專利名稱：冶金處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在冶金容器中進(jìn)行冶金處理的冶金處理設(shè)備。本發(fā)明尤其是但不排他的應(yīng)用在從諸如礦石、部分還原礦石以及含金屬廢流的含金屬喂入材料中，利用直接熔煉工藝產(chǎn)生熔融純金屬或熔融金屬合金的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在以申請(qǐng)人名義提出的美國專利6267799和國際專利公開WO96/31627中，描述了一種已知的直接熔煉工藝，一般稱之為HIsmelt(直接熔融還原)工藝，其主要依賴熔化金屬層作為反應(yīng)介質(zhì)。這些公開物中所述的HIsmelt工藝包括(a)在容器中形成熔鐵和爐渣的熔池；(b)噴射入熔池中(I)典型為金屬氧化物的金屬給料物質(zhì)；以及(II)典型的為煤炭的含碳材料，其用作金屬氧化物的還原劑和能量源；以及(c)在金屬層中將含金屬給料物質(zhì)熔煉為金屬。
這里的術(shù)語“熔煉”應(yīng)理解為熱力過程，其中發(fā)生用于還原金屬氧化物的化學(xué)反應(yīng)，以生成液態(tài)金屬。
HIsmelt工藝還包括例如從熔池中釋放出的CO和H2這樣的二次燃燒氣體，這些氣體在熔池上方與含氧氣體發(fā)生二次燃燒，并將二次燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給熔池，以形成所需熱量來熔煉含金屬給料物質(zhì)。
HIsmelt工藝還包括在熔池的名義靜止表面上方形成轉(zhuǎn)變區(qū)，其中有適當(dāng)質(zhì)量的上升而后下降的熔融金屬和/或熔渣的小滴或?yàn)R液或液流，其提供了一種有效的介質(zhì)來將熔池上方的二次燃燒反應(yīng)氣體生成的熱能傳遞給熔池。
在HIsmelt工藝中，通過多個(gè)噴槍/鼓風(fēng)口將含金屬給料物質(zhì)和固態(tài)含碳材料噴射到金屬層中，所述噴槍/鼓風(fēng)口傾斜于垂直方向，以穿過熔煉容器的側(cè)壁向下和向內(nèi)延伸，并進(jìn)入容器的底部區(qū)域中，從而將固態(tài)材料輸送至容器底部?jī)?nèi)的金屬層中。為了促進(jìn)容器上部?jī)?nèi)反應(yīng)氣體的二次燃燒，可將富含氧氣的熱空氣流通過向下延伸的熱空氣噴射噴槍鼓吹噴射入容器的上部區(qū)域中。通過廢氣管將容器中反應(yīng)氣體二次燃燒后產(chǎn)生的廢氣從容器上部清除。
HIsmelt工藝能夠在單個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的容器中通過直接熔煉而生成大量的熔融金屬。該容器在整個(gè)熔煉過程中必須用作容納極高溫度下固體、液體和氣體的壓力容器，且所述熔煉過程可能會(huì)延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。如以申請(qǐng)人名義提出的美國專利6322745和國際專利公開WO00/0185中所述，容器可由包含爐底、且由耐火材料形成的鋼殼構(gòu)成，且其具有至少與熔融金屬相接觸的基部和側(cè)部，側(cè)壁從與熔渣層和氣體連續(xù)空間相接觸的爐底側(cè)邊向上延伸，那些側(cè)壁的至少一部分由水冷板塊構(gòu)成。這樣的板塊可呈雙蜿蜒形，其間交替沖壓或噴補(bǔ)有耐火材料。其它的冶金容器具有內(nèi)部耐火材料和耐火冷卻系統(tǒng)。例如在傳統(tǒng)的造鐵高爐中，冷卻系統(tǒng)一般包括一系列由堅(jiān)固的鑄鐵制成的冷卻板，其能夠經(jīng)受通過高爐支柱向上延伸的大負(fù)荷所產(chǎn)生的作用力。這些冷卻板僅在更換襯里的過程中進(jìn)行替換，在這期間，高爐關(guān)閉較長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于連續(xù)工作的高爐而言，其更換襯里的間隔可在二十年以上，一次更換襯里要延續(xù)幾個(gè)月以上。
另一方面，例如對(duì)于用來批量生產(chǎn)鋼材的電弧爐而言，可以使用簡(jiǎn)單地從支撐框懸垂下來的冷卻板塊，且在移除蓋子時(shí)，便可以進(jìn)入到支撐框中，從而其冷卻板塊幾乎是作為消耗品使用的。在其它預(yù)計(jì)關(guān)閉時(shí)間或爐次之間，可對(duì)其進(jìn)行更換和/或維修。
進(jìn)行HIsmelt工藝的冶金容器存在特定問題，即所述工藝連續(xù)進(jìn)行，且容器必須作為壓力容器關(guān)閉很長(zhǎng)時(shí)間，典型的將近一年左右或更長(zhǎng)時(shí)間，然后必須如本申請(qǐng)人提出的美國專利6565798中所述的那樣在很短時(shí)間內(nèi)快速更換襯里。這就需要將內(nèi)部水冷板塊安裝在具有受限入口的區(qū)域內(nèi)，且需要配置能夠?qū)M(jìn)出于各個(gè)板塊的冷卻劑水流進(jìn)行控制的冷卻劑流系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種冶金處理裝置，包括(a)中空冶金容器；(b)多個(gè)冷卻板塊，其形成用于該容器至少一上部的內(nèi)襯，每個(gè)板塊具有供冷卻劑流從中穿過的內(nèi)部通道；(c)用于該板塊的冷卻劑入口和出口連接件，其位于圍繞容器外部分布的位置處；以及(d)供冷卻劑流進(jìn)出于板塊入口和出口連接件的冷卻劑流系統(tǒng)，該冷卻劑流系統(tǒng)包括大體水平延伸且至少部分圍繞容器的供應(yīng)管和返回管；連接至主供應(yīng)管和板塊入口連接件的第一系列垂直小管；以及連接至返回管和板塊出口連接件的第二系列垂直管。
該冷卻劑流系統(tǒng)可支承于至少部分圍繞容器的塔結(jié)構(gòu)上。
所述塔結(jié)構(gòu)可包括具有互連立柱和橫梁的結(jié)構(gòu)框架，且其可具有接近容器和/或冷卻劑流系統(tǒng)的通路。
所述主冷卻劑供應(yīng)管和返回管均支承于所述塔結(jié)構(gòu)的上部，并且第一和第二小橫截面管可由此向下延伸。
每個(gè)供應(yīng)管和返回管可呈大體U形結(jié)構(gòu)，并大體圍繞容器上端配置。
第一和第二系列垂直管可通過各個(gè)單獨(dú)的允許調(diào)節(jié)冷卻劑流單獨(dú)進(jìn)出于板塊的入口和出口閥連接至板塊入口和出口連接件。
可通過撓性連接件形成對(duì)板塊入口和出口連接件的連接。
所述冶金容器可安裝用于將熱氣向下噴入容器上部的熱氣噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且所述塔結(jié)構(gòu)也可對(duì)用于使冷卻劑流進(jìn)出于熱氣噴槍的冷卻劑流通道的氣體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)進(jìn)行支承。
該冶金容器還可安裝一系列用于將固體噴入容器下部的固體噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，該塔結(jié)構(gòu)也可對(duì)用于使冷卻劑流進(jìn)出于固體噴槍的冷卻劑流通道的固體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)進(jìn)行支承。


為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋，下面將參照附圖對(duì)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖1為具有內(nèi)部冷卻板塊的直接冶煉容器的垂直截面圖；圖2為圖1所示容器的俯視圖；圖3示出襯在所述容器的主圓筒部分內(nèi)的冷卻板塊的布置；圖4為圖3所示冷卻板的展開圖；圖5所示展開圖，圖解地示出了安裝到所述容器上的整套冷卻板塊；圖6為安裝到容器圓筒部分上的一個(gè)冷卻板塊的正視圖；圖7為圖6所示板塊的俯視圖；圖8為沿圖6中8-8線得到的橫截面圖；圖9為圖6所示冷卻板塊的正面圖；圖10示出了冷卻板塊的細(xì)部；
圖11和圖12為冷卻板塊連接到容器殼體的詳解圖；圖13所示為容器進(jìn)入塔，其圍繞直接冶煉車間內(nèi)的直接冶煉容器而延伸，且具有供冷卻劑流進(jìn)出于容器冷卻板塊以及去往安裝在容器上其它裝置的冷卻劑流系統(tǒng)；圖14進(jìn)一步示出了容器進(jìn)入塔的結(jié)構(gòu)；圖15所示為進(jìn)入塔上的容器和部分冷卻劑流系統(tǒng)；以及圖16所示為移除容器后的冷卻劑流系統(tǒng)；以及圖17a和圖17b所示為容器以及進(jìn)入塔和冷卻劑流系統(tǒng)的圖解示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2所示為適用于美國專利6267799和國際專利公開WO96/31627中所述HIsmelt工藝操作的直接熔煉容器。所述冶金容器以標(biāo)號(hào)11總體表示，并且其具有包括耐火磚形成的基部13和側(cè)部14在內(nèi)的爐底12，用于連續(xù)排出熔融金屬的前爐15和用于排出熔融爐渣的出渣口16。
所述容器的基部固定至鋼制外部容器殼體17的底面端，且包括主圓筒部分18、向上和向內(nèi)的錐形頂部19、以及限定了廢氣室26的上部圓柱部分21和蓋部22。上部圓柱部分21具有用于廢氣的大直徑出口23，蓋部22具有開口24，以在所述開口24內(nèi)安裝用于將熱空氣吹入容器上部區(qū)域內(nèi)的向下延伸的氣體噴槍。該熱氣噴槍受到內(nèi)部水冷，并且具有供冷卻水向內(nèi)和向外流動(dòng)的內(nèi)部和外部環(huán)形冷卻劑流路。更具體而言，這個(gè)噴槍可具有如美國專利6440356所公開的大體結(jié)構(gòu)。
殼體的主圓筒部分18具有八個(gè)周向間隔的管狀安裝件25，以使將鐵礦、含碳材料和熔劑噴入容器底部的固體噴槍通過所述安裝件25得以延伸。該固體噴槍也受到內(nèi)部水冷，并且具有供冷卻水向內(nèi)和向外流動(dòng)的內(nèi)部和外部環(huán)形冷卻劑流路。更具體而言，該固體噴槍可具有如美國專利6398842所公開的大體結(jié)構(gòu)。
在使用時(shí)，所述容器包含有鐵和爐渣的熔池，且所述容器的上部必定容納有處于一定壓力和約為1200℃的極高溫度下的熱氣體。因此就需要將所述容器作為壓力容器使用很長(zhǎng)一段時(shí)間，并且其必須具有牢固的結(jié)構(gòu)并能夠完全密封。進(jìn)入容器內(nèi)部的入口是極其有限的，入口主要限于通過蓋子封閉的開口24和換襯通路門27。
容器殼體11內(nèi)部襯有一套107片單獨(dú)的冷卻板塊，冷卻水能夠穿過所述冷卻板塊進(jìn)行循環(huán)，并且這些冷卻板塊嵌入在耐火材料中，從而為熔煉區(qū)上方的容器提供水冷式內(nèi)部耐火襯。重要的是，耐火襯幾乎為連續(xù)分布，并且由于未被冷卻的耐火材料將會(huì)很快被熔蝕，因此要對(duì)所有的耐火材料進(jìn)行冷卻。所述板塊以這樣的方式形成并連接到殼體上它們能夠被安裝在殼體11的內(nèi)部，并且能夠在停機(jī)時(shí)單獨(dú)予以移除或更換，而不會(huì)妨礙殼體的整體性。
所述冷卻板塊包括一套襯在殼體的主圓筒部分18內(nèi)的48片板塊31和一套襯在錐形頂部19內(nèi)的16片板塊32。第一套4片板塊33襯在直接位于錐形頂部19上方的廢氣室26的下部?jī)?nèi)。20片板塊34襯在廢氣室26位于第一套4片板塊33上方的部分內(nèi)。11片板塊35襯在蓋子22內(nèi)，8片板塊40襯在出口23內(nèi)。
廢氣室的板塊和圓筒部分內(nèi)的最底一行的板塊由單層管形成，然而，圓筒部分31的其余板塊以及錐形頂部19的板塊由雙層管形成，雙層管相對(duì)于容器殼體17彼此前后配置。圓筒部分內(nèi)的最底一行的板塊31位于爐底的耐火材料的后方，并且最靠近熔融金屬。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的熔蝕或破碎情況時(shí)，這些板塊就有可能接觸到熔融金屬，從而其優(yōu)選由銅構(gòu)成。圓筒部分的其余板塊以及廢氣室26的板塊可由鋼構(gòu)成。
圖6-12中所示為板塊31的構(gòu)造和其安裝到容器殼體的主圓筒部分18上的方式。如圖3、4和5所示，這些板塊布置在垂直間隔的6行弓形板塊中，這些弓形板塊沿容器周向間隔開，每行為8片單獨(dú)的板塊31。每片板塊31包括冷卻劑流管36，所述冷卻劑流管36通過彎曲而形成Z字形的內(nèi)、外部板塊部分37、38。所述內(nèi)、外部板塊部分37、38還發(fā)生垂直偏移，從而使一個(gè)板塊部分的水平管節(jié)段位于另一個(gè)板塊部分的水平管節(jié)段的中間。冷卻劑入口和出口管連接器42優(yōu)選地從位于每個(gè)板塊一端處的內(nèi)部板塊部分伸出，盡管它們也可以從板塊的其他部分或部位伸出。
板塊31呈細(xì)長(zhǎng)的弓形，該外形的長(zhǎng)度大于高度，且其曲率與殼體主圓筒部分18的曲率相匹配。從圖3和4中可看出，該套圓筒板塊31內(nèi)形成有一系列孔55。這些孔55與周向間隔布置的管狀安裝件25相對(duì)齊，并且用于為固體噴槍穿入容器11內(nèi)部而提供足夠的間隙。典型的，這些孔的形狀可以容納延伸穿過容器殼體17和板塊31的大致圓筒形固體噴槍，從而相對(duì)于在穿透中心點(diǎn)處與容器殼體17相切的垂直面形成一定角度。所述孔55通過對(duì)齊兩個(gè)或更多個(gè)具有沿邊緣形成的凹部的板塊而形成。所述凹部可沿垂直或水平邊緣，或者可位于一個(gè)或多個(gè)角落處。所述管狀安裝件25在同一高度處沿容器的周向間隔布置。形成孔55的板塊具有對(duì)應(yīng)于管狀安裝件25之間圓周距離的長(zhǎng)度，從而典型地，每個(gè)噴槍的中心線與兩個(gè)或更多相鄰板塊的垂直邊緣相對(duì)齊。這種布置使固體噴槍區(qū)域內(nèi)的板塊沿兩個(gè)垂直邊緣具有凹部。這些凹部可延伸至板塊的上部角落或下部角落。
一套4個(gè)安裝銷43通過連接器帶片44連接至外部板塊部分38的Z字管形上，從而從板塊向外橫向突出。將每個(gè)連接器帶片44在其端部處緊固至內(nèi)部板塊部分的相鄰管節(jié)段上，并在其兩端之間向外延伸以圖10中所示方式跨過外部板塊部分的管節(jié)段。連接器帶片44一般為V形，且其V形根部發(fā)生彎曲以緊密配合于外部板塊部分的管節(jié)段。將安裝銷43焊接到連接器帶片上，以從所述V形根部向外延伸。所述連接器帶片用于在分布于整個(gè)板塊上的多個(gè)位置處，以間隔開的關(guān)系牢固保持管節(jié)段，從而對(duì)板塊進(jìn)行支撐，這樣就構(gòu)成牢固且具有撓性的板塊結(jié)構(gòu)。
安裝銷43延伸穿過殼體17以及管狀凸出物46內(nèi)的開口45，所述管狀凸出物46圍繞開口45并且從殼體17向外凸出。銷43的端部突出超過位于管狀凸出物46外端處的凸緣57。通過將環(huán)狀金屬盤47焊接至銷43和凸緣57上，從而將銷43連接至凸緣57上，這樣就以對(duì)開口45密封的方式在殼體外部形成了連接物。
以類似的方式，用于板塊的入口和出口連接器42穿過殼體17內(nèi)的開口48向外突出，穿過并且超出圍繞那些開口并從殼體向外凸出的管狀凸出物49，并且通過在連接器42和位于凸出物49端部上的凸緣59之間對(duì)環(huán)狀盤51進(jìn)行焊接而形成連接物。利用這種方法，在殼體外部的各個(gè)連接物處，通過4個(gè)銷43和冷卻劑連接器42將每片板塊31安裝到殼體上。所述銷和冷卻劑連接器在管狀凸出管46、49內(nèi)間隙配合。所述凸出物46、49，凸緣57、59，盤47和銷43為剛性，并具有足夠的強(qiáng)度，從而當(dāng)板塊處于工作狀態(tài)下而充滿冷卻水并嵌入耐火材料中時(shí)，能夠承受來自所述凸出物末端的以懸臂方式作用的板塊負(fù)載。
將所述銷43和凸緣57以及冷卻劑連接器42和凸緣59之間的焊接粉碎后，便可以移除板塊31。通過這種方式，便能夠很容易的移除板塊。凸緣57、59也可在安裝更換板塊之前通過粉碎進(jìn)行移除。這種方法允許板塊在對(duì)凸緣57、59，凸出物46、49以及容器11僅造成有限損害的情況下進(jìn)行移除。
銷43和冷卻劑入口和出口連接器42被引導(dǎo)，從而以彼此平行的方式從板塊向外橫向突出，并且與橫向延伸且徑向穿過容器板塊的中央平面相平行，這樣便能夠通過整體向內(nèi)或向外移動(dòng)容器圓筒的板塊而插入和移除板塊。
周向間隔分布的板塊31之間的縫隙53必須滿足當(dāng)將被移除板塊沿銷43和連接器42的方向向內(nèi)回退時(shí)，能夠拖動(dòng)正在被移除板塊的外邊緣，從而可以清理相鄰板塊的內(nèi)邊緣。縫隙的所需尺寸取決于弓形板塊的長(zhǎng)度，即在圓筒部分18上周向延伸的板塊的數(shù)量。在所述實(shí)施例中，6行板塊31中的每一行中有8片周向間隔分布的板塊。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這允許板塊之間具有最小的縫隙，并且保證縫隙處耐火材料受到適當(dāng)冷卻。一般來說，為了得到令人滿意的冷卻效果，就必須將每行分為至少6片周向間隔的板塊。此外，外部板塊部分的弓形長(zhǎng)度可小于內(nèi)部板塊部分的弓形長(zhǎng)度。這樣布置后，與內(nèi)外板塊部分長(zhǎng)度相同的布置相比，就允許相鄰板塊的內(nèi)板塊部分之間的縫隙53為最小。
將耐火材料固定銷50對(duì)接焊接到板塊31的冷卻劑管上，以從板塊處向內(nèi)突出，并對(duì)噴出板塊的耐火材料起到錨件的作用。銷50可成組布置，其中這些銷從各個(gè)管處向外輻射，并在整個(gè)板塊上沿著所述管以規(guī)則的間隔布置。
安裝到容器圓柱形彎曲部分上的板塊33和34的形成及安裝方式與上述板塊31相同，只是一些板塊34形成為圖5所示形狀，以圍繞廢氣出口23進(jìn)行安裝。
安裝到殼體的錐形部分上的板塊32和35，除了形狀上的變化，大致以圖5所示展開形狀中的方式進(jìn)行圓錐形彎曲。然而，這些板塊也以類似于板塊31的方式形成和安裝到殼體上，每個(gè)都利用從板塊向外橫向突出的安裝銷和在板塊相對(duì)端部處的一對(duì)入口/出口冷卻劑連接器進(jìn)行安裝，所述銷和連接器穿過殼體內(nèi)的開口延伸，并連接至從殼體向外橫向突出的管上，以在殼體外部形成連接物，所述連接物對(duì)開口進(jìn)行密封，并為板塊提供牢固安裝，同時(shí)允許板塊進(jìn)行一定的自由移動(dòng)。
在圖13至圖16以及圖17a和圖17b所示為設(shè)計(jì)用于圍繞容器11安裝的容器進(jìn)入塔61，其安裝有用于提供進(jìn)出于該容器內(nèi)冷卻板塊31、32、33、34和35的冷卻水流的冷卻劑流系統(tǒng)62，和用于流向容器上端處熱氣噴槍的冷卻劑通路和流向圍繞容器軸向間隔布置的固體噴槍的冷卻劑流通路的冷卻水流的兩個(gè)相分隔的冷卻劑流系統(tǒng)81、82。
塔61形成有三個(gè)模塊61A、61B和61C，其一個(gè)安裝在另一個(gè)的頂部，并一同在直接熔煉車間現(xiàn)場(chǎng)焊接到裝置上。該塔包括立柱63和橫梁64的結(jié)構(gòu)框架，該框架承載冷卻劑流系統(tǒng)62、81、82的以及提供容器和冷卻劑流系統(tǒng)入口的走道65。
該冷卻劑流系統(tǒng)62包括供水及回水管線，其包括安裝在塔61上部以延伸圍繞容器11上端的大直徑主供應(yīng)及返回管66、67；具有相對(duì)較小直徑的第一系列垂直下降管68，其連接至主供應(yīng)管66，并向下延伸與容器各個(gè)冷卻板塊的入水口連接件相連；以及具有更小直徑的第二系列垂直管69，其于上端處連接至主返回管67，于下端處連接至容器內(nèi)冷卻板塊的各個(gè)出口連接件。從而該垂直管68提供了從主供應(yīng)管至各個(gè)板塊的分隔水流，管69提供了來自各個(gè)板塊出口的獨(dú)立返回水流。該垂直管68、69的下端通過水平管端部連接至各個(gè)板塊的入口和出口連接件，所述水平管端部向內(nèi)延伸至各個(gè)連接件，并通過撓性連接件與其連接。
向板塊供應(yīng)單獨(dú)水流的垂直管68具有單獨(dú)的液流控制閥71，提供來自板塊的單獨(dú)返回水流的垂直管61具有單獨(dú)的液流控制閥72，從而能夠?qū)γ總€(gè)冷卻板塊的每個(gè)板塊的輸入和輸出液流進(jìn)行調(diào)節(jié)。這便允許對(duì)穿過所有板塊的液流進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，并對(duì)整個(gè)容器的冷卻進(jìn)行良好控制。
該垂直水流管68、69以相鄰配對(duì)方式呈片狀陣列圍繞塔61布置，該液流控制閥71、72以成組陣列方式在塔上的水平走道附近圍繞該塔大體水平延伸，從而通過步行圍繞該走道便可容易地接近。該閥以與其相關(guān)的各個(gè)冷卻板塊相同順序圍繞該容器連續(xù)布置，從而該閥門和容器相關(guān)部分之間的關(guān)系非常明顯。
冷卻劑流系統(tǒng)81提供進(jìn)出于容器上端處熱氣噴槍的冷卻劑流通道的水流。如圖15和16所示，冷卻劑流系統(tǒng)81包括安裝在塔61上部的主供應(yīng)和返回管83、84，且其通過較小的支管85連接至熱氣噴槍組件86的各個(gè)連接器處。
冷卻劑流系統(tǒng)82提供進(jìn)出于圍繞容器周向間隔布置的固體噴槍的冷卻劑流通道的水流。并且其還提供用于冷卻容器出渣槽的冷卻水。如圖15和16所示，冷卻劑流系統(tǒng)82包括主供應(yīng)和返回管87、88，其通過支管與固體噴槍上的各個(gè)連接件以及出渣槽處的冷卻水通道相連。
圖17a和圖17b所示為容器11以及進(jìn)入塔61和冷卻劑流系統(tǒng)62、81、82的圖解示意圖。具體而言，可以看到廢氣室26、頂部19和容器11的圓筒部分18的上部，以及熱氣噴槍部分和將熱氣供應(yīng)至熱氣噴槍的熱氣供應(yīng)干線100。
進(jìn)入塔61包括位于容器11附近的內(nèi)界和與該內(nèi)界橫向間隔開的外界。多個(gè)走道65在該內(nèi)界和外界之間延伸，并為操作人員提供去往容器11、容器11上的設(shè)備、冷卻劑流系統(tǒng)61和82以及液流控制閥71和72的入口。在該容器的頂部19上提供有附加走道，其提供去往熱氣噴槍、其相關(guān)冷卻系統(tǒng)82和熱氣供應(yīng)干線100的入口。
在進(jìn)入塔61的內(nèi)界和外界之間延伸的走道65包括廢氣室控制和監(jiān)視走道65a、圓筒控制和監(jiān)視走道65b以及噴槍控制和監(jiān)視走道65c。利用廢氣室控制和監(jiān)視走道65a對(duì)容器11的廢氣室26的冷卻進(jìn)行監(jiān)視。利用圓筒控制和監(jiān)視走道65b對(duì)容器11的圓筒部分18的冷卻進(jìn)行控制。利用噴槍控制和監(jiān)視走道65c對(duì)噴槍和輔助設(shè)備的冷卻進(jìn)行控制。
廢氣室監(jiān)視和控制走道65a位于廢氣室26的頂部19附近。主供應(yīng)和返回管66、67位于頂部19和廢氣室控制和監(jiān)視走道65a的上部。圓筒控制和監(jiān)視走道65b是直接位于廢氣室控制和監(jiān)視走道65a下方的走道。噴槍控制和監(jiān)視走道65c直接位于圓筒控制和監(jiān)視走道65b的下方。諸如噴槍進(jìn)入走道65d這樣的附加走道位于噴槍控制和監(jiān)視走道65c的下方，所述噴槍進(jìn)入走道65d允許操作人員進(jìn)入固體噴槍以及出鐵場(chǎng)地板65e和最終出鋼地板(end tap floor)65f。
原料輸送區(qū)位于固體噴槍和進(jìn)入塔內(nèi)界的附近。其在噴槍控制和進(jìn)入走道65c以及圓筒控制和進(jìn)入走道65b之間延伸。
如上所述，冷卻劑流系統(tǒng)62的主供應(yīng)和返回管66、67用作總管，其位于容器11的頂部19的上方。冷卻劑流系統(tǒng)82的主供應(yīng)和返回管87、88也用作總管，其一般位于圍繞廢氣室26中部的進(jìn)入塔61的內(nèi)界附近，且位于圓筒控制和監(jiān)視走道65b和廢氣室控制和監(jiān)視走道65a之間。
冷卻劑流系統(tǒng)62將冷卻水供應(yīng)至圖5所示的水冷板塊，所述水冷板塊分布于靠近爐底的容器下區(qū)以及容器11的頂部19之間的容器11殼體上。冷卻劑流系統(tǒng)82將冷卻水供應(yīng)至固體噴槍和諸如出渣槽這樣的輔助設(shè)備，所述固體噴槍在工作過程中向容器11供應(yīng)原料，所述出渣槽在工作過程中用于排出廢渣。用于水冷板塊的冷卻劑流系統(tǒng)62在不同于固體噴槍和輔助裝置冷卻劑流系統(tǒng)82的冷卻水壓下工作。固體噴槍和輔助裝置的冷卻劑流系統(tǒng)82的總管位于水冷板塊冷卻劑流系統(tǒng)62的總管下方。
在主供應(yīng)和返回管66、67和水冷板塊之間延伸的冷卻劑流系統(tǒng)62的水流管68、69至少部分橫跨進(jìn)入塔的外界而分布。在主供應(yīng)和返回管87、88和水冷噴槍以及輔助設(shè)備之間延伸的冷卻劑流系統(tǒng)82的水流管主要橫跨進(jìn)入塔的內(nèi)界而分布。
從圖5中可看出，典型實(shí)施例具有100片左右由容器11承載的水冷板塊。這造成大量冷卻劑流管橫跨主供應(yīng)和返回管66、67和水冷板塊之間的進(jìn)入塔61而分布。
水流管68、69至少部分橫跨進(jìn)入塔的外界而分布。為了與水冷板塊相連接，冷卻劑流管68、69以分段方式從外界通至內(nèi)界。例如，僅是那些連接至容器上部區(qū)域(諸如廢氣室26)內(nèi)的水冷板塊的水流管才從主供應(yīng)和返回管66、67直接延伸。其余管則在返回內(nèi)界之前橫跨進(jìn)入塔61的外界而延伸。這便減少了在進(jìn)入塔內(nèi)界附近、至少是容器11上部區(qū)域附近內(nèi)管道過度擁擠的現(xiàn)象。
與容器中部和下部區(qū)域上的水冷板塊相連接的管道沿著進(jìn)入塔61的外界從主供應(yīng)和返回管66、67而延伸。就此而言，其延伸橫跨大體平行于容器11上部區(qū)域的外界，亦即，其大體平行于沿著容器上部區(qū)域附近的進(jìn)入塔61內(nèi)界且連接至該上部區(qū)域內(nèi)的水冷板塊而延伸的管道。而后外界上的這些管道從位于容器中央?yún)^(qū)域附近的進(jìn)入塔上的某位置通至內(nèi)界。與容器中央部分下方的水冷板塊相連接的管道也可沿著與容器上部和中部區(qū)域大體平行的進(jìn)入塔的外界延伸，并可從下部區(qū)域附近的某位置通至進(jìn)入塔的內(nèi)界。
從而延伸至容器11上部的水流管和延伸至容器11中部和下部的水流管以大體平行的方式沿進(jìn)入塔的內(nèi)外界延伸，且其由諸如廢氣室控制和監(jiān)視走道65a這樣的走道進(jìn)行橫向間隔。這種布置允許僅僅是與容器11特定區(qū)域(諸如廢氣室26)內(nèi)的水冷板塊相連接的管道位于相關(guān)特定區(qū)域內(nèi)的進(jìn)入塔內(nèi)界處。穿過該區(qū)域而延伸的管道和與容器11下部區(qū)域相連接的管道位于外界上。管道的這種分段通至進(jìn)入塔61內(nèi)界的布置有助于減少容器11上部區(qū)域附近的冷卻劑流管的過度擁擠情況，否則，如果所有的水流管都沿著進(jìn)入塔的內(nèi)界延伸，則全部或大部分冷卻劑流管就會(huì)穿過其表面延伸。
典型地，所述管成組從走道下表面附近從進(jìn)入塔外界通至內(nèi)界。例如，圓筒上部的管道可途經(jīng)圓筒控制和監(jiān)視平臺(tái)65b的下方，而容器下部的管道可途經(jīng)噴槍控制和監(jiān)視走道65c、噴槍進(jìn)入走道65d或可能是出鐵場(chǎng)地板65e的下方。這就確保所述走道可以為操作人員提供基本無供水管且干凈的入口。
可選實(shí)施例可將一套附加總管放置于噴槍進(jìn)入走道65d以及噴槍控制和監(jiān)視走道65c之間。該總管將噴槍進(jìn)入走道65d朝噴槍監(jiān)視和控制走道65c下表面方向抬起。這些總管用于爐底附近的容器11下部區(qū)域中的水冷板塊。其一般用于靠下的兩行水冷板塊。
這些附加總管位于噴槍進(jìn)入走道65d的外界處，且延伸脫離這些總管的水流管垂直延伸至噴槍進(jìn)入走道65d下方，然后其或是從噴槍進(jìn)入走道65d下方通至其與水冷板塊的連接處，或是延伸至出鐵場(chǎng)地板下，在此處，其通至與水冷板塊的連接處?？刂崎y71、72位于鄰近噴槍進(jìn)入走道65d的這些管道的垂直部分上，從而從某單個(gè)位置對(duì)較低行的水冷板塊進(jìn)行控制。
如上所述，在主供應(yīng)和返回管66、67和水冷板塊之間延伸的冷卻劑流系統(tǒng)62的水流管分為兩組。第一組從總管66、67朝進(jìn)入塔61的內(nèi)界水平延伸之后垂直落下，其鄰近進(jìn)入塔61的內(nèi)界，以與廢氣室26上的水冷板塊相連。這些管道的大部分在廢氣室控制和監(jiān)視走道65a的下方延伸，之后從該通路下表面附近通至與所需水冷板塊相對(duì)齊的位置。一旦對(duì)齊，所述管道再次從走道65a的下表面垂直延伸至相關(guān)水冷板塊的入口管或出口管的廢氣室上的位置。
容器上部區(qū)域內(nèi)水冷板塊的控制閥71、72及其它監(jiān)視和控制裝置一般位于走道65a上方的某位置處(即，位于用于廢氣室水冷板塊的水流管的垂直部分上)?？刂崎y71、72的該所在位置能夠使站在平臺(tái)65a上的操作人員從單個(gè)走道來監(jiān)視和控制廢氣室的冷卻情況。
水冷板塊冷卻劑流系統(tǒng)62的第二組水流管68、69從主供應(yīng)和返回管66、67延伸至進(jìn)入塔61的外界。該第二組形成片狀管道陣列，其使得進(jìn)入塔61的至少一部分外界垂直向下延伸。為了連接至水冷板塊，這些管道還以水平方式在進(jìn)入塔61的外界和內(nèi)界之間延伸。在這種情況下，每個(gè)管道在不同走道65中的一條下方延伸，并從走道下表面附近通向進(jìn)入塔61的內(nèi)界，并與相關(guān)冷卻板塊對(duì)齊。例如，將與容器圓筒18上部相連的管道一般在圓筒控制和監(jiān)視走道65b的下方延伸，將與容器圓筒18下部相連的管道可在噴槍控制和監(jiān)視走道65c的上方延伸。在所述走道下方，管道通至與所需水冷板塊相對(duì)齊的某位置。一旦對(duì)齊，所述管再次垂直延伸，一般從走道下表面附近延伸至相關(guān)水冷板塊入口或出口的容器11上的位置。
典型的實(shí)施例具有八條噴槍和一條出渣槽，從而從主供應(yīng)管87、88橫跨容器內(nèi)界分布的水流管的數(shù)量大體上少于具有水冷板塊的水流管的數(shù)量。從而，鄰近進(jìn)入塔內(nèi)界的主供應(yīng)管87、88的所在位置不會(huì)由于冷卻劑流管而造成容器表面過度擁擠。
原料輸送區(qū)位于固體噴槍附近。原料輸送裝置穿過原料輸送區(qū)、從進(jìn)入塔外界附近橫向延伸，以與進(jìn)入塔內(nèi)界附近的固體噴槍相連。
鄰近原料傳輸區(qū)的容器冷卻劑板塊的水流管橫跨進(jìn)入塔內(nèi)界而分布。相類似的，固體噴槍的水流管也橫跨進(jìn)入塔內(nèi)界而分布。從而，鄰近原料輸送區(qū)的進(jìn)入塔外界基本上沒有水流管。這提供了進(jìn)入原料傳輸裝置和固體噴槍的相對(duì)無障礙的入口。
用于特定水冷裝置的供應(yīng)和返回管一般彼此相鄰。這允許控制閥71、72和每個(gè)水冷裝置的其它控制或監(jiān)視設(shè)備彼此靠近，從而便于操作。在供應(yīng)和返回管沿所述塔外界向下延伸之處，控制閥71、72和其它控制或監(jiān)視設(shè)備一般位于鄰近走道65之一的管路垂直部分上。這能夠使控制閥和其它監(jiān)視裝置位于進(jìn)入塔61的外界上，以為相關(guān)走道上的操作人員提供入口。在供應(yīng)和返回管與固體噴槍和附助裝置的主供應(yīng)和返回管87、88相交之處，控制閥和其它控制或監(jiān)視裝置位于噴槍控制和監(jiān)視走道65c上且鄰近進(jìn)入塔61的內(nèi)界。
這種布置允許容器特定區(qū)域(諸如廢氣室26、圓筒18)內(nèi)或是成組布置或是分離的冷卻水線路(諸如固體噴槍)的水冷裝置的控制閥和其它監(jiān)視裝置彼此成組靠近，以便于操作。例如，廢氣室26的控制閥和其它監(jiān)視裝置鄰近廢氣控制和監(jiān)視平臺(tái)65a，且可從廢氣控制和監(jiān)視平臺(tái)65a進(jìn)入。這些水流管從主供應(yīng)和返回管66、67直接沿進(jìn)入塔的內(nèi)界延伸，而廢氣控制和監(jiān)視平臺(tái)上的控制閥和其它監(jiān)視裝置位于進(jìn)入塔61的內(nèi)界附近。圓筒18上水冷板塊的控制閥和其它監(jiān)視裝置位于圓筒控制和監(jiān)視平臺(tái)65b附近，且可從圓筒控制和監(jiān)視平臺(tái)65b進(jìn)入。這些水流管在圓筒控制和監(jiān)視平臺(tái)65b(或是進(jìn)入塔上的較低平臺(tái))下方延伸之前，其沿著進(jìn)入塔的外界延伸，控制閥和其它監(jiān)視裝置位于進(jìn)入塔61的外界附近。固體噴槍和其它輔助裝置的控制閥和其它監(jiān)視裝置位于噴槍控制和監(jiān)視平臺(tái)65c附近，且可從噴槍控制和監(jiān)視平臺(tái)65c進(jìn)入。固體噴槍和其它輔助裝置的水流管橫跨進(jìn)入塔的內(nèi)界而分布。從而，固體噴槍和其它輔助裝置的控制閥和其它監(jiān)視裝置位于進(jìn)入塔的內(nèi)界附近。
當(dāng)上述實(shí)施例在不同走道上為容器的不同區(qū)域提供控制閥和其它監(jiān)視裝置時(shí)，就有可能使不同區(qū)域的控制閥位于同一走道上。例如，由于廢氣室26和圓筒18的控制閥可分別位于內(nèi)界和外界上，從而廢氣室26和圓筒18的控制閥和監(jiān)視裝置可能位于同一走道附近。
所述實(shí)施例僅以實(shí)例方式提出。所述容器和冷卻板塊的具體結(jié)構(gòu)可隨冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和其對(duì)容器的支持方式不同而發(fā)生變化。應(yīng)理解的是，可在不偏離所附權(quán)利要求范圍的情況下進(jìn)行這樣的變化。
權(quán)利要求
1.一種冶金處理裝置，包括(a)中空冶金容器；(b)多個(gè)冷卻板塊，其形成用于該容器至少一上部的內(nèi)襯，每個(gè)板塊具有供冷卻劑流從中穿過的內(nèi)部通道；(c)位于圍繞容器外部分布的位置處的板塊冷卻劑入口和出口連接件；以及(d)供冷卻劑流進(jìn)出于板塊入口和出口連接件的冷卻劑流系統(tǒng)，該冷卻劑流系統(tǒng)包括大體水平延伸且至少部分圍繞容器的供應(yīng)管和返回管；連接至主供應(yīng)管和板塊入口連接件的第一系列垂直小管；以及連接至返回管和板塊出口連接件的第二系列垂直管。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個(gè)供應(yīng)管和返回管大體呈U形結(jié)構(gòu)，并大體圍繞容器的上端設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管通過相應(yīng)的各個(gè)入口和出口閥連接至板塊入口和出口連接件，所述入口和出口閥允許調(diào)節(jié)冷卻劑流單獨(dú)進(jìn)出于板塊。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中通過撓性連接件形成對(duì)板塊入口和出口連接件的連接。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中冷卻劑流系統(tǒng)支承于至少部分圍繞容器的塔結(jié)構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述塔結(jié)構(gòu)包括互連立柱和橫梁的結(jié)構(gòu)框架，且具有進(jìn)入容器和/或冷卻劑流系統(tǒng)的走道。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其中主冷卻劑供應(yīng)管和返回管均支承于所述塔結(jié)構(gòu)的上部，且第一和第二系列小橫截面管由此向下延伸。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管通過相應(yīng)的各個(gè)入口和出口液流控制閥連接至板塊入口和出口連接件，該入口和出口液流控制閥允許單獨(dú)調(diào)節(jié)冷卻劑流進(jìn)出于板塊，且該液流控制閥在塔上的水平走道附近以成組陣列方式圍繞塔大體水平延伸，從而通過步行圍繞該走道便可接近它們。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中該液流控制閥以與其相關(guān)的各個(gè)冷卻板塊相同的順序圍繞容器連續(xù)布置。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管以相鄰配對(duì)方式圍繞該塔結(jié)構(gòu)呈片狀陣列布置。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該冶金容器安裝有用于將熱氣向下噴入容器上部的熱氣噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且該塔結(jié)構(gòu)也對(duì)用于使冷卻劑流進(jìn)出于熱氣噴槍的冷卻劑流通道的氣體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)進(jìn)行支承。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中該氣體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)包括主供應(yīng)和返回管，其安裝在塔結(jié)構(gòu)上部，且由較小的支管連接至熱氣噴槍的冷卻劑流通道。
13.如權(quán)利要求5至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該冶金容器安裝有一系列用于將固體噴入容器下部的固體噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且該塔結(jié)構(gòu)對(duì)用于使冷卻劑流進(jìn)出于固體噴槍的冷卻劑流通道的固體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)進(jìn)行支承。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中該固體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)包括安裝在塔結(jié)構(gòu)上的主供應(yīng)和返回管，以及連接至固體噴槍的冷卻劑流通道的支管。
15.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該塔包括鄰近容器的內(nèi)界和相對(duì)于內(nèi)界橫向移開的外界，其中，包括一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第一套垂直管沿所述內(nèi)界分布，包括另一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第二套垂直管圍繞該塔的至少一部分外界分布。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，還包括在所述內(nèi)界和所述外界之間延伸的至少一個(gè)平臺(tái)，所述平臺(tái)位于容器下部區(qū)域和容器上部區(qū)域之間，且所述平臺(tái)為操作人員提供接近該第一和第二套垂直管的入口，其中所述第二套垂直管從至少一個(gè)平臺(tái)下方的所述外界延伸，且連接至板塊入口連接件和板塊出口連接件。
17.如權(quán)利要求15或16所述的裝置，還包括多個(gè)位于所述容器下部區(qū)域和上部區(qū)域之間的多個(gè)高度處的多個(gè)平臺(tái)；所述第二套垂直管的各個(gè)管道可在所述平臺(tái)下方從外界延伸，從而與所述下部區(qū)域和上部區(qū)域之間的所述外殼上不同高度處的所述板塊的入口和出口連接件相連接。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中該第一套垂直管沿所述內(nèi)界延伸，且連接至大體位于所述容器上部區(qū)域內(nèi)的所述板塊的入口和出口連接件；所述第二套可沿至少部分所述外界延伸，且連接至大體位于所述容器下部區(qū)域內(nèi)的所述板塊的入口和出口連接件。
19.如權(quán)利要求17或從屬于權(quán)利要求17的權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述第二套垂直管的管道從一個(gè)或多個(gè)所述平臺(tái)下方的所述外界延伸。
20.如權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的裝置，其中來自于第二套垂直管的管道從外界延伸至鄰近第一平臺(tái)下表面的進(jìn)入塔的內(nèi)界，且在內(nèi)界處向下延伸至入口和出口連接件，所述入口和出口連接件在所述第一平臺(tái)下的一些點(diǎn)處位于容器上。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中來自第二套垂直管的管道從外界延伸至鄰近位于第一平臺(tái)下的第二平臺(tái)下表面的進(jìn)入塔內(nèi)界；且在內(nèi)界處向下延伸至入口和出口連接件，所述入口和出口連接件在所述第二平臺(tái)下的一些點(diǎn)處位于容器上。
22.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中包括部分所述第一和第二系列垂直管的第一套垂直管連接至所述容器第一區(qū)域內(nèi)的板塊入口和出口連接件，從而位于所述第一區(qū)域內(nèi)的板塊控制閥位于第一組控制閥內(nèi)；以及包括另一部分所述第一和第二系列垂直管的第二套垂直管連接至所述容器第二區(qū)域內(nèi)的板塊入口和出口連接件，從而位于所述第二區(qū)域內(nèi)的板塊控制閥位于第二組控制閥內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該塔具有鄰近所述容器的內(nèi)界和通過至少一條供操作人員進(jìn)入所述塔的走道相對(duì)于所述內(nèi)界橫向移開的外界，所述第一組控制閥和第二組控制閥位于所述至少一條走道附近，從而操作人員從所述平臺(tái)可到達(dá)所述第一組控制閥和第二組控制閥。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述第一或第二組控制閥中的一個(gè)位于所述內(nèi)界附近，所述第一或第二組控制閥中的另一個(gè)位于所述外界附近。
25.如權(quán)利要求23或24所述的裝置，還包括彼此上下布置的至少兩條走道，所述第一或第二組控制閥中的一個(gè)位于所述第一走道附近，所述第一或第二組控制閥中的另一個(gè)位于第二走道附近。
26.如權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述塔包括鄰近所述容器的內(nèi)界和相對(duì)于所述容器橫向移開的外界，且該固體噴槍冷卻劑流系統(tǒng)鄰近所述內(nèi)界，連接至所述冷卻劑流系統(tǒng)的支管橫跨所述塔的所述內(nèi)界而分布。
27.如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其中所述塔包括鄰近所述塔內(nèi)界的原料輸送區(qū)域，原料傳輸設(shè)備位于所述原料傳輸區(qū)域內(nèi)，且連接至所述噴槍，并朝所述塔的外界遠(yuǎn)離所述容器橫向延伸，所述第一和第二系列所述垂直管圍繞所述塔的所述內(nèi)界分布，鄰近所述原料輸送區(qū)域。
全文摘要
冶金處理裝置，包括內(nèi)部襯有水冷板塊的冶金容器。容器進(jìn)入塔(61)圍繞容器(11)安裝，且對(duì)冷卻劑流系統(tǒng)(62)進(jìn)行支承，以提供穿過分布于容器外部的進(jìn)水和出水連接件(42，43)而進(jìn)出于容器內(nèi)水冷板塊的冷卻水流。冷卻劑流系統(tǒng)(62)包括大直徑供水和返回管(66，67)，其安裝于塔(61)上部以圍繞容器(11)上端延伸；具有較小直徑的第一系列垂直下垂管(68)，其連接至主供水管(66)，且向下延伸以與容器各個(gè)冷卻板塊的進(jìn)水連接件相連接；以及具有較小直徑的第二系列垂直管(69)，其于上端處連接至主返回管(67)，且于其下端處連接至容器內(nèi)水冷板塊的未分隔出口連接件。
文檔編號(hào)C21B13/00GK1977055SQ200580021401
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者尼爾·約翰·古德曼, 菲利普·詹姆士·艾翁斯, 伊恩·威廉·博蒙, 斯蒂芬·普倫德加斯特 申請(qǐng)人:技術(shù)資源有限公司