[發明專利]一種用于熔爐的壁襯和采用該壁襯鋪襯熔爐的方法

無效

• 申請號: 95191900.8
• 申請日: 1995-02-16
• 公開（公告）號: CN1101538C
• 公開（公告）日: 2003-02-12
• 發明（設計）人: 尼爾·汶·格雷;喬納森·阿蘭·哈里斯;安東尼·雷格納爾·萊格特;巴里·約翰·布里托
• 申請（專利權）人: 墨爾本大學;WMC資源有限公司
• 主分類號: F27D1/12
• 分類號: F27D1/12;F27D9/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 胡曉萍

技術領域

本發明涉及用于熔爐的耐火墻襯層。特別地，本發明涉及用于耐火墻襯層的冷卻結構，還涉及彩和襯層鋪襯熔爐的方法。

背景技術

在高溫下運行的熔爐用于多種不同的工藝中，包括金屬的熔融工藝。大多數熔爐的結構都為由金屬材料通常為鋼制成的外殼。外殼襯有一層耐火磚以將外殼與爐內極高的溫度隔開并且還可防止爐內所裝的非常熱的材料接觸外殼。耐火層應具有較長的壽命以使更換爐襯時所需的停爐時間最短。

耐火層通常由幾乎完全不與爐內的物質起反應的材料制成。盡管如此，耐火層的腐蝕和損壞仍時有發生，并且已經發現襯層的腐蝕和損壞速率是隨著襯層的熱面(即暴露于熔爐內部的襯層表面)溫度增加而增加的。因此，為了延長耐火層的壽命已作了大量努力來降低襯層熱面的溫度。

一種推薦用來降低熱面溫度的結構包括安裝在耐火層中的水—冷卻回路。當水流過冷卻回路時，從耐火層中吸取熱量而起到降低襯層熱面溫度的作用。雖然這種結構能令人滿意地減少襯層的溫度，但它們牽涉到使用在襯層中的冷卻水回路。冷卻回路中水的任何泄漏都具有滲入熔爐的可能性并會引起耐火層的爆炸和水合作用。這顯然是極其危險的情況并且普遍認為應該避免使用具有內部水—冷卻回路的耐火層。

另一種已在工業上采用的措施包括在襯層中放置在爐壁方向具有高熱導率的固體冷卻件。固體冷卻件的外部保持在耐火層的外側。位于熔爐外部的冷卻件部分由一水冷卻回路冷卻。因此，一旦水—冷卻回路發生泄漏，水也不會進入并與爐內的物質接觸，這就避免了水合作用的發生并且減少了爆炸的危險。固體冷卻件一般相互間隔開半米。這使得在耐火層中產生較大的溫度梯度。襯層中的高溫面積比較低溫處損耗得快得多，并且襯層的損耗是非常不均勻的。而且，在襯層中的較大的溫度梯度在耐火層中形成較大的熱應力。

英國專利第1,585,155號揭示了一種具有復合層的電弧爐，并且包括面朝熔爐內部的耐火材料制成的暴露的內層。還設有背對內層的耐火材料制成的外層，并且該耐火材料外層是與內層熱接觸的。外層由具有比內層高的導熱性能的材料制成。外層可與爐殼接觸，它將熱分散到周圍空間或通常分散到風冷或水冷介質中。耐火層的復合結構起到增加流過側壁襯層的熱量的作用從而減輕耐火層的損耗程度。這種結構具有需要在爐中安裝復合耐火壁的缺點。而且，雖然耐火層的外層被描述成由高傳導性能的耐火材料制成，但這種耐火材料的傳導性還是相對較低并且某種程度上限制了可從爐中除去的熱量。復合襯層還比較貴，并且可能發生反應。

一種解決高溫熔爐中耐火層腐蝕和滲透現象的方案描述在轉讓給了Hatch集團有限公司(Hatch?Associates?Limited)的美國專利第3,849,587號中。該專利揭示了通過在襯層中放置沿爐壁方向具有高導熱性能的固體冷卻件來保護在高溫下運行的熔爐的耐火層，固體冷卻件的外部保持在耐火層的外側。嵌入襯層的冷卻件在位于熔爐襯層中的那部分基本上不配備水—冷卻通道，這可避免水滲漏到爐中。位于熔爐外側的冷卻件部分則一般由一水冷回路冷卻。冷卻件的長度、橫截面積、間隔和材料的選擇都考慮到避免使冷卻材料熔化并且能將足夠的熱量引出襯層以減少襯層的腐蝕。

插入襯層中的冷卻件最好由銅制成。在此專利中描述的冷卻件為直徑較大、一般大約4inches(100mm)，并且相互間隔開較大的距離。這導致形成一貫穿耐火層熱面的溫度梯度，并產生由這種溫度梯度所致的損耗不均勻和熱應力

發明內容

本發明旨在克服或至少改善上述已有技術的一個或多個缺陷。

首先，本發明提供了一種用于熔爐的壁襯，該熔爐具有一個外殼和與外殼連接的外部冷卻源，所述壁襯包括一靠近外殼的耐火層，該耐火層具有一在熔爐運行過程中暴露在高溫下的熱面，耐火層包括多個高熱傳導率材料制成的元件，這些元件延伸進朝向熱面的耐火層，每個元件具有從位于靠近熱面的元件末端至熔爐外殼的連續的熱傳導通道，元件散布在耐火層中以在熔爐運行過程中在元件附近形成一橫貫熔爐熱面的基本上均勻的溫度。

所謂“基本上均勻的溫度”，是指橫貫熱面的溫度變化不會超過100℃。較佳地，橫貫熱面的溫度變化不超過50℃。