一層用于吸收熱膨脹的可壓縮材料層(15，16)。
6.按照權利要求1至5中任一項的導槽結構，其特征在于至少在所述的隔熱層(8，9)中的一層的外面設置了可壓縮材料層(14)。
7.按照權利要求1至6中任一項的導槽結構，其特征在于所述的散熱裝置包括支撐的鋼底板(10)。
8.按照權利要求7的導槽結構，其特征在于在所述的外襯層(6，7)和所述的鋼底板(10)之間設置了導熱率比所述的外襯層(6，7)的導熱率低的薄隔熱層(11)。
9.按照權利要求8的導槽結構，其特征在于所述的薄隔層(11)的導熱率為1～5W/mK。
10.按照權利要求7至9中任一項的導槽結構，其特征在于所述的散熱裝置包括冷卻所述鋼底板(10)的強制空氣冷卻裝置。
11.按照權利要求10的導槽結構，其特征在于所述的強制空氣冷卻裝置包括對在所述的鋼底板(10)的氣流上游側的冷卻空氣施加過壓的裝置。
12.冷卻高爐出鐵時輸送鐵水的導槽結構的方法，其中所述的導槽結構包括耐磨內襯(2)、固定襯層(3)和外襯層(6，7)該耐磨內襯提供了流鐵水用的槽形表面，固定襯層(3)在耐磨內襯(2)的外面，而在固定襯層(3)的外面是具有高導熱性的外襯層(6，7)，所述的外襯層包括底板(6)和兩相對的側壁(7)，側壁(7)的底端與底板(6)是可傳熱連結，所述方法的特征在于冷卻至少所述的外襯層的側壁(7)和底板(6)之一，但不是全部外襯層，而限制所述的外襯層(6，7)中的其余部分往外散熱。
13.按照權利要求12的方法，其特征在于冷卻所述的外襯層的底板(6)，而限制所述的外襯層的側壁(7)往外散熱。
全文摘要
高爐出鐵時輸送鐵水的導槽結構，包括提供流鐵水的槽形表面的內襯層(2)，在內襯層(2)外面的固定襯層(3)和再外面的一層高導熱率的外襯層(6，7)。所述的外襯層包括底板(6)和兩相對的側壁(7)，側壁(7)的底端與底板(6)是可傳熱相連的。為改善抗熱應力的性能，至少外襯層的側壁(7)和底板(6)之一(但不是全部襯層)的外面緊連著至少一層隔熱層(8，9)，而外襯層(6，7)的其余部分與散熱裝置(10，11，12)相連。
文檔編號C21B7/14GK1048235SQ9010442
公開日1991年1月2日 申請日期1990年6月16日 優(yōu)先權日1989年6月21日
發(fā)明者雅各伯斯·范·拉爾, 弗蘭克·凱普頓, 羅納德·約翰尼斯·瑪麗亞·斯托克曼 申請人:胡格溫斯·格羅波公司