冶金炉的预浇模件整平组件 本发明涉及高温耐火材料，具体地涉及用作具有倾斜底部的冶炼炉中整平组件的一个预浇模件或多个预浇模件。
如本技术领域中普通技术人员所知的，在诸如钢水包的高温炉中，目前一个引人关注的问题是当从炉中排出钢水时如何防止炉渣污染或与较纯的钢水混合。由于炉渣比重比钢水轻，所以炉渣将上升且集中在底层钢水的顶部。如果倾倒孔设置在炉底部，通过打开倾倒孔使钢水从中流出就可简单地排出基本上未受污染的钢水。然而，当液面下降到靠近炉底部时，必须在炉渣与剩余钢水一起倾出之前停止倾倒；因而大量的钢水留在炉中而未能利用。为使未利用的钢水量尽可能小，惯常切实可行的做法是设置倾斜底部，该底部在位于或靠近设有倾倒孔处的炉边缘上具有低部。然而，这种做法会使耐火砖安装和利用效率较低。
众所周知炉渣具有腐蚀性并且是粗糙的；为了保护炉渣位置附近的炉壁，需要一种比与钢水接触的耐火砖更耐炉渣腐蚀(且更贵)地一种耐火砖。因而，价格较低的用于与钢水接触的耐火砖不足以耐受与炉渣接触时的恶劣条件。故通常是采用价格较低的耐火砖在一般主要是与液态钢接触的区域内衬砌一金属冶炼炉(例如钢水包)的内层，而在预计的一般与炉渣接触的区域上安装价格更贵的耐火砖。由于炉渣一般停留在熔融钢的表面，这种价格更贵的耐火砖都用于衬砌通常邻近炉口的内层上部。
为了简化结构和提供高单位成本的效益，通常用耐火砖衬砌高温炉内层是从底部开始的；在底部铺砌耐火砖后，再向上砌以逐渐一层层地盖住内壁直至整个内壁都被覆盖。因而可见如果底部是倾斜的，那么一圈圈连续的侧壁砖也将是倾斜的，一圈圈的砖都随着底部倾斜而倾斜。然而，炉内的液体表面将是水平的，一般是平行于炉所处的地表面；这样含液体表面的平面将与一圈圈耐火砖的平面成一角度。因此，为了保证炉渣与耐火材料之间的正常接触是在由价格更贵的砖衬砌的一部分衬层内，必须用这种更贵的耐火砖另外再砌几圈或再砌一些局部区域。
因为认识到倾斜底部可以增加金属回收率，所以需要使平底炉变型使它们有一有效的倾斜底部而回收更多的无污染金属。
由于浇注或夯实填充物会延长安装时间且因此使成本高，所以目前利用耐火材料的可浇注性或夯实混合料来补偿倾斜不是令人满意的。
本发明可满足上述需求。根据本发明所作的改进包括设置一层或多层具有对等和倾斜高度的一个或多个预浇耐火材料模件，以形成对应的倾斜补偿层。在大致圆形或椭圆形炉中，斜孔位于底部一侧，这形成一个大致圆环，该圆环从高点(该处砖环都是最高的)向离其180°的低点倾斜(该模件环都是最低的)。因而，一环或多环的倾斜可补偿倾斜底部，这样安装补偿预浇注模件层上方的其它耐火材料层(例如，砖或预浇注材料)位于基本上与液态金属和炉渣表面平行的平面中；并且可避免上述的相对角度，所以仅需要最少的几层高价耐炉渣的耐火材料就可包围预计的炉渣接触区，所以可节约成本。
在大致圆形或椭圆形的炉内，斜孔可位于底部中心，由耐火材料制成环，其上表面都是共平面的，其底面都是向内倾斜的以符合炉内层的向下倾斜。
在具有大致平底的炉中，可采用预浇模件，它可使炉具有一倾斜底部，这些模件可以具有与之一体成形的部分，这些部分可补偿倾斜底部，这样安装在其上方的耐火砖层都位于基本上平行于液态金属和炉渣的平面内。
在前述构造的变化形式中，倾斜补偿环的各段可预浇成一个或多个模件，然后向下投放到炉壳内，所以可减少对炉再衬砌时的待工时间和劳力。另外，由于这些模件都是局部预制的(例如预浇)，所以各模件根据圆形炉相邻底部衬层按比例分配而呈截头瓦片形，截头可提供所需的底面倾斜并且具有用于排出喷嘴和注射装置的适当开口。
本发明的一个总目的在于改进冶炼炉内的高温耐火衬层。
本发明的另一个目的在于使得底部向一侧倾斜的这种炉便于使用。
本发明的再一个目的在于减少对具有倾斜底部的耐火材料砌衬炉的高温衬层的维护成本。
本发明的又一个目的在于减少由于炉渣破坏或其它原因所引起的损坏以及为此更换高温耐火材料所需的待工时间。
因此，根据本发明的一个实施例的一个特点，将多块耐火砖组装成具有倾斜高度的多层以补偿倾斜底部的斜角，因而，对基本上平行于如炉渣之类的腐蚀材料预计表面的后续耐火层提供支撑。
根据本发明的另一个特点，一个补偿层(或多层)可位于炉倾斜底部附近或位于部分侧面上方，因而可安装灵活。
根据本发明的再一个特点，前述的耐火砖层结构对于圆形炉可安装成圆环形，其各自可构造成相互成镜像的两个180度半圆，因而可使安装简便。
根据本发明的又一个特点，该圆环可是预制成(例如预浇)一段或多段或者一个模件或多个模件以备向下投放到炉内，因而可减少待工时间和费用。
根据本发明的还一个特点，一段或多段预制件(例如预浇)或者一个或多个预制模件最好包括炉底部耐火砖的相邻段，因而可更便于更换炉衬层并且还可减少炉的待工时间。
根据本发明的再一个特点，对于具有中心斜孔的炉而言，对耐火砖进行规范(它们可以单独安装或者是作为一个或多个模件安装)，其上表面都是水平的，其下表面向内和向下倾斜以符合炉底部向其斜孔的相应倾斜。
图1是用于处理钢水的一种典型的耐火材料衬层炉的俯视图；
图2是沿图1中剖面线2-2的局部剖视图；
图3是沿图1中剖面线3-3的局部剖视图；
图4是用于实施本发明的一通用模件的俯视图；
图5A是图4中模件的侧视图；
图5B是图5A中提出的模件的另一种形式的侧视图；
图6是一立体图，示出了根据本发明制成的两个半圆形耐火砖环中的一个；
图6A是一立体图，示出了图6中半环的一部分的多段预制模件；
图6A′是一立体图，示出了图6中半环一部分的一段预制模件；
图6B是一立体图，示出了图6中半环另一部分的多段预制模件；
图6B′是一立体图，示出了图6中半环另一部分的一段预制模件；
图7、7A和7B都是直线图(纵剖图)，示出了图6的一种变型，其中两层耐火要相互重叠以形成半圆的主要部分，而细端仅由单层构成；
图8、8A和8B示出了图4所示的一般形式的倾斜耐火砖的俯视图；
图9是当采用具有底部延伸段的四分之一圆形模件时，图1中炉的俯视图。
虽然本发明可广泛地用一冶炼炉，但本文是结合钢包描述的。
请参见附图，特别是图1，从图中可见制钢工业中用于处理熔融金属、例如钢水的、诸如钢包10之类的一典型圆形冶炼炉。该炉一般包括一金属外壳11、第一层耐火砖衬层12和耐火砖13衬层的内层。内层底部包括传统的斜孔14和注射装置位置15和16。并不是所有的钢包都必须采用注射装置。斜孔较佳地位于或靠近炉倾斜底部的最低点处，在图1所示的实施例中，该炉(如图所示)是从中心了偏离到靠近外壁的一个位置上的。如图1所示的注射装置15、16的偏离是为了安装其它设备。
为了进一步说明图1所示的冶炼炉的内层以及为了示出根据本发明构造的耐火材料水平层，在图2和3中分别示出了截面2-2和3-3。图2示出了两层耐火材料17、18，它们一般衬砌高温冶炼炉、诸如钢水处理炉的底部。可见图2示出了这两层17和18厚度各自厚度是均匀的，并且安装成为部件18的一个倾斜上表面19，该部件向下向斜孔14(未示)倾斜以便从炉中倒出钢水。如上所述的，这种斜层具有多个优点。然而，为了形成前述的水平，本发明提供了一对斜层20和21，它们安装成斜层21的上表面22如图2所示大致水平。因此，图2示出了连续的多层砖，表现为基本上平行于含有炉10口部(未示)的平面的层23和24，这样上述的更耐炉渣(和更贵)的耐火砖层必须是高度最小。如果钢包尺寸使得斜层20和21的端部不相邻的，它们也能被制成“连通”的，那就是采用过渡耐火材料形成一个环。在斜层20和21的两端，分别是图示的过渡耐火材料25a／25b和26a／26b，它们与斜层连接并分别贴着传统侧壁耐火材料27和28。耐火材料25a／25b和26a／26b都是裂片或四分之一砖，它们都不是斜的并且与环中相邻砖的厚度(高度)相同。
图3示出了耐火材料前述层与图2所示的耐火材料层成90度的几何关系；当然，相同的部件用相同标号示出。其中示出了水平层20和21，并且层21的表面22基本上是水平的，并且层20和21之间的衬层29反映出炉内层的倾斜和弯曲特点。
图4、5A和5B示出了根据本发明第一个较佳实施例的耐火材料模件。图4是具体实施本发明的一种特定的最佳通用模件30的俯视图。由于相同模件可用于两个半环，所以具有相同内面和外面的整个通用模件形状是最佳的。半通用的模件形状也是适合的，但由于其厚度倾斜，所以所们需要左、右模件在相反方向倾斜，或者一个镜像半环必须反向。半通用的键形、圆形、楔形和类似形状的砖都是适合的。图4示出了耐火材料模件30的形状，包括一对基本上平行表面31和32，以及一对互补的并且用于形成图6所示的相邻砖配合的弯曲表面33和34。
图5A是图4中耐火砖的侧视图，并示出了形成本文所述补偿效果的逐渐倾斜的特点。因而，测量尺寸35的端部33处的砖高度大于测量尺寸36的端部34处的砖高度；并且其尺寸差37形成砖高度的一个受控倾斜，这将在图6中示出。因而，图6所示的半圆环中的各砖高度与相邻砖不同以形成如图所示的从左端40向右端41的光滑倾斜。同样，可以看见，在右端41处，示出了更低(短)的耐火材料，并且其相关表面由标号32a和34a标出。
图5B示出了本发明的另一实施例，其中由图5A中尺寸37所表示的倾斜分成在相对表面处表示的两部分37a和37b。
本技术领域中的普通技术人员可以理解，为了实现本发明的补偿效果(如本文所述的)，倾斜量是由炉10底部耐火材料17(图2)表示部件19(图2)上表面的倾斜的倾斜角度决定的，由部件19(图2)上表面的倾斜表示。所以，从左端40向右端41(图6)的倾斜量将随炉底部倾斜的斜度变化。
图6是一立体图，示出了根据本发明构造的半通用耐火砖的两个半圆形环，互补的半圆形环如图所示的是一半环的镜像。图6示出了有两层基本上相同的耐火材料，一层叠在另一层上。为了完成一整个环，镜像层都在端部40和41连接以形成图1-3所示的一个圆形安装情况。本技术领域中普通技术人员可以理解，砖层数量将随炉底部倾斜和砖的斜度而变化。
为了连接两个半环，需要“左”和“右”方向倾斜的砖。为了避免额外的模具成本，一个更实用的措施为切割两个环的两层端部，这样在一个平面垂直表面配合。如果不可能切割，两个半环的配合表面处的间隙可以用单块耐火材料充填。除了无法避免的情况外，不推荐这一作法，而应当采用高强度的耐火塑料或夯实混合料。
如本文所述及的，本发明的一个特点是其对模件预制的适应性。图6A和6B示出了多构件模件55和56，当它们组装在一起时，形成一个与图6类似的半环。因而，本技术领域中普通技术人员可以认识到，为了组装图6A和6B的模件，标号57和58示出的端部将相互连接。
进一步分析图6B所示出了虚线59、60和61。这些虚线表示除了饼状段62的模件之外的又一种选择，包括盖住炉底部的耐火材料的按比例分配部分。此饼状段的顶点63(图6B)在一些具有一中心斜孔的实施例中可以是截头的，以除去小部分64并且留出用于一衬有耐火材料的斜孔喷嘴(未示)的空间。本技术领域中普通技术人员可知，一类似的饼状延伸部分可以附装到剩余的各个模件上、如模件55(图6A)。
图6A和6B的模件也可制成为整体浇注件或夯实模件55′和56′(如图6A′和6B′所示)，当它们组装在一起时形成与图6类似的一个半环。因而，为了组装图6A′和6B′的模件，端部57′和58′相互连接。
进一步分析图6A′和6B′示出的虚线59′、60′和61′。这些虚线(图6B)表示除了一饼状段62′之外上述的一种选择，包括盖住炉底部的耐火材料按比例分配部分。此饼状段的顶点63′在具有一中心斜孔的一些实施例中是截头的，以去除小部分64′并且留出用于衬有耐火材料的斜孔喷嘴(未示)的空间。本技术领域中普通技术人员可知，一类似的饼状延伸部分可以附装到剩余的各个模件上、如模件55′(图6A′)。
图7是图6所示的一种变型的侧视图，其中两层砖相互叠置以形成半圆的主要部分，而细端由单层组成。因而在左端42处，砖层的重叠特点由重叠耐火材料层30a和30b表示，在一个图示的实施例中在端部42形成一个总层高、例如如图示的尺寸43大约为8．5英寸，但不限于此。在此实施例中，砖的双几何形状延续到点44处，在该处总高度减少成剩余部分只包括一块砖45。如图所示的，端46处的高度已经减小到如图所示的尺寸47为1．25英寸，但并不仅限于此。
对于对应于图6A和6B所示的实施例，可以提供与图7A和7B所示段70和71类似的段。此处，此两段组装在一起时，端部72(图7A)和73(图7B)是连接的。
如本文所述的，本发明的构思可用于非圆形的炉；为了说明此特点，在图8中示出了所包含的排列。图8是一俯视图，示出图4所示的一种普通类型的倾斜耐火材料。在排列的左端49开始的是层50-50d，并延续到右端51，以层55cc结束。由于如前所述的结构，由耐火材料50至50cc所形成的斜度是与其所安装的炉下表面的对应斜度互补的，以提供水平补偿。因而，该构思可应用于同时包括弯曲和平坦表面的衬层中。
再者，为了说明对模件预制技术的适应性，所示的模件75(图8A)和76(图8B)一起对应于图8的排列。本技术领域中的普通技术人员将可理解，组装模件需将端部77(图8A)和78(图8B)相互连接。
图9示出了图1所示炉的俯视图，此时具有底部延伸部分的四分之一模具(如图6B′的模件56′和延伸底部饼片段62′所示)在位，并示出了底部耐火材料的饼片段62a-62d。本技术领域普通技术人员可以认识到，饼片段62b、62c和62d根据需要可以变型以容纳偏置斜孔14和注射装置位置(例如注射装置出口)15和16。也将可认识到线80、81、82和83(图9)表示相邻饼片的连接线。
本技术领域普通技术人员可以理解，本文所讨论的所有预浇模件耐火材料可以制得比所放置的炉直径略小，以便插入。炉壳壁或安全耐火层和本发明的预浇模件之间所形成的任何空间可简单地充填任一种可浇注耐火材料、该材料可夯实、浇注或喷射到位。
如技术领域普通技术人员将可认识到的，本发明的预浇模件的精确尺寸可根据炉相邻底面的倾斜、炉的总容量以及几何物体-如倾倒冲击垫和注射位置的可能位置。本技术领域普通技术人员可以理解本文所述的几何形状可以提供一个互连的预浇模件耐火材料整平组件，用于改进冶炼炉中耐火材料的利用效率。
虽然为了说明，已经对本技术的具体实施例作了描述，但本技术领域中普通技术人员可以理解，只要不脱离由所附权利要求书所限定的本发明，还可对其作出多种变型和变化。