冷却壁保护系统的制作方法

本发明涉及一种用于冶金炉、例如高炉的冷却壁保护系统。

背景技术：

1、常规的高炉包括几个部分和部件，其包括烟囱、炉腰、炉腹、风口、炉床和出铁口。高炉的内壳可用水冷冷却板(称为冷却壁)保护，冷却板可在炉内进行还原过程中保护壳不过热。现代冷却壁通常由铜或铜合金构造，但也可使用其他材料，例如钢或铸铁。

2、当冷却使其下降穿过炉时，冷却壁容易受到装入炉中的固体原料的磨损。磨损或变薄——在一个或多个位置局部地，或在冷却壁的整个表面上——可能是由于炉料下降引起的磨蚀和材料施加在冷却壁面上的外部压力而产生的。尤其是，焦炭是非常具有磨蚀性的。在某些情况下，磨损的严重程度导致需要在冷却壁的计划使用寿命结束之前更换冷却壁。由于炉停机，这样做成本很高。

3、因此，已经努力设计具有延长使用寿命的冷却壁。

4、已知通过在运行期间在冷却壁的前面上形成冻结的增积层来减少冷却壁的磨损。为此，冷却壁具有机械加工的前面或热面，其包括将增积保持到冷却壁上的肋和凹槽。这种类型的示例性铜冷却壁的部分在图1中示出。

5、这一构思的改进已添加了前面保护材料或覆层，该前面保护材料或覆层比铜基材更硬，但仍允许通过在面上冻结形成保护性增积层。例如，申请人的公开文件wo/2019/175244描述了一种冷却壁保护系统，其包括附接到冷却壁的面的插入件。插入件的形状设计成在冷却壁的前面上分布插入件之间的炉料和/或将炉料截留在插入件之间，从而在操作过程中在冷却壁的前面上形成冻结的增积层。

6、申请人的公开文件cn214470084也描述了用于附接到冷却壁的面的插入件或“增积体”。本文中的图2取自该公开文件并且示出了多件式插入件，该插入件配置为方便地从冷却壁的前部附接在凹槽(形成在冷却壁的肋之间)中，而无需接近冷却壁的边缘以便将插入件横向滑入凹槽中。

7、虽然由cn214470084所描述的插入件可有效延长冷却壁的使用寿命，但申请人已发现插入件与冷却壁的凹槽/肋之间的附接可最终随着时间的推移而减弱，使得插入件可能与冷却壁分离。原因之一是，当炉温升高时，冷却壁的铜合金材料倾向于比插入件的钢材料膨胀得更多，导致插入件失去其对冷却壁表面上的摩擦粘着力。因此，插入件可能在凹槽中变得松动，使得插入件可在由炉料施加在插入件上的压力下相对于冷却壁的肋移动。较硬的钢插入件长期且重复运动倾向于磨损较软的肋铜合金，导致插入件进一步松动并且最终完全脱离凹槽。此外，申请人已经观察到，插入件的这种松动通常发生在较早的阶段，此时插入件被装配到具有部分磨损的肋的冷却壁，而不是装配到具有未磨损的肋的新的(或修复的)冷却壁。

8、本发明旨在至少在一定程度上减轻现有技术的问题。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，提供了一种用于冶金炉的冷却壁保护系统，其包括：冷却壁，该冷却壁包括从冷却壁的前面向前突出并且彼此间隔开以限定横向凹槽的上肋和下肋；至少一个插入件，其部分地位于凹槽中并且与上肋和下肋固定地接合，从而从其向前突出；以及支架，该支架位于下肋的前表面和插入件的相对后表面之间，使得在使用中支架对抗施加到插入件的力，从而阻挡插入件的后表面朝向下肋的前表面的位移。

2、如本文中所用，“炉料”是指(i)高炉中的含铁材料，例如铁矿石或铁矿石球团，和(ii)高炉炉渣，即当铁矿石或铁球团、焦炭和助熔剂(例如石灰石或白云石)在高炉中熔化在一起然后固化时形成的炉渣中的一者或两者。

3、如本文稍后将更详细地描述的，在使用炉时，插入件可能受到向下(竖直)和横向(水平)或其组合的力，所述力由炉料施加在插入件上。炉料对下肋具有研磨作用，而由炉料施加到插入件的力倾向于试图移动(例如转动)插入件，从而使插入件朝向下肋移位。随着时间的推移，插入件的研磨和移动的效果会导致下肋磨损，这可能最终导致插入件从冷却壁上松动并且从冷却壁分离。

4、本发明的支架有效地将下肋向前延伸到插入件的相对后表面。在这方面，支架“翻新”了部分磨损的下肋。因此，支架被设置为对抗(即反作用于)在使用中施加到插入件的力，从而抵抗插入件的后表面朝向下肋的前表面的位移。因此，支架用于加固或加强下肋，并且还用于稳定下肋，以防止(或至少限制)插入件由于施加在其上的力而移动。因此，插入件被保持在冷却壁的面上的凹槽中。由于保护插入件的保持，肋的磨损率降低，并且冷却壁的使用寿命延长。

5、此外，支架是一种便宜的“改装”物品，其可以方便地以各种尺寸生产，以适应下肋的前表面和插入件的相对后表面之间的任何给定尺寸的间隙(在任何给定情况下，间隙的尺寸取决于冷却壁肋的磨损程度)。此外，冷却壁保护系统及其支架的安装既简单又省时，从而最大限度地减少了炉停机时间，从而降低了成本。

6、因此，本发明为如何延长部分磨损的冷却壁的使用寿命的问题提供了一种有效且高效的解决方案。

7、支架可在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间完全延伸。

8、支架可部分地在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间延伸。

9、支架可进一步位于上肋的前表面和插入件的相对后表面之间，使得在使用中支架对抗施加到插入件的力，从而阻挡插入件的后表面朝向上肋的前表面的位移。

10、支架可包括面对面布置的多个分立支架元件。

11、支架可包括具有整体结构的单个支架元件。

12、插入件可包括：楔形附接部件，其至少部分地接收在上肋和下肋的相对倾斜壁之间，以便与其形成燕尾接合；以及突出部件，其在上肋和下肋的前方突出并且包括插入件的后表面，该附接部件和支架被配置为彼此接合以将支架定位在下肋的前表面和插入物的相对后表面之间。

13、支架可被接收在设置在附接部件中的槽中。

14、支架的上部可被配置成与附接部件接合，以防止支架从槽中掉出。

15、插入件的后表面可包括延伸到槽中的大致平坦的形成物；并且支架可包括平面片材部件和从平面片材部件垂直延伸以在平行肋之间形成通道的平行肋，支架在以下之间选择性地可逆：第一取向，其中平面片材部件面向平坦形成物，并且平行肋面向下肋的前表面；以及第二取向，其中平面片材部件面向下肋的前表面，并且平坦形成物被接收在平行肋之间的通道中，因此与处于第二取向时相比，支架在处于第一取向时在下肋的前表面和平坦形成物之间跨越更大的距离。

16、附接部件的横向宽度可小于突出部件的横向宽度；并且支架可包括第一和第二直立构件，直立构件彼此横向间隔开并且通过横向构件接合，该横向构件沿着附接部件的上表面横向延伸并且由此被支撑，第一直立构件和第二直立构件中的每个从横向构件的相应端悬垂，以便沿着附接部件的相应侧延伸。

17、直立构件之间的横向间距可基本上等于附接部件的横向宽度，使得每个直立构件的内边缘与附接部件的所述相应侧的外边缘接触，从而抑制支架相对于插入件的横向移动。

18、冷却壁保护系统可包括：多个插入件；以及多个支架，每个支架位于下肋的前表面和多个插入件中的相应插入件的相对后表面之间。

19、根据本发明的另一个方面，提供了一种用于如上所述的冷却壁保护系统的成套部件，包括：至少一个所述插入件，用于与冷却壁的上肋和下肋进行所述接合；以及所述支架中的至少一个，用于设置在冷却壁的下肋的前表面和所述插入件中的至少一个的相对后表面之间。

20、根据本发明的另一个方面，提供了一种安装如上所述的冷却壁保护系统的方法，该方法包括：将插入件固定地附接到冷却壁的上肋和下肋；根据下肋的前表面和插入件的相对后表面之间的距离来选择具有合适厚度的支架；以及将支架设置在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间。

21、将支架设置在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间可包括将支架布置成在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间完全延伸。

22、将支架设置在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间可包括将支架布置成在下肋的前表面和插入件的相对后表面之间部分地延伸。

23、该方法可进一步包括将支架设置在上肋的前表面和插入件的相对后表面之间。