專利名稱：爐窯、具有其的閃速熔煉爐、煉鐵高爐和冶煉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金、化工及耐火材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種新型的爐窯。此外，本發(fā)明還涉及一種具有該爐窯的閃速熔煉爐、煉鐵高爐和冶煉系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
過程強化技術(shù)的發(fā)展對鋼鐵和有色金屬冶金所使用的高溫爐窯的內(nèi)襯造成了嚴(yán)重的損傷。目前，高溫爐窯的內(nèi)壁都砌筑有價格昂貴的高級耐火磚，并且高溫爐窯還必須鑲嵌多層價格更加昂貴的純銅水冷壁或純銅水套，這大大地增加了高溫爐窯的制造成本。此外，純銅的導(dǎo)熱性能雖然良好，但是熔點僅為1083°C。而高溫爐窯內(nèi)的溫度高達(dá) 1000 1600°C。因此，如果冷卻水的供應(yīng)稍有不慎，純銅水冷壁或純銅水套必然迅速熔化， 這是高溫爐窯的純銅水冷壁或純銅水套發(fā)生漏水事故的重要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種爐窯，所述爐窯成本低廉且運行安全。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有所述爐窯的閃速熔煉爐。本發(fā)明的又一個目的在于提出一種具有所述爐窯的冶煉系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面的實施例提出一種爐窯，所述爐窯包括 爐窯殼體；淋水器，所述淋水器設(shè)置在所述爐窯殼體的外壁，所述淋水器向所述爐窯殼體的外壁噴射冷卻水以冷卻所述爐窯殼體；以及耐火內(nèi)襯層，所述耐火內(nèi)襯層設(shè)置在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯通過在所述爐窯殼體的內(nèi)壁設(shè)置所述耐火內(nèi)襯層來對所述爐窯殼體進行保護、并通過在所述爐窯殼體的外側(cè)設(shè)置所述淋水器來對所述爐窯殼體進行冷卻，這樣可以避免采用價格昂貴的高級耐火磚和純銅水冷壁或純銅水套，從而極大地降低了所述爐窯的制造成本。而且，由于是向所述爐窯殼體的外壁噴射冷卻水，因此無需對所述冷卻水進行凈化處理，從而大大地降低了所述爐窯的運行成本。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述淋水器包括至少一圈淋水管，所述淋水管圍繞所述爐窯殼體設(shè)置以向所述爐窯殼體的外壁噴灑冷卻水以冷卻所述爐窯殼體。其中可選地，所述淋水管至少設(shè)置在爐窯殼體的上部，且朝向所述爐窯殼體的外壁的上部均勻地噴射冷卻水，以在所述爐窯殼體的外壁上形成均布且連續(xù)的冷卻水膜?；蛘?，所述爐窯殼體的外周面上具有從上到下彼此間隔開的至少一個凹部，其中至少一圈淋水管分別圍繞設(shè)置所述凹部處。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯進一步包括承水槽，所述承水槽設(shè)置在所述爐窯殼體的下部，用于排出所述冷卻水。通過設(shè)置所述承水槽可以將噴射到所述爐窯殼體的外壁上的冷卻水收集起來以重復(fù)利用所述冷卻水，從而進一步降低所述爐窯的運行成
4本。可選地，所述承水槽分別一一對應(yīng)地設(shè)置在所述淋水管的下方。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯殼體由鋼板、鑄鋼或者鑄鐵形成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述耐火內(nèi)襯層包括多個耐火泥內(nèi)襯件，所述耐火泥內(nèi)襯件彼此相鄰設(shè)置且分別通過多個釘爪而設(shè)置在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上，所述釘爪固定至所述爐窯殼體的內(nèi)壁。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述釘爪由導(dǎo)熱材料形成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述耐火泥內(nèi)襯件由鎂鉻質(zhì)耐火材料制成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述耐火泥內(nèi)襯件中設(shè)置有導(dǎo)熱部件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述釘爪可拆卸地連接至或者一體形成至所述爐窯殼體的內(nèi)壁，且所述釘爪平行于爐窯殼體的內(nèi)壁的截面為方形截面、多邊形截面、橢圓形截面或者圓形截面。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述釘爪的外表面為形成有螺紋或者凹凸結(jié)構(gòu)的表面。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述釘爪的長度為30_150mm，且分布在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上的釘爪的間距為60-300mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述淋水管和承水槽中分別設(shè)置有水溫檢測器和水壓檢測器，用于檢測其中的水溫和水壓。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯進一步包括供水控制器，所述供水控制器根據(jù)所述淋水管和承水槽中設(shè)置的水溫檢測器和水壓檢測器的檢測值控制所述淋水管噴射的冷卻水的量以將所述淋水管的進水溫度控制為3-30度，且將所述承水槽的排水溫度控制為不高于65度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯還包括額外的供水源，用于可選擇地向所述淋水管中供給冷卻水。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯殼體一體地形成或者分塊連接而成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯殼體分層形成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述爐窯殼體的一部分上設(shè)置有冷卻水套，且冷卻水通入所述冷卻水套以對所述爐窯殼體的一部分進行冷卻。根據(jù)本發(fā)明第二方面的實施例提出一種閃速熔煉爐，所述閃速熔煉爐包括根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例中所述的爐窯；沉淀池，所述沉淀池設(shè)置在所述爐窯的下部，用于容納從所述爐窯中反應(yīng)后落下的熔體；以及煙道，所述煙道與所述爐窯、沉淀池相連通，用于排出爐窯中所產(chǎn)生的煙氣。根據(jù)本發(fā)明實施例的閃速熔煉爐通過利用根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例中所述的爐窯，從而可以極大地降低所述閃速熔煉爐的制造成本。根據(jù)本發(fā)明第三方面的實施例提出一種冶煉系統(tǒng)，所述冶煉系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例中所述的爐窯。根據(jù)本發(fā)明實施例的冶煉系統(tǒng)通過利用根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例中所述的爐窯，從而可以極大地降低所述冶煉系統(tǒng)的制造成本。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的閃速熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中圈示A部的剖視圖，即爐窯的剖面示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的供水控制回路示意圖；以及圖4顯示了圖2中部分B的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、 “連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。爐窯下面參照圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯100。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯100包括爐窯殼體110、淋水器和耐火內(nèi)襯層130。如圖 1和圖2所示，淋水器設(shè)置在爐窯殼體110的外壁，所述淋水器向爐窯殼體110的外壁的上部噴射冷卻水以冷卻爐窯殼體110。所述耐火內(nèi)襯層130設(shè)置在爐窯殼體110的內(nèi)壁上。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯100，通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁設(shè)置所述耐火內(nèi)襯層 130來對爐窯殼體110進行保護、并通過在爐窯殼體110的外壁設(shè)置所述淋水器來對爐窯殼體110進行冷卻，這樣可以避免采用價格昂貴的高級耐火磚和純銅水冷壁或純銅水套，從而極大地降低了爐窯100的制造成本。而且，由于是向爐窯殼體110的外壁噴射冷卻水，因此無需對所述冷卻進行凈化處理，從而大大地降低了爐窯100的運行成本。淋水器可以包括至少一圈淋水管120，所述淋水管120可以圍繞爐窯殼體110設(shè)置以向爐窯殼體110的外壁噴灑冷卻水以冷卻爐窯殼體。在本發(fā)明的一些實施例中，淋水管120至少設(shè)置在爐窯殼體110的上部，且朝向爐窯殼體110的外壁的上部均勻地噴射冷卻水以在爐窯殼體110的外壁上形成均布且連續(xù)的冷卻水膜。在本發(fā)明的另外一些實施例中，如圖2所示，在爐窯殼體110的外周面上具有從上到下彼此間隔開的至少一個凹部，其中至少一圈淋水管120分別圍繞設(shè)置凹部處。也就是說，由于爐窯殼體110的外周面可能具有非規(guī)則性而存在多個凹部，其中凹部即爐窯殼體110的外周面上外周周長最小的部分?？蛇x地，在每個凹部處，淋水管120可設(shè)置一圈或
多于一圈。關(guān)于淋水管120的安裝，具體地，可以在爐窯殼體110的外壁上固定至少一個淋水管安裝架(圖未示出)，其中至少一圈淋水管120可以分別一一對應(yīng)地安裝在淋水管安裝架上?？蛇x地，在每圈淋水管120上間隔開地安裝多個噴嘴，多個噴嘴可將冷卻水噴射到爐窯殼體110的外壁上。進一步可選地，多個噴嘴可等間隔地安裝在每圈淋水管120上，以便向爐窯殼體110的外壁更均勻地噴射冷卻水。在本發(fā)明的一些示例中，爐窯100還可以進一步包括至少一個承水槽140，承水槽 140可以設(shè)置在爐窯殼體110上，用于承接淋水管120所噴射出的冷卻水。通過設(shè)置承水槽140，可以將噴射到爐窯殼體110的外壁上的冷卻水收集起來，并可以通過輸送裝置(例如泵)將承水槽140收集的冷卻水輸送回到淋水管120中以重復(fù)利用冷卻水，從而進一步降低爐窯100的運行成本。具體地，承水槽140可圍繞爐窯殼體110設(shè)置。可選地，承水槽 140分別一一對應(yīng)地設(shè)置在淋水管120的下方，即在每個凹部上設(shè)置的淋水管120的下方均設(shè)置有承水槽140，以便盡可能地循環(huán)更多的冷卻水。爐窯殼體110可由鋼板、鑄鋼或者鑄鐵等材料形成。如圖2所示，在本發(fā)明的一些實施例中，耐火內(nèi)襯層130可以包括多個耐火泥內(nèi)襯件132，耐火泥內(nèi)襯件132彼此相鄰設(shè)置且分別通過多個釘爪131支撐并固定在爐窯殼體 110的內(nèi)壁上，其中釘爪131固定至爐窯殼體110的內(nèi)壁上。通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁上形成多個釘爪131，從而不僅可以利用多個釘爪131將耐火泥內(nèi)襯件132支撐并固定在爐窯殼體110的內(nèi)壁上，而且可以利用多個釘爪131冷卻耐火泥內(nèi)襯件132。此外，通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁上形成多個釘爪131還可以在爐窯100運行后在耐火泥內(nèi)襯件132的表面形成掛渣層，從而可以進一步地保護耐火泥內(nèi)襯件132。在本發(fā)明的一個具體示例中，耐火泥內(nèi)襯件132中可以設(shè)置有導(dǎo)熱部件1321，從而可以進一步增加耐火泥內(nèi)襯件132的導(dǎo)熱性能。具體地，導(dǎo)熱部件1321可以是具有較好導(dǎo)熱性能的高熔點金屬絲或纖維材料，由此，通過導(dǎo)熱部件1321可使熱量充分地傳遞到釘爪131上，并通過釘爪131傳遞到爐窯殼體110然后被冷卻，使得冷卻速度更快。具體地， 耐火泥內(nèi)襯件132可由耐火材料制成，關(guān)于耐火材料，下面將進行詳細(xì)描述。由于例如耐火磚的耐火泥內(nèi)襯件132中含有導(dǎo)熱纖維，該耐火泥內(nèi)襯件132具有較好的導(dǎo)熱性能，能快速的傳遞爐窯內(nèi)襯層與冷卻元件之間的熱量，避免爐窯內(nèi)襯層因過熱而損傷。同時，還可以進一步的在爐窯內(nèi)襯層爐內(nèi)一側(cè)的表面，形成穩(wěn)定的掛渣層，達(dá)到雙重保護爐窯內(nèi)襯層目的， 顯著提高爐窯的使用壽命。耐火材料本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的高溫爐窯的內(nèi)襯通常需要水冷元件保護，由于普通的耐火材料導(dǎo)熱性能差，致使?fàn)t窯內(nèi)襯表面不能得到水冷元件的有效保護，因而掛渣不穩(wěn)固，加快了爐窯內(nèi)襯的損傷。為此，為了提高爐窯的安全性能，需要提高耐火材料的導(dǎo)熱性能。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種耐火材料，該耐火材料中可以含有導(dǎo)熱纖維。根據(jù)本發(fā)明實施例的耐火材料能夠中含有導(dǎo)熱纖維，因而導(dǎo)熱纖維可以提高耐火材料的到導(dǎo)熱性能，耐急冷急熱性能和機械強度。從而，當(dāng)將該耐火材料應(yīng)用于爐窯時，在爐窯內(nèi)襯的表面容易形成穩(wěn)固的掛渣層，從而使?fàn)t窯內(nèi)襯得到可靠的保護，延長爐窯的使用壽命，生產(chǎn)作業(yè)率提高，維修費用降低。在本發(fā)明中使用的術(shù)語“耐火材料”是指在工業(yè)中能夠抵抗高溫、有較好的抗熱沖擊和化學(xué)侵蝕的能力、導(dǎo)熱系數(shù)低和膨脹系數(shù)低的非金屬材料，例如根據(jù)本發(fā)明的實施例， 耐火材料的耐火度不低于1580攝氏度。這里所使用的術(shù)語“耐火度”是指耐火材料在沒有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化的攝氏溫度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，耐火材料的成分不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，耐火材料可以為選自鎂質(zhì)耐火材料、鎂鉻質(zhì)耐火材料、高鋁質(zhì)耐火材料的至少一種。由此，可以進一步提高耐火材料的耐火性能，并且這些耐火材料的成本低，利用這些耐火材料可以降低爐窯的生產(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明進一步的一些示例，耐火材料可以為耐火磚或非定形耐火材料，可以容易地利用耐火磚制備爐窯的內(nèi)襯層，例如可以通過常規(guī)手段將耐火磚進行堆砌而制備爐窯的耐火內(nèi)襯層。在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，“非定形耐火材料”是一種沒有經(jīng)過煅燒的耐火材料，其由耐火骨料和粉料、結(jié)合劑或另摻外加劑一定比例組成的混合料，可以直接使用或加適當(dāng)?shù)囊后w調(diào)配后使用。因而， 可以通過常規(guī)方法，將非定形耐火材料涂抹在爐窯殼體上后，直接形成耐火內(nèi)襯層。在本發(fā)明中所使用的術(shù)語“導(dǎo)熱纖維”應(yīng)作廣義理解，是指任何能夠提高耐火材料的熱傳導(dǎo)性能的材料。所述導(dǎo)熱纖維由選自鐵、銅、錳、鎳、鉻、鋁、鈦、鋯等金屬及其合金，或碳纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維的至少一種制成。所述導(dǎo)熱纖維呈直線形、弧形、弓形、螺旋形或者其組合。所述導(dǎo)熱纖維的表面為光滑面或非光滑面。所述導(dǎo)熱纖維均勻地分布在所述耐火材料中，不會發(fā)生導(dǎo)熱纖維的相互纏繞或結(jié)球。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，導(dǎo)熱纖維的熔點可以高于耐火材料的耐火度，例如高于1600攝氏度。由此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的耐火材料能夠經(jīng)受高溫，導(dǎo)熱纖維不會先于耐火材料在高溫下熔化，因而導(dǎo)熱纖維不會影響耐火材料的耐火性能，因而可以用于制造冶金、化工行業(yè)的爐窯的內(nèi)襯層。根據(jù)本發(fā)明的示例，導(dǎo)熱纖維可以為金屬絲，例如長度為l_30mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用長度為5_15mm的金屬絲，容易混合均勻，能夠進一步提高耐火材料的導(dǎo)熱性能，并且能夠提高耐火材料的強度和耐急冷急熱性能。根據(jù)本發(fā)明的實施例，金屬絲的長徑比不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的實施例，金屬絲的材料并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，金屬絲由選自鐵、銅、錳、 鎳、鉻、鋁及其合金的至少一種制成。由此，可以獲得高導(dǎo)熱性能，另外，這些金屬均具有高熔點，因而可以實現(xiàn)金屬絲的高熔點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，金屬絲可以由一種金屬制成， 也可以有至少兩種金屬制成。根據(jù)本發(fā)明的實施例，導(dǎo)熱纖維在耐火材料中的設(shè)置并不受到特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些示例，導(dǎo)熱纖維均勻度的分布在耐火材料中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這樣能夠進一步提高耐火材料的導(dǎo)熱性能。另外，導(dǎo)熱纖維的形狀也不受特別限制，可以將導(dǎo)熱纖維制成任意形狀。根據(jù)本發(fā)明的實施例，導(dǎo)熱纖維呈直角形，由此，可以提高導(dǎo)熱纖維與耐火材料的結(jié)合強度，即使導(dǎo)熱纖維具有光滑的表面，從而進一步提高耐火材料的導(dǎo)熱性能。另外，還可以將導(dǎo)熱纖維制成直線形，為了提高導(dǎo)熱纖維與耐火材料的結(jié)合強度，可以在導(dǎo)熱纖維的表面形成螺紋。
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根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過傳統(tǒng)的方式制備上述耐火材料，只需要在制備過程中添加導(dǎo)熱纖維即可，從而降低了耐火材料的生產(chǎn)成本。例如，對于耐火磚，可以通過將常規(guī)的耐火材料的原料例如氧化鎂、粘土混合并加入水調(diào)成糊狀，然后加入導(dǎo)熱纖維例如金屬絲，在模具中成型，經(jīng)過自然干燥，將成型的耐火磚經(jīng)過在高溫下例如在1300-1600攝氏度下燒結(jié)，得到耐火磚。對于非定形耐火材料，可以通過將常規(guī)的耐火材料的原料例如氧化鋯、固化劑例如輕燒氧化鎂充分混合，然后加入結(jié)合劑例如酚醛樹脂，攪拌，混合均勻，并向其中加入導(dǎo)熱纖維即可。根據(jù)本發(fā)明的實施例的耐熱材料的應(yīng)用廣泛，適用各種爐窯，包括但不限于煉鐵高爐、各種有色冶金工藝中所使用的爐窯。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以將耐火材料應(yīng)用于閃速熔煉爐，并且可以進一步將耐火材料應(yīng)用于冶煉系統(tǒng)。需要說明的是，本發(fā)明描述的爐窯、閃速熔煉爐以及冶煉系統(tǒng)僅是作為耐火材料的應(yīng)用實例提供的，而不應(yīng)理解為對本發(fā)明耐火材料應(yīng)用范圍的限制。在本發(fā)明中，耐火泥內(nèi)襯件132可以由上述耐火材料形成，且該耐火泥內(nèi)襯件132 的形狀可以根據(jù)爐窯100的內(nèi)壁形狀來構(gòu)造，例如方形、菱形等。在本發(fā)明的一個實施例中，釘爪131可拆卸地連接至爐窯殼體110的內(nèi)壁。在本發(fā)明的另一個實施例中，釘爪131可以一體形成至爐窯殼體110的內(nèi)壁，釘爪131的平行于爐窯殼體110的內(nèi)壁的截面可以是方形截面、多邊形截面、橢圓形截面或者圓形截面。在本發(fā)明的一個具體示例中，釘爪131外表面可以是形成有螺紋或者凹凸結(jié)構(gòu)的表面，這樣可以增加釘爪131的導(dǎo)熱面積?？蛇x地，釘爪131的長度可以是30-150mm，以方便固定耐火泥內(nèi)襯件132。在本發(fā)明的一些示例中，多個釘爪131可以均勻地分布在爐窯殼體110的內(nèi)壁上， 即爐窯殼體110的橫向上的相鄰的兩個釘爪131的間距可以相同，爐窯殼體110的豎向上的相鄰的兩個釘爪131的間距可以相同，且爐窯殼體110的橫向上的相鄰的兩個釘爪131 的間距可以等于爐窯殼體110的豎向上的相鄰的兩個釘爪131的間距。具體地，當(dāng)爐窯殼體 110為圓柱形時，爐窯殼體110的橫向為爐窯殼體110的周向，爐窯殼體110的豎向為爐窯殼體Iio的軸向。例如，分布在爐窯殼體110的內(nèi)壁上的釘爪131的間距可以是60-300mm， 即爐窯殼體110的橫向上的相鄰的兩個釘爪131的間距可以是60-300mm，爐窯殼體110的豎向上的相鄰的兩個釘爪131的間距可以是60-300mm。在本發(fā)明的一個實施例中，爐窯殼體110可以由鋼板、鑄鋼或者鑄鐵形成，釘爪 131可以由導(dǎo)熱材料形成，耐火泥內(nèi)襯件132可以由鎂鉻質(zhì)耐火材料制成。具體地，爐窯殼體110可以一體地形成，也可以分塊連接而成，還可以分層形成。在本發(fā)明的一些實施例中，淋水管120和承水槽140中可以分別設(shè)置有水溫檢測器和水壓檢測器，用于檢測其中的水溫和水壓。也就是說，每圈淋水管120中可以設(shè)置有水溫檢測器和水壓檢測器以檢測每圈淋水管120中的冷卻水的溫度和壓力，承水槽140中可以設(shè)置有水溫檢測器和水壓檢測器以檢測承水槽140中的冷卻水的溫度和壓力。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的供水控制回路示意圖。如圖3中所示，爐窯100可以進一步包括供水控制器200，供水控制器可以根據(jù)淋水管120和承水槽140中設(shè)置的水溫檢測器201、202和水壓檢測器203、204的檢測值控制淋水管120噴射的冷卻水的量，以將淋水管120的進水溫度控制為3-30度，且將承水槽140的排水溫度控制為不高于65度。也就是說，供水控制器200可以根據(jù)水溫檢測器201、202和水壓檢測器203、204檢測到的淋水管120和承水槽140中的冷卻水的溫度和壓力來改變淋水管120噴射的冷卻水的量，從而可以將進入淋水管120中的冷卻水的溫度控制為3-30度，且將承水槽140中的冷卻水的溫度控制為不高于65度。由此，在整個冷卻循環(huán)中，不會產(chǎn)生水蒸氣，從而不會造成水源的浪費和對環(huán)境的污染。通過設(shè)置供水控制器200、水溫檢測器201、202和水壓檢測器203、204，不僅可以防止進入淋水管120中的冷卻水的溫度過低或過高(冷卻水的溫度過低會因結(jié)冰而堵塞淋水管120的開孔，冷卻水的溫度過高不能對爐窯殼體110進行有效地冷卻)，而且可以防止承水槽140收集的冷卻水的溫度過高(承水槽140中的冷卻水的溫度過高不僅降低冷卻效果，而且可以導(dǎo)致輸送冷卻水的管路和爐窯殼體110的外側(cè)結(jié)垢，并可能產(chǎn)生過多的水蒸汽，影響環(huán)境)。在本發(fā)明的一些示例中，爐窯100還可以包括額外的供水源205，額外的供水源 205用于可選擇地向淋水器中供給冷卻水。當(dāng)原有的供水源因故障(例如停電)不能向淋水管120提供冷卻水時，額外的供水源205可以在供水控制器200的控制下向淋水管120提供冷卻水，以確保淋水管120可以不間斷地向爐窯殼體110的外壁噴射冷卻水。具體地，可以設(shè)置至少一個高位水箱作為該供水源205，高位水箱205內(nèi)容納有冷卻水且與淋水管120 相連，從而可以利用高位水箱205內(nèi)的冷卻水的自身重力將冷卻水輸送到淋水管120中。在本發(fā)明的一個示例中，如圖4中所示，爐窯殼體110的一部分上可以設(shè)置有冷卻水套301，且冷卻水通過冷卻水進出口 302通入和流出冷卻水套301以對爐窯殼體110的一部分進行冷卻。冷卻水套301設(shè)置在所述耐火泥內(nèi)襯件132中，以冷卻與所述冷卻水套301 相鄰的所述耐火泥內(nèi)襯件132。由于在耐火泥內(nèi)襯件132的上下兩個平面都受到冷卻水套 301的冷卻，因此能夠比較迅速的傳遞爐窯內(nèi)襯層與冷卻水套301之間的熱量，使?fàn)t窯的內(nèi)襯層得到冷卻。同時，會進一步的在爐窯表面形成穩(wěn)定的掛渣層，使?fàn)t窯的內(nèi)襯層得到雙重的保護，從而顯著延長爐窯壽命。具體地，冷卻水套301可以設(shè)在爐窯殼體110的與爐窯100內(nèi)溫度最高的區(qū)域相對應(yīng)的部分上。熔煉爐下面將以利用該爐窯的閃速熔煉爐來描述該爐窯的應(yīng)用，但是需要說明的是，本發(fā)明不限于此，例如高鐵熔煉爐、有色金屬熔煉爐等中均可以應(yīng)用本發(fā)明的爐窯，由此下述對閃速熔煉爐的說明只是出于示例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖1描述根據(jù)本發(fā)明實施例的閃速熔煉爐500。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的閃速熔煉爐500包括上述的爐窯100、沉淀池300和煙道400。沉淀池300設(shè)置在爐窯100 的下部，用于容納從爐窯100中反應(yīng)后落下的熔體。煙道400與爐窯100、沉淀池300相連通，用于排出爐窯100中所產(chǎn)生的煙氣。根據(jù)本發(fā)明實施例的閃速熔煉爐500通過利用上述的爐窯100，從而可以極大地降低閃速熔煉爐500的制造成本，且整個冶煉過程運行非常穩(wěn)定。冶煉系統(tǒng)本發(fā)明還提供了一種冶煉系統(tǒng)，冶煉系統(tǒng)包括上述的爐窯100。根據(jù)本發(fā)明實施例的冶煉系統(tǒng)通過利用上述的爐窯100，從而可以極大地降低冶煉系統(tǒng)的制造成本，且整個系統(tǒng)可以非常穩(wěn)定地運行。
用于爐窯的冷卻方法下面將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于爐窯的冷卻方法。該方法可以包括A)在爐窯100的爐窯殼體110的內(nèi)壁上設(shè)置耐火內(nèi)襯層130以保護爐窯殼體110 的內(nèi)壁；以及B)向爐窯殼體110的外壁噴射冷卻水以在爐窯殼體110的外壁上形成有冷卻水膜，其中冷卻水的噴射速度控制成將爐窯殼體110的內(nèi)壁的溫度冷卻至預(yù)定的溫度之下?？蛇x地，步驟B)進一步包括通過設(shè)置在爐窯殼體的外周上的淋水管向所述爐窯殼體的外壁噴射冷卻水，以在所述爐窯殼體的外壁上形成均布且連續(xù)的水膜。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯100的冷卻方法通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁設(shè)置耐火內(nèi)襯層130來對爐窯殼體110進行保護、并通過向爐窯殼體110的外壁噴射冷卻水來對爐窯殼體110進行冷卻，這樣可以避免利用價格昂貴的高級耐火磚和純銅水冷壁或純銅水套， 從而極大地降低了爐窯100的制造成本。而且，由于是向爐窯殼體110的外壁噴射冷卻水， 因此無需對冷卻水進行凈化處理，即該冷卻水可以采用普通的水質(zhì)，而無需進行任何水處理，從而大大地降低了爐窯100的運行成本。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻方法中，耐火內(nèi)襯層130可以包括多個耐火泥內(nèi)襯件132，耐火泥內(nèi)襯件132彼此相鄰設(shè)置且分別通過多個釘爪131支撐并固定在爐窯殼體110的內(nèi)壁上，其中釘爪131固定至爐窯殼體110的內(nèi)壁上。通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁上形成多個釘爪131，從而不僅可以利用多個釘爪131將耐火泥內(nèi)襯件132支撐并固定在爐窯殼體110的內(nèi)壁上，而且可以利用多個釘爪131冷卻耐火泥內(nèi)襯件132。此外，通過在爐窯殼體110的內(nèi)壁上形成多個釘爪131還可以在爐窯100運行后在耐火泥內(nèi)襯件132的表面形成掛渣層，從而可以進一步地保護耐火泥內(nèi)襯件132。在本發(fā)明的一個實施例中，釘爪131可以由導(dǎo)熱材料形成，且耐火泥內(nèi)襯件132 中可以設(shè)置有導(dǎo)熱部件1321，從而可以進一步增加耐火泥內(nèi)襯件132的導(dǎo)熱性能，且可以通過將爐窯內(nèi)的熱通過該導(dǎo)熱部件1321傳遞至釘爪131，由于釘爪131與爐窯殼體110具有良好的導(dǎo)熱接觸，從而可以通過形成在爐窯殼體110的外表面上的水膜迅速地將熱量帶走，從而進一步地提高冷卻效率。具體地，導(dǎo)熱部件1321可以是具有較好導(dǎo)熱性能的高熔點金屬絲或纖維材料。在本發(fā)明的一些示例中，在步驟B)中，淋水器可以設(shè)置成至少環(huán)繞爐窯殼體110 的上部的至少一圈淋水管120，該淋水管120將冷卻水噴射到爐窯殼體110上，且沿著爐窯殼體110的外壁向下流動的冷卻水通過圍繞爐窯殼體110設(shè)置在相應(yīng)的淋水管120下方的承水槽140排出。通過設(shè)置承水槽140可以將噴射到爐窯殼體110的外壁上的冷卻水收集起來，并可以通過輸送裝置(例如泵)將承水槽140收集的冷卻水輸送回到淋水管120以重復(fù)利用冷卻水，從而進一步降低爐窯100的運行成本。在本發(fā)明的一個示例中，淋水管120的進水溫度可以控制為3-30度，且承水槽140 的排水溫度可以控制為不高于65度。這樣，不僅可以防止進入淋水管120中的冷卻水的溫度過低或過高(冷卻水的溫度過低會因結(jié)冰而堵塞淋水管120的開孔，冷卻水的溫度過高不能對爐窯殼體110進行有效地冷卻)，而且可以防止承水槽140收集的冷卻水的溫度過高(承水槽140中的冷卻水的溫度過高不僅降低冷卻效果，而且可以導(dǎo)致輸送冷卻水的管路和爐窯殼體110的外側(cè)結(jié)垢，并可能產(chǎn)生過多的水蒸汽，影響環(huán)境)。對于耐火泥內(nèi)襯件
11的構(gòu)造和形成材料，可以參見上述的說明，此處為簡潔起見不再進行贅述。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯100的冷卻方法中，具有操作簡單、且成本低廉且運行安全的優(yōu)點。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種爐窯，其特征在于，包括爐窯殼體；淋水器，所述淋水器設(shè)置在所述爐窯殼體的外壁，所述淋水器向所述爐窯殼體的外壁噴射冷卻水以冷卻所述爐窯殼體；以及耐火內(nèi)襯層，所述耐火內(nèi)襯層設(shè)置在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，所述淋水器包括至少一圈淋水管，所述淋水管圍繞所述爐窯殼體設(shè)置以向所述爐窯殼體的外壁噴灑冷卻水，從而冷卻所述爐窯殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐窯，其特征在于，所述淋水管至少設(shè)置在爐窯殼體的上部， 且朝向所述爐窯殼體的外壁的上部均勻地噴射冷卻水，以在所述爐窯殼體的外壁上形成均布且連續(xù)的冷卻水膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐窯，其特征在于，所述爐窯殼體的外周面上具有從上到下彼此間隔開的至少一個凹部，其中至少一圈淋水管分別圍繞設(shè)置所述凹部處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的爐窯，其特征在于，進一步包括至少一個承水槽，所述承水槽設(shè)置在所述爐窯殼體上，并承接所述淋水管噴射出的冷卻水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爐窯，其特征在于，所述承水槽分別對應(yīng)地設(shè)置在所述淋水管的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，所述爐窯殼體由鋼板、鑄鋼或者鑄鐵形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，所述耐火內(nèi)襯層包括多個耐火泥內(nèi)襯件，所述耐火泥內(nèi)襯件由耐火材料形成，且彼此相鄰設(shè)置且分別通過多個釘爪而設(shè)置在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上，所述釘爪固定至所述爐窯殼體的內(nèi)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述釘爪由導(dǎo)熱材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述耐火泥內(nèi)襯件由鎂質(zhì)耐火材料、鎂鉻質(zhì)耐火材料、高鋁質(zhì)耐火材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述耐火泥內(nèi)襯件中設(shè)置有導(dǎo)熱部件， 所述導(dǎo)熱部件為導(dǎo)熱纖維，所述導(dǎo)熱纖維由選自鐵、銅、錳、鎳、鉻、鋁、鈦、鋯等金屬及其合金，或碳纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維的至少一種制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述導(dǎo)熱纖維呈直線形、弧形、弓形、螺旋形或者其組合，且均勻地分布在所述耐火泥內(nèi)襯件。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述釘爪可拆卸地連接至或者一體形成至所述爐窯殼體的內(nèi)壁，且所述釘爪平行于爐窯殼體的內(nèi)壁的截面為方形截面、多邊形截面、橢圓形截面或者圓形截面。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述釘爪的外表面為形成有螺紋或者凹凸結(jié)構(gòu)的表面，所述釘爪的長度為30-150mm，且分布在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上的釘爪的間距為 60-300mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爐窯，其特征在于，所述淋水管和承水槽中分別設(shè)置有分別檢測其中的水溫和水壓的水溫檢測器和水壓檢測器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的爐窯，其特征在于，進一步包括供水控制器，所述供水控制器根據(jù)所述淋水管和承水槽中設(shè)置的水溫檢測器和水壓檢測器的檢測值控制所述淋水管噴射的冷卻水的量，以將所述淋水管的進水溫度控制為3-30 度，且將所述承水槽的排水溫度控制為不高于65度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，還包括額外的供水源，所述額外的供水源可選擇地向所述淋水管中供給冷卻水。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，所述爐窯殼體一體地形成或者分塊連接而成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐窯，其特征在于，所述爐窯殼體分層形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐窯，其特征在于，所述爐窯殼體的一部分上設(shè)置有冷卻水套，且冷卻水通入所述冷卻水套以對所述爐窯殼體的一部分進行冷卻，其中所述冷卻水套設(shè)置在所述耐火泥內(nèi)襯件中，以冷卻所述耐火泥內(nèi)襯件。
21.一種閃速熔煉爐，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-20中任一項所述的爐窯；沉淀池，所述沉淀池設(shè)置在所述爐窯的下部，用于容納從所述爐窯中反應(yīng)后落下的熔體；以及煙道，所述煙道與所述爐窯、沉淀池相連通，用于排出爐窯中所產(chǎn)生的煙氣。
22.—種冶煉系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1-20中任一項所述的爐窯。
23.—種煉鐵高爐，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-20中任一項所述的爐窯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種爐窯及其冷卻方法，還公開了具有所述爐窯的煉鐵高爐、閃速熔煉爐和冶煉系統(tǒng)。所述爐窯包括爐窯殼體；淋水器，所述淋水器設(shè)置在所述爐窯殼體的外壁，所述淋水器向所述爐窯殼體的外壁噴射冷卻水以冷卻所述爐窯殼體；以及耐火內(nèi)襯層，所述耐火內(nèi)襯層設(shè)置在所述爐窯殼體的內(nèi)壁上。根據(jù)本發(fā)明實施例的爐窯具有制造成本低且運行穩(wěn)定的優(yōu)點。
文檔編號F27D9/00GK102288029SQ20111019427
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者劉慶華, 張文海, 徐平, 王志剛, 詹小青, 韋雯, 黃文華 申請人:中國瑞林工程技術(shù)有限公司