[发明专利]用于炉子的耐火墙壁

说明书

本发明涉及一种用于炉子特别是用于冶金炉的耐火墙壁，这类冶金炉有例如在操作时具有高的工艺温度的高炉，其墙壁结构受到高的热负荷，它包括：

-一钢的外壁，

-一耐火炉衬，该炉衬由一层或更多层位于外壁内侧上的能很好地导热的材料构成，以及

-用于冷却耐火墙壁结构的装置。

采用这种类型的墙壁结构，耐火炉衬就暴露在高温下。因此，耐火炉衬出现相当大的磨损，并且使它的使用寿命降低。在现有技术中，通过冷却将基准温度保持成低的，并且企图通过使用具有高的导热率的耐火材料如石墨、半石墨或其它含有石墨的耐火材料保持内部温度为低的。冷却耐火墙壁结构的装置可包括在钢壁外面的装置例如喷水冷却、空气冷却或用于液体冷却剂的冷却导管，或其它在钢壁内侧上的装置，例如水冷的冷却元件如通常用铜制成的板式冷却器或冷却板。

本发明的目的在于减少此墙壁结构的磨损并提高使用寿命。

本发明的目的还在于建立一种用于炉子的耐火墙壁结构的修补方法，它能延长使用寿命。

采用本发明，这些目的就可以达到，因为墙壁结构还包括在耐火墙壁结构上的空隙中能很好地导热的永久性金属填充物，该填充物在间隙中熔化，然后在凝固后形成一个跨接间隙的低热阻。

本发明基于这样的见解，即在常常具有复合材料性质的耐火墙壁结构中不可避免地产生或形成的间隙对于通过其发散的热流形成相当大的热阻，以致耐火炉衬的内部温度仍然很高。处于熔融状态的填充物与间隙壁形成紧密的热接触，这种接触在凝固以后保持不变，并且填充材料有良好的导热率，上述两点共同提供了一个跨过间隙的低热阻，从而耐火炉衬的内部温度可以下降。在某些情况下，像炉渣这样的层甚至可凝固并堆积在内侧上。这样就形成一个永久的耐磨层。

在WO95/22732中描述了一种用于炉子的墙衬的结构，其中，导热率高的元件从冷却的金属外壳延伸至耐火炉衬中。这些元件本身可由耐火材料构成，其上的孔已经浸渍以金属。此专利申请未涉及由位于耐火砖之间或元件与耐火砖之间的间隙形成的热障的减少。

具有导热性良好的金属填充物的间隙最好是耐火炉衬上的一个间隙，或是位于钢外壁与耐火炉衬之间的间隙，或者，如果用于冷却耐火墙壁结构的装置是水冷的铜冷却元件，则是位于耐火炉衬与冷却元件之间的间隙。耐火炉衬上的间隙可以是两层耐火炉衬之间的间隙，或是位于两个元件如耐火炉衬的大块砖与砖块之间的间隙，或者例如是耐火炉衬材料中的热裂缝的间隙。最有效的是填充在与热流成直角的间隙中的填充物，从而可以减少对散热的热阻。

金属填充物的熔化温度最好低于工艺温度，高于200℃并低于1100℃，填充物具有大于15W/m℃的导热系数。

填充物最好从由锡、铅、锌、铝、银、铜和它们的合金及其组合物构成的组中选取。

最好，填充物在操作时通过熔化在组装耐火墙壁结构时放在间隙的中金属箔而得到，此时使填充物在组装时以熔融状态浇铸到间隙中；或者是在操作时通过熔化一种在组装耐火墙壁结构时以包含金属颗粒的物质的形式施加在间隙中的金属而得到填充物。本发明的这些实施例全都是非常有效的。

采用含有金属颗粒的物质的实施例也适用于较宽的间隙，诸如那些通常用火泥、混凝土、捣打混合物、水泥或其它粘结剂填满的接缝，例如图2中的位于外套1和石墨层3′之间的接缝。在这些物质中加入呈粉末、颗粒、制粒原料、碎屑、针、短线材或类似物形式的金属颗粒。这种载有金属的物质在装配耐火墙壁结构的过程中放在接缝中。在此状态下，金属颗粒均匀分开地存在于有关的接缝中，但是仍然不能跨越接缝形成热桥。但是，在金属熔化并再次凝固以后，接缝并不均质地填充以金属，而是在充分装入具有例如体积百分比为10～40％的金属颗粒的物质时在整个接缝中形成连续的具有海绵状或饼干状组织的金属晶格，并且由于金属有良好的导热率而具有低的热阻，从而形成一热桥。

填充物还最好在操作时通过熔化其形状为一个或更多的球团的金属而得到，将这些球团在开始运转炉子之前或之后放入耐火墙壁结构中的一个或更多的空穴中。在某些情况下，在另一实施例中，球团也可以在操作时放入。在本文中，球团可采取能单个或多个地放入空穴中的填充物的形式，例如圆的、椭圆的或圆柱形的小片，但是也可以是配合在空穴中的成形件，或者是在将其于操作中连续放入的情况下例如被做成棒形件。例如，在温度波动的情况下，例如在耐火墙壁通气的地方，也可以采用具有计量孔的容器，从而使填充物经过一段较长的时间排出或分几次排出。