CN105849285A - 用于冶金炉的板式冷却器以及保护板式冷却器的方法 - Google Patents

Abstract

用于冶金炉(特别是用于鼓风炉)的板式冷却器(10)，包括具有朝向冶金炉内部的正面(14)、相对的背面(16)、上表面、相对的下表面和两个侧面的面板状本体(12)。至少一个内部冷却剂通道(36)设置在面板状本体(12)内。该面板状本体(12)在正面(14)上设置有壁架(22)；该壁架(22)在两个侧面(10)之间延伸以布置在水平面中。设置至少一个保护元件(100)以覆盖该壁架(22)的上表面(30)的至少一部分。该保护元件(100)包括第一侧部分(110)、第二侧部分(120)和中央部分(130)；所述第一侧部分和第二侧部分(110、120)各自具有加宽的前段部(122)和窄的连接段部(124)。该面板状本体(12)设置有至少一个通孔(31)，该通孔设置成使第一和第二侧部分(110、120)及中央部分中的每个依次从中穿过。本发明还涉及用于保护这种板式冷却器(10)的壁架(22)的方法。

Description

用于冶金炉的板式冷却器以及 保护板式冷却器的方法

技术领域

本发明大体上涉及一种用于冶金炉的板式冷却器。本发明还涉及一种用于保护板式冷却器且特别地用于保护这种板式冷却器的壁架的方法。

背景技术

用于冶金炉的板式冷却器在本领域中是公知的。板式冷却器用于覆盖冶金炉(诸如例如鼓风炉(高炉，blast furnace)或电弧炉)的外壳的内壁，以提供：(1)在炉的内部和外炉壳之间的排热(heat evacuating)保护屏障；以及(2)锚定装置，该锚定装置用于耐火的或金属的砖衬、耐火喷浆或在炉内的工艺产生的堆积层。起初，板式冷却器已经被浇铸成铁板，该铁板中浇铸有冷却管。作为铸铁板的替代，已经开发出了铜板。如今，用于冶金炉的高热量装载料的大多数板式冷却器是由铜、铜合金制造或最近以来由钢制造。

例如在德国专利DE 2907511C2中公开了一种用于鼓风炉的铜板式冷却器。该铜板式冷却器包括具有热面(即，朝向炉内部的面)的面板状本体，该热面由平行凹槽细分成片状(片层状，lamellar)肋。这些凹槽和肋的目的是将耐火的或金属的砖衬、耐火喷浆材料或工艺产生的堆积层锚定至板式冷却器的热面，所述凹槽和肋优选地具有楔形(或燕尾形)横截面并且当板式冷却器安装在炉壳上时是水平布置的。钻出的冷却通道在背面(即，板式冷却器的冷面)附近垂直于水平的凹槽和肋而延伸通过面板状本体。

耐火的或金属的砖衬、耐火喷浆材料或工艺产生的堆积层形成了布置在面板状本体的热面前面的保护内衬。该保护内衬对于保护板式冷却器免遭由炉内占主导地位的恶劣环境所导致的磨损(恶化，deterioration)是有用的。在实践中，保护内衬遭受侵蚀，使得面板状本体可能暴露于炉的恶劣环境，从而导致对板式冷却器的损坏。

以下情况可进一步导致保护内衬和板式冷却器的磨损：未还原的原料在保护内衬或板式冷却器上且尤其是在冶金炉的炉腹(bosh)和炉腰(belly)的高度处的堆积，炉腹和炉腰分别是炉的圆柱形部分和锥形收敛部分。

在US 3881860中，板式冷却器在其正面设置有突出部以支撑保护内衬。冷却通道布置为穿过该突出部。US 3881860认识到如下问题：保护内衬可腐蚀，并从而使得板式冷却器(特别是其突出部分)暴露于冶金炉中的恶劣条件。试图通过对突出部提供改进的冷却以避免冷却流体泄漏到炉内的问题，并从而防止突出部损坏。然而，此解决方案不足以充分保护突出部或板式冷却器本身遭受冶金炉中占主导地位的恶劣条件的损坏。

技术问题

本发明的目的是提供一种用于冶金炉的改进的板式冷却器，其中该板式冷却器没有显露上述缺点。通过如权利要求1中所保护的板式冷却器来实现此目的。本发明的另一目的是提供一种用于保护板式冷却器的方法。通过如权利要求14中所保护的方法来实现此目的。

发明内容

根据本发明的一种用于冶金炉(特别是用于鼓风炉)的板式冷却器包括具有朝向冶金炉内部的正面、相对的背面、上表面、相对的下表面和两个侧面的面板状本体。面板状本体内设置有至少一个内部冷却剂通道。该面板状本体在其正面上设置有壁架(ledge，凸缘)；该壁架在两个侧面之间延伸以被设置在水平面中。根据本发明的一方面，提供至少一个保护元件以覆盖该壁架的上表面的至少一部分。

已经注意到，设置在板式冷却器的正面上的壁架不仅用作保护内衬的支撑件，而且还用作板式冷却器本身的保护件。事实上，随着保护内衬因下降的装载料而遭受侵蚀，该板式冷却器存在被暴露的危险并因此相应地可能被损坏。然而，该壁架在壁架的上方和下方形成了停滞区，在该停滞区中保护内衬不会被侵蚀。因此，为了保护板式冷却器本身，防止该壁架被损坏是更重要的。使壁架的上表面设置有保护元件有助于维护该壁架并因此维护停滞区，从而有助于保护板式冷却器本身以及延长其使用寿命。该至少一个保护元件可体现为，与壁架的上表面接触或在壁架的上表面附近。

有利地将壁架与面板状本体形成为一体，从而通过材料的连续性确保了通过面板状本体的传导而产生的足够的热传递。设置在面板状本体内的冷却通道可以被布置成延伸到壁架区域中从而促进该壁架的冷却。但不应排除提供一种借助于例如螺钉而固定到面板状本体的壁架。如果需要或必要的话，这种固定的壁架可以更容易地替换。

有利地，提供了多个保护元件以用于覆盖该壁架的上表面，该保护元件被布置成基本上覆盖板式冷却器的整个宽度。这种多个保护元件易于安装和更换并且在板式冷却器的整个宽度的上方保护壁架。

每个保护元件包括第一侧部分、第二侧部分和中央部分；该第一侧部分和第二侧部分各自具有加宽的前段部和窄的连接段部。该面板状本体还设置有至少一个通孔，该通孔被布置成使保护元件的第一侧部分和第二侧部分以及中央部分中的每一个依次从通孔中穿过。相对小的通孔可用于从背面穿过面板状本体连续地递送保护元件的构成部分。这种相对小的通孔没有显著地削弱板式冷却器的结构，并且没有干扰设置成穿过面板状本体的冷却通道。然而，穿过此通孔安装的保护元件在组装后比该通孔更宽以便能够覆盖壁架的整个上表面，从而在板式冷却器的整个宽度的上方保护壁架。还应当注意的是，优选地使保护元件布置为与壁架的正面齐平。然而，保护元件也可以被布置成产生微小的悬突体(overhang)，即，保护元件可以比壁架伸入炉中更多。此悬突体可以约为10mm左右。

第一侧部分和第二侧部分的每一个连接段部可具有在远离前段部的方向上变窄的横截面。可替换地或额外地，通孔可具有在背面的方向上加宽的横截面。这在面板状本体和保护元件之间的通孔内产生了变窄的缝隙。

所提供的用于将保护元件连接至面板状本体的固定装置优选地包括：插在面板状本体和保护元件之间的通孔中的楔形件，所述楔形件优选地由双锥体制成；以及桥接楔形件并连接到保护元件的端板。此楔形件可插入变窄缝隙中。由于该端板将楔形件更进一步地推动进入通孔，因此在面板状本体和保护元件之间形成了紧密接合，从而紧密地将保护元件固定至面板状本体。可以提供用于将端板连接到保护元件的螺栓或螺钉装置。虽然楔形件优选地形成为一体，但是也可设想提供多个楔形元件。

面板状本体的正面可以包括用于保持耐火材料的交替的保持肋和保持槽。此槽和肋对于使耐火材料和工艺产生的堆积层保持抵靠在面板状本体的正面上是有用的。此保护层保护面板状本体免受冶金炉中占主导地位的磨蚀(abrasive)条件所造成的过度磨损。

该板式冷却器优选地由选自由铜、铜合金、钢和钢合金组成的组中的材料制成。

保护元件(或其部分)优选地由选自由钢、钢合金、铸铁、铜合金或堆焊铜(cooper with hardfacing)组成的组中的耐磨材料制成。还应当注意的是，保护元件的构成部分(即第一侧部分、第二侧部分和中央部分)不必由相同的材料制成。事实上，例如使用由具有较高的传热性能的材料制成的中央部分可能是有利的。

本发明还涉及一种包括多个如上所述的板式冷却器的冶金炉。

本发明还涉及一种用于保护具有面板状本体的板式冷却器的壁架的方法，其中该方法包括给该壁架设置护元件。优选地，该方法包括：

通过布置在板式冷却器的面板状本体中的通孔递送第一侧部分，该第一侧部分包括加宽的前段部和窄的连接段部；

使该第一侧部分横断于其插入方向滑动；

通过该通孔递送第二侧部分，该第二侧部分包括加宽的前段部和窄的连接段部；

使该第二侧部分横断于其插入方向滑动；

通过位于第一侧部分和第二侧部分之间的通孔递送中央部分；

将第一侧部分和第二侧部分滑向中央部分；

将楔形件递送到面板状本体和保护元件之间产生的缝隙中；以及

将端板连接到保护元件；端板桥接楔形件以便在面板状本体和保护元件之间形成紧密形式配合。

附图说明

现将参考附图通过实施例来描述本发明的优选实施例，其中：

图1是穿过根据本发明的板式冷却器的一部分截取的示意性竖直截面；

图2是从上方所看过去的穿过图1的板式冷却器截取的水平截面；

图3a至图3f是处于各种安装顺序中的图1的保护元件的组装示意图；以及

图4是穿过图1的保护元件截取的切面。

具体实施方式

板式冷却器用来覆盖冶金炉(例如鼓风炉或电弧炉)的外壳的内壁。此板式冷却器的目的是用于形成：(1)炉的内部与外炉壳之间的排热保护屏障；以及(2)锚定装置，该锚定装置用于耐火的或金属的砖衬、耐火喷浆或炉内的工艺产生的堆积层。

现在参考图1，将注意到的是，板式冷却器10具有面板状本体12，该面板状本体是例如由铜、铜合金或钢的浇铸或锻造的本体制成。此面板状本体12(在图1中仅示出其下部)具有正面14(也被称为热面，其将面向炉的内部)和背面16(也称为冷面，其将面向炉壳的内表面)。面板状本体12大体上具有四边形的形状，该四边形具有一对长的第一边缘和第二边缘以及一对短的上边缘和下边缘。大多数现代板式冷却器具有600mm至1300mm范围内的宽度，以及1000mm至4200mm范围内的高度。然而将理解的是，除此之外，板式冷却器的高度和宽度可适于冶金炉的结构条件以及适于由它们的制造工艺所引起的约束。面板状本体12可以是平面的或弯曲的以配合冶金炉的弯曲度(curvature)。

该板式冷却器10还包括在背面16上的连接管17，该连接管用于使冷却流体(通常是水)通过布置在面板状本体12内的冷却通道(图1中未示出)来循环。

将注意到的是，通过槽18将正面14细分成片状肋20。通常，将横向界定片状肋20的槽18加工于面板状本体12中。然而，也可以将这些槽18铣磨于面板状本体12的正面14。当将板式冷却器10安装在炉中时，槽18和片状肋20大体上水平地布置。该槽和片状肋形成了用于将耐火的或金属的砖衬、耐火喷浆或由工艺产生的堆积层锚定至正面14的锚定装置。

根据本发明，板式冷却器10设置有至少一个壁架22，所述壁架布置在面板状本体12的正面14上并从正面突出。如图1中所示，可以沿面板状本体12的下边缘布置此壁架22。然而不应排除沿面板状本体12的上边缘或甚至在中央区域中布置此壁架。壁架22也可以设置有用于形成锚定装置的槽24，与槽18类似。壁架22有利地与面板状本体12形成一体，从而通过材料的连续性确保面板状本体12内适当的热量分布。但不应排除提供借助于例如螺钉而固定到面板状本体12的壁架。此固定壁架的一个益处在于以下事实：它们是可替换的。图1还示出了板式冷却器10使用连接装置28所连接的炉壳26的一部分。

根据本发明，壁架22的上表面30设置有保护元件100。此保护元件100由耐磨材料(诸如钢、钢合金、铸铁、铜合金或堆焊铜)制成，并保护壁架22免受流过炉的装载料的侵蚀/磨损。壁架22在壁架22的上方和下方产生了停滞区。通过此停滞区，也保护了板式冷却器10的位于壁架22上方和下方的区域免受侵蚀。因此保护元件100不仅保护壁架22免受侵蚀，还保护了位于该壁架上方和下方的区域。因此，更好地保护了整个板式冷却器或甚至板式冷却器组件免受磨损，并且可以延长其寿命。

面板状本体12设置有从背面16延伸至正面14的通孔31，以用于通过该通孔递送保护元件100。还在炉壳26中设置与通孔31对齐的开口32，以用于通过开口递送保护元件100。这允许从炉外安装和移除保护元件100。该保护元件100通过从板式冷却器10的背面16进入的固定装置34而固定在适当的位置。通过松开固定装置34并撤回穿过面板状本体12和炉壳26的保护元件100，可以用新的或已整修的保护元件来替换已损坏的保护元件100。然后可以安装该新的或已整修的保护元件100。

现在参照图2，可以看到如从上方观察的穿过板式冷却器10截取的横截面。此板式冷却器10具有面板状本体12，该面板状本体具有四个冷却通道36和相关联的连接管17以用于供给流过板式冷却器10的冷却流体。还可看到覆盖壁架的上表面30的四个保护元件100。基本上，保护元件100被布置成基本沿板式冷却器的整个宽度很大程度地覆盖壁架的整个上表面30。还值得注意的事实是，保护元件100大致具有T形横截面，该T形横截面具有比保护元件100通过其递送的通孔31大许多的头部。T形保护元件100的头部形成了覆盖壁架的上表面30的保护部分，而T形保护元件100的腿部形成了位于通孔31内的连接部分。

现将通过参考图3a至图3f更加仔细地说明保护元件100以及尤其是构成保护元件100的各个部分，图3a至3f示出保护元件100的安装顺序。

图3a示出了板式冷却器10的一部分，具有设置为穿过板式冷却器的面板状本体12的通孔31。如可以清楚地看到的，通孔31布置在两个冷却通道36之间。通孔31的横截面在面板状本体12的背面16的方向上变宽，这不仅为了便于构成保护元件100的部分的插入，还用于辅助固定装置34，如在下文中将明白的。炉壳26具有与通孔31对齐的开口32。保护元件100的第一构成部分是第一侧部分110，该第一侧部分具有向左加宽的前段部112和窄的连接段部114。将注意到，第一侧部分110比开口32或通孔31窄，使得可以通过该开口或通孔递送该第一侧部分。一旦第一侧部分110的前段部112已经穿过通孔31，则第一侧部分110滑动到相对于由箭头38表示的插入方向的左侧直到第一侧部分110处于图3b中所示的位置。

图3b示出了保护元件100的第二构成部分，即，具有向右加宽的前段部122和窄的连接段部124的第二侧部分。将注意到的是，第二侧部分120基本上是第一侧部分110的镜像。一旦第二侧部分120的前段部122已经穿过通孔31，则第二侧部分120滑动到相对于由箭头38表示的插入方向的右侧直到第二侧部分120处于图3c中所示的位置。

图3c则示出了保护元件100的第三构成部分也是最后的构成部分：在第一侧部分和第二侧部分110、120之间所递送的中央部分130。一旦中央部分130被插入，则使第一侧部分和第二侧部分110、120滑向中央部分130以完成如在图3d中所示的保护元件100。中央部分130的后端包括用于在其中接纳螺栓或螺钉的螺纹孔132。

如上所述，通孔31的横截面在面板状本体12的背面16的方向上变宽。此外，图3d还示出了连接段部114、124在背面16的方向上变窄。由此在通孔31和保护元件100的连接段部之间形成变窄缝隙。固定装置34包括插入到该变窄缝隙的楔形件140，以便在面板状本体12和保护元件100的连接部分之间产生紧密连接。此楔形件140可以制成单一件，并且可以具有双锥体的形状。

楔形件140插入后，桥接楔形件140的端板150借助于与螺纹孔132相互作用的螺栓或螺钉160而固定到保护元件100的中央部分130，如在图3e中所示。随着螺钉160被拧紧，楔形件140在插入方向38上被端板150推动，而中央部分130在相反的方向上被拉动。楔形件140通过其楔形形状产生了作用在通孔31的侧壁与保护元件100的连接部分之间的紧密的横向力，从而牢固地将保护元件100固定至面板状本体12。

在图3f中，示出了处于完全安装状态的保护元件100。在安装保护元件100后，例如通过焊接将盖170连接至炉壳26以封闭该炉壳中的开口32。也可以使用螺栓结合凸缘(栓接式法兰，bolted flange)封闭开口32。

为了移除保护元件100，首先移除盖170，然后移除螺钉160和端板150。随后，移除楔形件140，之后以与上述顺序相反的次序移除保护元件100的部分。由于对保护元件造成的变形或恶化，不可能通过通孔31移除保护元件。如果是这样的情况，可以将保护元件100推入炉中以在炉中销毁保护元件。一旦该保护元件100已被移除，则可以安装新的保护元件。

最后，图4示出了穿过保护元件110截取的切面。虽然壁架22的上表面30可以是平面的，但它也可以如图所示具有波状表面，同时保护元件110具有互补的形状。这确保了保护元件110恰当地与壁架22对齐并安装在该壁架上。

附图标号：

10 板式冷却器 38 插入方向

12 面板状本体 100 保护元件

14 正面 110 第一侧部分

16 背面 112 前段部

17 连接管 114 连接段部

18 槽 120第二侧部分

20 肋 122 前段部

22 壁架 124 连接段部

24 槽 130 中央部分

26 炉壳 132 螺纹孔

28 连接装置 140 楔形件

30 上表面 150 端板

31 通孔 160 螺钉

32 开口 170 盖

34 固定装置

36 冷却通道

Claims (12)

1.一种用于冶金炉特别是用于鼓风炉的板式冷却器，包括：

面板状本体，所述面板状本体具有面向所述冶金炉的内部的正面、相对的背面、上表面、相对的下表面和两个侧面；以及

至少一个内部冷却剂通道，所述至少一个内部冷却剂通道设置在所述面板状本体内；以及位于所述正面上的壁架；所述壁架在所述侧面之间延伸以被设置在水平面中，

其特征在于，

至少一个保护元件覆盖所述壁架的上表面的至少一部分，

其中每个所述保护元件包括第一侧部分、第二侧部分和中央部分；所述第一侧部分和第二侧部分各自具有加宽的前段部和窄的连接段部，并且

其中所述面板状本体设置有至少一个通孔，所述至少一个通孔被设置成供所述保护元件的所述第一侧部分和第二侧部分以及所述中央部分中的每一个依次从所述通孔中穿过。

2.根据权利要求1所述的板式冷却器，其中，设置多个保护元件以覆盖所述壁架的所述上表面，所述保护元件被设置成基本覆盖所述板式冷却器的整个宽度。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的板式冷却器，其中，所述第一侧部分和第二侧部分的各自连接段部均具有在远离所述前段部的方向上变窄的横截面。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的板式冷却器，其中，所述通孔具有在所述背面的方向上变宽的横截面。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的板式冷却器，其中，设置固定装置以用于将所述保护元件连接至所述面板状本体；所述固定装置包括：

楔形件，所述楔形件插入在位于所述面板状本体和所述保护元件之间的所述通孔中，

端板，所述端板桥接所述楔形件并连接至所述保护元件。

6.根据权利要求5所述的板式冷却器，其中，所述楔形件由双锥体制成。

7.根据权利要求5或6所述的板式冷却器，其中，所述固定装置包括用于将所述端板连接至所述保护元件的螺栓或螺钉装置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的板式冷却器，其中，所述正面包括用于保持耐火材料的交替的保持肋和保持槽。

9.根据前述权利要求中任一项所述的板式冷却器，其中，所述面板状本体由选自包括铜、铜合金、钢和钢合金的组中的材料制成。

10.根据前述权利要求中任一项所述的板式冷却器，其中，所述保护元件由选自包括钢、钢合金、铸铁、铜合金或堆焊铜的组中的耐磨材料制成。

11.一种冶金炉，包括多个根据权利要求1至10中任一项所述的板式冷却器。

12.一种用于保护板式冷却器的壁架的方法，所述板式冷却器具有面板状本体，其中，所述方法包括给所述壁架设置保护元件，其中所述方法包括：

通过设置在所述板式冷却器的所述面板状本体中的通孔递送第一侧部分，所述第一侧部分包括加宽的前段部和窄的连接段部；

使所述第一侧部分横断于其插入方向滑动；

通过所述通孔递送第二侧部分，所述第二侧部分包括加宽的前段部和窄的连接段部；

使所述第二侧部分横断于其插入方向滑动；

通过位于所述第一侧部分与第二侧部分之间的所述通孔递送中央部分；

使所述第一侧部分和第二侧部分滑向所述中央部分；

将楔形件递送到所述面板状本体与所述保护元件之间产生的缝隙中；

将端板连接到所述保护元件；所述端板桥接所述楔形件以在所述面板状本体和所述保护元件之间形成紧密形式配合。