[发明专利]构架和砖结构的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求(1)2009年7月8日由本发明者提交的第61/233,745号美国临时专利申请的权益，其通过引用结合到本文中，和(2)2009年8月5日由本发明者提交的第61/231,477号美国临时专利申请的权益，其通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明一般涉及到在高炉或其它冶金炉的构架、冷却壁和/或冷却器内制造和安装砖(诸如耐火砖)的装置和方法。涉及领域包括高炉和其它冶金炉的冷却装置和方法。涉及领域包括冷却板和冷却壁。

背景技术

高炉和其它冶金炉内耐火砖冷却用的传统设计方法和结构都包括冷却壁。考虑到冷却壁的形状和/或炉的内部结构，传统的铜冷却壁一般都呈平面矩形，与炉的金属炉壳基本平行或尽可能平行地布置在炉内。冷却壁一般都覆盖了炉的金属壳的大部分内表面。耐火炉衬，诸如耐火砖，可以布置在冷却壁表面内、表面上或表面周围，例如，砖块可布置在冷却壁形成的槽内。另外，冷却壁带有腔室，形成通道或安装内部管路。这种通道或管道连接到从冷却壁炉壳一侧延伸并伸入到炉金属壳的一个或多个外部管路。冷却介质(例如增压水)通过管路和通道泵入，从而对冷却壁进行冷却。经过冷却的壁从而对布置在由冷却壁形成的槽内的耐火砖进行冷却。

目前的冷却壁或冷却面板砖在设计上通常都是在炉内安装冷却壁/板之前，就安装在冷却器内的槽内。此外，许多传统耐火砖都设计成安装在扁平冷却壁或冷却器内。当使用预制砖做成的扁平或弯曲冷却壁/冷却器时，冷却壁安装在炉内，考虑到结构偏差，每对邻近冷却壁之间留有冲压间隙(ram gap)。这些冲压间隙而后填充耐火材料，以封闭所述冲压间隙两侧的冷却壁/砖结构之间的间隙。这种耐火材料填充的冲压间隙通常都是由传统冷却壁/砖结构组成的炉衬的薄弱部位。在炉使用期间，冲压间隙常常会提前侵蚀，炉内燃气会在冷却壁之间流动。此外，这种传统的冷却壁/砖结构使得砖边缘伸入炉内，暴露于掉入炉内的物质和其它碎屑之中。这种伸出的砖边缘比未伸出边缘更容易磨损，导致砖的断裂或崩裂，可能会掉入炉内，对炉衬造成进一步损坏。这种断裂的砖还会使得冷却壁外露，从而使得冷却壁过早损坏或磨损。

目前的冷却壁或冷却板砖通常都安装在作为主要固定方法而采用的直槽内，将砖保持在冷却器内，或者做成锥形，这样，在炉使用期间砖受热时，迫使得在冷却壁槽内未固定的砖抵靠在冷却器上。

另外，近年来，人们习惯于在安装冷却壁时在其前面不再使用耐火材料，而试图形成一种炸皮层(skull layer)来在高炉内保护和隔离冷却壁。这种涉及工艺技术的渣皮在使用中反复形成且又反复丢失，实际上改变了高炉的性能。渣皮只能在炉的软熔带内形成。因此，如果软熔带确定有误，这种渣皮方法并不是很有效。此外，炉的软熔带会依据填充材料的不同而改变，而且，在不同时间，炉的各个区域内，会失去软熔带的粘合性。结果，在整个冷却壁和炉内，导致温度不均匀。然而，改进的砖耐火炉衬可保护冷却壁，不论粘性如何，而且对于这种软熔带隔离工艺来讲是优选的，即使在某些情况下，依然可能还会期望形成软熔带来保护改进的耐火材料。

目前的锁定式砖设计方案，诸如补偿形冷却壁槽内的鸠尾连接砖，其整个垂直厚度都比较薄。这种细颈砖在细颈部分很容易裂开，因此，会造成砖的碎片而掉入炉内，进而会撞击并损坏其它砖和炉衬的冷却壁。

许多老式设计方案是在冷却壁前部使用砖，都是在冷却壁前使用了多排或多层砖。这种结构含有接头，这些接头又进一步影响了距离冷却壁最远处砖块的有效冷却。

如上所述，现有的冷却壁和耐火砖结构存在许多缺陷。

为此，在壁冷却器安装在炉内之前或之后，可以提供一种耐火砖可以安装在扁平或弯曲冷却壁或冷却器内的冷却壁/砖结构。此外，如果炉内冷却壁/砖结构再造或再建时，本发明的耐火砖可以整体或部分地更换或重新安装，无需从炉上拆除冷却壁或冷却器。

此外，可以提供一种冷却壁/砖结构，这种结构在炉的内圆周围使用连续衬，消除了邻近冷却壁的砖块之间的冲压间隙，从而增加了炉衬的整体性和寿命。

另外，可以提供一种适合高炉内使用的冷却壁/砖结构，在这种高炉内，砖的边缘都不会暴露或伸入炉内，从而增加了炉衬的使用寿命和整体性。

此外，可以提供一种冷却壁/耐火砖结构，在这种结构内，耐火砖可安装在倾斜成一定角度的冷却壁或冷却器内，即与该冷却壁或冷却器槽内的砖块形成一个角度，而且，在这种结构中，砖块可以在冷却壁在炉内安装之前和/或之后从冷却壁正面插入和/或拆除。