处理加热材料的容器及其冷却及方法技术

处理加热材料例如熔化材料的容器，以及冷却这种容器的方法，容器具有用流体冷却的密封舱装置，密封舱包括界定其空间的内壁和外壁；加压流体冷却液进此空间的入口；对内壁喷射冷却液的装置以维持内壁上的适宜温度；排除用过的冷却液的出口；在此空间与冷却液之间形成和维持压差的装置，以迫使用过的冷却液通过出口从空间排除。利用本发明专利技术的优选的实施例是作冶金容器例如电弧炉的炉顶或侧壁。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及装载和处理熔化材料的改进的容器和冷却这样容器的方法。本专利技术尤其指熔化金属容器的顶盖，这些容器诸如熔炼炉、吊包等等。装载熔化材料(特别是熔化金属)的装置，迄今为止，现有技术是依靠耐火材料衬里、或水冷、或两者的结合，来防止这些容器的壁、底及盖受熔化材料和废气所产生的高温。熔化金属例如为钢的情况下，这些温度可以超过2800°F(1540℃)。装备在这样容器中的耐火材料衬里价格高，且寿命短，即使这些衬里在容器的熔化线以上使用的场合也是如此。虽然现在已经用水来冷却这些容器的内表面(一般用结构钢板制成)，但在实践中通常是使用密封装置，其中加压的水完全充满容器壁、顶等夹套内的循环通道。这些装置一般需要在相当高的压力下的大容量的水。由于冷却水的堵塞在内壁上所引起的“局部过热”(“HotSpots”)，可能导致水急剧蒸发成蒸汽，因而可能造成密封装置结构的破裂。一旦在容器的内壁中发生泄漏，冷却水流进熔化材料时，便可能造成严重事故，例如由于水急剧蒸发成汽或发生其他有害反应而造成爆炸。这些问题除了损坏正在处理的熔化材料外，也会对生命和设备造成严重危害。在企图减轻这些问题的其他现有技术中都是利用复杂的、价格昂贵且难以维修的设备，这样的设备对于炼钢炉和其他熔化材料处理容器的周围场地及环境显然是不能令人满意的。考虑到现有技术的这些以及其他缺点，所以本专利技术的目的之一是提供一种重量相对较轻、简便而有效的装置，此装置用于冷却处理熔化材料的容器(特别是熔炼炉)的顶、壁和其他封闭表面。本专利技术的另一目的是提供一种在出现事故的情况下，把危及生命和设备的危险减少到最低限度的这样一种装置。本专利技术再一个目的是提供一种改进的装置，它减少熔化材料处理容器的顶和/或壁密封舱中所需要的冷却液的容积。本专利技术还有另外一个目的，即提供一种在这些容器密封顶舱内部不必安装耐火材料隔热衬里的冷却装置。本专利技术达到了上述及其它目的，这对于本
的人员来说是显而易见的，本专利技术提供一种熔化材料的容器，它具有流体冷却密封舱装置，此装置包括界定舱室空间的内壁和外壁;加压流体冷却液进入空间的入口;为保持内壁所要求的温度对内壁喷射冷却液的装置;排除用过冷却液的出口;以及在空间和冷却液出口之间建立和保持压差的装置，以迫使用过的冷却液通过出口排除。另一方面，本专利技术提供了一种冷却熔化材料容器的方法，容器包括流体冷却密封舱装置，此装置由界定舱室空间的内壁和外壁、流体冷却液在空间的入口和出口组成，此方法包括如下几个步骤(a)通过进口将加压流体冷却液注入空间;(b)将冷却液喷向内壁，以保持内壁为所要求的温度;和(c)同时保持空间和流体出口之间的压差，以迫使用过的冷却液通过出口排除空间。本专利技术的较好的实施例是用作冶金容器(例如电弧炉)的顶或盖。用过的冷却液最好是从炉顶内壁和外壁之间的内部空间被强制排出，这种强制排出是借助于一种可通入一种气体(例如空气或氮)的装置来实现的，这种气体的压力高于大气压但又介于加压冷却液的压力和出口冷却液的压力之间，以便确保有效地置换冷却液。当这样的盖子用在倾斜的容器时，使用二个或多个的冷却液出口，并带有一个能确定何时一个出口抬至高于另一出口的装置。在倾斜期间，抬高的出口关闭以防止盖内减压，炉顶的下侧包括突出的中空短管，从炉顶内壁伸向炉子的内部，以捕集和保持熔化材料的凝固部分，例如，溅射的炉渣，它与炉顶下侧接触就在此处形成一种粘附较牢的隔热衬里，它对炉顶起着降低热冲击的作用。通过在炉顶内壁下侧就地适当形成的隔热炉渣衬里和能固定这些炉渣到内壁的所述下表面，炉顶就可以在装料时或诸如此类的操作中移开，然后复位于炉子上面而不会失去隔热的炉渣衬料。这就会防止内壁经受剧烈的温度改变，并从而有效地使可能招致内壁在应力作用下开裂的热冲击减小到最低限度。用突出的中空管可以将喷溅的炉渣捕集于突出管内及其周围，这样就会对炉渣衬里起琶ㄗ饔茫佣词沟甭ヒ贫保睦镆步艚艄套旁诼ツ诒诘南卤砻嫔稀 本专利技术装置的效率是很高的，它比水满流法所用的冷却水显著减少，例如，在用本专利技术装置的一个实例中，所用的水只及在现有技术的一个典型的水满流法装置中所用水的大约一半。所需冷却水量的显著减少，对于那些没有充分水源来供应常用水冷装置所需的一些金属制造厂商来说尤为重要。此外，对工作板面喷射的清洗作用能保持板面的清洁，从而加强冷却效率和延长炉子和/或部件的使用寿命。而在某些现有技术的装置中，结垢和淤渣可能在管道内或在封闭的装置中沉积，为了保持有效的冷却，常需清理或对水进行化学处理。冷却液最好是水或基本为水的流体，而且要大量喷射，以使喷射液滴由于表面积的接触而吸收热量，如需要时，可将热电偶装于钢板中来测温，这些热电偶可以与适当的控制器相连接，以调节冷却液的流速来保持所希望的温度。喷射装置所产生的冷却液流体的液滴与很大的表面面积接触，结果形成很强的冷却能力。此外，虽然冷却液流体(水)的温度在正常情况下达不到212°F，但如果由于发生了暂时性的局部过热等情况时，水温便可达到了这样高的温度，此时便发生了迅速蒸发，冷却液的蒸发潜热用于冷却工作板，可以使热量的去除约相当用水满流冷却法所能达到的十倍。喷射冷却装置比现有技术水满流装置所需的维修也显著减少。例如在后一装置中如果水温超过约140°F，就会析出沉淀，引起结垢并堆积于需冷却的表面上，从而降低冷却效率。再进一步说，如果在现有技术装置中水温超过212°F，就可以产生蒸汽，因而出现可能发生爆炸的危险。但正如前所述，本专利技术的水的喷射对要冷却的表面具有清洗作用，因而有利于保持其不结垢等。此外，本专利技术装置可以用足够的压力进行喷射。本装置对冷却空间或板壁的检修也是便利的，必要时能易于清洗或修理。另一方面，水满流装置有个别的板壁必须取出和冲洗以维持其寿命。此外，水满流装置还需要相当数量的挠性导管、管道、阀门等等以备连接、脱连和维修之用。再者，按照本专利技术的结构，不需要预敷设耐火材料衬里，这样便可避免用耐火衬里炉子所必需的设备过重及费钱耗时的维修等问题。附图说明图1实施本专利技术的一个电弧炉顶上部的截面侧视图。图2本专利技术的电弧炉顶平面图，局部剖面以显示炉顶的内部结构。图3沿图2的3-3线剖视炉顶部分的立剖面图。图4图2炉顶下侧的部分透视图。图5利用本专利技术一个实施例的一个电弧炉侧面的示意图。本文所用的容器是意指处理被加热物质的容器，诸如处理熔化材料的容器、处理热气体或液体的管道、处理热气体或液体的弯头等等。本专利技术可以理想地用于处理熔化材料容器的各个不同的部分，例如，这些容器的顶壁、侧壁或底壁。本专利技术优选的实施例示于图1，2，3，4和5，其中示出了一个电弧炉及相关的炉顶结构，在所有图中用相同的数字标记同类的零部件。本专利技术的流体冷却密封舱装置的第一优选实施例示于图1和2。在此实施例中，密封舱装置包括一个圆形电弧炉顶10(以截面示出)，它坐落在一个典型的电弧炉12的顶上。炉子12正好在边缘13以下的部分是由衬以耐火砖17或其他隔热材料的钢炉壳15组成。在熔化线以上的炉子的侧壁，也可以按照本专利技术选用下述的内部喷射冷却装置与顶10相联接，而由内侧和外侧钢板建造。炉顶10有一适合接纳三个电极70、72和74的中心电极开口32，上盖11和顶底39之间有一中空内舱23，本文档来自技高网...

【技术保护点】
处理加热材料的容器，所述容器具有流体冷却密封舱装置，此装置包括：界定此舱室空间的内壁和外壁；加压流体冷却液进入所述空间的入口；对内壁喷射冷却液的装置，以保持内壁的适宜温度；排除用过的冷却液的出口；和维持所述空间和所述冷却 液出口之间的压差的装置，以迫使用过的冷却液通过所述出口排出所述空间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉霍华德伯恩威尔，
申请(专利权)人：联合碳化公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]