[发明专利]一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置

说明书

本发明提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，热面冷却层与耐火层相贴合，热面冷却层包括第一金属壳体和设置于第一金属壳体内部的冷却管道，冷却管道穿出第一金属壳体并延伸形成进液管和出液管；冷面保护层与热面冷却层相贴合并与耐火层共同夹持热面冷却层，冷面保护层包括第二金属壳体和贯穿第二金属壳体的进液通孔和出液通孔，进液管穿过进液通孔，出液管穿过出液通孔。本发明通过在熔融还原炉的过渡区设置冷却装置，使得冷却装置能够降低耐火层的表面温度，使得过渡区的耐火层表面形成稳定的渣铁凝固层来对耐火层进行保护，延长熔融还原炉的使用寿命。

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置。

背景技术

HIsmelt熔融还原工艺以熔融还原炉为核心，通过将铁矿粉和非焦煤直接喷吹到熔融还原炉内的液态铁水熔池，产出高质量的纯铁。相对比于传统的高炉炼铁工艺，HIsmelt熔融还原工艺对原材料具有更低的要求，并省去了烧结和焦化两个环节，在相同产能的条件下，HIsmelt熔融还原工艺能够节省大量的投资以及运营成本。

但是，熔融还原炉内的工况十分恶劣，特别是在渣铁共存的过渡区，耐火层的使用寿命决定了熔融还原炉的炉役长短。耐火层的侵蚀机理主要包括热应力破坏及机械冲刷与摩擦。耐火层与熔融还原炉内的液态渣铁直接接触，因此，该区域的温度为熔融还原炉中的最高温度，通常高于1400℃。另外，熔融还原炉的炉内压力通常高于65Kpa，并且过渡区的压力随着渣铁存量的变化而变化，耐火层在高温与高压的共同作用下会发生热胀冷缩、断裂、粉碎等各种破损现象。另外，熔融还原工艺通过侧吹物料喷枪将物料喷入熔池中，形成“涌泉”现象对熔池进行剧烈的搅拌，不同于传统高炉中只是在出铁时形成铁水环流对耐火层冲刷，熔融还原炉过渡区的耐火层时时刻刻在受到“涌泉”现象形成的渣铁漩涡流的剧烈冲刷，对耐火层侵蚀严重。熔融还原工艺采用间歇式出铁及出渣方式，渣铁液面的会发生明显的升降，而过渡区正好处在渣铁液面升降范围内，其耐火层的表面产生机械冲刷和摩擦，严重影响其使用寿命。

现有技术中的熔融还原炉大多通过耐火层自身形成的渣铁凝固层来对耐火层进行保护，但是耐火层上的渣铁凝固层由于无法得到及时的降温与冷却而造成稳定性及牢固性较差，且无法进行有效的控制，容易在耐火层上脱落，导致耐火层受到侵蚀，因而体积不断减少甚至形成空洞或垮塌，耐火层损坏严重时可能会造成炉体的烧穿，影响熔融还原炉的安全生产，降低熔融还原炉的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决耐火层不能够及时降温的问题，本发明提供了一种用于熔融还原炉过渡区的冷却装置，所述冷却装置设置为分层结构，包括热面冷却层和冷面保护层，所述热面冷却层与耐火层相贴合，所述热面冷却层包括第一金属壳体和设置于所述第一金属壳体内部的冷却管道，所述冷却管道穿出所述第一金属壳体并延伸形成进液管和出液管；

所述冷面保护层与所述热面冷却层相贴合并与所述耐火层共同夹持所述热面冷却层，所述冷面保护层包括第二金属壳体和贯穿所述第二金属壳体的进液通孔和出液通孔，所述进液管穿过所述进液通孔，所述出液管穿过所述出液通孔。

优选地，所述冷却管道包括第一冷却管道和第二冷却管道，所述第一冷却管道和所述第二冷却管道的中心线处于同一平面内；

所述第一冷却管道和所述第二冷却管道分别在所述第一金属壳体内部延伸，并通过U型弯曲回延，如此往复形成蛇形排布。

优选地，所述第一冷却管道具有第一进液管和第一出液管，所述第二冷却管道具有第二进液管和第二出液管；

所述第一进液管和所述第二进液管共同穿过所述进液通孔，所述第一出液管和所述第二出液管共同穿过所述出液通孔。

优选地，所述第一金属壳体采用纯铜或铜合金整体铸造而成，且所述第一金属壳体的厚度为80-100mm；