[发明专利]一种大型拱形多孔高温电炉炉顶结构

说明书

技术领域

本发明涉及到高温大型设备领域用到的大型高温电炉，具体的说是一种大型拱形多孔高温电炉炉顶结构。

背景技术

在冶金、化工生产中，越来越多的使用大型圆形电炉。直径可达7米、10米乃至20米以上，炉顶炉衬的重量可达几十吨乃至几百吨。由于炉顶布置了电极孔和多个下料孔、排烟孔、测量取样孔及其他的工艺孔洞，在炉顶中心部位不但形成了电极高温三角区，而且也形成了中心下料干扰区。由于中心区孔洞多，在孔洞集中的中心区，炉衬和孔洞的比表面积相近，炉衬结构强度下降，高温运行时电炉顶中心高温区炉顶耐火炉衬软化塌陷损坏。因此，电炉在运行中，电炉炉顶中心炉衬在受高温和物料侵蚀冲刷最严重的部位而炉衬结构强度最低，不足以抵御炉体运行中的破坏，是最容易坍塌损坏的部位。由于电炉顶的坍塌，引发大型电炉停炉，损失巨大。

国内现行的大型电炉顶炉衬是平顶形状，电炉顶炉衬的固定方式为：在电炉钢外壳侧壁顶部设置和固定巨大的钢构支架，把几十吨乃至几百吨的炉顶炉炉衬吊挂在钢架上。这样，炉顶的力学结构是这样的：从电炉基础开始，沿着电炉侧壁钢外壳，再从侧壁钢外壳顶部四周向中心连接出一个巨大沉重的平面钢架，再从钢架的各个部位向下垂直伸出拉筋，把耐火炉衬分别系在拉筋上拼凑出一个平面炉衬出来。这种电炉顶的力学体系是四周固定、中心松开的单体全悬挂平面结构体系，钢架的形状和强度构成电炉顶的全部力学支撑系统，而且钢架平面的对称中心就是的重心。钢架和炉衬的重力和安装产生的不平衡力和电炉运行时工艺带来的热震力、机械撞击力和电炉本身产生的膨胀变形全依赖钢架中心部位的刚性维持。由于平钢架是四周固定安装，炉顶的膨胀变形将向中心聚集延展，沿重力方向产生向下的挠度变形成锅底凹陷。

在电炉高温运行时，电炉顶钢架和钢架下面的耐火炉衬膨胀不一致。为了不给钢架施加重力之外的斜向拉力和扭曲力，也为了迎合钢架的膨胀特点，平顶电炉顶炉衬大都采用耐火砖单块悬挂在炉顶上部钢梁的方式，以损失炉顶耐火炉衬自身的独立强度和丧失炉衬的密封性为代价，附庸于炉顶钢架，以尽量不再给负重几百吨的钢架额外的负担以免钢架被撕裂、扭曲、甚至倾斜。

但是，这是一个完全错误的观点所引发的错误结构。因为：再结实的钢架由于钢材固有的金属性特点，在没有混凝土的包裹时它都是一个弹性体，在同样收到外力时，钢架更容易沿长度和受力方向变形，在大型圆形平顶电炉炉顶系统中，这种不平衡力和变形势必都指向钢架。在电炉高温运行时，由于钢架四周被固定，钢架的热膨胀变形只能向炉顶中心部位集中，由于钢架下挂着沉重的耐火炉衬，钢架中心势必向下凹陷。钢架中心向下凹陷使分隔吊挂在钢架上的砌块扭曲分离彼此产生空隙，使电炉内高温直接冲向炉顶钢架使其软化进一步被拉长，从而在钢架的中心产生更大的向下凹陷变形，最后导致炉顶钢架和炉顶炉衬一同被破坏。这种炉顶的损坏是炉顶力学系统被破坏造成的，所以在运行中炉顶中心区的坍塌一旦发生，修复困难。

发明内容

为解决大型多孔高温电炉顶使用中寿命短、中心区容易坍塌的问题，本发明提供了一种大型拱形多孔高温电炉炉顶结构。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种大型拱形多孔高温电炉炉顶结构，包括电炉侧壁外钢壳、固定在电炉侧壁外钢壳上部内侧壁的楔形环状托梁、固定在电炉侧壁外钢壳内侧壁上且放置于楔形环状托梁下面的高温不锈钢托圈、对应于楔形环状托梁位置在电炉侧壁外钢壳外侧壁的双层密闭水冷钢抱箍、坐在高温不锈钢托圈上的拱形耐火浇注料整体炉顶炉衬、炉衬上方的悬挂钢架、炉衬中心高温区两个不同直径的密闭厚壁高温不锈钢环形水套、与高温不锈钢环形水套进出水连接的水柜和炉衬中心高温区的吊挂件；

    所述拱形浇注料整体电炉炉顶炉衬坐在一个高强楔形圆环状托梁上，托梁由下面的高温不锈钢托圈支撑，高温不锈钢托圈直接固定在电炉侧壁外钢壳内侧壁上，托梁自身由其内部的锚固件锚固，并通过锚固件固定在电炉侧壁外钢壳的上部内侧壁上，使托梁直接挂在电炉侧壁外钢壳的上部；在电炉侧壁外钢壳的外侧壁钢壳上与托梁对应的部位固定有双层密闭水冷钢抱箍，用于增强电炉侧壁外钢壳的强度，抵消和分解炉衬对电炉侧壁外钢壳的斜推力，制止电炉侧壁外钢壳内径向外扩大变形。