CN105189789B - 带有外部歧管的冷却壁 - Google Patents

Abstract

一种冷却壁，包括外部壳体，内管道回路，该内管道回路包括被容纳在该外部壳体内的单独管道，其中每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中每个管道可以或不可以被机械地连接到另一管道，以及与该壳体一体或设置该壳体上或内的歧管；其中每个单独管道的该进口端和/或出口端设置在该歧管中或由该歧管容纳。该歧管可由碳钢制成而该壳体可由铜制成。每个单独管道的进口端和出口端的每一个都在该歧管的壳体内由铸铜局部地围绕。

Description

带有外部歧管的冷却壁

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(a)要求于2013年2月1日提交的美国临时申请号61/760,025的优选权的权益，其内容在此通过引证并入本文。

技术领域

本发明通常涉及用于在高炉或其它冶金炉的框架、冷却壁和/或冷却器中构造和安装砖，诸如耐火砖的设备和方法。相关领域包括用于冷却高炉和其它冶金炉的系统和方法。相关领域包括冷却板和冷却的冷却壁。

背景技术-本发明的领域

用于在高炉和其它冶金炉中冷却耐火砖的传统设计和构造包括冷却的冷却壁。

传统的冷却的冷却壁很难安装在熔炉中，因为它们需要通过熔炉壳、进出冷却壁的进口/出口管道系统所必需的熔炉壳中冷却壁的多个检查孔或缝隙。

此外，传统的冷却的冷却壁相对较脆弱，因为它们非常容易受到由于熔炉内温度变化所引起的膨胀/收缩的影响，特别地在冷却壁和熔炉壳之间的单独管道连接上的其影响，诸如焊接裂口。

传统的冷却的冷却壁具有需要帮助在熔炉壳上支撑冷却壁的大量重要和/或关键的支撑螺栓。

传统的铜冷却冷却壁通常为平面的矩形形状并基本上平行地或尽可能平行地被布置在熔炉内，赋予熔炉的金属壳为冷却壁和/或熔炉内部的形状。冷却冷却壁通常覆盖熔炉金属壳的内表面的很大比例。诸如耐火砖的耐火衬砌可以设置在该冷却壁的表面中、上或周围，诸如设置在由该冷却壁限定的狭槽或通道内的砖。冷却壁也具有提供通路或容纳内部管道的空腔。这种通路或管道系统被连接到从该冷却壁的熔炉壳侧延伸并穿透该熔炉的金属壳的一个或多个外部管道。例如，诸如在升高压力下的冷却剂，例如水通过管道和通路被抽吸，以冷却该冷却壁。被冷却的冷却壁因此冷却了被设置在由该冷却壁限定的狭槽或通道内的耐火砖。

当前的冷却壁或冷却板砖设计通常在将冷却的冷却壁/面板安装在熔炉中之前，安装在冷却器的凹槽或通道内冷却壁。此外，许多传统的耐火砖被设计成被安装在平面冷却壁或冷却器中。当使用带有预装砖的平面或弯曲的冷却壁/冷却器时，冷却壁被安装在熔炉中并在每一对相邻冷却壁之间具有撞击间隙，以允许结构偏差。这些撞击间隙然后填充耐火材料以在该间隙的侧面上封闭在冷却壁/砖结构之间的间隙。耐火材料填充的撞击间隙通常是在包括传统冷却壁/砖结构的熔炉衬砌中的弱点。在熔炉的操作过程中，撞击间隙往往过早地被侵蚀并且熔炉气体在冷却壁之间经过。此外，这种传统的冷却壁/砖结构使砖边缘突出到熔炉内，其暴露于通过熔炉下落的物质和其它碎片。这种突出的砖边缘往往比非突出边缘更频繁地磨损，导致下落通过熔炉的损坏或粉碎的砖，其对熔炉衬砌造成进一步的损害。这种损坏的砖也暴露了该冷却壁，从而导致其被过早地损坏或磨损。

当前的冷却壁或冷却板砖通常安装在作为主要附接方法采用的直凹槽中以在冷却器中保持该砖，或当砖在熔炉运转中被加热时，通常逐渐变细以迫使不被锁定在冷却壁的凹槽中的砖推靠冷却器。

同样，近年来，常见的做法是在它们前面不用耐火材料安装冷却壁，并试图形成渣壳层以在高炉中保护和隔离该冷却壁。该过程相关的渣壳在使用中重复地产生和失去，并且实际上改变了熔炉性能。渣壳仅能在熔炉的粘性区形成。因此，如果粘性区被错误地确定，该渣壳方法不是有效的。此外，熔炉的粘性区根据填充材料改变并且在熔炉段中在不同时间失去了渣壳粘附。这导致在整个冷却壁和熔炉中不均匀的温度。然而，无论粘附如何，一种改进的砖耐火衬砌保护该冷却壁，并且对于这种渣壳绝缘过程将是优选的，即使在某些情况下，可能依然可取的是形成渣壳以保护该改进的耐火材料。

当前的锁定砖设计，如在互补形状的冷却壁通道中的燕尾砖在其整个垂直厚度上是相对较薄的。这种薄颈部的砖很容易在其薄颈部开裂，从而形成可击打并伤害熔炉衬砌的其它砖和冷却壁的落入熔炉内的砖碎片和砖块。

在冷却壁前面结合砖的许多更老的冷却壁设计在该冷却壁前面采用了多行或层的砖。这种结构包含接头，该接头进一步阻止了离该冷却壁最远的砖的有效冷却。

如以上所列出的，许多缺点与已知的冷却壁和耐火砖结构相关联。

因此，需要提供一种具有相对于传统冷却壁具有许多优点的冷却壁，诸如：(1)一种提供便于安装的冷却壁，因为这减少了通过熔炉壳、进出冷却壁的进口/出口管道系统所必需的在熔炉壳中需要的检查孔或缝隙的数量冷却壁；(2)一种具有外部歧管的冷却壁，所述外部歧管提供对于冷却壁在熔炉壳上的安装所需要的更多支撑；(3)一种由于熔炉中的温度变化而引起的冷却壁膨胀/收缩影响被最小化的冷却壁，因为已排除了到熔炉壳的单独管道连接；(4)一种减少在与熔炉壳的管道连接中焊接裂口的冷却壁，因为已排除了这种连接；(5)一种减少需要帮助在熔炉壳上支撑冷却壁的任何支撑螺栓的重要性/关键程度的冷却壁，由于这些螺栓不再单独地依赖支撑冷却壁，因为外部歧管承载在熔炉壳上支撑冷却壁所需的很多负载。

因此，也需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖可在冷却的冷却壁安装在熔炉中之前或之后被安装在平面或曲面的冷却壁或冷却器中。此外，在熔炉中冷却壁/砖结构的改造或重建的过程中，本发明的耐火砖可整体或局部地更换或重新安装，而不从该熔炉移除冷却壁或冷却器。

此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其在该熔炉的内部圆周周围提供了连续衬砌，该衬砌消除了相邻冷却壁的砖之间的撞击间隙，并且从而增加了熔炉衬砌的完整性和寿命。

此外，需要提供一种对于在高炉中使用理想的冷却壁/砖结构，其中没有砖边缘暴露或突出到熔炉内以增加熔炉衬砌的寿命和完整性。

此外，需要提供一种带外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖可被安装在冷却壁或冷却器上，该冷却壁或冷却器与停留在这种冷却壁或冷却器的凹槽中的砖呈角度倾斜，以及其中，砖可在该冷却壁被安装在熔炉中之前和/或之后插入该冷却壁的前表面和/或从该冷却壁的前表面移除。

此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，耐火砖被双重锁定到所述冷却壁的通道内(1)通过砖和冷却壁通道的互补表面，冷却壁通过插入每个砖的一部分到所述冷却壁的通道或凹槽中并且同时或随后在基本平行于所述冷却壁的平面的轴线上旋转每个砖，互补表面接合和/或(b)使得所述砖的底部在朝着或实质上朝所述冷却壁的方向旋转，以接合所述通道和砖的这种互补表面从而固定或锁定所述砖到所述通道腔室并防止其从所述通道或凹槽通过在所述冷却壁的前表面中的开口线性地移动出去，以及(2)通过当在熔炉运转中被加热后膨胀的所述砖的倾斜或锥形段，并推靠所述冷却壁或冷却器以维持与其有效的结合，从而提供所述砖的高效冷却，同时也将可破裂或破坏的任何砖保持在适当位置。

此外，需要提供一种带有外部歧管的冷却壁，其中，所述冷却壁表面温度均匀，并且其允许更少损失热量地更加一致的熔炉运转，从而减少熔炉和冷却壁上的压力和增加二者的寿命。

通过参考对以下优选实施例的详细描述，将理解本发明的这些和其它优点。

发明内容

在一个优选的方面中，本发明包括一种冷却壁，包括外部壳体，包括被容纳在所述外部壳体内的单独管道的内部管道回路，其中，每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中，每个管道可以或不可以被机械地连接到另一管道，以及与所述壳体一体或设置在所述壳体上或内的歧管；其中，每个单独管道的进口端和/或出口端设置在所述歧管中或由所述歧管容纳。

根据本发明的冷却壁的又一个方面，所述歧管优选地可由碳钢制成并且所述壳体优选地可由铜制成。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述歧管容纳每个单独管道的进口和出口端。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述歧管由碳钢制成并且所述壳体由铜制成，所述歧管容纳每个单独管道的进口和出口端，并且其中，每个单独管道的每个进口和出口端中都在所述歧管的壳体内由铸铜局部地围绕。

在另一优选的第一方面中，本发明包括一种冷却壁，包括外部壳体，包括被容纳在所述外部壳体内的单独管道的内部管道回路，其中，每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中，每个管道都可以或不可以被机械地连接到另一管道，以及与所述壳体一体或设置在所述壳体上或内的歧管；其中，每个单独管道的所述进口端和/或出口端设置在所述歧管中或由所述歧管容纳。此外，所述冷却壁具有多个肋和多个通道，其中，所述冷却壁的前表面限定了进入每个通道的第一开口；以及多个砖，其中在所述砖的旋转后，每个砖经由其第一开口可插入到所述多个通道的一个内到一个局部地设置在一个通道中的位置，使得所述砖的一个或多个部分至少局部地接合一个通道的和/或多个肋的第一肋的一个或多个表面，从而所述砖被锁定，防止从一个通道通过其第一开口经由线性运动被移除，而第一不被旋转。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述冷却壁限定一个或多个进入每个通道内的侧开口。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述砖的一个或多个部分包括鼻部，所述鼻部至少局部地设置在一个通道的第一段中。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述第一段与所述鼻部互补。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述砖的旋转包括所述砖的底部在朝所述冷却壁的方向中移动。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述第一肋的第一肋表面与由所述砖的顶部所限定的凹槽互补，并且其中，所述第一肋表面至少局部地设置在所述凹槽中。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述多个砖的每一个能够经由每个砖的旋转从其各自通道移除，所述旋转包括每个砖的底部朝远离所述冷却壁的方向移动。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述冷却壁基本是平的。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，所述冷却壁相对于水平轴线和垂直轴线的一个或两个弯曲。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，至少局部地设置在多个通道中的多个砖形成从冷却壁的前表面突出的多个堆叠的、基本水平行的砖。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，当另一砖设置在以上的行中并且局部或完全地覆盖一个砖时，砖之一不能从其各自通道的第一开口拉出和/或旋转出去。

仍在进一步的优选方面中，本发明的冷却壁进一步包括多个并排站立的冷却壁，相邻冷却壁之间具有间隙；其中每个冷却壁具多个肋，多个通道，设置在所述多个通道中的多个基本水平行的砖。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，设置在多个通道中的多个基本水平行的砖全部或局部地覆盖相邻冷却壁之间的间隙。

仍在进一步的优选方面中，冷却壁基本垂直地或以除了约90度以外的角度站立。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，多个砖的每一个都进一步限定座，其中，所述座至少局部地设置在一个通道的第二段中。

在本发明的冷却壁的又一个方面中，第二段与座互补。

许多其它变化对于本发明是可能的，并且本发明的这些和其它教导、变化和优点从本发明的描述和附图将变得显而易见。

附图说明

为了很容易理解和容易实践本发明，现在将结合以下附图用于说明性目的并且不限制地描述本发明，其中：

图1是传统冷却壁的前透视图；

图2是传统的燕尾耐火砖的侧透视图；

图3是根据本发明一种优选实施例的砖的侧透视图；

图4是本发明熔炉衬砌的优选实施方式的俯视透视图，包括采用图3的砖的本发明冷却壁/砖结构的优选实施方式；

图5是本发明熔炉衬砌的优选实施方式的侧透视图，包括采用图3的砖的本发明冷却壁/砖结构的优选实施方式；

图6是采用图3的砖的本发明的冷却壁/砖结构的优选实施方式的剖视图；

图7是本发明的冷却壁/砖结构的优选实施方式的剖视图，示出了图3的砖，其插入本发明优选实施方式的冷却壁的前表面或从本发明优选实施方式的冷却壁的前表面移除；

图8是采用至少两个不同尺寸的图3的砖的本发明另一冷却壁/砖结构的优选实施方式的剖面图。

图9是采用传统冷却壁/砖结构的传统熔炉衬砌的顶部平面视图；

图10是本发明的熔炉衬砌的优选实施方式的俯视平面视图，包括采用图3的砖的本发明的冷却壁/砖结构的优选实施方式；

图11是本发明的冷却壁/砖结构的另一优选实施方式的剖视图；

图12是图11的冷却壁/砖结构的局部的前正视图；

图13是其中安装有优选冷却壁的熔炉的前部透视图，该冷却壁具有本发明的外部歧管；

图14是其上安装有传统冷却壁的熔炉的示意图，该冷却壁具有多个进口/出口管道并且因此在熔炉壳中需要多个检查孔或缝隙；

图15示出了用于具有外部歧管的本发明优选冷却壁的优选内部线圈组件的视图；

图16示出用于具有外部歧管的本发明优选冷却壁的优选内部线圈组件的另一视图；

图17示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的后透视图；

图18示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的后透视图，具有连接到其上的冷却剂流体进口和出口软管；

图19是具有多个进口/出口管道并且因此在熔炉壳中需要多个检查孔或缝隙的传统冷却壁的剖视图；

图20示出了具有延伸通过熔炉的外部歧管的安装在熔炉中的本发明优选冷却壁的后透视图，冷却剂流体进口和出口软管连接到外部歧管上；

图21示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的优选内部线圈组件的扩大的前透视图；

图22示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的优选内部线圈组件的扩大的后透视图；

图23示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的扩大的后透视图；

图24示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的歧管壳体的扩大的后透视图；

图25示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的歧管壳体的侧平面视图；

图26示出了具有圆柱形外部歧管的本发明优选冷却壁的扩大的后透视图；以及

图27示出了具有外部歧管的本发明优选冷却壁的优选内部线圈组件的侧平面视图。

优选实施方式的详细描述

在以下的详细描述中，进行参考所附实施例和附图，该实施例和附图形成其一部分并且其中通过示例示出了可实践本发明主题的特定实施方式。足够详细地描述这些实施方式以使本领域技术人员能够实践它们，而且需要理解的是，其它实施方式可被利用以及可进行结构或逻辑变化而不背离本发明主题的范围。如果实际上公开了不止一个的话，本文通过术语“公开”仅用于便利并不旨在自动地限制本申请的范围到任何单一的发明概念，可单独和/或共同地参考本发明主题的这实施方式。

因此，不在限制的意义上采取以下描述，并且本发明主题的范围由所附权利要求及其等同特征所限定。

图1示出了已知结构的平面的流体冷却的冷却壁10，具有多个冷却壁肋11并限定多个冷却壁通道12，二者都具有与具有匹配剖面的砖一起使用的通常矩形剖面。已知结构的其它冷却壁设计(未示出)采用冷却壁肋和冷却壁通道具有与图2所示的传统耐火砖14的燕尾段16互补的剖面，以允许其这种燕尾段16插入到冷却壁的侧面端并滑到其中的位置，在每个相邻砖之间存在或不存在砂浆。这种已知冷却壁/砖结构的主要缺点是，由于当被安装在熔炉中时彼此之间的紧密性，无论何时需要全部或局部地重建或修复该冷却壁/砖结构时，这种冷却壁10必须从熔炉中移除以允许砖14从冷却壁通道12滑出。从熔炉移除这种冷却壁10是必要的，因砖14不能通过冷却壁10的前表面被移除或插入到冷却壁通道12中。如图1所示，冷却壁10包括设置在冷却壁10内侧的多个管道13，其可被连接到从冷却壁10的熔炉壳侧延伸并穿透该熔炉的金属壳的一个或多个外部管道，使得在升高压力下冷却剂，诸如水被抽吸通过管道13，从而当组装和安装在熔炉中时，冷却设置在冷却壁通道12内的冷却壁10和任何耐火砖。

如图2进一步描述的，传统的燕尾耐火砖14具有在熔炉环境中容易破损的相对薄的垂直颈部15，特别地其中，从冷却壁10突出到熔炉内的砖14的突出部分17的长度相对于砖14的整体深度和长度很长。

图3示出了根据本发明的冷却壁/砖结构28的一个优选实施方式的耐火砖18的优选实施方式。砖18具有暴露表面26和分别偏斜或倾斜的顶段和底段19和20。砖18也包括或限定锁定侧29，其包括凹槽22、通常弧形的鼻部23、通常弧形的座25、通常弧形的凹面段24、下表面27和通常平面的前表面31。砖18也具有颈部21，其垂直厚度(“ab”)相对于已知砖块14的垂直颈部15增加。优选地，垂直颈部21的长度“ab”等于或大于砖18深度的长度“cd”的大约两(2)倍，当砖18安装在其中时，该砖的深度设置在冷却壁通道37中。砖18和/或其任何部分的形状、几何结构和/或剖面包括但不限于暴露表面26、下表面27、前表面31、偏斜/倾斜顶段19、偏斜/倾斜底段20、凹槽22、鼻部23、座25、凹面段24以及前锁定侧29的一个或多个可被修改或采取代替本文附图中所示的其优选实施方式的形状的其它形式，诸如角形、直线、多边形、齿轮、齿形、对称、不对称或不规则，而不背离本发明的范围。本发明的耐火砖18优选地可由当前可用的许多耐火材料构成，包括但不限于碳化硅(比如可从Saint-Gobain Ceramics购买的Sicanit AL3)、MgO-C(镁碳)、氧化铝、隔热耐火砖(IFB)、石墨耐火砖、铸铁和碳。此外，砖18根据在冷却壁30或在熔炉内的其位置可由交替或不同的材料构成。同样，正如上面所提出的，砖18的形状也可被修改或改变以满足各种冷却壁和/或熔炉空间和/或几何结构。

本发明的冷却壁/耐火砖结构28的优选实施方式如3到8和10所示，包括本发明冷却壁30的优选实施方式。冷却壁30可包括多个管道(未示出)，诸如设置在如图1所示的冷却壁10内侧的管道13，其可被连接到一个或多个外部管道，该外部管道从冷却壁30的熔炉壳侧延伸并穿透该熔炉的金属壳，使得冷却剂，例如，诸如高压下的水被抽吸通过这种管道(未示出)，以当冷却壁30和设置在其冷却壁通道37内的任何耐火砖18被组装和安装在熔炉中时，冷却它们。优选地，冷却壁30由铜、铸铁或导热系数高的其它金属构成，而设置有冷却壁30的任何管道优选地由钢制成。

每个冷却壁30优选地可绕其水平轴线弯曲和/或绕其垂直轴线弯曲以匹配熔炉的内部轮廓或将使用它们的区域。每个冷却壁30优选地包括多个冷却壁肋32和冷却壁脚柱33以在站立位置支撑冷却壁30，该站立位置可以是如图所示的完全竖直的90度，或翘起或倾斜的位置(未示出)。每个冷却壁肋32优选地限定一个通常弧形的顶肋段34和通常弧形的底肋段35。冷却壁30优选地在每个连续成对的冷却壁肋32之间限定多个冷却壁通道37。优选地，每个冷却壁通道37通常为“C形”或“U形”，并且包括通常平面的冷却壁的通道壁38，尽管，如果这种前表面31具有除本文所述的平面形状描述之外的形状，这可取决于该应用，冷却壁的通道壁38沿其垂直和/或水平轴线也可以是弯曲或波状外形的，齿形等，以与砖18的前表面31互补。每个冷却壁的通道37也优选地包括通常弧形的上通道段39和通常弧形的下通道段40，所有都由冷却壁30和连续成对的冷却壁肋32所限定。冷却壁肋32、顶肋段34、底肋段35、冷却壁通道37、冷却壁的通道壁38、上通道段39和下通道段40的一个或多个的形状、几何结构和/或剖面优选地可被修改或采取代替如图所示的其优选实施方式的形状的其它形式，诸如波形、角形、直线、多边形、齿轮、齿形、对称、不对称或不规则，而不背离本发明的范围。

如图6和7所示，虽然当空间允许时，本发明的冷却壁砖18可从冷却壁30的侧面45滑入到冷却壁通道37，但是冷却壁砖18也可优选地和方便地插入到冷却壁30的前表面47。在冷却壁30的底部开始，每个冷却壁通道37可通过在第一方向46旋转或倾斜每个砖18而填充有冷却壁砖18，在该第一方向中砖18的底部移动远离冷却壁30，优选地(1)绕基本平行于冷却壁平面的轴线或(2)允许鼻部23插入到冷却壁的通道37内以及到凹面的弧形上通道段39，其后砖18通常在第二方向48中旋转，这样砖18的底部朝冷却壁30移动，直到(i)鼻部23整体或局部地设置在凹面的弧形上通道段39内，存在或不存在鼻部23的周边与上通道段39局部或完全地接触或，(ii)砖18的前表面31基本靠近或毗邻通道壁38设置，存在或不存在该前表面31与通道壁38局部或全部地接触，(iii)弧形座25整体或局部地设置在弧形下通道段40内，存在或不存在座25的周边与下通道段40局部或完全地接触，(iv)弧形凹面段24整体或局部地设置在限定冷却壁通道37的该连续成对的冷却壁肋32的下冷却壁肋32的弧形顶段34上，砖18插入到冷却壁的通道37，存在或不存在凹面段24的内侧表面与这种下冷却壁肋32的弧形顶肋段34局部或完全地接触，(v)砖18的下表面基本靠近和/或毗邻肋表面36，存在或不存在下表面27局部或完全地与肋表面36接触，和/或(vi)在该砖18被安装在除了冷却壁30的最下面冷却壁通道37之外的任一冷却壁通道37中的情况下，被安装的砖18的倾斜底段20在砖18的正下方基本靠近和/或毗邻砖18的倾斜顶段19，存在或不存在这种倾斜底段20局部或完全地与这种倾斜顶段19接触或不接触。如图5到7所示，当鼻部23整体或局部地设置在凹面的弧形上通道段39内时，存在或不存在鼻部23的周边与凹面的上通道段39局部或完全地接触，和/或弧形座25整体或局部的设置在凹面的弧形下通道段40内时，存在或不存在座25的周边与凹面的下通道段40局部或完全地接触，每个砖18被防止从冷却壁的通道37通过冷却壁30的前表面47中的开口线性地移出，而不旋转每个砖18，使得其底部旋转远离冷却壁30的前表面47。

同样如图5到8所示的，一旦一行砖18在一行先前安装的砖块18以上安装在冷却壁通道37上，在这种直接下一行中的砖18被锁定到合适位置，并且不能在远离冷却壁30的第一方向46中旋转以从冷却壁的通道37移除。可用或不用相邻冷却壁砖18之间的砂浆来使用如图3到7和10所示的本发明冷却壁/耐火砖结构28。

图8示出了本发明冷却壁/砖结构90的另一优选实施方式，其与图4到7的冷却壁/砖结构28相同，除了它采用冷却壁砖92和94的分别至少两个不同尺寸，以形成不规则的前表面96。如图所示，冷却壁/砖结构90的砖92具有比砖94的深度“ce2”更大的整体深度“cel”。由冷却壁砖92和94的不同深度分别产生的该交错结构可优选地用在熔炉的炉结区域或其它所需区域，其中不均匀的前表面96在保持材料的炉结或积累方面将会更有效，以进一步地保护砖92和94免于热或机械损害。

图9示出了传统冷却壁/砖结构58在熔炉49内的使用。当分别与熔炉壳51内布置的预装砖54一起使用平坦或弯曲的冷却壁/冷却器时，诸如平坦/平面的上下冷却壁52和53，这种冷却壁52和53被安装在熔炉49中，使得撞击间隙56存在于相邻成对的上冷却壁52之间，以及撞击间隙57存在于相邻成对的下冷却壁53之间，都允许结构公差。必须使用这些撞击间隙56和57以允许结构偏差。这种撞击间隙56和57通常用耐火材料(未示出)撞击以封闭在相邻冷却壁/砖结构58之间的这种间隙56和57。这种材料填充的间隙56和57在使用冷却壁/砖结构58的这种传统熔炉衬砌中通常为弱点。在熔炉49的运转过程中，撞击间隙56和57过早地侵蚀并且熔炉气体在冷却壁/砖结构58之间经过。对于本发明的优选地弯曲的冷却壁/砖结构28，熔炉可被沿其圆周连续地用砖围起来，以用砖18消除传统的撞击间隙。如图10所示，冷却壁30之间的间隙42由本发明的一个或多个砖18所覆盖，消除了对于撞击填充材料到这种间隙42的需要。通过消除在相邻冷却壁30的熔炉砖之间的传统撞击间隙56和57，增加了熔炉和/或熔炉衬砌的完整性和寿命。

如图9所示，与具有预装砖54的传统冷却壁/砖结构58相关联的另一个问题是，因为这种传统的冷却壁/砖结构58没有连续地用砖围在熔炉49的圆周周围，许多砖54的边缘55突出到熔炉49的内部，并且因此暴露于通过熔炉49落下的任何物质。这种突出的边缘55往往更快磨损和/或易受落下物质击中，导致带有突出边缘55的这种砖54中断进入熔炉49内并暴露冷却壁52和53。再次，本发明的冷却壁/砖结构28允许熔炉被用砖连续地围绕其圆周，从而消除任何这种突出的砖边缘55，如图10所示。因此，(i)从冷却壁30中拉出或敲出的砖18和(2)直接暴露到熔炉强热的冷却壁30的出现都通过本发明的冷却壁/砖结构28大幅地减少。这种特征使本发明的冷却壁/砖结构28适合于在高炉堆中的使用。

如同样在图10中示出的，多个销安装圆柱43优选地在每个冷却壁30的背侧上形成用于安装销41，该销用于处理每个冷却壁30，和/或熔炉内固定和/或安装每个冷却壁30。每个销41优选地限定螺纹或无螺纹的热电偶安装孔(未示出)，其允许一个或多个热电偶在每个冷却壁30的不同位置很容易地安装。

虽然在图3到8和10所示的本发明的冷却壁/耐火砖结构28的优选实施方式包括熔炉冷却器或冷却壁30的优选实施方式，但是本发明的教导也适用于框架/砖结构，其中这种框架(未示出)不限于熔炉冷却器或冷却壁30，而是一种给包括但不限于熔炉设备的设备提供砖的站立或其它支撑的垂直或倾斜壁的框架，并且该砖无论是耐火砖与否。

图11到12示出了包括冷却壁60和交替深浅的燕尾砖68和69的本发明冷却壁/砖结构59的另一优选实施方式，包括顶线冷却壁砖67，其优选地具有与长砖69和具有比另一深浅燕尾砖68和69的暴露表面76更大高度的暴露表面69相同的深度。如图所示，这两个深浅燕尾砖68和69分别具有上下燕尾或倾斜段73和74。此外，每个砖67、68和69限定了两个砖角71，而深砖69限定了两个在完成本发明的冷却壁/砖结构59后与浅砖68的砖角71相匹配的凹形砖顶点70。冷却壁60优选地包括多个冷却壁肋64和冷却壁脚柱(未示出)从而以站立位置支撑冷却壁60，该站立位置可以是完全直立的90度，或翘起或倾斜位置。

每个冷却壁肋64优选地限定了分别通常角形的上下肋边缘65和66。冷却壁60优选地在每个连续成对的冷却壁肋64之间限定多个冷却壁通道61。优选地，每个冷却壁通道61包括通常平面的冷却壁通道壁77，尽管，如果这种前表面78具有除了本文所述的平面形状以外的形状，这可取决于该应用，冷却壁通道壁77也可沿其垂直和/或水平轴线为弯曲或波状外形的，齿形等，以与深燕尾砖69的前表面78互补。每个冷却壁通道61也优选地包括通常燕尾形的上通道段62和通常燕尾形的下通道段63，所有都由冷却壁60以及连续成对的冷却壁肋64所限定。

冷却壁肋64、上下肋边缘65和66、冷却壁通道61、冷却壁通道壁77、上通道段62、下通道段63、砖顶点70和砖边缘71、上下燕尾段73和74、暴露表面75和76以及前表面78的一个或多个的形状、几何结构和/或剖面优选地可被修改或采取代替如图所示的优选实施方式的形状的其它形式，诸如波形、角形、直线、多边形、齿轮、齿形、对称、不对称或不规则，而不背离本发明的范围。

图12中本发明的冷却壁/砖结构59的视图示出了每隔一个79的冷却壁肋64优选地缩短少于砖67、68和69的一半厚度(即，宽度)，也就是：对于结构偏差，((砖厚度-在冷却壁或冷却器之间的设计间隙长度)/2)+1/4"。优选地具有更高的热导率以促进类似于冷却壁/冷却器60的冷却的额外砖(未示出)将取代冷却壁肋64的缺失段被安装以填充孔隙80。在冷却壁60已在熔炉中安装后，通过使这种砖块经由孔隙80滑动到冷却壁通道61内，即由缩短的冷却壁肋79所形成的额外空间，这种冷却壁/砖结构59允许砖67、68和69插入到冷却壁通道61和/或从冷却壁通道61移除。

该冷却壁/砖结构59可优选地采用单个砖设计(未示出)或分别交替深浅的砖68和69，如图11所示，其中深砖69的燕尾段73和74被插入和被接收到冷却壁通道61内，浅砖68的每个前表面78基本靠近和/或毗邻冷却壁肋64的各自表面81设置，存在或不存在这种前表面78与其各自的肋表面81局部或完整接触，并且浅砖68的每个砖边缘71基本靠近和/或毗邻深砖69的相对顶点70，存在或不存在这种砖边缘71与深砖69的其相对顶点70局部或完全接触。此外，所有这种砖的一部分被接收在冷却壁通道中的采用两个或多个不同形状的砖的其它冷却壁/砖结构落入本发明的范围内。

优选地最初也可通过以一种形式设置该砖以及在该砖周围铸造该冷却壁组装本发明的冷却壁/砖结构。

如图13-27所示，本发明的冷却壁100包括外部壳体102，该外部壳体限定了类似于上述实施方式的多个冷却壁通道137。冷却壁100等同于上述的冷却壁30，除了以下相对于冷却壁外部壳体102内所设置的优选的内部冷却剂或换热管道回路104以及被容纳在外部歧管106中的相关进口和出口所提出的差异之外。

如图13-27所示，冷却壁100包括外部壳体102，内部换热管道或管道回路104，该内部换热管道或管道回路包括水或冷却剂流体源和具有在歧管106中容纳的进口和出口端的返回管道108(或优选地管或软管)，其中当冷却壁100安装在熔炉壳51内侧时，歧管106优选地延伸通过到熔炉壳51的外侧。歧管106优选地包括用于接收回路管路108端部的空心歧管壳体110以及凸缘联轴器114，该凸缘联轴器优选地被焊接或铜焊或紧固到设置在歧管106中的回路管道108和歧管壳体110的外表面或顶板116这二者及端部。

歧管壳体110优选地由通过角焊122焊接在一起的相对的碳钢弯板120制成。中心板支撑件124和交叉支撑件126提供了额外强度并将歧管壳体100的大开口分隔成更小的开口128，每个都可接收回路管路108的一端。优选地，当优选地由铜制成的冷却壁壳体102铸造在管道回路104上时，歧管106在管道回路108端上的适当位置，使得铜填充开口128，其中设置管道108的端部以在从冷却壁100传热到管道108中的冷却剂流体方面提供改进的换热性能，也为了在歧管106中更好地固定管道108的端部。虽然歧管106优选的由碳钢制成，但它替换地可由任何合适的材料制成，诸如不锈钢、铸铁、铜等。

冷却壁100具有超过传统冷却壁的许多优点，如：(1)冷却壁100提供了安装的便利性，由于这减少了通过熔炉壳51、进出冷却壁100的进口/出口管道系统所必需的熔炉壳51中冷却壁的检查孔或缝隙的数量；(2)冷却壁100具有非常强大的结构以提供对于在熔炉壳51上安装冷却壁100所必需的很多支撑；(3)由于已排除了到熔炉壳的单独管道连接，因此最小化了由于熔炉内温度变化所引起的冷却壁膨胀/收缩的影响；(4)由于已排除了这种连接，冷却壁100减少了在与熔炉壳51的管道连接中的焊接裂口；(5)由于歧管106承载需要在熔炉壳51上支撑冷却壁100的很多负载，这种螺栓不再独立地依赖于支撑冷却壁100，冷却壁100减少了需要帮助在熔炉壳51上支撑冷却壁100的任何支撑螺栓的重要性/关键性。

如图所示，特别地图26，歧管106可根据需要采取不同的以及多种形状和尺寸。

在以上的详细描述中，各种特征在单个实施方式中组合在一起以流程化本发明。本发明的方法并不被视为反映以下的意图，本发明所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如以下的权利要求所反映的，发明主题更少地依赖于单一公开的实施方式的所有特征。因此，以下权利要求因此结合到该详细描述中，每个权利要求本身作为一个独立的实施方式。

Claims (8)

1.一种冷却壁，其包括：

外部壳体，由铸造铜形成；

内管道回路，该内管道回路包括被容纳在外部壳体内的单独管道，其中每个单独管道都具有进口端和出口端，并且其中每个单独管道被机械地连接到或不被机械地连接到另一单独管道， 歧管，包括歧管壳体，其中歧管与外部壳体一体或设置在所述外部壳体上或内，并且歧管壳体限定了被分隔成更小的开口的大开口，

其中，每个单独管道的所述进口端和出口端设置在相同的歧管中或由该相同的歧管容纳,

其中，歧管在每个单独管道的进口端和出口端上的适当位置处，以及，

其中，外部壳体的铸造铜被铸造在内管道回路上，并且铸造铜填充更小的开口，在该更小开口中，每个单独管道的进口端和出口端设置在歧管中或被歧管容纳，以在从冷却壁传热到单独管道中的冷却剂流体方面提供改进的换热性能，并且在歧管中固定每个单独管道的进口端和出口端。

2.根据权利要求1所述的冷却壁，其中，所述歧管由碳钢制成。

3.根据权利要求1所述的冷却壁，其中，歧管具有圆柱形状。

4.根据权利要求1所述的冷却壁，其中，配置冷却壁以安装在金属制成的熔炉壳中，并且当冷却壁安装在熔炉壳中时，配置歧管以延伸通过熔炉壳的外表面。

5.根据权利要求1所述的冷却壁，其中，歧管壳体由相对的碳钢弯板制成。

6.根据权利要求5所述的冷却壁，其中，歧管还包括中心板支撑件。

7.根据权利要求6所述的冷却壁，其中，歧管还包括交叉支撑件。

8.根据权利要求7所述的冷却壁，其中，中心板支撑件和交叉支撑件将歧管的壳体的大开口分隔成更小的开口，其中更小的开口中的每个接纳单独管道的进口端或出口端。

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