一種氬氧爐的爐殼的製作方法

2023-05-19 18:34:51 2

專利名稱：一種氬氧爐的爐殼的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不鏽鋼冶煉設備氬氧爐(AOD爐)的爐殼，尤其是 指一種結構簡單緊湊、工作安全可靠、並且有利於提高鋼液與混合氣體反應 速度的氬氧爐的爐殼。
背景技術：
氬氧爐是目前冶煉不鏽鋼常用的一種精煉爐，其重要的承載部件為爐 殼，爐殼為一能轉動的、盛裝高溫液態金屬的容器，在工作過程中除承受爐 體、鋼液及爐體附件的靜負荷外，還承受裝料、刮渣、頻繁傾動產生的動負 荷，以及來自爐體，鋼水罐、渣罐、煙罩及噴濺物等的熱輻射、熱傳導所產 生的熱負荷，因此，爐殼的工作特點主要是高溫、重載和頻繁傾動，這些工 作特點對爐殼的強度、剛度提出了一定的要求，並在一定程度上限制了對爐 殼結構的改進。
如圖l、圖2以及圖3所示，分別為現有的大多數氬氧爐所採用的爐殼 9的主視示意圖、俯視示意圖以及側視示意圖，所述爐殼9的形狀為軸對稱 爐型，其主要包含有上爐殼91、下爐殼92以及設置在上爐殼91頂部的爐口 93，其中，爐口 93為鴨嘴型。然而，上述現有的氬氧爐的爐殼在實際應用 中，主要存在下述不足
1、 現有的氬氧爐的爐殼為軸對稱爐型，軸對稱爐型的結構不利於鋼液 實現流體動力學流動與熔池的最優配合，不利於提高鋼液與通過風口噴入鋼 液中的混合氣體(氬氣、氮氣等惰性氣體與氧氣)的化學反應速度。
2、 現有的鴨嘴型的爐口製造難度較大，成本高，並且不利於定期的清渣與更換作業。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種氬氧爐的爐殼，尤其是提供一種結構簡單 緊湊、工作安全可靠、並且有利於提高鋼液與混合氣體反應速度的氬氧爐的爐殼。
為達上述目的，本實用新型提供的氬氧爐的爐殼包括上爐殼、下爐殼以 及設置在所述上爐殼頂部的爐口，其中，所述上爐殼以及下爐殼均由鋼板焊 接而成，且所述下爐殼包括圓筒狀的爐殼本體及焊接於所述爐殼本體底部的 爐底，所述爐底自所述爐殼本體向下呈漸縮狀延伸並封閉所述爐殼本體的底 部，所述爐底包括沿所述爐殼縱軸截面相對設置的第一爐底側壁和第二爐底 側壁，所述第一爐底側壁與所述爐殼本體焊接處的第一焊接部周長等於所述 第二爐底側壁與所述爐殼本體焊接處的第二焊接部周長，且所述第一爐底側 壁的表面積大於所述第二爐底側壁的表面積，構成非軸對稱式爐底結構。
在本實用新型中，所述第一爐底側壁包括自上而下依次相互焊接為一體
的第一上部、第一中部和第一下部；其中，所述第一上部由與所述爐殼本體 直徑相等的圓柱面沿其縱軸截面截取的二分之一圓柱面構成，所述第一中部 由大徑端與所述爐殼本體直徑相等、並向下漸縮形成小徑端的圓臺面沿其縱 軸截面截取的二分之一圓臺面構成，所述第一下部由開口處直徑與所述第一 中部的小徑端直徑相等的球冠沿其縱軸截面截取的二分之一球冠構成。
在本實用新型中，所述第二爐底側壁包括第二上部，其為由大徑端與 所述爐殼本體直徑相等、並向下漸縮形成小徑端的圓臺面沿一與所述圓臺面 的軸線相傾斜的斜面截取而成的部分圓臺面，所述圓臺面的大徑端、小徑端 分別對應所述第二上部的第一端、第二端，且所述第一端的周長等於所述大 徑端圓周的二分之一，所述第二端的周長小於所述小徑端圓周的二分之一，
所述第二上部的第一端構成所述第二焊接部；第二下部，焊接在所述第二上
5部的第二端，其為由開口處直徑與所述第二上部的第二端直徑相等的球冠沿 一過其頂點的弧面截取而成的部分球冠，所述部分球冠在其截取處呈內凹 狀，且所述部分球冠的開口處周長等於所述第二上部的第二端的周長；拼接 板，所述拼接板焊接於所述第二上部以及第二下部的兩側與所述第一爐底側 壁的兩側之間。
在本實用新型中，所述拼接板包括具有兩個斜邊以及一個底邊的上拼接 板、具有四個側邊的中拼接板和具有兩個直邊以及一個弧形段的下拼接板， 所述上、中以及下拼接板自上而下相互焊接為一體，其中，所述上拼接板的 第一、第二斜邊分別與第二上部和第一上部焊接連接，其底邊與所述中拼接
板的第一側邊焊接連接；所述中拼接板與所述第一側邊相對應的第二側邊與
所述下拼接板的第一直邊焊接連接，與所述第一側邊、第二側邊相鄰且相互
對應的第三側邊和第四側邊分別與所述第二上部和第一中部焊接連接；所述
下拼接板的弧形段與所述第二下部內凹狀的截取處相配合併相互焊接連接，
所述下拼接板的第二直邊與所述第一下部焊接連接。
在本實用新型中，所述第一爐底側壁上設有多個風口。 在本實用新型中，所述風口設置在所述第一爐底側壁的第一中部上，並
位於同一水平面上，且任意相鄰的兩個風口之間相對爐殼的縱軸線所形成的
圓心角均相等。
在本實用新型中，所述爐口呈圓形。
在本實用新型中，所述上爐殼以及下爐殼均採用壓力容器鋼板製成。 在本實用新型中，所述壓力容器鋼板為16MnR。 綜上所述，本實用新型與現有技術相比具有下述優點和特點-1、本實用新型的下爐殼的底部為非軸對稱式結構，這一非軸對稱式結 構有利於鋼液實現流體動力學流動與熔池的最優配合，改善鋼液的流動性， 並且結合下爐殼底部的多個風口的設置，提高了鋼液與通過風口噴入鋼液中 的混合氣體的化學反應速度，加快了不鏽鋼的冶煉，同時也降低了冶煉成本。2、 本實用新型的爐口採用易於製造的圓形結構，該結構生產成本小， 並且易於定期更換與清渣。
3、 本實用新型的氬氧爐的爐殼結構，其工作性能穩定可靠，結構簡單 緊湊，安裝方便簡易，並且投資少，使用壽命長，其壽命能達到10年以上。


以下附圖僅旨在於對本實用新型做示意性說明和解釋，並不限定本實用 新型的範圍。其中，
圖1為現有的氬氧爐爐殼的主視示意圖2為現有的氬氧爐爐殼的俯視示意圖3為現有的氬氧爐爐殼的側視示意圖4為本實用新型的氬氧爐爐殼的主視示意圖5為本實用新型的氬氧爐爐殼的俯視示意圖6為本實用新型的氬氧爐爐殼的側視示意圖7為本實用新型的氬氧爐爐殼的爐底的側視示意圖8為本實用新型的氬氧爐爐殼的爐底的俯視示意圖9為本實用新型的爐底的上拼接板結構示意圖IO為本實用新型的爐底的中拼接板結構示意圖11為本實用新型的爐底的下拼接板結構示意圖12為沿圖5中A-A線的剖視放大示意圖13為沿圖5中B-B線的剖視放大示意圖14為圖4中I處的局部放大示意圖。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
7附圖說明本實用新型的具體實施方式
。
如圖4、圖5以及圖6所示，分別為本實用新型的氬氧爐爐殼的主視示
意圖、俯視示意圖以及側視示意圖，本實用新型的氬氧爐爐殼主要包含有上
爐殼1、下爐殼2以及設置在上爐殼1頂部的爐口 3，其中，所述上爐殼1 以及下爐殼2均由鋼板焊接而成，且所述下爐殼2包含有圓筒狀的爐殼本體 23及焊接於所述爐殼本體23底部的爐底21，所述爐底21自所述爐殼本體 23向下呈漸縮狀延伸並封閉所述爐殼本體23的底部，所述爐底21包括沿所 述爐殼縱軸截面相對設置的第一爐底側壁211和第二爐底側壁212，所述第 一爐底側壁211與所述爐殼本體23焊接處的第一焊接部24周長等於所述第 二爐底側壁212與所述爐殼本體23焊接處的第二焊接部25周長，且所述第 一爐底側壁211的表面積大於所述第二爐底側壁212的表面積，構成非軸對 稱式爐底結構，在所述第一爐底側壁211上設有多個風口 22。
參考圖7至圖11所示，本實施例中，所述第一爐底側壁211包括自上 而下依次相互焊接為一體的第一上部2111、第一中部2112和第一下部2113; 其中，所述第一上部2111由與所述爐殼本體23直徑相等的圓柱面沿其縱軸 截面截取的二分之一圓柱面構成，所述第一中部2112由大徑端與所述爐殼 本體23直徑相等、並向下漸縮形成小徑端的圓臺面沿其縱軸截面截取的二 分之一圓臺面構成，所述第一下部2113由幵口處直徑與所述第一中部2112 的小徑端直徑相等的球冠沿其縱軸截面截取的二分之一球冠構成。
所述第二爐底側壁212包括第二上部2121，其為由大徑端與所述爐殼 本體23直徑相等、並向下漸縮形成小徑端的圓臺面沿一與所述圓臺面的軸 線呈規定夾角的斜面截取而成的部分圓臺面，所述圓臺面的大徑端、小徑端 分別對應所述第二上部2121的第一端2125、第二端2126，且所述第一端2125 的周長等於大徑段圓周的二分之一，所述第二端2126的周長小於小徑端圓 周的二分之一，所述第二上部2121的第一端2125構成所述第二焊接部25;第二下部2122，焊接在所述第二上部2121的第二端2126，其為由開口處直 徑與所述第二上部2121的第二端2126直徑相等的球冠沿一過其頂點的弧面 截取而成的部分球冠，所述部分球冠在其截取處2123呈內凹狀，且所述第 二下部2122的開口處2124周長等於所述第二上部2121的第二端2126的周 長;拼接板213，所述拼接板213焊接於所述第二上部2121以及第二下部2122 的兩側與所述第一爐底側壁211的兩側之間。
所述規定夾角為一銳角，其角度值沒有特別的規定，只要能夠保證由所 述斜面截取構成的第二上部2121的第一端2125的周長和第二端2126的周長 分別為所述圓臺面大徑端圓周和小徑端圓周的一部分，且第一端周長等於大 徑段圓周的二分之一，第二端周長小於小徑端圓周的二分之一即可。
所述拼接板213包括具有兩個斜邊以及一個底邊的弧面狀上拼接板 2131、具有四個側邊的弧面狀中拼接板2132和具有兩個直邊以及一個弧形段 的球面狀下拼接板2133，所述上、中以及下拼接板自上而下相互焊接為一體， 其中，所述上拼接板2131的第一、第二斜邊2311、 2312分別與第二上部2121 和第一上部2111焊接連接，其底邊2313與所述中拼接板2132的第一側邊 2321焊接連接；所述中拼接板2132與所述第一側邊2321相對應的第二側邊 2322與所述下拼接板2133的第一直邊2331焊接連接，與所述第一側邊2321 、 第二側邊2322相鄰且相互對應的第三側邊2323和第四側邊2324分別與所述 第二上部2121和第一中部2112焊接連接；所述下拼接板2133的弧形段2332 與所述第二下部2122內凹狀的截取處2123相配合併相互焊接連接，所述下 拼接板2133的第二直邊2333與所述第一下部2113焊接連接。
本實施例中，所述風口 22的數量優選為7個，且所述風口 22設置在所 述第一爐底側壁211的第一中部2112上。所述風口 22位於同一水平面上，
且任意相鄰的兩個風口22之間相對爐殼的縱軸線4所形成的圓心角0均相
坐 寸°參考圖5、圖12以及圖13所示，為了方便上、下爐殼l、 2的組裝與拆 卸，提高其組裝後爐殼工作的安全性、可靠性，本實施例優選釆用斜楔51、 銷軸52對上、下爐殼l、 2進行聯接，即銷軸52穿過上、下爐殼l、 2相聯 接的部位，其一端一體成形一銷軸頭部53或與一螺母54相聯接，另一端與 所述斜楔51相聯接，然而，本實用新型並不依此為限，任何現有聯接方式 的結構替換皆應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
如圖4、圖14所示，本實用新型的爐口3為非水冷式結構，其材質優選 為耐熱球墨鑄鐵，且形狀大致呈圓形。在本實施例中，爐口3與上爐殼1的 頂部通過多個螺釘61、螺母62進行聯接，本實用新型同樣並不依此為限。
為了便於對爐殼的整體或對上爐殼1進行吊裝，本實用新型優選在上爐 殼l以及下爐殼2上分別設置吊耳11、 24。另外，由於氬氧爐轉爐的爐襯較 薄，壽命短，且鋼液溫度較高(一般高達175(TC)，因此，爐殼在工作過程 中將暴露在較高溫度下(400 50(rc)，特別是上爐殼1的頂部，其暴露在更 高的溫度下，對此，本實用新型的上、下爐殼l、 2的鋼板優選具有耐高溫、 高抗蠕變能力的壓力容器鋼板，例如16MnR，該類鋼板能夠在確保爐殼強度 和剛度的前提下，適當減少爐殼的壁厚，減輕爐殼的重量。
本實用新型的下爐殼2的底部21為非軸對稱式結構，這一非軸對稱式 結構有利於鋼液實現流體動力學流動與熔池的最優配合，改善鋼液的流動性 (例如，通過應用公知的計算流體動力學(CFD)可模擬出氬氧爐中的鋼液 在7個風口 22噴吹混合氣體期間的流動狀態)，並且結合下爐殼2底部的多 個風口 22的設置，提高了鋼液與通過風口 22噴入鋼液中的混合氣體的化學 反應速度，加快了不鏽鋼的冶煉，同時也降低了冶煉成本。
本實用新型的爐口3釆用易於製造的圓形結構，該結構生產成本小，並 且易於定期更換與清渣。
綜上所述，本實用新型的氬氧爐的爐殼結構，其工作性能穩定可靠，結
10構簡單緊湊，安裝方便簡易，並且投資少，使用壽命較長，其壽命能達到IO 年以上。
以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，並非用以限定本實用新型的 範圍，即大凡依本實用新型申請專利範圍及說明書內容所作的等同變化與修 飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的範圍內。
權利要求1、一種氬氧爐的爐殼，所述爐殼包括上爐殼、下爐殼以及設置在所述上爐殼頂部的爐口，其中，所述上爐殼以及下爐殼均由鋼板焊接而成，且所述下爐殼包括圓筒狀的爐殼本體及焊接於所述爐殼本體底部的爐底，所述爐底自所述爐殼本體向下呈漸縮狀延伸並封閉所述爐殼本體的底部，其特徵在於，所述爐底包括沿所述爐殼縱軸截面相對設置的第一爐底側壁和第二爐底側壁，所述第一爐底側壁與所述爐殼本體焊接處的第一焊接部周長等於所述第二爐底側壁與所述爐殼本體焊接處的第二焊接部周長，且所述第一爐底側壁的表面積大於所述第二爐底側壁的表面積，構成非軸對稱式爐底結構。
2、 如權利要求1所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述第一爐底側 壁包括自上而下依次相互焊接為一體的第一上部、第一中部和第一下部；其 中，所述第一上部由與所述爐殼本體直徑相等的圓柱面沿其縱軸截面截取的 二分之一圓柱面構成，所述第一中部由大徑端與所述爐殼本體直徑相等、並 向下漸縮形成小徑端的圓臺面沿其縱軸截面截取的二分之一圓臺面構成，所 述第一下部由開口處直徑與所述第一中部的小徑端直徑相等的球冠沿其縱 軸截面截取的二分之一球冠構成。
3、 如權利要求2所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述第二爐底側 壁包括第二上部，其為由大徑端與所述爐殼本體直徑相等、並向下漸縮形 成小徑端的圓臺面沿一與所述圓臺面的軸線呈規定夾角的斜面截取而成的 部分圓臺面，所述圓臺面的大徑端、小徑端分別對應所述第二上部的第一端、 第二端，且所述第一端的周長等於所述大徑端圓周的二分之一，所述第二端 的周長小於所述小徑端圓周的二分之一，所述第二上部的第一端構成所述第 二焊接部；第二下部，焊接在所述第二上部的第二端，其為由開口處直徑與 所述第二上部的第二端直徑相等的球冠沿一過其頂點的弧面截取而成的部 分球冠，所述部分球冠在其截取處呈內凹狀，且所述部分球冠的開口處周長 等於所述第二上部的第二端的周長;拼接板，所述拼接板焊接於所述第二上部以及第二下部的兩側與所述第一爐底側壁的兩側之間。
4、 如權利要求3所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述拼接板包括 具有兩個斜邊以及一個底邊的上拼接板、具有四個側邊的中拼接板和具有兩 個直邊以及一個弧形段的下拼接板，所述上、中以及下拼接板自上而下相互 焊接為一體，其中，所述上拼接板的第一、第二斜邊分別與第二上部和第一上部焊接連接，其底邊與所述中拼接板的第一側邊焊接連接；所述中拼接板與所述第一側邊相對應的第二側邊與所述下拼接板的第一直邊焊接連接，與 所述第一側邊、第二側邊相鄰且相互對應的第三側邊和第四側邊分別與所述第二上部和第一中部焊接連接；所述下拼接板的弧形段與所述第二下部內凹 狀的截取處相配合併相互焊接連接，所述下拼接板的第二直邊與所述第一下 部焊接連接。
5、 如權利要求2所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述第一爐底側壁上設有多個風口。
6、 如權利要求5所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述風口設置在 所述第一爐底側壁的第一中部上，並位於同一水平面上，且任意相鄰的兩個 風口之間相對爐殼的縱軸線所形成的圓心角均相等。
7、 如權利要求l所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述爐口呈圓形。
8、 如權利要求1至7中任一項所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所 述上爐殼以及下爐殼均採用壓力容器鋼板製成。
9、 如權利要求8所述的氬氧爐的爐殼，其特徵在於，所述壓力容器鋼 板為16MnR。專利摘要一種氬氧爐的爐殼，其包括上爐殼、下爐殼以及設置在上爐殼頂部的爐口，上爐殼以及下爐殼均由鋼板焊接而成，且下爐殼包括圓筒狀的爐殼本體及焊接於爐殼本體底部的爐底，爐底自爐殼本體向下呈漸縮狀延伸並封閉爐殼本體的底部，爐底包括沿爐殼縱軸截面相對設置的第一爐底側壁和第二爐底側壁，第一爐底側壁與爐殼本體焊接處的第一焊接部周長等於第二爐底側壁與爐殼本體焊接處的第二焊接部周長，且第一爐底側壁的表面積大於第二爐底側壁的表面積，構成非軸對稱式爐底結構。本實用新型有利於鋼液實現流體動力學流動與熔池的最優配合，有利於提高鋼液與混合氣體的化學反應速度，且該結構生產成本小，易於定期更換與清渣。
文檔編號C21C7/072GK201347442SQ20092010563
公開日2009年11月18日 申請日期2009年2月4日 優先權日2009年2月4日
發明者歡 寧, 寧振宇, 康嘯飛, 張溫永, 戈義彬, 強 李, 王德寬, 程志旺 申請人:中冶京誠工程技術有限公司