專利名稱：冶金爐的預澆模件整平組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高溫耐火材料，具體地涉及用作具有傾斜底部的冶煉爐中整平組件的一個預澆模件或多個預澆模件。
如本技術領域中普通技術人員所知的，在諸如鋼水包的高溫爐中，目前一個引人關注的問題是當從爐中排出鋼水時如何防止爐渣污染或與較純的鋼水混合。由于爐渣比重比鋼水輕，所以爐渣將上升且集中在底層鋼水的頂部。如果傾倒孔設置在爐底部，通過打開傾倒孔使鋼水從中流出就可簡單地排出基本上未受污染的鋼水。然而，當液面下降到靠近爐底部時，必須在爐渣與剩余鋼水一起傾出之前停止傾倒；因而大量的鋼水留在爐中而未能利用。為使未利用的鋼水量盡可能小，慣常切實可行的做法是設置傾斜底部，該底部在位于或靠近設有傾倒孔處的爐邊緣上具有低部。然而，這種做法會使耐火磚安裝和利用效率較低。
眾所周知爐渣具有腐蝕性并且是粗糙的；為了保護爐渣位置附近的爐壁，需要一種比與鋼水接觸的耐火磚更耐爐渣腐蝕(且更貴)的一種耐火磚。因而，價格較低的用于與鋼水接觸的耐火磚不足以耐受與爐渣接觸時的惡劣條件。故通常是采用價格較低的耐火磚在一般主要是與液態(tài)鋼接觸的區(qū)域內(nèi)襯砌一金屬冶煉爐(例如鋼水包)的內(nèi)層，而在預計的一般與爐渣接觸的區(qū)域上安裝價格更貴的耐火磚。由于爐渣一般停留在熔融鋼的表面，這種價格更貴的耐火磚都用于襯砌通常鄰近爐口的內(nèi)層上部。
為了簡化結(jié)構和提供高單位成本的效益，通常用耐火磚襯砌高溫爐內(nèi)層是從底部開始的；在底部鋪砌耐火磚后，再向上砌以逐漸一層層地蓋住內(nèi)壁直至整個內(nèi)壁都被覆蓋。因而可見如果底部是傾斜的，那么一圈圈連續(xù)的側(cè)壁磚也將是傾斜的，一圈圈的磚都隨著底部傾斜而傾斜。然而，爐內(nèi)的液體表面將是水平的，一般是平行于爐所處的地表面；這樣含液體表面的平面將與一圈圈耐火磚的平面成一角度。因此，為了保證爐渣與耐火材料之間的正常接觸是在由價格更貴的磚襯砌的一部分襯層內(nèi)，必須用這種更貴的耐火磚另外再砌幾圈或再砌一些局部區(qū)域。
因為認識到傾斜底部可以增加金屬回收率，所以需要使平底爐變型使它們有一有效的傾斜底部而回收更多的無污染金屬。
由于澆注或夯實填充物會延長安裝時間且因此使成本高，所以目前利用耐火材料的可澆注性或夯實混合料來補償傾斜不是令人滿意的。
本發(fā)明可滿足上述需求。根據(jù)本發(fā)明所作的改進包括設置一層或多層具有對等和傾斜高度的一個或多個預澆耐火材料模件，以形成對應的傾斜補償層。在大致圓形或橢圓形爐中，斜孔位于底部一側(cè)，這形成一個大致圓環(huán)，該圓環(huán)從高點(該處磚環(huán)都是最高的)向離其180°的低點傾斜(該模件環(huán)都是最低的)。因而，一環(huán)或多環(huán)的傾斜可補償傾斜底部，這樣安裝補償預澆注模件層上方的其它耐火材料層(例如，磚或預澆注材料)位于基本上與液態(tài)金屬和爐渣表面平行的平面中；并且可避免上述的相對角度，所以僅需要最少的幾層高價耐爐渣的耐火材料就可包圍預計的爐渣接觸區(qū)，所以可節(jié)約成本。
在大致圓形或橢圓形的爐內(nèi)，斜孔可位于底部中心，由耐火材料制成環(huán)，其上表面都是共平面的，其底面都是向內(nèi)傾斜的以符合爐內(nèi)層的向下傾斜。
在具有大致平底的爐中，可采用預澆模件，它可使爐具有一傾斜底部，這些模件可以具有與之一體成形的部分，這些部分可補償傾斜底部，這樣安裝在其上方的耐火磚層都位于基本上平行于液態(tài)金屬和爐渣的平面內(nèi)。
在前述構造的變化形式中，傾斜補償環(huán)的各段可預澆成一個或多個模件，然后向下投放到爐殼內(nèi)，所以可減少對爐再襯砌時的待工時間和勞力。另外，由于這些模件都是局部預制的(例如預澆)，所以各模件根據(jù)圓形爐相鄰底部襯層按比例分配而呈截頭瓦片形，截頭可提供所需的底面傾斜并且具有用于排出噴嘴和注射裝置的適當開口。
本發(fā)明的一個總目的在于改進冶煉爐內(nèi)的高溫耐火襯層。
本發(fā)明的另一個目的在于使得底部向一側(cè)傾斜的這種爐便于使用。
本發(fā)明的再一個目的在于減少對具有傾斜底部的耐火材料砌襯爐的高溫襯層的維護成本。
本發(fā)明的又一個目的在于減少由于爐渣破壞或其它原因所引起的損壞以及為此更換高溫耐火材料所需的待工時間。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一個特點，將多塊耐火磚組裝成具有傾斜高度的多層以補償傾斜底部的斜角，因而，對基本上平行于如爐渣之類的腐蝕材料預計表面的后續(xù)耐火層提供支撐。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點，一個補償層(或多層)可位于爐傾斜底部附近或位于部分側(cè)面上方，因而可安裝靈活。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特點，前述的耐火磚層結(jié)構對于圓形爐可安裝成圓環(huán)形，其各自可構造成相互成鏡像的兩個180度半圓，因而可使安裝簡便。
根據(jù)本發(fā)明的又一個特點，該圓環(huán)可是預制成(例如預澆)一段或多段或者一個模件或多個模件以備向下投放到爐內(nèi)，因而可減少待工時間和費用。
根據(jù)本發(fā)明的還一個特點，一段或多段預制件(例如預澆)或者一個或多個預制模件最好包括爐底部耐火磚的相鄰段，因而可更便于更換爐襯層并且還可減少爐的待工時間。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特點，對于具有中心斜孔的爐而言，對耐火磚進行規(guī)范(它們可以單獨安裝或者是作為一個或多個模件安裝)，其上表面都是水平的，其下表面向內(nèi)和向下傾斜以符合爐底部向其斜孔的相應傾斜。


圖1是用于處理鋼水的一種典型的耐火材料襯層爐的俯視圖；圖2是沿圖1中剖面線2-2的局部剖視圖；圖3是沿圖1中剖面線3-3的局部剖視圖；圖4是用于實施本發(fā)明的一通用模件的俯視圖；圖5A是圖4中模件的側(cè)視圖；圖5B是圖5A中提出的模件的另一種形式的側(cè)視圖；圖6是一立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明制成的兩個半圓形耐火磚環(huán)中的一個；圖6A是一立體圖，示出了圖6中半環(huán)的一部分的多段預制模件；圖6A′是一立體圖，示出了圖6中半環(huán)一部分的一段預制模件；圖6B是一立體圖，示出了圖6中半環(huán)另一部分的多段預制模件；圖6B′是一立體圖，示出了圖6中半環(huán)另一部分的一段預制模件；圖7、7A和7B都是直線圖(縱剖圖)，示出了圖6的一種變型，其中兩層耐火要相互重疊以形成半圓的主要部分，而細端僅由單層構成；圖8、8A和8B示出了圖4所示的一般形式的傾斜耐火磚的俯視圖；圖9是當采用具有底部延伸段的四分之一圓形模件時，圖1中爐的俯視圖。
雖然本發(fā)明可廣泛地用一冶煉爐，但本文是結(jié)合鋼包描述的。
請參見附圖，特別是圖1，從圖中可見制鋼工業(yè)中用于處理熔融金屬、例如鋼水的、諸如鋼包10之類的一典型圓形冶煉爐。該爐一般包括一金屬外殼11、第一層耐火磚襯層12和耐火磚13襯層的內(nèi)層。內(nèi)層底部包括傳統(tǒng)的斜孔14和注射裝置位置15和16。并不是所有的鋼包都必須采用注射裝置。斜孔較佳地位于或靠近爐傾斜底部的最低點處，在圖1所示的實施例中，該爐(如圖所示)是從中心了偏離到靠近外壁的一個位置上的。如圖1所示的注射裝置15、16的偏離是為了安裝其它設備。
為了進一步說明圖1所示的冶煉爐的內(nèi)層以及為了示出根據(jù)本發(fā)明構造的耐火材料水平層，在圖2和3中分別示出了截面2-2和3-3。圖2示出了兩層耐火材料17、18，它們一般襯砌高溫冶煉爐、諸如鋼水處理爐的底部?？梢妶D2示出了這兩層17和18厚度各自厚度是均勻的，并且安裝成為部件18的一個傾斜上表面19，該部件向下向斜孔14(未示)傾斜以便從爐中倒出鋼水。如上所述的，這種斜層具有多個優(yōu)點。然而，為了形成前述的水平，本發(fā)明提供了一對斜層20和21，它們安裝成斜層21的上表面22如圖2所示大致水平。因此，圖2示出了連續(xù)的多層磚，表現(xiàn)為基本上平行于含有爐10口部(未示)的平面的層23和24，這樣上述的更耐爐渣(和更貴)的耐火磚層必須是高度最小。如果鋼包尺寸使得斜層20和21的端部不相鄰的，它們也能被制成“連通”的，那就是采用過渡耐火材料形成一個環(huán)。在斜層20和21的兩端，分別是圖示的過渡耐火材料25a／25b和26a／26b，它們與斜層連接并分別貼著傳統(tǒng)側(cè)壁耐火材料27和28。耐火材料25a／25b和26a／26b都是裂片或四分之一磚，它們都不是斜的并且與環(huán)中相鄰磚的厚度(高度)相同。
圖3示出了耐火材料前述層與圖2所示的耐火材料層成90度的幾何關系；當然，相同的部件用相同標號示出。其中示出了水平層20和21，并且層21的表面22基本上是水平的，并且層20和21之間的襯層29反映出爐內(nèi)層的傾斜和彎曲特點。
圖4、5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明第一個較佳實施例的耐火材料模件。圖4是具體實施本發(fā)明的一種特定的最佳通用模件30的俯視圖。由于相同模件可用于兩個半環(huán)，所以具有相同內(nèi)面和外面的整個通用模件形狀是最佳的。半通用的模件形狀也是適合的，但由于其厚度傾斜，所以所們需要左、右模件在相反方向傾斜，或者一個鏡像半環(huán)必須反向。半通用的鍵形、圓形、楔形和類似形狀的磚都是適合的。圖4示出了耐火材料模件30的形狀，包括一對基本上平行表面31和32，以及一對互補的并且用于形成圖6所示的相鄰磚配合的彎曲表面33和34。
圖5A是圖4中耐火磚的側(cè)視圖，并示出了形成本文所述補償效果的逐漸傾斜的特點。因而，測量尺寸35的端部33處的磚高度大于測量尺寸36的端部34處的磚高度；并且其尺寸差37形成磚高度的一個受控傾斜，這將在圖6中示出。因而，圖6所示的半圓環(huán)中的各磚高度與相鄰磚不同以形成如圖所示的從左端40向右端41的光滑傾斜。同樣，可以看見，在右端41處，示出了更低(短)的耐火材料，并且其相關表面由標號32a和34a標出。
圖5B示出了本發(fā)明的另一實施例，其中由圖5A中尺寸37所表示的傾斜分成在相對表面處表示的兩部分37a和37b。
本技術領域中的普通技術人員可以理解，為了實現(xiàn)本發(fā)明的補償效果(如本文所述的)，傾斜量是由爐10底部耐火材料17(圖2)表示部件19(圖2)上表面的傾斜的傾斜角度決定的，由部件19(圖2)上表面的傾斜表示。所以，從左端40向右端41(圖6)的傾斜量將隨爐底部傾斜的斜度變化。
圖6是一立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明構造的半通用耐火磚的兩個半圓形環(huán)，互補的半圓形環(huán)如圖所示的是一半環(huán)的鏡像。圖6示出了有兩層基本上相同的耐火材料，一層疊在另一層上。為了完成一整個環(huán)，鏡像層都在端部40和41連接以形成圖1-3所示的一個圓形安裝情況。本技術領域中普通技術人員可以理解，磚層數(shù)量將隨爐底部傾斜和磚的斜度而變化。
為了連接兩個半環(huán)，需要“左”和“右”方向傾斜的磚。為了避免額外的模具成本，一個更實用的措施為切割兩個環(huán)的兩層端部，這樣在一個平面垂直表面配合。如果不可能切割，兩個半環(huán)的配合表面處的間隙可以用單塊耐火材料充填。除了無法避免的情況外，不推薦這一作法，而應當采用高強度的耐火塑料或夯實混合料。
如本文所述及的，本發(fā)明的一個特點是其對模件預制的適應性。圖6A和6B示出了多構件模件55和56，當它們組裝在一起時，形成一個與圖6類似的半環(huán)。因而，本技術領域中普通技術人員可以認識到，為了組裝圖6A和6B的模件，標號57和58示出的端部將相互連接。
進一步分析圖6B所示出了虛線59、60和61。這些虛線表示除了餅狀段62的模件之外的又一種選擇，包括蓋住爐底部的耐火材料的按比例分配部分。此餅狀段的頂點63(圖6B)在一些具有一中心斜孔的實施例中可以是截頭的，以除去小部分64并且留出用于一襯有耐火材料的斜孔噴嘴(未示)的空間。本技術領域中普通技術人員可知，一類似的餅狀延伸部分可以附裝到剩余的各個模件上、如模件55(圖6A)。
圖6A和6B的模件也可制成為整體澆注件或夯實模件55′和56′(如圖6A′和6B′所示)，當它們組裝在一起時形成與圖6類似的一個半環(huán)。因而，為了組裝圖6A′和6B′的模件，端部57′和58′相互連接。
進一步分析圖6A′和6B′示出的虛線59′、60′和61′。這些虛線(圖6B)表示除了一餅狀段62′之外上述的一種選擇，包括蓋住爐底部的耐火材料按比例分配部分。此餅狀段的頂點63′在具有一中心斜孔的一些實施例中是截頭的，以去除小部分64′并且留出用于襯有耐火材料的斜孔噴嘴(未示)的空間。本技術領域中普通技術人員可知，一類似的餅狀延伸部分可以附裝到剩余的各個模件上、如模件55′(圖6A′)。
圖7是圖6所示的一種變型的側(cè)視圖，其中兩層磚相互疊置以形成半圓的主要部分，而細端由單層組成。因而在左端42處，磚層的重疊特點由重疊耐火材料層30a和30b表示，在一個圖示的實施例中在端部42形成一個總層高、例如如圖示的尺寸43大約為8．5英寸，但不限于此。在此實施例中，磚的雙幾何形狀延續(xù)到點44處，在該處總高度減少成剩余部分只包括一塊磚45。如圖所示的，端46處的高度已經(jīng)減小到如圖所示的尺寸47為1．25英寸，但并不僅限于此。
對于對應于圖6A和6B所示的實施例，可以提供與圖7A和7B所示段70和71類似的段。此處，此兩段組裝在一起時，端部72(圖7A)和73(圖7B)是連接的。
如本文所述的，本發(fā)明的構思可用于非圓形的爐；為了說明此特點，在圖8中示出了所包含的排列。圖8是一俯視圖，示出圖4所示的一種普通類型的傾斜耐火材料。在排列的左端49開始的是層50-50d，并延續(xù)到右端51，以層55cc結(jié)束。由于如前所述的結(jié)構，由耐火材料50至50cc所形成的斜度是與其所安裝的爐下表面的對應斜度互補的，以提供水平補償。因而，該構思可應用于同時包括彎曲和平坦表面的襯層中。
再者，為了說明對模件預制技術的適應性，所示的模件75(圖8A)和76(圖8B)一起對應于圖8的排列。本技術領域中的普通技術人員將可理解，組裝模件需將端部77(圖8A)和78(圖8B)相互連接。
圖9示出了圖1所示爐的俯視圖，此時具有底部延伸部分的四分之一模具(如圖6B′的模件56′和延伸底部餅片段62′所示)在位，并示出了底部耐火材料的餅片段62a-62d。本技術領域普通技術人員可以認識到，餅片段62b、62c和62d根據(jù)需要可以變型以容納偏置斜孔14和注射裝置位置(例如注射裝置出口)15和16。也將可認識到線80、81、82和83(圖9)表示相鄰餅片的連接線。
本技術領域普通技術人員可以理解，本文所討論的所有預澆模件耐火材料可以制得比所放置的爐直徑略小，以便插入。爐殼壁或安全耐火層和本發(fā)明的預澆模件之間所形成的任何空間可簡單地充填任一種可澆注耐火材料、該材料可夯實、澆注或噴射到位。
如技術領域普通技術人員將可認識到的，本發(fā)明的預澆模件的精確尺寸可根據(jù)爐相鄰底面的傾斜、爐的總?cè)萘恳约皫缀挝矬w-如傾倒沖擊墊和注射位置的可能位置。本技術領域普通技術人員可以理解本文所述的幾何形狀可以提供一個互連的預澆模件耐火材料整平組件，用于改進冶煉爐中耐火材料的利用效率。
雖然為了說明，已經(jīng)對本技術的具體實施例作了描述，但本技術領域中普通技術人員可以理解，只要不脫離由所附權利要求書所限定的本發(fā)明，還可對其作出多種變型和變化。
權利要求
1．一種用于具有一傾斜底部的冶煉爐的互連耐火材料整平組件，包括組裝成第一個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件和組裝成第二個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件，所述的所有預澆模件具有高度、寬度和長度三維尺寸，各局部環(huán)的各預澆模件具有一傾斜高度以及不同于所述各局部環(huán)中的各相鄰預澆模件的高度的中間尺寸。
2．如權利要求1所述的互連耐火材料整平組件，其特征在于，所述第一個局部環(huán)是第一個半圓，所述第二個局部環(huán)是第二個半圓，所述半圓各自具有第一端和第二端，所述第一個半圓的所述第一端與所述第二個半圓的所述第一端連接，所述第一個半圓的所述第二端與所述第二個半圓的所述第二端連接以形成一整個圓。
3．一種用于具有一傾斜底部的冶煉爐的互連耐火材料整平組件，包括組裝成第一個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件和組裝成第二個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件，所述的所有預澆模件具有高度、寬度和長度三維尺寸，各局部環(huán)的各預澆模件具有一傾斜高度以及不同于所述各局部環(huán)中的各相鄰預澆模件的高度的中間尺寸，所述第一局部環(huán)是第一個半圓，所述第二個局部環(huán)是第二個半圓，所述半圓各自具有第一端和第二端，所述第一個半圓的所述第一端與所述第二個半圓的所述第一端連接，所述第一個半圓的所述第二端與所述第二個半圓的所述第二端連接以形成一整個圓，所述預澆模件連接端的所述高度在所述第一和第二半圓連接端處都是基本相同的。
4．一種用于具有一傾斜底部的冶煉爐的互連耐火材料整平組件，包括組裝成第一個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件和組裝成第二個局部環(huán)的多個高溫耐火材料預澆模件，所述的所有預澆模件具有高度、寬度和長度三維尺寸，各局部環(huán)的各預澆模件具有一傾斜高度以及不同于所述各局部環(huán)中的各相鄰預澆模件的高度的中間尺寸，還包括至少有一層疊置在所述第一局部環(huán)和所述第二局部環(huán)上的耐火材料預澆模件，用以進一步補償所述傾斜底部的至少一附加整平耐火材料層。
5．如權利要求4所述的互連的耐火材料整平組件，其特征在于，兩層預澆模件互相重疊形成半圓的主要部分，由至少一個預澆模件構成的單層形成所述半圓的其余部分。
6．一種用于盛裝高溫熔融金屬的容器，所述容器具有(a)具有側(cè)壁的支撐殼和一傾斜底部用于形成盛裝所述熔融金屬的內(nèi)層，所述容器的所述內(nèi)層包括一耐火磚襯層，以及(b)一互連耐火材料整平組件，包括組裝成第一局部環(huán)的第一部分多個高溫耐火預澆模件和組裝成第二局部環(huán)的第二部分多個高溫耐火預澆模件，所述預澆模件有長度、寬度、高度三維尺寸，各局部環(huán)的各預澆模件具有一傾斜高度以及不同于所述各局部環(huán)中的各相鄰預澆模件的中間高度。
7．如權利要求6所述的容器，其特征在于，所述互連耐火材料整平組件位于所述容器的相鄰所述底部。
8．如權利要求6所述的容器，其特征在于，所述第一局部環(huán)是第一半圓，所述第二局部環(huán)是第二半圓，其中所述半圓各自具有第一端和第二端，所述第一半圓的所述第一端與所述第二半圓的所述第一端連接，所述第一半圓的所述第二端與所述第二半圓的所述第二端連接以形成完整的一個圓。
9．一種用于盛裝高溫熔融金屬的容器，所述容器具有(a)具有側(cè)壁的支撐殼和一傾斜底部用于形成盛裝所述熔融金屬的內(nèi)層，所述容器的所述內(nèi)層包括一耐火磚襯層，以及(b)一互連耐火材料整平組件，包括組裝成第一局部環(huán)的第一部分多個高溫耐火預澆模件和組裝成第二局部環(huán)的第二部分多個高溫耐火預澆模件，所述預澆模件有長度、寬度、高度三維尺寸，各局部環(huán)的各預澆模件具有一傾斜高度以及不同于所述各局部環(huán)中的各相鄰預澆模件的中間高度，還包括至少有一層疊置在所述第一局部環(huán)和所述第二局部環(huán)上的耐火材料預澆模件，用以進一步補償所述容器的所述傾斜底部的至少一附加整平耐火材料層。
10．如權利要求9所述的容器，其特征在于，所述兩層互相重疊的預澆模件形成一半圓的主要部分，至少由一個預澆模構成的單層形成所述半圓的其余部分。
全文摘要
一種用于冶煉爐具的互連預澆模件耐火材料整平組件,預澆模件用于補償冶煉爐傾斜底部。至少一個預澆模件置于一個局部環(huán)中,兩個局部環(huán)互相成鏡像的,以使整平組件的高度基本上均勻地從兩個鏡像部分高連接處向離其180度的兩部分低連接處變化。各耐火材料預澆模件高度略傾斜,以使各預澆模件的端部都與連接的預澆模件的并列端部一樣高。
文檔編號B22D41/00GK1206637SQ9810987
公開日1999年2月3日 申請日期1998年6月11日 優(yōu)先權日1998年6月11日
發(fā)明者愛德華得·L·厄尼 申請人:哈比森－沃克耐火材料公司