專利名稱：電弧爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 一 種電弧爐以及 一 種用于這種電弧爐的耐火爐4于 的冷卻布置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種生鐵冶煉電弧爐以及一 種用于冷卻這種特定類型的生鐵冶煉爐中的耐火爐襯的冷卻布置，所述電弧爐用強烈攪拌熔池來產出生4失，以允許高傳熱比(high specific)的粉末(大小約1 MW/m2)的力口入。
背景技術：
在生《失冶煉電弧爐中，預還原的《失和其它金屬氧化物-故熔化并 被還原，以生產鐵合金。在工作期間，爐內的熔化金屬(即生鐵) 的熔池的溫度通常在1450。C至1550。C之間。為了確保均勻的熔池 溫度，并為了使加入的材料快速熔化，電弧能量需要快速擴散到整 個熔池中。在前述類型的生鐵冶煉爐中，這中快速擴散通過強烈攪 拌熔池(例如，借助于通過多孔塞的氮注入)而得以實現(xiàn)。電爐鋼生產領域中公知的是，耐火材料劣化最為顯著的一個區(qū) 域是，和熔化金屬的熔池與熔池頂部上的爐渣層之間的界面相鄰的 區(qū)域。該臨界區(qū)域中耐火材料的劣化是由于各種化學、熱和機械效 應所致。不考慮這些效應的話，已發(fā)現(xiàn)耐火材^"劣化隨著耐火爐坤十 尤其是它的熱表面(即，耐火材料與熔化金屬池或爐渣層相接觸的 位置處)的溫度增加而加劇。由于耐火爐襯的劣化是重要的成本因 素，所以已進行各種嘗試來提供一種用于冷卻上述臨界區(qū)域內的耐 火爐^H"的冷卻布置。
另外，除了成本因素，還存在與耐火爐襯的腐蝕相關的重大安 全隱患。實際上，如果由于耐火爐襯的局部過度腐蝕而使熔化金屬 與爐殼直接接觸，則可能發(fā)生熔化金屬泄漏，尤其是在臨界區(qū)域內 發(fā)生泄漏。對于具有強烈攪拌且過熱熔池的生鐵熔爐來說，尤其知 道會有這樣的危險，但不排出其它情況也會出現(xiàn)這樣的危險。為了 避免在耐火爐襯具有局部缺陷的情況下可能發(fā)生熔化金屬泄漏，期 望在熔化金屬與爐殼接觸時或與爐殼接觸之前固化該熔化金屬。由 于熔化金屬(即，生鐵)的熔池是被強烈攪拌的并被過度加熱了大約300 。C (生鐵的熔化溫度為大約1190 。C )，所以難以借助前述 類型爐內的冷卻裝置使熔化金屬固化。在本領域中通常公認的是，耐火爐襯的內部強制水冷卻(這在 鼓風爐中是公知的)并不是用于電弧爐的可行方案。事實上，冷卻 液體引入到電弧爐的熾熱內部，預示了爆炸的重大危險。這個問題 可以通過外部噴射冷卻爐殼來克月良，例如，這/厶布于例如EP0 044 512中。通過從外部冷卻爐殼，實現(xiàn)了耐火爐襯的溫度降低。但是， 當情況是耐火爐襯在臨界區(qū)域內過度劣化時，仍然存在熔化金屬泄 漏的危險。US 3 777 043中7>開了一種方法，其中，氣態(tài)冷卻劑通 過通道而循環(huán)，所述通道穿過耐火爐襯的上述臨界區(qū)域。除了氣體 型冷卻劑的效率有限之外，該方案還需要昂貴地安裝冷卻通道和氣 體冷卻劑線路，并且還必須在耐火爐襯中進行較大改動。US 3 849 587中公開了一種不同的方法。在該方法中，具有較高導熱性的固 體冷卻件穿過爐殼而設置并設置到耐火爐襯中。這些桿狀件的長 度、橫截面積、間距、和材料被選擇成，從耐火爐襯中傳導足夠的 熱量。冷卻件可以在爐殼外部例如通過強制7jc冷卻而^皮冷卻。雖然 通過這種方法實現(xiàn)了耐火爐襯的冷卻，但是，該方法具有的缺陷是， 在耐火爐襯內產生了相當大的溫度梯度，并且由于爐襯被冷卻件穿 過而降低了爐襯的結構強度。WO 95/22732提出了 一種差不多的的 方法，其中，溫度梯度的問題通過增加冷卻元件并減小它們的橫截
面而解決。但是，在該方法中，爐襯的結構強度也被降低，并且耐 火爐襯的安裝和維l,變得更加困難。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種電弧爐，該電弧爐具有減少或克服 了上述問題的改進冷卻布置。為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出了一種電弧爐，其包括外殼和內耐 火爐襯，并且該電弧爐在其工作期間包括熔化金屬的熔池。熔化金 屬的熔池具有最小和最大工作高度。沖艮據本發(fā)明的重要方面，在最小與最大工作高度之間的范圍內，扁銅坯(copper slab)的環(huán)安裝 于外殼，并且銅板與最小與最大工作高度之間的所述范圍內的耐火 爐襯進行熱傳導接觸。根據另一重要方面，銅板設置有噴射冷卻裝 置。銅^反通常為平坦且4交厚的實心材料件，即，不具有4壬何腔，具 體地說，不具有內部冷卻通道。根據需要，銅板表面中的至少一個 表面可以是彎曲的，Y旦是銅才反的纟從向截面通常是方形或矩形的。銅 板的高度通常超過最小與最大工作高度之間的垂直距離，并且銅板 被安裝成使得所述工作高度位于銅板的有效冷卻區(qū)域內。銅板被安 裝于外殼內，在那里銅板構成內冷卻環(huán)。銅板與熔化金屬池的最小 與最大工作高度之間的臨界區(qū)域內的耐火爐襯進行熱傳導接觸。熱 量通過銅板的噴射冷卻而散發(fā)，從而確保了臨界區(qū)域內的耐火爐襯 的溫度顯著降低，而不會產生由于液體進入爐內而引起的爆炸危 險。正如將要理解的，本發(fā)明等同地適用于交流電(AC)和直流電 (DC)電《瓜爐。在優(yōu)選實施例中，銅纟反是具有光滑的前表面和彎曲的后表面的 實心體，所述前表面與內耐火爐襯相4妄觸，而所述后表面用于通過 噴射冷卻裝置而進行外后部冷卻。分別面向爐的內側和外側的前表 面和后表面形成大致具有六面體或平4于六面體形狀的本體的凈交大
表面(除彎曲的后表面之外)。銅板被安裝成使得其前表面和后表 面基本垂直。光滑的前表面使得與耐火爐襯的熱傳導接觸效率較高。光滑的前表面與耐火爐4于的外表面相配合(conjugate),更具體要理解的，在構造期間以及維-修期間，可以容易;也將耐火石爭布置成 毗鄰于光滑的前表面，并且不需要對耐火磚進4亍切割或鉆鑿。彎曲 的后表面適合于通常圓柱形外爐殼的曲率。有利地，外殼設置有用于每個銅板的相應的后冷卻孔。單個后 冷卻孔的尺寸均形成為使得銅板可以直4妄安裝于外殼的剩余部分 以便與孔交疊。雖然可以設計用于多個銅板的較大孔，但是通過單 個后冷卻孔可確保殼結構強度最小可能地被弱化并且易于密封。在 只于5見有電卩瓜爐翻新改進的情況下，可以在纟殳置后冷卻: L之前安裝用 于加固外鋼殼的加固裝置。在優(yōu)選實施例中，多個銅板相鄰地安裝于外殼的內部，以形成 基本上連續(xù)的環(huán)。通常，所述環(huán)僅需要在電弧爐的出渣口和出鐵口 的位置處4皮中斷。在4又有這些斷點的情況下，4吏得由內冷卻環(huán)覆蓋 的外周緣最大。結合給定高度的銅板，耐火爐襯臨界區(qū)域內的溫度 梯度^皮減小。溫度傳感器優(yōu)選地連4妄于每個銅纟反，以《更監(jiān)控銅纟反的有效溫 度，特別是在爐工作期間。溫度信息使得可提前獲得有關耐火爐襯 的條件的信息，而無需停工4企查。在每個銅板上使用溫度測量，可 以大體上建立與爐隔熱狀態(tài)(尤其是其余耐火爐襯的條件)有關的 圓周分布圖(profile )。溫度信息還可以用于電弧爐的過程控制，尤 其是冷卻布置中。有利地，銅板的寬度小于或等于1 m?，F(xiàn)今，尤其是在具有被 強烈攪拌和/或過度加熱的熔池的類型的電弧爐中，耐火材津十劣化
相對來說是難以預知的。在爐的周圓上設置足夠凄t量的均具有專用 溫度傳感器的銅板，這確保了對爐外周上的任何局部溫度升高的可 靠檢測。事實上，這種溫度升高表示了耐火材料劣化以及進而即將 要發(fā)生的熔化金屬泄漏。由于耐火材料的劣化是難以預知的，所以 在不具有本文所述的冷卻環(huán)的爐中，可能發(fā)生爐殼的局部加熱(其被稱為"熱點")。直到今日，這種"熱點"仍經常導致熔化金屬泄 漏和相關的危險后果。對溫度升高的檢測使得可建立早期預警系 統(tǒng)，以避免可能發(fā)生的事故。而且，由于可以較好地查找一企測到的 溫度升高的位置，因此可以有效地且以有的放矢地進行諸如維修措^ (侈'j^口^:^爐沖于的，^卜( gunning)或"噴裝，，(shotcreting ))的預防措施。為了收集噴射冷卻流體，并且為了確 <呆例如由煙道灰對冷卻流 體的污染最小，每個所述銅板優(yōu)選地設置有冷卻箱。在需要閉合循 環(huán)冷卻回路的情況下，在銅板的后表面上^f吏用閉合箱是特別有利 的。冷卻箱可以是可打開的，以〗更實現(xiàn)^企測和維^修的目的。冷卻箱 優(yōu)選地安裝于所述銅板，以便伸出到所述外殼的外部。該布置使得 可,人爐的外部^艮容易^妄近銅纟反的后表面和相關噴射冷卻裝置，例如 以^使實現(xiàn)^險測或維^務的目的。有益地，噴射冷卻噴口可拆卸地安裝于所述冷卻箱的后蓋。因 而，冷卻箱提供保護殼體和用于噴射冷卻噴口的安裝結構的雙重功 能。為了確保噴射冷卻流體的自由流出，冷卻箱優(yōu)選包括4非》文連4妄 寸牛和空氣進入部。有利地，銅板具有20至80 mm的厚度，優(yōu)選50至60 mm。 可以注意到，例如在前表面或后表面已^皮加工成呈現(xiàn)某一曲率的情 況下，該厚度指標表示最大壁厚的點。在為了安全和結構原因使厚 度最大化與為了有效的熱傳遞而使厚度最小化之間折衷地選擇該 范圍。事實上，較薄的板有利于獲得理想的最小熱阻，而較厚的板
有利于獲得同樣理想的最大瞬間熱吸收容量，例如為了4吏熔化金屬 (具體地說，(被過度加熱的)生鐵)固化。通過銅板可獲得較高的冷卻效率，所述銅板由具有超過外殼至少5倍的導熱系數的純銅或銅合金制成。上述實施例特別適用于具有被強烈攪拌和/或過度加熱的熔 池的類型的生鐵冶煉電弧爐。在這種爐中，由于這些類型的爐中所 固有的熱負荷，所以耐火材料的腐蝕以及熔化金屬(即熔化后的生 鐵)泄漏的相關危險格外突出。事實上，如上所述的銅板的環(huán)能夠 經受這些爐中的不利條件。正如本領域纟支術人員可以理解的，如上所述的具有銅板環(huán)的冷卻布置可以:故改型用于幾乎所有現(xiàn)有電弧爐中，而無需對其進^亍過 多的改動。具體地說，內冷卻環(huán)的安裝僅需要對耐火爐襯的結構進 行較小的改動即可。


通過以下結合附圖的非限定性實施例的描述，本發(fā)明的其它細節(jié)和優(yōu)點可以變得顯而易見，附圖中圖1是電弧爐的水平截面圖，其示出了內冷卻環(huán)；圖2是在工作期間的圖1的電弧爐的一部分的局部垂直截面圖；圖3是放大垂直截面圖，其示出了設置有噴射冷卻裝置的銅板。 圖4是根據圖3的設置有噴射冷卻裝置的銅板的立體圖。
圖5是^f艮據圖2的局部垂直截面圖，其示出了第一類型的耐火 爐^H夾陷。圖6是^f艮據圖2的局部垂直截面圖，其示出了第二類型的耐火 爐斗于缺陷。圖7是圖1的電弧爐在不安裝內冷卻環(huán)的情況下的立體側視圖。
具體實施方式
圖1示出了電弧爐的水平截面圖，電弧爐整體上用參考標號10 來表示。由焊接的鋼板制成的圓柱形外爐殼12在內部襯有耐火材 料。圖1的截面穿過用于排放熔化金屬的出鐵口 14,并且該截面還 示了爐渣門16，該爐渣門用于排放在工作期間形成于熔化金屬的熔 ;也頂部上的爐:渣。如圖1所示，多個銅板(copper slab) 20、 20，安裝于外殼12 的內吾卩。每個#3才反20、 20，均i殳置有冷^卩箱22。 4同氺反20、 20，才目4卩 安裝，以1^更形成基本上連續(xù)的內冷卻環(huán)，該內冷卻環(huán)用圓形箭頭23 表示。在電弧爐10工作期間內，內冷卻環(huán)23均勻地冷卻耐火爐襯 (圖1中未示出)的特定區(qū)域。可以注意到，由于結構原因，內冷 卻環(huán)23被出鐵口 14和爐渣門16中斷。除了其形狀特別適于爐渣 門16位置處情況的銅板20，之外，銅板20 —4殳具有相同的構造。 銅板20，朝向爐渣門16切向地延長，從而逐漸接近爐渣門。從圖2中可更加清楚看到，銅々反20、 20，以及它們相關噴射冷 卻裝置的結構。圖2示出了電弧爐10下部中(即，爐膛中)的外 殼12的內耐火爐4于24。以本乂>知的方式，耐火爐4于24由耐火石專 26構成。耐火爐村24防止外殼12受到熔化金屬的熔池28和熔化
爐渣層30的影響，并防止熔化金屬的熔池28和炫化爐渣層30中 的任一個發(fā)生泄漏。正如已知的，在工作期間，以32表示的熔化 金屬水平高度可能在上部最大工作高度與下部最小工作高度之間 (由垂直范圍34表示)變化。銅板20、 20，設置在由該范圍34所 給定的區(qū)域內，并且銅板20、 20，的各上端和下端一定程度地伸出 到該范圍34以上和以下。正如將要理解的，因為內冷卻環(huán)23圓周 地在耐火爐襯24的基本整個外周上延伸，且在耐火爐襯的臨界劣 4匕區(qū)i或上豎直;也延伸，所以^f呆^正了在范圍34內或在該范圍附近耐 火爐襯24的相對均勻的溫度分布。因此，在該區(qū)域內顯著減小了 由于耐火伊村24內的豎直和切向溫度梯度而導致的所有熱應力。圖2所示的銅板20是由具有高導熱系數(>300 W/Km)的銅 或銅合金制成的、不具有腔的實心體。銅板20具有較大的前表面 36和專交大的后表面38，所述前表面與內耐火爐^H"24相4妻觸，而為 了進4亍銅一反20的外后部冷卻可以4妾近所述后表面?？梢宰⒁獾剑?銅板20的前表面36是光滑的，以便保證與耐火磚26的有效熱傳 導接觸。在該實施例中，前表面36是平坦的，原因是耐火磚26具 有平坦的后側面。但是，才艮據耐火磚26的形狀(form)，也不排除 其它形狀。實際上，在電弧爐10工作期間，耐火石爭26與銅^反20 之間的熱傳導接觸由于熱膨爿長而增強。冷卻箱22由任何適合的材 料制成，并且例如借助于焊4妻而密封地固定于后表面38。后表面 38的邊界例如借助于螺栓而密封地固定于外殼12的內側。如圖2 所示，銅板20與i殳置于外殼12內的相應后冷卻孔39交疊。后冷 卻孔39提供通向銅板20的通道，以便銅板20的外部噴射冷卻。如圖3最佳所示，噴射冷卻噴口 40固定于冷卻箱22的可拆卸 后蓋42上。在工作期間，噴射冷卻噴口 40將冷卻流體噴射到銅一反 20的后表面38上。噴射冷卻噴口 40的錐角為大約120°,從而使得 噴射遍及由冷卻箱22覆蓋的后表面38的整個部分，該部分形成銅
板20的有效冷卻區(qū)域。冷卻箱22內的任何過量冷卻流體均通過排 放連接件44而被立即排出，從而使得在任何給定的時候冷卻箱22 中都只有少量液態(tài)冷卻液體。如圖4所示，可4斥卸u形《呆持件43 4吏;彈噴射冷卻噴口 40可/人 其處于后蓋42中的支撐座中收回。這使得可易于4妄近噴射冷卻噴 口 40，以侵^企測、維z修或更4吳。后蓋42可以4昔助于手3走螺4t45而 被容易地翻開，以便進入冷卻箱22的內部，例如以便達到檢測或 維^f奮的目的。如圖4所進一步示出的，4同才反20的后表面38以適合 于圓柱形外殼12的曲率的方式而稍稍彎曲。彎曲的后表面38使得 通過保i正對中間法蘭墊(未示出)的均勻4婁觸壓力而將銅才反20密 封地安裝到外殼12的內側。一特定實例中所選的銅板20的尺寸為 高490mm、寬425 mm、且最大深度(壁厚)60 mm。但是，這些 尺寸依賴于各電弧爐的特征，并且應該被認為是純粹示例性的。空 氣進入部46設置于冷卻箱22的后蓋42中。空氣進入部46保證了 冷卻流體可自由排出冷卻箱22,而不依賴于噴射冷卻噴口 40的操 作。在冷卻箱22上提供對于溫度傳感器47的連接，用于測量銅板 20的溫度。溫度傳感器47以熱傳導的方式安裝于銅板20內的孔(未 示出)中，并且借助于^f呆護套48而祐 床護免受冷卻流體的影響。 可以注意到，除了寬度之外，銅纟反20，的結構和特征基本與上述的 銅板20 —致。借助于溫度傳感器47獲得的溫度測量4吏得，可以以銅才反20、 20，有效溫度的函數的方式來控制冷卻效率。由于每個銅板20、 20， 均設置有專用溫度傳感器47,所以可以根據電弧爐10的圓周溫度 分布而局部調節(jié)冷卻效率。另外，可以4艮據當前工作條件而優(yōu)化全 部冷卻液體流。另外，溫度測量4吏得在工作期間獲得耐火爐4于24 的當前條件的(先驗的)信息。用于上述目的的控制設備在自動控 制工程領域中是7>知的，所以此處不再進行詳述。返回至圖1和圖2，在冶金學中^^知的是，電弧爐(諸如IO) 中的耐火爐襯(諸如24 )的腐蝕最嚴重的區(qū)域之一是熔化金屬的最 小與最大工作高度之間(由范圍34表示)的區(qū)域。已公知的還有， 該腐蝕依賴于所述區(qū)域(由范圍34表示)中的耐火爐#十(i者如24) 的溫度。這還牽涉到裂縫的形成以及隨后的金屬滲透到耐火爐襯 (諸如24)內，這是導致耐火材料劣化的另一有害效果。當與已知 的爐殼自身的外部冷卻(參見例如EP 0 044 512)相比專交時，噴射 冷卻后的銅板20、 20，的內冷卻環(huán)23確保了在范圍34的所述臨界 區(qū)域內的內耐火爐襯24的更有效冷卻。事實上，當與由鋼制成的 外殼12的導熱系凄t (大約45-55 W/Km)相比4交時，由于銅^反20 的較高導熱系數(大約350-390 W/Km),在給定時間和表面內，可 以通過銅板20、 20，散出的熱量明顯大于可以通過由鋼制成的外殼 12散出的熱量。如將要理解的，在沒有產生其它已知類型的強制冷 卻回路中隱含的爆炸危險的情況下實現(xiàn)了該改進。甚至在不大可能 發(fā)生的情況下(即，銅板20、 20，之一破裂，即，熱金屬或爐渣泄 漏)，存留于冷卻箱22內的少量液態(tài)冷卻液體也能夠立即蒸發(fā)，而 不會導致:曝炸的危險。因此，通過圖1和圖2所示的冷卻布置，避 免了冷卻流體進入到熔化金屬或爐渣內的這種眾人皆知的任何危 險情況。另外，由于冷卻環(huán)23幾乎與外殼12的內側沿豎直方向i也襯24結構強度降低的情況下以及在不需要對爐襯進行較大改動的 情況下，實現(xiàn)了這種改進?，F(xiàn)在返回至圖5和圖6,下面將說明才艮據圖2的耐火爐坤于24 的兩種缺陷以及在這些情況下的噴射冷卻銅板20、 20，的功能。在圖5中，例如，在電弧爐10工作了4交長時間之后且沒有對 耐火爐坤于24進4亍維》務的情況下，耐火爐襯24在范圍34的區(qū)域中 的部分明顯被腐蝕或磨損。如圖5的耐火爐襯24中所示，由50表 示的腐蝕區(qū)域填充有來自爐渣層30的爐渣。由于借助于噴射冷卻 后的銅^反20、 20，的有效冷卻，包含在區(qū)域50中的爐渣可以-故冷卻 降至其熔點以下，以1更在銅板20、 20，前方的剩余耐火爐襯24，上固 化。結果，甚至在電弧爐10工作期間，圖1的內冷卻環(huán)23也可4吏 得范圍34內的耐火爐襯24被熱修補或維修。為了促進爐渣在區(qū)域 50內的固化，可以主動地干預熔化金屬的與下爐渣水平高度相對應 的工作高度32,例如，在范圍34內變化，從而進行"爐渣爐襯" 維修循環(huán)，以便用固化的爐渣層來覆蓋剩余的耐火層24，。該過程 不但可以用于提供臨時維修，而且還可以有助于顯著延長耐火材料 翁M奮間隔。圖6示出了耐火爐襯24的更才及端類型的在夾陷。圖6耐火爐斥于 24中的由52表示的特定腐蝕區(qū)域水平地延伸至銅板20的前表面 36。在圖6所示的不利情形下，該區(qū)域52填充有來自于熔化金屬 的熔池28的熔化金屬?？梢岳斫獾氖牵踔潦窃谶@種不利情形下， 銅斗反20也可以防止熔化金屬的泄漏?？梢宰⒁獾?，由于銅的4交高 導熱系數，在熱傳遞期間，前表面36的溫度僅稍稍高于后表面38 的溫度。在圖6所示的情形下，銅的較高導熱系數和銅板20、 20， 的相對厚度(即熱吸收容量)的組合效果佳:得銅纟反20前方的熔化 金屬層固化。 一旦形成，則該金屬固化層就用作隔熱層，該隔熱層 防止銅板20被熔化。相反，在外殼12自身與熔化金屬直接接觸的 情形下，由于外鋼殼12導熱系數較差且較薄，所以很有可能發(fā)生 泄漏的危險。因此，即使耐火爐襯24^皮腐蝕掉一個或多個銅板20、 20，，內冷卻環(huán)23也能不僅使得范圍34的區(qū)域內的熔化爐渣固化， 而且使得熔化金屬固化。這樣，冷卻環(huán)23還有助于電弧爐10的操 作安全性。圖7更詳細;也示出了電弧爐10的下部中的后冷卻孔39。如圖 7所示，力。強肋70豎直地焊接于外殼12,并位于后冷卻孔39之間。
上凸緣環(huán)72和下凸纟彖環(huán)74水平地焊4妾于外殼12，且分別位于后冷 卻孑L 39的上方和下方。力。強月力70還通過其相應的上端和下端而分 別固定于上凸緣環(huán)72和下凸緣環(huán)74。如將要理解的，力口強肋70與 凸緣環(huán)72、 74 —起對由于后冷卻孔39而被降低強度的外殼12提 供剛性結構加固。另夕卜，可以注意到的是，雖然沒有示出銅板20、 20，， ^旦圖7中示出了圖1的截面4立置AA，。設置有可移動爐膛(即，其中，內部襯有耐火爐襯的下爐殼是 可移動的)的電弧爐是已知的。其中，例如，當需要整修耐火爐襯 時，所述電弧爐允許更換爐膛。顯然，在爐膛的運輸期間、在整修 之前的冷卻期間、和/或在整修之后的預熱期間，也應該能夠借助于 冷卻環(huán)23的冷卻而進4于冷卻纟喿作。如果在爐膛的運輸期間還要確 保噴射冷卻噴口 40的供水和從排放連接件44中的被引導的排放， 則可能會阻礙運輸，并且可能需要能夠適合于運輸路線的昂貴且復 雜的管道系統(tǒng)。因此，下面將描述兩個增補冷卻步驟，這些步-驟將 在電弧爐IO具有可移動爐膛(即，可移動下爐殼12)的情況下1"吏 用，并且將利用才艮據本發(fā)明的冷卻環(huán)23的優(yōu)點。第 一種可能的方法包括下述方面。將共用排;改管道關閉且斷 開，所述共用排放管道形成連接排放連接件44的收集器(未示出) 的出口。結果，冷卻箱22形成連通各容器的環(huán)。冷卻箱22填充有 水。在這種情況下，向冷卻箱22填充水并不表示具有安全隱患， 原因是可移動爐膛在運輸之前清空了熔化金屬。包含于填充后的冷 卻箱22中的水量通常足以保證運輸期間的冷卻?？蛇x地，例如， 在需要相當長的時間來運豐lr的情況下，冷卻箱22可以以蒸發(fā)冷卻 模式的方式來工作。為此， 一些冷卻箱設置有低水平高度檢測器、 高水平高度檢測器和供水管道。當冷卻箱中的水位下降至所述低水 平高度以下時，則通過一個或多個供水管道向冷卻環(huán)23供應額外 的水，直至到達所述高水平高度。上述方法也可以在將爐膛從其整 〈奮位置運^r回到其才喿作位置期間z使用。在冷卻階,殳期間(例如整<奮之前)和加熱或預熱階段期間(例如整^務之后)，冷卻環(huán)23可以以如上所述的噴射冷卻^^莫式的方式來工作。在第二種可能的方法中，在運輸期間以及在冷卻和預熱階段期間，向冷卻箱22填充水。如上所述，關4卓一個或多個共用排;改管 道，從而4吏得冷卻箱22形成連通容器，并且向冷卻箱22填充水。 除了低水平高度檢測器和高水平高度檢測器之外， 一些冷卻箱還設 置有用于測量冷卻箱22內的水溫的溫度傳感器。直徑減小的輔助 供水管道和輔助排;改管道^皮分別用來填充和清空所述連通冷卻箱 22。在該第二種方法中，冷卻箱中的水溫-故控制成具有某一范圍(例 如，60°-80°)內的數值。當到達上界溫度時，則排放冷卻箱22中 的熱水，直到水位到達低水平高度，優(yōu)選地，所述低7K平高度^皮i殳 定成恰在冷卻箱22的高度的一半以下。向冷卻箱22中添加冷水， 直至到達高水平高度，從而降低水溫。由于冷卻和預熱期間的熱負 荷明顯小于工作期間的熱負荷，所以可以理解，所需的供應和排放 流量相對較小。
權利要求
1.一種電弧爐(10)，其包括外殼(12)和內耐火爐襯(24)，所述電弧爐在其工作期間包括熔化金屬的熔池(28)，并且所述熔化金屬的熔池具有最小和最大工作高度，其特征在于，在所述最小與所述最大工作高度之間的范圍(34)內，銅板(20、20’)的環(huán)(23)安裝于所述外殼(12)上，所述銅板(20、20’)與所述最小與所述最大工作高度之間的所述范圍(34)內的所述內耐火爐襯(24)以熱傳導方式相接觸，并且所述銅板(20、20’)設置有噴射冷卻裝置(40)。
2. 根據權利要求1所述的電弧爐，其中，所述銅板(20、 20，) 是具有光滑的前表面(36)和彎曲的后表面(38)的實心體， 所述前表面與所述內耐火爐襯(24)相4妄觸，而所述后表面用 于通過所述噴射冷卻裝置(40)而進4于外后部冷卻。
3. 4艮據權利要求1或2所述的電弧爐，其中，所述外殼(12 )設 置有用于每個所述銅^反(20、 20，)的相應后冷卻3L (39)。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的電弧爐，其中，多個所述 銅板(20、 20，)相鄰地安裝于所述外殼(12)的內側以形成 基本上連續(xù)的環(huán)(23)。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的電弧爐，其中，溫度傳感器(47)與每個所述銅板(20、 20，)相關聯(lián)。
6. 根據權利要求5所述的電弧爐，其中，所述銅板(20、 20，) 的寬度小于或等于1 m。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的電弧爐，其中，每個所述銅 板(20、 20，)設置有冷卻箱(22)。
8. 根據權利要求7所述的電弧爐，其中，所述冷卻箱(22 )安裝 于所述銅板(20、 20，)，以便伸出到所述外殼(12)的外部。
9. 根據權利要求7或8所述的電弧爐，其中，噴射冷卻噴口(40) 可拆卸地安裝于所述冷卻箱(22)的后蓋(42)。
10. 根據權利要求7至9中任一項所述的電弧爐，其中，所述冷卻 箱(22)包括排力文連接件(44)和空氣進入部(46)。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的電弧爐，其中，所述銅板(20、 20，)具有20至80 mm的厚度，4尤選50至60 mm。
12. 根據前述權利要求中任一項所述的電弧爐，其中，所述銅板(20、 20，)由具有超過所述外殼(12)的導熱系數至少5倍 的導熱系數的純銅或銅合金制成。
13. 根據前述權利要求中任一項所述的電弧爐，其中，所述電弧爐(10 )是具有被強烈攪拌和/或過度加熱的熔池的生鐵冶煉電 弧爐。
全文摘要
一種電弧爐(10)，其具有外殼(12)和內耐火爐襯(24)。電弧爐(10)在其工作期間包括熔化金屬的熔池(28)，該熔池具有最小和最大工作高度(32)。在最小與所述最大工作高度(32)之間的范圍(34)內，銅板(20、20’)的內冷卻環(huán)(23)安裝于外殼(12)，所述銅板(20、20’)與內耐火爐襯(24)以熱傳導的方式相接觸，并且設置有噴射冷卻裝置(22)。
文檔編號C21B13/12GK101128714SQ200680006298
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年2月28日
發(fā)明者保羅·托克爾特, 埃米爾·洛納爾迪, 讓-盧卡·羅特 申請人:保爾伍斯股份有限公司