專利名稱：嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬冶煉設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可供金屬熔煉爐應(yīng)用，特
別是熔煉過(guò)程中改善冷渣層(固化的冷渣層)形成和爐襯保護(hù)機(jī)制的，能夠有效實(shí)現(xiàn)爐 襯、爐壁熱量快速對(duì)外傳導(dǎo)的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐。
背景技術(shù)：
對(duì)于金屬冶煉行業(yè)特別是高溫冶煉，提高爐襯的壽命具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意 義。實(shí)踐和理論證明，爐襯耐火材料的壽命(或消耗)與爐襯蝕變層的溫度高低、溫度梯 度、溫度變化以及耐火材料的抗渣性、抗侵蝕性有關(guān)，也與爐襯受熱面冷渣層的形成與保護(hù) 有關(guān)。現(xiàn)有的爐壁、爐襯冷卻方式其一為通過(guò)噴射裝置直接對(duì)受熱的爐體外殼噴水或噴氣 以達(dá)到爐殼散熱的目的；其二為將帶循環(huán)冷卻通道冷卻墻和冷卻器安裝在爐殼內(nèi)與爐襯結(jié) 合，通過(guò)內(nèi)循環(huán)冷卻水降低爐內(nèi)溫度。這些冷卻方式存在的主要問(wèn)題是(l)爐殼外噴水或 噴氣方式，僅對(duì)爐殼進(jìn)行冷去，對(duì)爐襯的冷卻作用有限；(2)大量使用噴水、噴氣影響作業(yè) 環(huán)境和操作；(3)安裝在爐體的冷卻墻和冷卻器，由于直接將水引入高溫環(huán)境的爐內(nèi)，安全 性差，需要復(fù)雜的監(jiān)控技術(shù)，一旦出現(xiàn)失誤有導(dǎo)致水爆的危險(xiǎn)。而且銅質(zhì)冷墻制造、安裝、監(jiān) 控操作系統(tǒng)操作比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴。正是由于冷卻技術(shù)的限制，致使國(guó)內(nèi)尚無(wú)用熔煉爐從 紅土鎳礦中直接提煉粗鎳鐵的報(bào)道。國(guó)外報(bào)道的一些試驗(yàn)報(bào)告均涉及到一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià) 格昂貴的設(shè)備和技術(shù)。造成冶煉成本高，難以推廣與應(yīng)用。為此，本實(shí)用新型人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試 驗(yàn)研究，開發(fā)出了一種能夠有效實(shí)現(xiàn)熔煉爐爐襯、爐壁熱量快速對(duì)外傳導(dǎo)的嵌入式快速導(dǎo) 熱爐襯爐殼直冷熔煉爐。而且具有安全、可靠、能耗、熱耗低、鎳鐵回收率高、成本低的特點(diǎn)， 為在一般熔煉爐上實(shí)現(xiàn)從紅土鎳礦中直接冶煉粗鎳鐵的工藝的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的技術(shù)支 持。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性強(qiáng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)熔煉爐 爐襯、爐壁熱量快速對(duì)外傳導(dǎo)的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯、冷卻器和水循環(huán)裝 置，嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯沿圓周嵌入爐壁中部高溫區(qū)爐襯中，嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯與爐殼、 爐殼外設(shè)置的分層水套形成直接熱傳導(dǎo)，分層水套有水循環(huán)裝置供水。 由于本實(shí)用新型采用嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷裝置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、 安全、易操作、實(shí)用的爐襯內(nèi)快速導(dǎo)熱，爐殼外迅速散熱。可在金屬熔煉爐的熔池與爐襯受 熱面之間，建立一種可控的冷渣層形成和保護(hù)機(jī)制，有助于爐襯受熱面冷渣層的形成和保 護(hù)。
以下結(jié)合附圖
與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，對(duì)不以任何方式對(duì)本實(shí)用新型加以限制。 附圖為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)剖視示意圖。圖中1為嵌入式快速導(dǎo)熱爐 襯，2冷卻器，3為儲(chǔ)水箱，4為水泵，5為進(jìn)水管，6為回水管，7為水位控制器，8為爐殼，9為 爐襯，10為上電極，11為底電極，12為金屬溶液層，13為溶渣層，14為冷渣層。
具體實(shí)施方式如附圖所示，本實(shí)用新型包括嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯1、冷卻器2和水循環(huán)裝置，嵌 入式快速導(dǎo)熱爐襯1沿圓周嵌入爐壁8中部高溫區(qū)，嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯1與爐殼8外設(shè) 置的冷卻器2形成直接熱傳導(dǎo)，冷卻器2由水循環(huán)裝置供水。 所述的冷卻器2為開放分層式自控冷卻循環(huán)水箱，其中設(shè)置水位控制裝置7，冷卻
器2外壁緊密固接于爐殼外壁上，通過(guò)外爐殼與導(dǎo)熱塊實(shí)現(xiàn)直接熱導(dǎo)式連接。 所述的水循環(huán)裝置包括儲(chǔ)水箱3、水泵4和進(jìn)水管5、回水管6，儲(chǔ)水箱3與水泵4
的吸水管連通，水泵的揚(yáng)水管通過(guò)閥門與冷卻器2的進(jìn)水管5連通，冷卻器下部通過(guò)回水管
6與儲(chǔ)水箱3連通。 所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯1通過(guò)耐熱粘合劑和緊固件與爐殼內(nèi)壁緊密相連，另 一端嵌入爐襯耐火材料中。 所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯1用導(dǎo)熱性能良好的材料制作，其形狀可以為工字型 體、矩形體、圓柱形體和T字型體，也可以為其他形狀的結(jié)構(gòu)，不影響本實(shí)用新型目的的實(shí) 現(xiàn)。 所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯1設(shè)置于爐體中部，總體積為熔池爐襯耐火材料體積 的1/5-1/3。 本實(shí)用新型的工作原理 本實(shí)用新型利用嵌入爐襯耐火材料中的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯l，直接將爐內(nèi)的更 多熱量快速傳遞到爐殼8，并通過(guò)爐殼8外的開放分層式自控冷卻循環(huán)水水箱，迅速散發(fā)熱 量，加大爐襯9的溫度梯度，達(dá)到間接的控制爐襯溫度，改善爐體溫度場(chǎng)的條件，加強(qiáng)爐襯 9、冷渣層14生成和保護(hù)機(jī)制，使其有助生成和保護(hù)爐襯9受熱面高溫冷渣層，延長(zhǎng)爐襯的 壽命，改善熔煉爐的性能和熔煉操作性能。 本實(shí)用新型的特點(diǎn) 1、嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。在不影響結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的情況下，利用 了嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯比爐襯耐火材料高得多的導(dǎo)熱率，加快和提高了爐襯內(nèi)熱量向外的 傳遞； 2、以簡(jiǎn)單、高導(dǎo)熱率的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯直接將爐襯內(nèi)熱量快速的傳遞到爐
殼，再通過(guò)爐殼外的循環(huán)冷卻水快速冷卻，加強(qiáng)了爐殼的導(dǎo)熱、散熱功能； 3、嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯與爐殼直接冷卻技術(shù)結(jié)合，加大了從爐襯到爐殼的溫度梯
度，在爐襯受熱面與溶化的金屬之間形成了快速的溫度傳導(dǎo)與調(diào)節(jié)機(jī)制，改善了爐襯受熱
面與金屬溶液、熔渣層之間冷渣層的形成條件，有助生成保護(hù)冷渣層(固化的渣層)，并利
用冷渣層的物理化學(xué)特點(diǎn)，保護(hù)耐火材料，提高熔煉爐的性能和操作性能； 4、爐殼外式分層開放式水箱簡(jiǎn)單、直觀、分散、減少事故風(fēng)險(xiǎn)，特別是簡(jiǎn)單的水位/
流量控制管的應(yīng)用方法，直觀、有效的實(shí)現(xiàn)了散熱控制；[0021] 5、嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯快速內(nèi)導(dǎo)熱，爐體爐殼外散熱的結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)了爐襯降溫， 輔助生成高溫冷渣層的目的，又避免了爐內(nèi)冷卻技術(shù)潛在的事故風(fēng)險(xiǎn)和高昂的價(jià)格與復(fù)雜 的監(jiān)控系統(tǒng)； 6、由于快速導(dǎo)熱與散熱機(jī)制的形成，事實(shí)上將熔煉時(shí)產(chǎn)生的無(wú)用熱耗轉(zhuǎn)化成了一
種爐襯自身的保護(hù)機(jī)制，從而提高了熔煉爐的性能和可操作性能。
實(shí)施例 我們?cè)谝慌_(tái)600KVA的直流電爐上利用嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷快速導(dǎo)熱和 散熱調(diào)節(jié)技術(shù)，改善了爐體溫度場(chǎng)的環(huán)境條件，形成了較好的爐襯冷渣保護(hù)層，提升直流電 爐的性能和操作性能，實(shí)現(xiàn)了直接從紅土鎳礦(含鎳量1%左右)中提取粗鎳鐵(含鎳量 10%左右)的實(shí)驗(yàn)，取得了積極的成果。檢驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)如下 1、實(shí)測(cè)冷渣層20-50mm 2、金屬溶液冷卻化學(xué)分析結(jié)果Ni9. 58%、CoO. 30% 、 PO. 21 % 、2. 18% 經(jīng)改造后的電爐與普通電爐的性能比較
項(xiàng)目普通熔煉爐應(yīng)用本實(shí)用新型的熔煉爐
固化層形成的控制否可
功率提高對(duì)固化層的影響大小
溫度變化對(duì)固化層的影響大小
爐壁腐蝕一般小
同等條件下的電能、熱能利用率一般高
爐齡一般長(zhǎng)
投資與改造省/簡(jiǎn)單
安全性好好 實(shí)踐證明，本實(shí)用新型嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷裝置和技術(shù)在形成良好的冷 渣層方面起到了重要的作用，較好地保護(hù)了熔渣/溶液對(duì)爐襯的機(jī)械沖擊和化學(xué)腐蝕，延 長(zhǎng)了爐襯的壽命，在普通直流電爐上實(shí)現(xiàn)了難容有色金屬冶煉時(shí)比較穩(wěn)定的生產(chǎn)?？芍苯?應(yīng)用本實(shí)用新型冷卻裝置對(duì)熔煉爐進(jìn)行改造，并用于低品位(含鎳量1%左右)紅土鎳礦的 冶煉。
權(quán)利要求一種嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，包括嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)、冷卻器(2)和水循環(huán)裝置，其特征是嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)沿圓周嵌入爐襯(9)中部高溫區(qū)，嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐(1)與爐殼(8)外設(shè)置的冷卻器(2)形成直接熱傳導(dǎo)，冷卻器(2)由水循環(huán)裝置供水。
2. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，其特征是所述的水循 環(huán)裝置包括儲(chǔ)水箱(3)、水泵(4)、進(jìn)水管(5)和回水管(6)，儲(chǔ)水箱(3)與水泵(4)的吸水 管連通，水泵(4)的揚(yáng)水管通過(guò)閥門與冷卻器(2)的進(jìn)水管(5)連通，冷卻器(2)下部通過(guò) 回水管(6)與儲(chǔ)水箱(3)連通。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，其特征是所述的 冷卻器(2)為開放分層式自控冷卻循環(huán)水箱，其中設(shè)置水位控制裝置(7)，冷卻器(2)外壁 緊密固接于爐殼外壁上。
4. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，其特征是所述的嵌入 式快速導(dǎo)熱爐襯(1)通過(guò)耐熱粘合劑和緊固件與爐殼(8)內(nèi)壁緊密相連，另一端嵌入爐襯 (9)耐火材料中。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，其特征是所述的 嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)可以為工字型體、矩形體、圓柱形體和T字型體。
6. 如權(quán)利要求1或4所述的嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，其特征是所述的嵌 入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)設(shè)置于爐體中部，其總體積為熔池爐襯耐火材料體積的1/5-1/3。
專利摘要本實(shí)用新型一種嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯爐殼直冷熔煉爐，包括嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)、冷卻器(2)和水循環(huán)裝置。導(dǎo)熱塊沿圓周嵌入爐壁(8)中部高溫區(qū)，嵌入式快速導(dǎo)熱爐襯(1)與爐壁(8)外設(shè)置的冷卻器形成直接熱傳導(dǎo)，冷卻器由水循環(huán)裝置供水。本實(shí)用新型具有工藝簡(jiǎn)單、安全、耗能少、成本低、產(chǎn)能大、易操作等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于改造傳統(tǒng)電爐，用于難溶有色金屬的冶煉。有助于在爐襯受熱面和金屬、金屬渣溶液間快速形成保護(hù)性冷渣層(熔渣固化層)，并發(fā)揮保護(hù)爐襯，改善爐體場(chǎng)溫環(huán)境的作用。將通過(guò)爐壁的熱耗化為冶煉過(guò)程中爐襯自身保護(hù)機(jī)制的一個(gè)有用的功能過(guò)程，延長(zhǎng)熔煉爐的壽命，提高熔煉爐的工作效能。
文檔編號(hào)F27D9/00GK201463532SQ20092011140
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者彭勃, 方喜 申請(qǐng)人:方喜;彭勃