專利名稱：浮動主溝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種出鐵溝，尤其是涉及高爐的出鐵溝。
背景技術：
高爐是冶煉生鐵、鑄件用鐵和煉鋼用鐵的主要設備。在高爐中經(jīng)過還原反應，鐵礦石被還原成金屬鐵，此時鐵的狀態(tài)為液態(tài)鐵與熔渣的熔融物。金屬鐵水是高爐的主產(chǎn)品，熔渣是鐵冶煉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。熔渣是由煉鐵原料中的雜質和有助冶煉過程而添加的熔劑組成的。
高爐冶煉過程是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，渣鐵混合物通過出鐵使渣和鐵得到分離。為了達到渣鐵分離的目的，高爐一般設有一個到四個出鐵口。在高爐出鐵過程中，渣鐵熔融物流入以耐火材料為內襯的高爐出鐵溝(主溝)。高爐出鐵溝是出鐵系統(tǒng)的一部分。出鐵溝的作用是為渣鐵分離提供空間。由于渣、鐵具有不同的密度，在出鐵溝中通過浮選可以使渣鐵混合物得到分離。密度較輕浮在鐵水上的渣在鐵水溝入口前通過撇渣器與鐵水分離進入渣溝，然后鐵水通過擺動溝進入魚雷罐車等運輸鐵水的設備，通過運輸設備鐵水被運往其它地方進行再處理。通常出鐵溝是一個矩型的鋼結構，頂部為敞開式。尺寸通常為2-3米寬、10-20米長、1.5-2.5米深。出鐵溝的具體尺寸決定于從高爐出鐵口流出的鐵渣量和為了滿足在出鐵溝中渣鐵有效分離所必需的停留時間。由于高爐生產(chǎn)是連續(xù)的，而出鐵是一個依照一定節(jié)拍間歇性進行的，因此出鐵速度或者說渣鐵分離速度要稍快于生鐵在高爐中的產(chǎn)生速度。當一次出鐵完成時要用炮泥堵住鐵口，這樣不但可以確保高爐的持續(xù)生產(chǎn)，同時鐵口和鐵溝也可以為下次出鐵做準備。對于設有多鐵口的高爐，這時可以切換到另一套出鐵口和鐵溝進行出鐵。
通常來說，渣鐵熔融物從高爐鐵口流入出鐵溝時的溫度在1300°C至1600℃之間。用耐火材料做出鐵溝的內襯是用來保護出鐵溝鋼殼免受渣鐵的高溫作用，而且在每條出鐵溝持續(xù)出鐵時對渣鐵熔融物起到保溫作用。由于高溫渣鐵的化學侵蝕和鐵水的沖刷，出鐵溝耐火材料襯的使用壽命是有限的，使用一段時間后需要維修和更換。而對出鐵溝進行更換不僅對生產(chǎn)管理及工作的安排造成不方便，并且增加了成本。因此，從成本和管理的方便的角度考慮，要求盡可能長地延長出鐵溝的使用壽命。而不定型耐火材料的開裂可以直接導致耐火材料內襯的毀滅性損壞。這種損壞通常是由耐火材料和鋼結構的熱脹冷縮以及急冷急熱引起的熱應力造成的。出鐵溝設計的主要目標就是增加渣鐵混合物可在出鐵溝中儲留的最大時間，并且防止耐火材料受化學侵蝕和由熱應力、熱震引起的機械性破壞，確保出鐵正常。
如圖1所示，傳統(tǒng)高爐主溝為一細長、不封頂?shù)匿摎?，里面有多層耐火材料，利用渣比鐵水輕的浮動特性，幫助實現(xiàn)鐵水和渣的分離。鐵水從主溝的一端1流入，撇渣器2將鐵水中的渣子進行過濾，而使其從渣溝3流出，而干凈的鐵水則從出鐵溝4流出。主溝鋼殼通常以焊接或螺栓方式固定在高爐爐殼或出鐵場等其它方便的支撐點上。主溝鋼殼通常坐落在鋪有沙子或粘土磚的出鐵場地面，方形的鋼殼外圍四周填滿沙子或磚，這樣就沒有空間用于鋼殼的外部冷卻。因此，鋼殼長時間經(jīng)受很高的溫度而扭曲、變形。持續(xù)高溫下的鋼殼變形會造成鋼殼本身裂縫或焊接點開裂，最終導致災難性的事故。而且，變形或破裂的鋼殼會引發(fā)內部的耐火材料裂縫，空氣由此而入，造成耐火材料的氧化，最終導致耐火材料整個系統(tǒng)的失敗。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種浮動的主溝，其提高了主溝及其所有耐火材料背襯的安全性能、可靠性和使用維護性能，同時避免許多傳統(tǒng)主溝設計的缺陷與問題。
本發(fā)明的目的是可使主溝能相對于其支撐地面移動，從而消除因熱膨脹而引起的鋼殼變形。
本發(fā)明的另一目的是使主溝內襯的耐火材料與主溝鋼殼可相對伸縮。
本發(fā)明的另一目的是使主溝內襯的耐火材料可與鋼殼更好的連接。
本發(fā)明的另一目的是通過耐火材料層的氣密性設計從而減少由于空氣進入對澆注料造成的氧化，從而延長澆注料的使用壽命。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高爐的浮動主溝，包括鋼殼、及位于鋼殼內側的工作層澆注料，其中工作層澆注料與鐵水直接接觸而鋼殼用于支撐主溝，所述鋼殼與高爐爐體、出鐵口及出渣口之間分離設置，且在鋼殼與支撐地面之間設置有浮動層。
所述的浮動層為沿主溝縱向設置的滑動板。
所述滑動板的材料為特氟龍。
所述的浮動層為分別設置在主溝縱向的多個支撐。
所述鋼殼與工作層澆注料之間設置有由干振料構成的安全背襯層。
所述安全背襯層與工作層澆注料之間設置有預制件層。
還設置有分別連接鋼殼與工作層澆注料的浮動錨固件。
所述浮動錨固件為卡置或焊接在鋼殼上。
本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明的主溝鋼結構(鋼殼)與高爐爐體、出鐵口、出渣口之間是完全分離的，并留有足夠移動間隙，有助于主溝的縱向“浮動”，從而有效地控制因熱膨脹而引起的鋼殼的變形。
2.將特氟龍(Teflon)制成的滑動支撐應用到主溝設計，獨立支撐著鋼殼，使整個主溝能沿著其縱向移動，以大幅度減小和釋放熱膨脹對主溝鋼殼造成的擠壓，并且有效控制熱膨脹的釋放方向。(“浮動”主溝的概念一半來源于此)3.工作層澆注料的“浮動”采用獨特的干振料安全背襯技術，在工作層澆注料和風冷鋼殼之間形成一層整體的“松散”安全背襯，包繞著工作層澆注料和里面的熔融鐵水，構成了“無縫隙”的安全屏障。正常情況下，干振料安全背襯處于未燒結形態(tài)(松散的顆粒狀)，有效地將鋼殼和工作層澆注料隔離開，并由此形成一個浮動面(滑動面)，為工作層澆注料提供膨脹間隙，并使工作層澆注料沿著該滑動面進行“浮動”，釋放由“剛性”澆注料和風冷鋼殼之間相對位移帶來的擠壓力，避免了工作層澆注料的裂縫和剝落，極大地延長了工作層的使用壽命。(“浮動”主溝的概念另一半來源于此)4.主溝鋼結構錨定點的合理選擇使整個鋼結構熱應力得到均勻分布，可使鋼結構上的擠壓應力降到最小。
5.當工作層產(chǎn)生嚴重侵蝕或裂縫時，鐵水穿過工作層而與干振料安全背襯相接觸，位于該處的干振料馬上燒結，形成堅硬致密的陶瓷層，從而有效地阻止鐵水進一步滲漏，避免漏鐵事故的發(fā)生。
6.通過對高爐出鐵條件和主溝操作條件的詳盡分析，精確計算動態(tài)流動條件，為最佳溝形和尺寸提供設計數(shù)據(jù)，將鐵水湍流和耐火材料損耗降到最少，實現(xiàn)鐵/渣分離的最佳化。
7.通過耐火材料層的氣密性設計從而減少由于空氣進入對澆注料造成的氧化，提高耐火澆注料的使用壽命。
下面，結合附圖及本發(fā)明的具體描述，可對本發(fā)明的目的、優(yōu)點及其他特征可更好的了解。


圖1是現(xiàn)有技術中的主溝的俯視圖；圖2是本發(fā)明的浮動主溝的剖視圖；圖3是本發(fā)明的浮動主溝的截面剖視圖；圖4是本發(fā)明的浮動主溝在使用狀態(tài)下的剖視透視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖2-4說明本發(fā)明的浮動主溝。
本發(fā)明浮動主溝的浮動結構包括兩個部分，一方面，是主溝鋼殼與高爐爐體、出鐵口、出渣口及支撐地面之間的浮動；另一方面，是在工作層澆注料和鋼殼之間形成一層整體的“松散”安全背襯，而使工作層澆注料可相對于鋼殼浮動。
首先，對主溝鋼殼相對于地面的浮動進行介紹。
參見圖2，主溝鋼殼105與高爐爐體、出鐵口、出渣口及地面是完全分離的，而不是如現(xiàn)有技術一樣將鋼殼焊接或螺栓方式固定在高爐爐殼或出鐵場，并留有足夠移動間隙，這樣有助于主溝沿其縱向“浮動”，有效控制熱膨脹，即在鋼殼受熱時，其可沿其縱向伸縮。而在主溝鋼結構與地面之間設置有特氟龍(Teflon)制成的滑動支撐，該滑動支撐獨立地支撐著鋼結構，由于特氟龍材料的低摩擦系數(shù)和耐高溫的特性，可使整個主溝能沿著縱向移動，以大幅度減小和釋放熱膨脹對主溝鋼結構造成的擠壓，并且有效控制熱膨脹的釋放方向。
具體參見圖2、3，在鋼殼105與出鐵場平臺的地面之間設置有滑動板106，該滑動板106為特氟龍制成的板材，當然本發(fā)明不僅局限于特氟龍，其還可以使用金屬板材，如鋼板。該滑動板106可以為沿主溝的縱向長度方向設置成一個板材，也可以在延主溝軸向的幾個位置設置的多個支撐。由于鋼殼105與高爐爐體、出鐵口、出渣口和地面不是固定連接而是分離的，因此通過滑動板106鋼殼105可以相對高爐爐體、出鐵口、出渣口和地面產(chǎn)生位移，以抵消鋼殼因受熱而產(chǎn)生的熱膨脹。
下面再來介紹鋼殼內部的浮動工作層澆注料。
參見圖3、4，本發(fā)明的主溝鋼殼105內部，由外向內設置有安全背襯層104、預制件層103、工作層澆注料102，其中工作層澆注料102處于最內層而直接與鐵水接觸，而鋼殼105處于最外層起將整個主溝支撐在地面的作用。而安全背襯層104及預制件層103處于鋼殼105與工作層澆注料102之間。
安全背襯層104是由松散的顆粒狀的干振料(由美國聯(lián)合礦產(chǎn)有限公司生產(chǎn)的商標為Dry-Vibe的系列產(chǎn)品)構成，其從外面將工作層澆注料102包圍起來。安全背襯層104所使用的干振料可為干振料DV系列產(chǎn)品。具體產(chǎn)品選擇根據(jù)高爐和出鐵場的實際情況進行有針對性的選擇。其中，優(yōu)選為DV660。DV660在溫度低于500攝氏度時為松散的顆粒狀，而當遇高溫時，在1000到1200攝氏度以上時，其會燒結而形成堅硬致密的陶瓷層。
預制件層103用于在修砌該浮動主溝時形成安全背襯層104。具體來說，當新砌浮動主溝或者對其進行修理時，先在鋼殼105的內側一定距離沿鋼殼的縱向布置連續(xù)的預制件層103，從而在鋼殼105與預制件層103之間形成一空間，該空間用于容納構成安全背襯層104的干振料。然后將該安全背襯層104的干振料進行填充堅實之后，在預制件層103的內側形成工作層澆注料102，從而使安全背襯層104從外部將工作層澆注料102完全包圍起來。
由于安全背襯層104是由松散的顆粒狀材料構成，因此，其干振料的顆粒之間允許發(fā)生位移。由于工作層澆注料102與鐵水直接接觸而溫度較高，而處于主溝外部的鋼殼則溫度較低，并且構成工作層澆注料102的填料與鋼殼的熱膨脹系數(shù)也不相同，因此在高爐出鐵過程中，兩者會產(chǎn)生不同膨脹量。由于堅實的工作層澆注料102與鋼殼105之間存在有由顆粒狀干振料構成的安全背襯層104，因此當工作層澆注料102與鋼殼105發(fā)生不同的膨脹量時，它們之間可以發(fā)生相對位移，而不會像現(xiàn)有技術中一樣使鋼殼產(chǎn)生變形或對工作層澆注料進行擠壓而使其產(chǎn)生裂縫和剝落，而影響主溝的使用壽命。
而當工作層澆注料因鐵水的沖刷而產(chǎn)生嚴重侵蝕或裂縫時，鐵水可能會沿工作層的被侵蝕部分或裂縫侵入安全背襯層4，而與安全背襯層104的干振料直接發(fā)生接觸。由于干振料的上述遇熱燒結特性，這樣位于該處的干振料馬上燒結，形成堅硬致密的陶瓷層，從而有效地堵住裂縫，防止鐵水繼續(xù)向外侵蝕，而避免了漏鐵事故。
另外，現(xiàn)有的工作層澆注料為了與鋼殼更好地結合，一般設置有焊接在鋼殼上的錨固件。而本發(fā)明的浮動主溝為了使工作層澆注料在浮動時不會破壞，將該錨固件設置成可與鋼殼相對移動的結構，如在鋼殼上設置有卡槽，而將錨固件的一端設置成卡板，使該錨固件卡嵌在鋼殼上，從而達到使工作層澆注料為了與鋼殼更好地結合的目的。
權利要求
1.一種高爐的浮動主溝，包括鋼殼、及位于鋼殼內側的工作層澆注料，其中工作層澆注料與鐵水直接接觸而鋼殼用于支撐主溝，其特征在于所述鋼殼與高爐爐體、出鐵口及出渣口分離設置，且在所述鋼殼與支撐地面之間設置有浮動層。
2.根據(jù)權利要求1所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述浮動層為沿主溝縱向設置滑動板。
3.根據(jù)權利要求1所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述滑動板的材料為特氟龍。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述的浮動層為分別設置在主溝縱向的多個支撐。
5.根據(jù)權利要求1所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述鋼殼與工作層澆注料之間設置有由干振料構成的安全背襯層。
6.根據(jù)權利要求5所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述安全背襯層與工作層澆注料之間設置有預制件層。
7.根據(jù)權利要求1所述的高爐的浮動主溝，其特征在于還設置有分別連接鋼殼與工作層澆注料的浮動錨固件。
8.根據(jù)權利要求7所述的高爐的浮動主溝，其特征在于所述浮動錨固件為卡置或焊接在鋼殼上。
全文摘要
一種浮動主溝，包括鋼殼、及位于鋼殼內側的工作層澆注料，其中工作層澆注料與鐵水接觸而鋼殼用于支撐主溝，鋼殼與高爐爐體、出鐵口及出渣口分離設置，且在鋼殼與支撐地面之間設置有浮動層。本發(fā)明提高了主溝及其所有耐火材料背襯的安全性能、可靠性和使用維護性能，同時避免許多傳統(tǒng)主溝設計的缺陷與問題。
文檔編號C21B7/14GK1690226SQ20041003724
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者R·G·布倫尼曼, V·D·雷斯蒂沃 申請人:聯(lián)合礦產(chǎn)(天津)有限公司