專利名稱：冶金處理設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及在冶金容器中進行冶金處理的冶金處理設備。本發明尤其是但不排他的應用在從諸如礦石、部分還原礦石以及含金屬廢流的含金屬喂入材料中，利用直接熔煉工藝產生熔融純金屬或熔融金屬合金的設備。
背景技術：
在以申請人名義提出的美國專利6267799和國際專利公開WO96/31627中，描述了一種已知的直接熔煉工藝，一般稱之為HIsmelt(直接熔融還原)工藝，其主要依賴熔化金屬層作為反應介質。這些公開物中所述的HIsmelt工藝包括(a)在容器中形成熔鐵和爐渣的熔池；(b)噴射入熔池中(I)典型為金屬氧化物的金屬給料物質；以及(II)典型的為煤炭的含碳材料，其用作金屬氧化物的還原劑和能量源；以及(c)在金屬層中將含金屬給料物質熔煉為金屬。
這里的術語“熔煉”應理解為熱力過程，其中發生用于還原金屬氧化物的化學反應，以生成液態金屬。
HIsmelt工藝還包括例如從熔池中釋放出的CO和H2這樣的二次燃燒氣體，這些氣體在熔池上方與含氧氣體發生二次燃燒，并將二次燃燒產生的熱量傳遞給熔池，以形成所需熱量來熔煉含金屬給料物質。
HIsmelt工藝還包括在熔池的名義靜止表面上方形成轉變區，其中有適當質量的上升而后下降的熔融金屬和/或熔渣的小滴或濺液或液流，其提供了一種有效的介質來將熔池上方的二次燃燒反應氣體生成的熱能傳遞給熔池。
在HIsmelt工藝中，通過多個噴槍/鼓風口將含金屬給料物質和固態含碳材料噴射到金屬層中，所述噴槍/鼓風口傾斜于垂直方向，以穿過熔煉容器的側壁向下和向內延伸，并進入容器的底部區域中，從而將固態材料輸送至容器底部內的金屬層中。為了促進容器上部內反應氣體的二次燃燒，可將富含氧氣的熱空氣流通過向下延伸的熱空氣噴射噴槍鼓吹噴射入容器的上部區域中。通過廢氣管將容器中反應氣體二次燃燒后產生的廢氣從容器上部清除。
HIsmelt工藝能夠在單個結構緊湊的容器中通過直接熔煉而生成大量的熔融金屬。該容器在整個熔煉過程中必須用作容納極高溫度下固體、液體和氣體的壓力容器，且所述熔煉過程可能會延續很長時間。如以申請人名義提出的美國專利6322745和國際專利公開WO00/0185中所述，容器可由包含爐底、且由耐火材料形成的鋼殼構成，且其具有至少與熔融金屬相接觸的基部和側部，側壁從與熔渣層和氣體連續空間相接觸的爐底側邊向上延伸，那些側壁的至少一部分由水冷板塊構成。這樣的板塊可呈雙蜿蜒形，其間交替沖壓或噴補有耐火材料。其它的冶金容器具有內部耐火材料和耐火冷卻系統。例如在傳統的造鐵高爐中，冷卻系統一般包括一系列由堅固的鑄鐵制成的冷卻板，其能夠經受通過高爐支柱向上延伸的大負荷所產生的作用力。這些冷卻板僅在更換襯里的過程中進行替換，在這期間，高爐關閉較長時間。對于連續工作的高爐而言，其更換襯里的間隔可在二十年以上，一次更換襯里要延續幾個月以上。
另一方面，例如對于用來批量生產鋼材的電弧爐而言，可以使用簡單地從支撐框懸垂下來的冷卻板塊，且在移除蓋子時，便可以進入到支撐框中，從而其冷卻板塊幾乎是作為消耗品使用的。在其它預計關閉時間或爐次之間，可對其進行更換和/或維修。
進行HIsmelt工藝的冶金容器存在特定問題，即所述工藝連續進行，且容器必須作為壓力容器關閉很長時間，典型的將近一年左右或更長時間，然后必須如本申請人提出的美國專利6565798中所述的那樣在很短時間內快速更換襯里。這就需要將內部水冷板塊安裝在具有受限入口的區域內，且需要配置能夠對進出于各個板塊的冷卻劑水流進行控制的冷卻劑流系統。
發明內容
本發明提供一種冶金處理裝置，包括(a)中空冶金容器；(b)多個冷卻板塊，其形成用于該容器至少一上部的內襯，每個板塊具有供冷卻劑流從中穿過的內部通道；(c)用于該板塊的冷卻劑入口和出口連接件，其位于圍繞容器外部分布的位置處；以及(d)供冷卻劑流進出于板塊入口和出口連接件的冷卻劑流系統，該冷卻劑流系統包括大體水平延伸且至少部分圍繞容器的供應管和返回管；連接至主供應管和板塊入口連接件的第一系列垂直小管；以及連接至返回管和板塊出口連接件的第二系列垂直管。
該冷卻劑流系統可支承于至少部分圍繞容器的塔結構上。
所述塔結構可包括具有互連立柱和橫梁的結構框架，且其可具有接近容器和/或冷卻劑流系統的通路。
所述主冷卻劑供應管和返回管均支承于所述塔結構的上部，并且第一和第二小橫截面管可由此向下延伸。
每個供應管和返回管可呈大體U形結構，并大體圍繞容器上端配置。
第一和第二系列垂直管可通過各個單獨的允許調節冷卻劑流單獨進出于板塊的入口和出口閥連接至板塊入口和出口連接件。
可通過撓性連接件形成對板塊入口和出口連接件的連接。
所述冶金容器可安裝用于將熱氣向下噴入容器上部的熱氣噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且所述塔結構也可對用于使冷卻劑流進出于熱氣噴槍的冷卻劑流通道的氣體噴槍冷卻劑流系統進行支承。
該冶金容器還可安裝一系列用于將固體噴入容器下部的固體噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，該塔結構也可對用于使冷卻劑流進出于固體噴槍的冷卻劑流通道的固體噴槍冷卻劑流系統進行支承。
為了對本發明進行進一步的解釋，下面將參照附圖對一個實施例進行詳細說明，其中圖1為具有內部冷卻板塊的直接冶煉容器的垂直截面圖；圖2為圖1所示容器的俯視圖；圖3示出襯在所述容器的主圓筒部分內的冷卻板塊的布置；圖4為圖3所示冷卻板的展開圖；圖5所示展開圖，圖解地示出了安裝到所述容器上的整套冷卻板塊；圖6為安裝到容器圓筒部分上的一個冷卻板塊的正視圖；圖7為圖6所示板塊的俯視圖；圖8為沿圖6中8-8線得到的橫截面圖；圖9為圖6所示冷卻板塊的正面圖；圖10示出了冷卻板塊的細部；
圖11和圖12為冷卻板塊連接到容器殼體的詳解圖；圖13所示為容器進入塔，其圍繞直接冶煉車間內的直接冶煉容器而延伸，且具有供冷卻劑流進出于容器冷卻板塊以及去往安裝在容器上其它裝置的冷卻劑流系統；圖14進一步示出了容器進入塔的結構；圖15所示為進入塔上的容器和部分冷卻劑流系統；以及圖16所示為移除容器后的冷卻劑流系統；以及圖17a和圖17b所示為容器以及進入塔和冷卻劑流系統的圖解示意圖。
具體實施例方式
圖1和圖2所示為適用于美國專利6267799和國際專利公開WO96/31627中所述HIsmelt工藝操作的直接熔煉容器。所述冶金容器以標號11總體表示，并且其具有包括耐火磚形成的基部13和側部14在內的爐底12，用于連續排出熔融金屬的前爐15和用于排出熔融爐渣的出渣口16。
所述容器的基部固定至鋼制外部容器殼體17的底面端，且包括主圓筒部分18、向上和向內的錐形頂部19、以及限定了廢氣室26的上部圓柱部分21和蓋部22。上部圓柱部分21具有用于廢氣的大直徑出口23，蓋部22具有開口24，以在所述開口24內安裝用于將熱空氣吹入容器上部區域內的向下延伸的氣體噴槍。該熱氣噴槍受到內部水冷，并且具有供冷卻水向內和向外流動的內部和外部環形冷卻劑流路。更具體而言，這個噴槍可具有如美國專利6440356所公開的大體結構。
殼體的主圓筒部分18具有八個周向間隔的管狀安裝件25，以使將鐵礦、含碳材料和熔劑噴入容器底部的固體噴槍通過所述安裝件25得以延伸。該固體噴槍也受到內部水冷，并且具有供冷卻水向內和向外流動的內部和外部環形冷卻劑流路。更具體而言，該固體噴槍可具有如美國專利6398842所公開的大體結構。
在使用時，所述容器包含有鐵和爐渣的熔池，且所述容器的上部必定容納有處于一定壓力和約為1200℃的極高溫度下的熱氣體。因此就需要將所述容器作為壓力容器使用很長一段時間，并且其必須具有牢固的結構并能夠完全密封。進入容器內部的入口是極其有限的，入口主要限于通過蓋子封閉的開口24和換襯通路門27。
容器殼體11內部襯有一套107片單獨的冷卻板塊，冷卻水能夠穿過所述冷卻板塊進行循環，并且這些冷卻板塊嵌入在耐火材料中，從而為熔煉區上方的容器提供水冷式內部耐火襯。重要的是，耐火襯幾乎為連續分布，并且由于未被冷卻的耐火材料將會很快被熔蝕，因此要對所有的耐火材料進行冷卻。所述板塊以這樣的方式形成并連接到殼體上它們能夠被安裝在殼體11的內部，并且能夠在停機時單獨予以移除或更換，而不會妨礙殼體的整體性。
所述冷卻板塊包括一套襯在殼體的主圓筒部分18內的48片板塊31和一套襯在錐形頂部19內的16片板塊32。第一套4片板塊33襯在直接位于錐形頂部19上方的廢氣室26的下部內。20片板塊34襯在廢氣室26位于第一套4片板塊33上方的部分內。11片板塊35襯在蓋子22內，8片板塊40襯在出口23內。
廢氣室的板塊和圓筒部分內的最底一行的板塊由單層管形成，然而，圓筒部分31的其余板塊以及錐形頂部19的板塊由雙層管形成，雙層管相對于容器殼體17彼此前后配置。圓筒部分內的最底一行的板塊31位于爐底的耐火材料的后方，并且最靠近熔融金屬。當發生嚴重的熔蝕或破碎情況時，這些板塊就有可能接觸到熔融金屬，從而其優選由銅構成。圓筒部分的其余板塊以及廢氣室26的板塊可由鋼構成。
圖6-12中所示為板塊31的構造和其安裝到容器殼體的主圓筒部分18上的方式。如圖3、4和5所示，這些板塊布置在垂直間隔的6行弓形板塊中，這些弓形板塊沿容器周向間隔開，每行為8片單獨的板塊31。每片板塊31包括冷卻劑流管36，所述冷卻劑流管36通過彎曲而形成Z字形的內、外部板塊部分37、38。所述內、外部板塊部分37、38還發生垂直偏移，從而使一個板塊部分的水平管節段位于另一個板塊部分的水平管節段的中間。冷卻劑入口和出口管連接器42優選地從位于每個板塊一端處的內部板塊部分伸出，盡管它們也可以從板塊的其他部分或部位伸出。
板塊31呈細長的弓形，該外形的長度大于高度，且其曲率與殼體主圓筒部分18的曲率相匹配。從圖3和4中可看出，該套圓筒板塊31內形成有一系列孔55。這些孔55與周向間隔布置的管狀安裝件25相對齊，并且用于為固體噴槍穿入容器11內部而提供足夠的間隙。典型的，這些孔的形狀可以容納延伸穿過容器殼體17和板塊31的大致圓筒形固體噴槍，從而相對于在穿透中心點處與容器殼體17相切的垂直面形成一定角度。所述孔55通過對齊兩個或更多個具有沿邊緣形成的凹部的板塊而形成。所述凹部可沿垂直或水平邊緣，或者可位于一個或多個角落處。所述管狀安裝件25在同一高度處沿容器的周向間隔布置。形成孔55的板塊具有對應于管狀安裝件25之間圓周距離的長度，從而典型地，每個噴槍的中心線與兩個或更多相鄰板塊的垂直邊緣相對齊。這種布置使固體噴槍區域內的板塊沿兩個垂直邊緣具有凹部。這些凹部可延伸至板塊的上部角落或下部角落。
一套4個安裝銷43通過連接器帶片44連接至外部板塊部分38的Z字管形上，從而從板塊向外橫向突出。將每個連接器帶片44在其端部處緊固至內部板塊部分的相鄰管節段上，并在其兩端之間向外延伸以圖10中所示方式跨過外部板塊部分的管節段。連接器帶片44一般為V形，且其V形根部發生彎曲以緊密配合于外部板塊部分的管節段。將安裝銷43焊接到連接器帶片上，以從所述V形根部向外延伸。所述連接器帶片用于在分布于整個板塊上的多個位置處，以間隔開的關系牢固保持管節段，從而對板塊進行支撐，這樣就構成牢固且具有撓性的板塊結構。
安裝銷43延伸穿過殼體17以及管狀凸出物46內的開口45，所述管狀凸出物46圍繞開口45并且從殼體17向外凸出。銷43的端部突出超過位于管狀凸出物46外端處的凸緣57。通過將環狀金屬盤47焊接至銷43和凸緣57上，從而將銷43連接至凸緣57上，這樣就以對開口45密封的方式在殼體外部形成了連接物。
以類似的方式，用于板塊的入口和出口連接器42穿過殼體17內的開口48向外突出，穿過并且超出圍繞那些開口并從殼體向外凸出的管狀凸出物49，并且通過在連接器42和位于凸出物49端部上的凸緣59之間對環狀盤51進行焊接而形成連接物。利用這種方法，在殼體外部的各個連接物處，通過4個銷43和冷卻劑連接器42將每片板塊31安裝到殼體上。所述銷和冷卻劑連接器在管狀凸出管46、49內間隙配合。所述凸出物46、49，凸緣57、59，盤47和銷43為剛性，并具有足夠的強度，從而當板塊處于工作狀態下而充滿冷卻水并嵌入耐火材料中時，能夠承受來自所述凸出物末端的以懸臂方式作用的板塊負載。
將所述銷43和凸緣57以及冷卻劑連接器42和凸緣59之間的焊接粉碎后，便可以移除板塊31。通過這種方式，便能夠很容易的移除板塊。凸緣57、59也可在安裝更換板塊之前通過粉碎進行移除。這種方法允許板塊在對凸緣57、59，凸出物46、49以及容器11僅造成有限損害的情況下進行移除。
銷43和冷卻劑入口和出口連接器42被引導，從而以彼此平行的方式從板塊向外橫向突出，并且與橫向延伸且徑向穿過容器板塊的中央平面相平行，這樣便能夠通過整體向內或向外移動容器圓筒的板塊而插入和移除板塊。
周向間隔分布的板塊31之間的縫隙53必須滿足當將被移除板塊沿銷43和連接器42的方向向內回退時，能夠拖動正在被移除板塊的外邊緣，從而可以清理相鄰板塊的內邊緣。縫隙的所需尺寸取決于弓形板塊的長度，即在圓筒部分18上周向延伸的板塊的數量。在所述實施例中，6行板塊31中的每一行中有8片周向間隔分布的板塊。已經發現，這允許板塊之間具有最小的縫隙，并且保證縫隙處耐火材料受到適當冷卻。一般來說，為了得到令人滿意的冷卻效果，就必須將每行分為至少6片周向間隔的板塊。此外，外部板塊部分的弓形長度可小于內部板塊部分的弓形長度。這樣布置后，與內外板塊部分長度相同的布置相比，就允許相鄰板塊的內板塊部分之間的縫隙53為最小。
將耐火材料固定銷50對接焊接到板塊31的冷卻劑管上，以從板塊處向內突出，并對噴出板塊的耐火材料起到錨件的作用。銷50可成組布置，其中這些銷從各個管處向外輻射，并在整個板塊上沿著所述管以規則的間隔布置。
安裝到容器圓柱形彎曲部分上的板塊33和34的形成及安裝方式與上述板塊31相同，只是一些板塊34形成為圖5所示形狀，以圍繞廢氣出口23進行安裝。
安裝到殼體的錐形部分上的板塊32和35，除了形狀上的變化，大致以圖5所示展開形狀中的方式進行圓錐形彎曲。然而，這些板塊也以類似于板塊31的方式形成和安裝到殼體上，每個都利用從板塊向外橫向突出的安裝銷和在板塊相對端部處的一對入口/出口冷卻劑連接器進行安裝，所述銷和連接器穿過殼體內的開口延伸，并連接至從殼體向外橫向突出的管上，以在殼體外部形成連接物，所述連接物對開口進行密封，并為板塊提供牢固安裝，同時允許板塊進行一定的自由移動。
在圖13至圖16以及圖17a和圖17b所示為設計用于圍繞容器11安裝的容器進入塔61，其安裝有用于提供進出于該容器內冷卻板塊31、32、33、34和35的冷卻水流的冷卻劑流系統62，和用于流向容器上端處熱氣噴槍的冷卻劑通路和流向圍繞容器軸向間隔布置的固體噴槍的冷卻劑流通路的冷卻水流的兩個相分隔的冷卻劑流系統81、82。
塔61形成有三個模塊61A、61B和61C，其一個安裝在另一個的頂部，并一同在直接熔煉車間現場焊接到裝置上。該塔包括立柱63和橫梁64的結構框架，該框架承載冷卻劑流系統62、81、82的以及提供容器和冷卻劑流系統入口的走道65。
該冷卻劑流系統62包括供水及回水管線，其包括安裝在塔61上部以延伸圍繞容器11上端的大直徑主供應及返回管66、67；具有相對較小直徑的第一系列垂直下降管68，其連接至主供應管66，并向下延伸與容器各個冷卻板塊的入水口連接件相連；以及具有更小直徑的第二系列垂直管69，其于上端處連接至主返回管67，于下端處連接至容器內冷卻板塊的各個出口連接件。從而該垂直管68提供了從主供應管至各個板塊的分隔水流，管69提供了來自各個板塊出口的獨立返回水流。該垂直管68、69的下端通過水平管端部連接至各個板塊的入口和出口連接件，所述水平管端部向內延伸至各個連接件，并通過撓性連接件與其連接。
向板塊供應單獨水流的垂直管68具有單獨的液流控制閥71，提供來自板塊的單獨返回水流的垂直管61具有單獨的液流控制閥72，從而能夠對每個冷卻板塊的每個板塊的輸入和輸出液流進行調節。這便允許對穿過所有板塊的液流進行精細調整，并對整個容器的冷卻進行良好控制。
該垂直水流管68、69以相鄰配對方式呈片狀陣列圍繞塔61布置，該液流控制閥71、72以成組陣列方式在塔上的水平走道附近圍繞該塔大體水平延伸，從而通過步行圍繞該走道便可容易地接近。該閥以與其相關的各個冷卻板塊相同順序圍繞該容器連續布置，從而該閥門和容器相關部分之間的關系非常明顯。
冷卻劑流系統81提供進出于容器上端處熱氣噴槍的冷卻劑流通道的水流。如圖15和16所示，冷卻劑流系統81包括安裝在塔61上部的主供應和返回管83、84，且其通過較小的支管85連接至熱氣噴槍組件86的各個連接器處。
冷卻劑流系統82提供進出于圍繞容器周向間隔布置的固體噴槍的冷卻劑流通道的水流。并且其還提供用于冷卻容器出渣槽的冷卻水。如圖15和16所示，冷卻劑流系統82包括主供應和返回管87、88，其通過支管與固體噴槍上的各個連接件以及出渣槽處的冷卻水通道相連。
圖17a和圖17b所示為容器11以及進入塔61和冷卻劑流系統62、81、82的圖解示意圖。具體而言，可以看到廢氣室26、頂部19和容器11的圓筒部分18的上部，以及熱氣噴槍部分和將熱氣供應至熱氣噴槍的熱氣供應干線100。
進入塔61包括位于容器11附近的內界和與該內界橫向間隔開的外界。多個走道65在該內界和外界之間延伸，并為操作人員提供去往容器11、容器11上的設備、冷卻劑流系統61和82以及液流控制閥71和72的入口。在該容器的頂部19上提供有附加走道，其提供去往熱氣噴槍、其相關冷卻系統82和熱氣供應干線100的入口。
在進入塔61的內界和外界之間延伸的走道65包括廢氣室控制和監視走道65a、圓筒控制和監視走道65b以及噴槍控制和監視走道65c。利用廢氣室控制和監視走道65a對容器11的廢氣室26的冷卻進行監視。利用圓筒控制和監視走道65b對容器11的圓筒部分18的冷卻進行控制。利用噴槍控制和監視走道65c對噴槍和輔助設備的冷卻進行控制。
廢氣室監視和控制走道65a位于廢氣室26的頂部19附近。主供應和返回管66、67位于頂部19和廢氣室控制和監視走道65a的上部。圓筒控制和監視走道65b是直接位于廢氣室控制和監視走道65a下方的走道。噴槍控制和監視走道65c直接位于圓筒控制和監視走道65b的下方。諸如噴槍進入走道65d這樣的附加走道位于噴槍控制和監視走道65c的下方，所述噴槍進入走道65d允許操作人員進入固體噴槍以及出鐵場地板65e和最終出鋼地板(end tap floor)65f。
原料輸送區位于固體噴槍和進入塔內界的附近。其在噴槍控制和進入走道65c以及圓筒控制和進入走道65b之間延伸。
如上所述，冷卻劑流系統62的主供應和返回管66、67用作總管，其位于容器11的頂部19的上方。冷卻劑流系統82的主供應和返回管87、88也用作總管，其一般位于圍繞廢氣室26中部的進入塔61的內界附近，且位于圓筒控制和監視走道65b和廢氣室控制和監視走道65a之間。
冷卻劑流系統62將冷卻水供應至圖5所示的水冷板塊，所述水冷板塊分布于靠近爐底的容器下區以及容器11的頂部19之間的容器11殼體上。冷卻劑流系統82將冷卻水供應至固體噴槍和諸如出渣槽這樣的輔助設備，所述固體噴槍在工作過程中向容器11供應原料，所述出渣槽在工作過程中用于排出廢渣。用于水冷板塊的冷卻劑流系統62在不同于固體噴槍和輔助裝置冷卻劑流系統82的冷卻水壓下工作。固體噴槍和輔助裝置的冷卻劑流系統82的總管位于水冷板塊冷卻劑流系統62的總管下方。
在主供應和返回管66、67和水冷板塊之間延伸的冷卻劑流系統62的水流管68、69至少部分橫跨進入塔的外界而分布。在主供應和返回管87、88和水冷噴槍以及輔助設備之間延伸的冷卻劑流系統82的水流管主要橫跨進入塔的內界而分布。
從圖5中可看出，典型實施例具有100片左右由容器11承載的水冷板塊。這造成大量冷卻劑流管橫跨主供應和返回管66、67和水冷板塊之間的進入塔61而分布。
水流管68、69至少部分橫跨進入塔的外界而分布。為了與水冷板塊相連接，冷卻劑流管68、69以分段方式從外界通至內界。例如，僅是那些連接至容器上部區域(諸如廢氣室26)內的水冷板塊的水流管才從主供應和返回管66、67直接延伸。其余管則在返回內界之前橫跨進入塔61的外界而延伸。這便減少了在進入塔內界附近、至少是容器11上部區域附近內管道過度擁擠的現象。
與容器中部和下部區域上的水冷板塊相連接的管道沿著進入塔61的外界從主供應和返回管66、67而延伸。就此而言，其延伸橫跨大體平行于容器11上部區域的外界，亦即，其大體平行于沿著容器上部區域附近的進入塔61內界且連接至該上部區域內的水冷板塊而延伸的管道。而后外界上的這些管道從位于容器中央區域附近的進入塔上的某位置通至內界。與容器中央部分下方的水冷板塊相連接的管道也可沿著與容器上部和中部區域大體平行的進入塔的外界延伸，并可從下部區域附近的某位置通至進入塔的內界。
從而延伸至容器11上部的水流管和延伸至容器11中部和下部的水流管以大體平行的方式沿進入塔的內外界延伸，且其由諸如廢氣室控制和監視走道65a這樣的走道進行橫向間隔。這種布置允許僅僅是與容器11特定區域(諸如廢氣室26)內的水冷板塊相連接的管道位于相關特定區域內的進入塔內界處。穿過該區域而延伸的管道和與容器11下部區域相連接的管道位于外界上。管道的這種分段通至進入塔61內界的布置有助于減少容器11上部區域附近的冷卻劑流管的過度擁擠情況，否則，如果所有的水流管都沿著進入塔的內界延伸，則全部或大部分冷卻劑流管就會穿過其表面延伸。
典型地，所述管成組從走道下表面附近從進入塔外界通至內界。例如，圓筒上部的管道可途經圓筒控制和監視平臺65b的下方，而容器下部的管道可途經噴槍控制和監視走道65c、噴槍進入走道65d或可能是出鐵場地板65e的下方。這就確保所述走道可以為操作人員提供基本無供水管且干凈的入口。
可選實施例可將一套附加總管放置于噴槍進入走道65d以及噴槍控制和監視走道65c之間。該總管將噴槍進入走道65d朝噴槍監視和控制走道65c下表面方向抬起。這些總管用于爐底附近的容器11下部區域中的水冷板塊。其一般用于靠下的兩行水冷板塊。
這些附加總管位于噴槍進入走道65d的外界處，且延伸脫離這些總管的水流管垂直延伸至噴槍進入走道65d下方，然后其或是從噴槍進入走道65d下方通至其與水冷板塊的連接處，或是延伸至出鐵場地板下，在此處，其通至與水冷板塊的連接處。控制閥71、72位于鄰近噴槍進入走道65d的這些管道的垂直部分上，從而從某單個位置對較低行的水冷板塊進行控制。
如上所述，在主供應和返回管66、67和水冷板塊之間延伸的冷卻劑流系統62的水流管分為兩組。第一組從總管66、67朝進入塔61的內界水平延伸之后垂直落下，其鄰近進入塔61的內界，以與廢氣室26上的水冷板塊相連。這些管道的大部分在廢氣室控制和監視走道65a的下方延伸，之后從該通路下表面附近通至與所需水冷板塊相對齊的位置。一旦對齊，所述管道再次從走道65a的下表面垂直延伸至相關水冷板塊的入口管或出口管的廢氣室上的位置。
容器上部區域內水冷板塊的控制閥71、72及其它監視和控制裝置一般位于走道65a上方的某位置處(即，位于用于廢氣室水冷板塊的水流管的垂直部分上)。控制閥71、72的該所在位置能夠使站在平臺65a上的操作人員從單個走道來監視和控制廢氣室的冷卻情況。
水冷板塊冷卻劑流系統62的第二組水流管68、69從主供應和返回管66、67延伸至進入塔61的外界。該第二組形成片狀管道陣列，其使得進入塔61的至少一部分外界垂直向下延伸。為了連接至水冷板塊，這些管道還以水平方式在進入塔61的外界和內界之間延伸。在這種情況下，每個管道在不同走道65中的一條下方延伸，并從走道下表面附近通向進入塔61的內界，并與相關冷卻板塊對齊。例如，將與容器圓筒18上部相連的管道一般在圓筒控制和監視走道65b的下方延伸，將與容器圓筒18下部相連的管道可在噴槍控制和監視走道65c的上方延伸。在所述走道下方，管道通至與所需水冷板塊相對齊的某位置。一旦對齊，所述管再次垂直延伸，一般從走道下表面附近延伸至相關水冷板塊入口或出口的容器11上的位置。
典型的實施例具有八條噴槍和一條出渣槽，從而從主供應管87、88橫跨容器內界分布的水流管的數量大體上少于具有水冷板塊的水流管的數量。從而，鄰近進入塔內界的主供應管87、88的所在位置不會由于冷卻劑流管而造成容器表面過度擁擠。
原料輸送區位于固體噴槍附近。原料輸送裝置穿過原料輸送區、從進入塔外界附近橫向延伸，以與進入塔內界附近的固體噴槍相連。
鄰近原料傳輸區的容器冷卻劑板塊的水流管橫跨進入塔內界而分布。相類似的，固體噴槍的水流管也橫跨進入塔內界而分布。從而，鄰近原料輸送區的進入塔外界基本上沒有水流管。這提供了進入原料傳輸裝置和固體噴槍的相對無障礙的入口。
用于特定水冷裝置的供應和返回管一般彼此相鄰。這允許控制閥71、72和每個水冷裝置的其它控制或監視設備彼此靠近，從而便于操作。在供應和返回管沿所述塔外界向下延伸之處，控制閥71、72和其它控制或監視設備一般位于鄰近走道65之一的管路垂直部分上。這能夠使控制閥和其它監視裝置位于進入塔61的外界上，以為相關走道上的操作人員提供入口。在供應和返回管與固體噴槍和附助裝置的主供應和返回管87、88相交之處，控制閥和其它控制或監視裝置位于噴槍控制和監視走道65c上且鄰近進入塔61的內界。
這種布置允許容器特定區域(諸如廢氣室26、圓筒18)內或是成組布置或是分離的冷卻水線路(諸如固體噴槍)的水冷裝置的控制閥和其它監視裝置彼此成組靠近，以便于操作。例如，廢氣室26的控制閥和其它監視裝置鄰近廢氣控制和監視平臺65a，且可從廢氣控制和監視平臺65a進入。這些水流管從主供應和返回管66、67直接沿進入塔的內界延伸，而廢氣控制和監視平臺上的控制閥和其它監視裝置位于進入塔61的內界附近。圓筒18上水冷板塊的控制閥和其它監視裝置位于圓筒控制和監視平臺65b附近，且可從圓筒控制和監視平臺65b進入。這些水流管在圓筒控制和監視平臺65b(或是進入塔上的較低平臺)下方延伸之前，其沿著進入塔的外界延伸，控制閥和其它監視裝置位于進入塔61的外界附近。固體噴槍和其它輔助裝置的控制閥和其它監視裝置位于噴槍控制和監視平臺65c附近，且可從噴槍控制和監視平臺65c進入。固體噴槍和其它輔助裝置的水流管橫跨進入塔的內界而分布。從而，固體噴槍和其它輔助裝置的控制閥和其它監視裝置位于進入塔的內界附近。
當上述實施例在不同走道上為容器的不同區域提供控制閥和其它監視裝置時，就有可能使不同區域的控制閥位于同一走道上。例如，由于廢氣室26和圓筒18的控制閥可分別位于內界和外界上，從而廢氣室26和圓筒18的控制閥和監視裝置可能位于同一走道附近。
所述實施例僅以實例方式提出。所述容器和冷卻板塊的具體結構可隨冷卻劑供應系統的具體結構和其對容器的支持方式不同而發生變化。應理解的是，可在不偏離所附權利要求范圍的情況下進行這樣的變化。
權利要求
1.一種冶金處理裝置，包括(a)中空冶金容器；(b)多個冷卻板塊，其形成用于該容器至少一上部的內襯，每個板塊具有供冷卻劑流從中穿過的內部通道；(c)位于圍繞容器外部分布的位置處的板塊冷卻劑入口和出口連接件；以及(d)供冷卻劑流進出于板塊入口和出口連接件的冷卻劑流系統，該冷卻劑流系統包括大體水平延伸且至少部分圍繞容器的供應管和返回管；連接至主供應管和板塊入口連接件的第一系列垂直小管；以及連接至返回管和板塊出口連接件的第二系列垂直管。
2.如權利要求1所述的裝置，其中每個供應管和返回管大體呈U形結構，并大體圍繞容器的上端設置。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管通過相應的各個入口和出口閥連接至板塊入口和出口連接件，所述入口和出口閥允許調節冷卻劑流單獨進出于板塊。
4.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中通過撓性連接件形成對板塊入口和出口連接件的連接。
5.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中冷卻劑流系統支承于至少部分圍繞容器的塔結構上。
6.如權利要求5所述的裝置，其中所述塔結構包括互連立柱和橫梁的結構框架，且具有進入容器和/或冷卻劑流系統的走道。
7.如權利要求5或6所述的裝置，其中主冷卻劑供應管和返回管均支承于所述塔結構的上部，且第一和第二系列小橫截面管由此向下延伸。
8.如權利要求5至7中任一項所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管通過相應的各個入口和出口液流控制閥連接至板塊入口和出口連接件，該入口和出口液流控制閥允許單獨調節冷卻劑流進出于板塊，且該液流控制閥在塔上的水平走道附近以成組陣列方式圍繞塔大體水平延伸，從而通過步行圍繞該走道便可接近它們。
9.如權利要求8所述的裝置，其中該液流控制閥以與其相關的各個冷卻板塊相同的順序圍繞容器連續布置。
10.如權利要求8或9所述的裝置，其中第一和第二系列垂直管以相鄰配對方式圍繞該塔結構呈片狀陣列布置。
11.如權利要求8至10中任一項所述的裝置，其中該冶金容器安裝有用于將熱氣向下噴入容器上部的熱氣噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且該塔結構也對用于使冷卻劑流進出于熱氣噴槍的冷卻劑流通道的氣體噴槍冷卻劑流系統進行支承。
12.如權利要求11所述的裝置，其中該氣體噴槍冷卻劑流系統包括主供應和返回管，其安裝在塔結構上部，且由較小的支管連接至熱氣噴槍的冷卻劑流通道。
13.如權利要求5至12中任一項所述的裝置，其中該冶金容器安裝有一系列用于將固體噴入容器下部的固體噴槍，該噴槍具有冷卻劑流通道，且該塔結構對用于使冷卻劑流進出于固體噴槍的冷卻劑流通道的固體噴槍冷卻劑流系統進行支承。
14.如權利要求13所述的裝置，其中該固體噴槍冷卻劑流系統包括安裝在塔結構上的主供應和返回管，以及連接至固體噴槍的冷卻劑流通道的支管。
15.如權利要求5至7中任一項所述的裝置，其中該塔包括鄰近容器的內界和相對于內界橫向移開的外界，其中，包括一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第一套垂直管沿所述內界分布，包括另一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第二套垂直管圍繞該塔的至少一部分外界分布。
16.如權利要求15所述的裝置，還包括在所述內界和所述外界之間延伸的至少一個平臺，所述平臺位于容器下部區域和容器上部區域之間，且所述平臺為操作人員提供接近該第一和第二套垂直管的入口，其中所述第二套垂直管從至少一個平臺下方的所述外界延伸，且連接至板塊入口連接件和板塊出口連接件。
17.如權利要求15或16所述的裝置，還包括多個位于所述容器下部區域和上部區域之間的多個高度處的多個平臺；所述第二套垂直管的各個管道可在所述平臺下方從外界延伸，從而與所述下部區域和上部區域之間的所述外殼上不同高度處的所述板塊的入口和出口連接件相連接。
18.如權利要求15至17中任一項所述的裝置，其中該第一套垂直管沿所述內界延伸，且連接至大體位于所述容器上部區域內的所述板塊的入口和出口連接件；所述第二套可沿至少部分所述外界延伸，且連接至大體位于所述容器下部區域內的所述板塊的入口和出口連接件。
19.如權利要求17或從屬于權利要求17的權利要求18所述的裝置，其中所述第二套垂直管的管道從一個或多個所述平臺下方的所述外界延伸。
20.如權利要求15至19中任一項所述的裝置，其中來自于第二套垂直管的管道從外界延伸至鄰近第一平臺下表面的進入塔的內界，且在內界處向下延伸至入口和出口連接件，所述入口和出口連接件在所述第一平臺下的一些點處位于容器上。
21.如權利要求20所述的裝置，其中來自第二套垂直管的管道從外界延伸至鄰近位于第一平臺下的第二平臺下表面的進入塔內界；且在內界處向下延伸至入口和出口連接件，所述入口和出口連接件在所述第二平臺下的一些點處位于容器上。
22.如權利要求8至10中任一項所述的裝置，其中包括部分所述第一和第二系列垂直管的第一套垂直管連接至所述容器第一區域內的板塊入口和出口連接件，從而位于所述第一區域內的板塊控制閥位于第一組控制閥內；以及包括另一部分所述第一和第二系列垂直管的第二套垂直管連接至所述容器第二區域內的板塊入口和出口連接件，從而位于所述第二區域內的板塊控制閥位于第二組控制閥內。
23.如權利要求22所述的裝置，其中該塔具有鄰近所述容器的內界和通過至少一條供操作人員進入所述塔的走道相對于所述內界橫向移開的外界，所述第一組控制閥和第二組控制閥位于所述至少一條走道附近，從而操作人員從所述平臺可到達所述第一組控制閥和第二組控制閥。
24.如權利要求23所述的裝置，其中所述第一或第二組控制閥中的一個位于所述內界附近，所述第一或第二組控制閥中的另一個位于所述外界附近。
25.如權利要求23或24所述的裝置，還包括彼此上下布置的至少兩條走道，所述第一或第二組控制閥中的一個位于所述第一走道附近，所述第一或第二組控制閥中的另一個位于第二走道附近。
26.如權利要求13或14中任一項所述的裝置，其中所述塔包括鄰近所述容器的內界和相對于所述容器橫向移開的外界，且該固體噴槍冷卻劑流系統鄰近所述內界，連接至所述冷卻劑流系統的支管橫跨所述塔的所述內界而分布。
27.如權利要求13或14所述的裝置，其中所述塔包括鄰近所述塔內界的原料輸送區域，原料傳輸設備位于所述原料傳輸區域內，且連接至所述噴槍，并朝所述塔的外界遠離所述容器橫向延伸，所述第一和第二系列所述垂直管圍繞所述塔的所述內界分布，鄰近所述原料輸送區域。
全文摘要
冶金處理裝置，包括內部襯有水冷板塊的冶金容器。容器進入塔(61)圍繞容器(11)安裝，且對冷卻劑流系統(62)進行支承，以提供穿過分布于容器外部的進水和出水連接件(42，43)而進出于容器內水冷板塊的冷卻水流。冷卻劑流系統(62)包括大直徑供水和返回管(66，67)，其安裝于塔(61)上部以圍繞容器(11)上端延伸；具有較小直徑的第一系列垂直下垂管(68)，其連接至主供水管(66)，且向下延伸以與容器各個冷卻板塊的進水連接件相連接；以及具有較小直徑的第二系列垂直管(69)，其于上端處連接至主返回管(67)，且于其下端處連接至容器內水冷板塊的未分隔出口連接件。
文檔編號C21B13/00GK1977055SQ200580021401
公開日2007年6月6日 申請日期2005年4月22日 優先權日2004年4月26日
發明者尼爾·約翰·古德曼, 菲利普·詹姆士·艾翁斯, 伊恩·威廉·博蒙, 斯蒂芬·普倫德加斯特 申請人:技術資源有限公司