一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件的制作方法

1.本实用新型涉及熔融还原炉熔融渣通道技术领域，尤其涉及一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件。


背景技术：

2.hismelt熔融还原工艺是迄今为止唯一一种完全不使用焦炭和烧结矿的炼铁新技术，hismelt熔融冶金工艺技术利用非焦煤煤粉及铁矿粉采取喷射冶金方式生产液态生铁，流程短，污染小，铁水质量好，是解决我国焦煤资源有限和环保问题的先进冶金技术。
3.熔融还原炉(简称srv炉)是hismelt工艺的核心设备，含铁物料和煤粉、石灰等固体料通过安装在srv炉上的固体料喷枪喷入srv炉熔池内，固体物料在熔池内发生一系列物理化学反应，最终生成液态的铁水和液态的熔融渣。熔融渣密度小于铁水的密度，因此熔融渣始终在铁水的上表面。随着反应的进行，熔融渣的液面不断上升，当熔融渣液面上升到一定程度时，就要进行出渣操作。srv炉出渣操作一般每间隔两小时一次，出渣时间大约为40分钟。
4.现有的srv炉熔融渣排出通道上设有通道外套及通道内套，内套固定在外套上，内套既要承受来自炉内熔融渣的高温，又要经受快速流动熔融渣的冲刷。因此，熔融渣排出通道上的内套需要具有一定的耐热性及耐腐蚀性。采用现有的熔融渣通道组件，在进行出渣操作时，虽然熔融渣的一部分热量能够被外套带走，但仍有大量的热量不断地加热内套。内套在经过熔融渣多次侵蚀后，会出现严重的变形及烧损，内套烧损到一定程度后，熔融渣就会对铜制外套进行侵蚀。因此，为了确保安全生产需要定期对内套进行更换。虽然，现在也有采用水冷结构对内套进行冷却的，但内套中靠近冷却水管的位置在进水冲刷力的作用下经常会出现疲劳裂纹，导致漏水现象的发生，也需要经常更换内套，频繁地更换内套既降低了srv炉的生产效率，增加了生产成本，又造成了物料的浪费。
5.因此，目前需要研发出一种新型的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件，以克服和改善上述现有技术中的一个或多个缺点，或者至少提出一种有效的可选方法来解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对上述的不足，本实用新型提供了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件。本技术提供的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，能够满足熔融还原炉高温高速的排渣要求，有效地提高了熔融渣通道内套的耐热性、耐腐蚀性，避免了熔融渣侵蚀后内套容易出现烧损变形等问题，延长了熔融渣通道内套的使用寿命，降低了内套的更换频率，确保了srv炉的生产效率，节约了生产成本。
7.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
8.本实用新型实施例一方面提供了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，其中，包括第一套体、第二套体、输入管、输出管、导流元件及固定元件，第一套体内壁用以界定排
出熔融渣的通道，第一套体外壁上设置有耐磨层；第二套体套设于第一套体外侧，第二套体内壁与第一套体外壁相互配合形成有用以冷却介质流动的冷却介质腔；输入管一端与冷却介质腔的输入口连通，用以输入冷却介质；输出管一端与冷却介质腔的输出口连通，用以输出冷却介质；导流元件设置于冷却介质腔内用以分隔输入的冷却介质与输出的冷却介质；固定元件设置于第二套体的外壁上且靠近熔融还原炉的一端，用以将熔融渣通道内套固定至熔融还原炉上。
9.在用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种优选的实施方式中，耐磨层设置于第一套体外壁且位于输入管与冷却介质腔的连接处。
10.进一步地，耐磨层为采用碳化钨焊条堆焊至第一套体外壁，耐磨层的厚度为10-15mm，耐磨层的硬度大于60hrc。
11.在用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种优选的实施方式中，导流元件呈螺旋状，或导流元件呈迂回曲折状。
12.进一步地，导流元件为采用圆钢或钢板焊接至第一套体外壁上。
13.在用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种优选的实施方式中，冷却介质采用液体冷却剂，液体冷却剂至少包括除盐水或蒸馏水；和/或冷却介质采用气体冷却剂，气体冷却剂至少包括压缩空气或压缩氮气。
14.在用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种优选的实施方式中，输入管另一端设置有连接盘，连接盘用以连接冷却介质循环系统；和/或输出管另一端设置有连接盘，连接盘用以连接冷却介质循环系统。
15.在用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种优选的实施方式中，固定元件设置有固定孔，固定孔以固定元件轴线为中心呈等距离圆周分布。
16.本实用新型实施例另一方面提供了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道套件，其中，包括通道外套及上述任一项所述的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，通道外套套设在通道内套外侧，通道外套内壁与通道内套第二套体外壁贴合。
17.在用于熔融还原炉的熔融渣通道套件的一种优选的实施方式中，通道外套采用铜制外套，通道内套采用钢制内套。
18.在用于熔融还原炉的熔融渣通道套件的一种优选的实施方式中，外套与内套均呈圆锥形。
19.通过本实用新型实施例技术方案，可以达到以下有益效果：
20.(1)本实用新型实施例示例的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套通过设置冷却介质腔、输入管、输出管、导流元件等冷却结构，能够使熔融渣在内套第一套体的内壁冷却凝固形成保护层，保护内套不被流动的高温熔融渣侵蚀；同时，在第一套体的外壁上设置耐磨层，增强了第一套体的耐磨性，减轻了循环的冷却介质对第一套体外壁的冲刷，在冷却结构及耐磨材料的双重作用下，能够有效地延长熔融渣通道内套的使用寿命，减少更换内套的频次及内套的消耗，提高熔融还原炉的有效作业率，节约生产成本。
21.(2)本实用新型实施例示例的用于熔融还原炉的熔融渣通道套件，能够有效地避免通道外套被烧损导致安全隐患。由于通道内套具有较高的耐热性及耐腐蚀性，可以有效地避免了内套被熔融渣侵蚀烧损，从而有效地避免了外套暴露在熔融渣中导致外套被烧损的安全隐患，减少了外套更换频率，避免了因更换外套造成的熔融还原炉停炉等情况，降低
了生产成本。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1用以说明本实用新型一实施例中的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套的一种结构示意图；
24.图2用以说明本实用新型一实施例中的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套上输入管、输出管的一种结构示意图；
25.图3用以说明本实用新型一实施例中的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套中导流元件的一种结构示意图。
26.附图标记：
27.1-第二套体；2-第一套体；3-固定元件；4-输入管；5-输出管；6-连接盘；7-导流元件；8-耐磨层。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.首先，对本实用新型所揭示的技术方案的技术构思进行说明。现有的srv炉熔融渣排出通道上设有通道外套及通道内套，内套固定在外套上。在熔融还原炉排渣过程中，内套既要承受来熔融渣的高温，又要经受快速流动熔融渣的冲刷。内套在经过熔融渣多次侵蚀后，会出现严重的变形及烧损，烧损到一定程度后，熔融渣就会对外套进行侵蚀，若外套出现烧损，则需要停炉更换。因此，为了确保安全生产需要定期对内套进行更换。频繁地更换内套既降低了熔融还原炉的生产效率，增加了生产成本，又造成了物料的浪费。虽然，目前也有采用水冷结构对内套进行冷却的，但内套中靠近冷却水管的位置在进水冲刷力的作用下经常会出现疲劳裂纹，导致漏水现象的发生，同样需要经常更换内套。
30.因此，目前需要研发出一种新型的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件。
31.具体采取的方案是：
32.如图1所示，本实施例提供了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，其中，包括第一套体2、第二套体1、输入管4、输出管5、导流元件7及固定元件3，第一套体2内壁用以界定排出熔融渣的通道，第一套体2外壁上设置有耐磨层8；第二套体1套设于第一套体2外侧，第二套体1内壁与第一套体2外壁相互配合形成有用以冷却介质流动的冷却介质腔；输入管4一端与冷却介质腔的输入口连通，用以输入冷却介质；输出管5一端与冷却介质腔的输出口连通，用以输出冷却介质；导流元件7设置于冷却介质腔内用以分隔输入的冷却介质与输出的冷却介质；固定元件3设置于第二套体1的外壁上且靠近熔融还原炉的一端，用以将熔融渣通道内套固定至熔融还原炉上。
33.本实施例示例的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套通过设置冷却介质腔、输入管
4、输出管5、导流元件7等冷却结构，能够使熔融渣在内套第一套体2的内壁冷却凝固形成保护层，保护内套不被流动的高温熔融渣侵蚀；同时，在第一套体2的外壁上设置耐磨层8，增强了第一套体2的耐磨性，减轻了循环的冷却介质对第一套体2外壁的冲刷，在冷却结构及耐磨材料的双重作用下，能够有效地延长熔融渣通道内套的使用寿命，减少更换内套的频次及内套的消耗，提高熔融还原炉的有效作业率，节约生产成本。
34.在一种优选的实施方式中，如图1所示，耐磨层8设置于第一套体2外壁且位于输入管4与冷却介质腔的连接处。
35.由于冷却介质输入管4与冷切介质腔连接处的第一套体2外壁最容易受到冷却介质的冲刷，最容易出现疲劳裂纹的位置，因此在此处设置耐磨层8，一方面可以有效地增加第一套体2外壁的耐磨性，延长内套的使用寿命，另一方面可以节约耐磨材料。
36.进一步地，耐磨层8为采用碳化钨焊条堆焊至第一套体2外壁，耐磨层8的厚度为10-15mm，耐磨层8的硬度大于60hrc。
37.第一套体2外壁与第二套体1内壁之间形成的冷却介质腔空间有限，因此采用堆焊的方式设置耐磨层8，能够保证耐磨层8的厚度达到抗冷却介质冲刷的要求。
38.在一种优选的实施方式中，如图3所述，导流元件7呈螺旋状。导流元件7也可以成迂回曲折状。将导流元件7设置成螺旋状或迂回曲折状，都是为了有效地将输入、输出的冷却介质的分隔开，确保进入冷却介质腔中的冷却介质能够全部流出，以增强冷却效果。
39.进一步地，导流元件7为采用圆钢或钢板焊接至第一套体2外壁上。
40.在一种优选的实施方式中，冷却介质采用液体冷却剂，液体冷却剂比如可以包括除盐水或蒸馏水。可以直接接入熔融还原炉循环水系统，采用除盐水或蒸馏水等冷却介质对内套进行冷却降温，结构简单、方便实现。
41.在一种优选的实施方式中，冷却介质采用气体冷却剂，气体冷却剂比如可以包括压缩空气或压缩氮气。在冷却介质输入、输出管5不方便接入熔融还原炉循环水系统的情况下也可以接入压缩空气或压缩氮气，特别是压缩氮气本身为熔融还原炉固体料喷吹的运输介质，获取方便，使用压缩的气体膨胀吸热达到冷却的目的。
42.在一种优选的实施方式中，输入管4另一端设置有连接盘6，连接盘6用以连接冷却介质循环系统。在一种优选的实施方式中，输出管5另一端也设置有连接盘6，连接盘6用以连接冷却介质循环系统。通过设置连接盘6，可以很方便地实现，冷却介质输入管4、输出管5与熔融还原炉循环水系统或循环气系统的连接。
43.在一种优选的实施方式中，固定元件3设置有固定孔，固定孔以固定元件3轴线为中心呈等距离圆周分布。通过设置固定孔，可以很方便地将内套固定在外套上。
44.进一步地，如图2所示，固定元件3采用压板，压板与第二套体1外壁焊接在一起，压板周围有按圆周均布的四个凸缘，凸缘上加工有固定孔，可以采用螺栓将压板通过固定孔固定在熔融渣通道外套上。
45.本实施例另一方面提供了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道套件，其中，包括通道外套及上述任一项所述的用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，通道外套套设在通道内套外侧，通道外套内壁与通道内套第二套体1外壁贴合。
46.在一种优选的实施方式中，通道外套采用铜制外套，通道内套采用钢制内套。进一步地，外套与内套均呈圆锥形。
47.本实施例示例的用于熔融还原炉的熔融渣通道套件，钢制内套与铜制外套配合使用，钢制内套设置在铜制外套内部，并固定在铜制外套上，铜制外套固定在熔融还原炉上。钢制内套作为熔融渣的排出口不断与高温熔融渣接触，内套中设置冷却结构，并且在第一套体2外表面冷却介质输入管4下方位置堆焊有耐磨层8。这样设置一方面当熔融渣与内套的表面接触时，由于冷却介质的冷却作用，熔融渣能够附着在内套的表面降低熔融渣通道套件的热负荷，保护熔融渣通道套件不被烧损，另一方面堆焊的耐磨层8能够保护第一套体2外壁不被冷却介质流冲刷，延长钢制内套的使用寿命，降低了内套及外套的更换频次，提高了熔融还原炉的有效作业率。
48.为便于理解，下面对上述用于熔融还原炉的熔融渣通道内套及套件做进一步的描述：
49.本实施例示例了一种用于熔融还原炉的熔融渣通道内套，内套第二套体1、第一套体2、固定元件3、冷却介质输入管4、冷却介质输出管5、冷却介质腔及在第一套体2外壁上堆焊的耐磨层8。
50.通道内套的第一套体2及第二套体1均呈圆锥形，第二套体1外壁斜角角度与通道外套内壁的斜角角度一致，否则安装时内套与外套之间存在间隙，容易使熔融渣渗入内套与外套之间，导致内套变形烧损。
51.熔融渣通道内套为一焊接结构件，内套可以采用普通的碳钢或者是低合金钢制成。内套中的第二套体1是由锻造钢坯加工而成，内套组装前，先将第二套体1沿轴线一分为二，然后分别焊接在第一套体2上，最后再将分开的两半第二套体1焊接牢固。
52.熔融渣通道内套中的第一套体2也是由锻造钢坯加工而成的。第一套体2与第二套体1之间形成冷却介质腔。第一套体2大端外圆处设置有冷却介质输入管4及输出管5，并且冷却介质输入管4、输出管5分别与冷却介质腔相连通。
53.形成冷却介质腔的第一套体2外壁斜角角度与第二套体1内壁斜角角度一致，第一套体2内壁的开口直径和斜角角度根据熔融还原炉的出渣量和出渣速度设计。一般情况下，熔融还原炉每次的出渣量为60-100吨，出渣时间控制在30-50分钟时间内，因此出渣速度一般控制在1.2-3吨/分钟。根据出渣速度，第一套体2内壁的直径一般为80-100mm，内壁斜角角度一般为15
°‑
20
°
。
54.固定元件3是熔融渣通道内套的固定装置，固定元件3焊接在第一套体2的外壁上。固定元件3比如可以采用压板，压板周围有按圆周均布有四个凸缘，凸缘上加工有固定孔，可以使用螺栓将压板通过固定孔固定在熔融渣通道外套上。
55.冷却介质管路包括冷却介质输入管4和输出管5，冷却介质管路一端焊接在冷却介质腔的输入口、输出口上，另一端焊接有连接盘6，便于与外接的冷却介质循环系统连接。冷却介质输入管4或输出管5的内径为40-50mm，冷却介质的流量为20-30吨/小时。
56.为了便于与熔融还原炉的循环冷却水系统连接，冷却介质输入管4及输出管5的顶端焊接有连接法兰盘，法兰盘上设置有均匀分布的通孔，便于使用螺栓连接。为了更好地适应空间位置及与外接管路连接，冷却介质输入管4和输出管5，分为两半段，输入管4的前半段与输出管5的前半段之间，相互呈40
°‑
50
°
角分布，后半段平行分布。且冷却介质输入管4、输出管5的前半段均与内套轴线呈60
°‑
70
°
角。
57.冷却介质腔由第一套体2与第二套体1配合形成，冷却介质腔的间隙为10-15mm，根
据熔融渣出渣速度和出渣量确定。冷却介质腔内设置有导流元件7，导流元件7由圆钢或钢板焊接在第一套体2外壁上。导流元件7将输入的冷却介质与输出的冷却介质分隔开，便于增强冷却效果。
58.导流元件7比如可以采用导流槽。导流槽可以是螺旋状的，也可以是迂回曲折状的，目的都是为了保证进入冷却介质腔的冷却介质能全部流出，增强冷却效果。
59.本实施例示例的熔融渣通道内套的材质可以为普通的碳钢或低合金钢。
60.本实施例示例的熔融渣通道内套的第一套体2外壁堆焊有耐磨层8，在冷却介质输入管4的下方，耐磨层8的厚度为10-15mm，堆焊的面积为覆盖整个冷却介质输入管4的下方位置。
61.堆焊耐磨层8的材质为碳化钨焊条，堆焊层硬度要达到60hrc以上，推荐的焊条的化学成分见下表所示。
62.化学元素cwmnsife含量/％1.5-3.040.0-50.0≤2.0≤4.0其余
63.本实施例示例的熔融渣通道内套中的冷却介质可以是除盐水或蒸馏水。在水管不方便接入熔融还原炉循环水系统的情况下，冷却介质也可以是压缩空气或压缩氮气。特别是压缩氮气本身为熔融还原炉固体料喷吹的运输介质，获取方便，使用压缩的气体膨胀吸热达到冷却的目的。
64.本实施例示例的熔融渣通道内套加工完成后需要进行水压试验，试验条件为10公斤压力保压30分钟。
65.实施方式1
66.假定熔融还原炉的每次熔融渣出渣量为60吨，为了满足生产节奏，出渣时间必须控制在40分钟左右，出渣速度为1.5吨/分钟，根据熔融渣的流速，熔融渣通道内套的内孔直径约为80mm，出口的角度为15
°
，冷却介质输入管4、输出管5的内径为40mm，冷却介质腔的间隙为12mm，第一套体2外壁冷却介质输入管4下方位置堆焊的耐磨层8厚度10mm，冷却介质输入管4、输出管5的流量为20吨/小时。
67.实施方式2
68.假定熔融还原炉的每次熔融渣出渣量为100吨，为了满足生产节奏，出渣时间必须控制在40分钟左右，出渣速度为2.5吨/分钟，根据熔融渣的流速，熔融渣通道内套的内孔直径约为100mm，出口的角度为20
°
，冷却介质输入管4、输出管5的内径为50mm，冷却介质腔的间隙为15mm，第一套体2外壁冷却介质输入管4下方位置堆焊的耐磨层8厚度12mm，冷却介质输入管4、输出管5的流量为30吨/小时。
69.本实施例示例的熔融渣通道内套设置在通道外套内，通道外套与熔融还原炉连接。通道外套采用铜制外套，通道内套采用钢制内套。熔融渣通道采用铜制的外套和钢制的冷却内套相配合的结构，铜制外套具有散热能力强，导热性好，使用寿命长等优点，固定在熔融还原炉上，降低了熔融渣通道的热负荷。钢制内套安装在铜制外套上，熔融渣排出时，熔融渣与钢制内套接触，避免了其与铜制外套接触，同时内套中的冷却结构降低了内套的热负荷，延长了内套的使用寿命。避免了因内套烧毁，使铜制外套暴露在熔融渣中，导致铜制外套烧损的情况，从而保护了铜制外套，进一步减少了内套及外套的更换频次，提高了熔融还原炉的作业率。原有的非冷却熔融渣通道内套使用寿命平均约10天左右，而本实施例
示例的熔融渣通道内套的使用寿命延长至60天左右，是原来使用寿命的6倍。原有的内套由304耐热不锈钢材质的压板和35钢材质的套筒组成，而本实施例示例的熔融渣通道内套只需要使用35号钢制作即可，并且更换频次的降低也减少了物料的消耗，降低了材料的成本。本实用新型中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
70.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
71.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
72.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
73.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
74.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
75.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。