六瓣梅花孔热风炉炉箅子的孔型设计

摘要

本发明涉及炼铁高炉热风炉炉箅子系统领域，特别是一种六瓣梅花孔热风炉炉箅子的孔型设计。将热风炉炉箅子上与铸铁格子块、格子砖对应的七个密集排列圆孔合并成一个六瓣梅花孔，将横梁上面与炉箅子接触处的截面缩小，将与横梁接触处的通风孔做成六瓣梅花孔、∞字孔并通过六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔、三瓣梅花孔等孔型排列组合形成各种外形尺寸的六瓣梅花孔炉箅子，将高炉热风炉设计成对应的结构形式。本发明的具有铸件结构合理，壁厚均匀，各方向强度、刚度一致，铸铁格子块、格子砖的稳定性好，系统稳定性高，承载能力强；结构应力小，解决制造、使用过程中收缩、膨胀、负载而引起的变形、开裂问题，延长使用寿命；通风面积大，通风率高；制造成本低，制造工艺简单。

说明书

技术领域

本发明涉及炼铁高炉热风炉炉箅子系统的设计、制造、安装、调试、使用技术领域，特别是一种六瓣梅花孔热风炉炉箅子的孔型设计。

背景技术

热风炉是炼铁高炉供风系统的主要设备，是由格子砖堆积起来的鼓风加热设施。格子砖作为高温热量的载体，在热风炉燃烧期吸收并存储热量，在送风期放出热量加热鼓风。通过缩小格子砖砖孔直径，可增加热风炉格子砖的加热面积，确保单位时间内具有足够的热交换；可增加热风炉格子砖的蓄热体容积，来保证必要的热存储能力，提高高炉鼓风温度，为炼铁高炉带来良好效益。为此，在高温长效热风炉设计中有逐渐采用小孔径格子砖的趋势，设计并采用了19孔、31孔、37孔、61孔等系列的不同孔径、不同孔型(圆型或多边型)的格子砖。随着格子砖孔径的变小、孔数的增加，一方面，增加了炉箅子铸件受热膨胀位移，带动相邻两炉篦子缝隙处的小孔、多孔格子砖位移而损坏的问题；另一方面，随着炉箅子铸件通风格孔尺寸的减小、通风格孔数量的增加，其制造难度加大。为此，很多高温长效热风炉开始在炉箅子与格子砖之间采用一层与格子砖断面相同的铸铁格子块(铸铁分流板)作为过渡，相应的出现了格子砖-铸铁分流板-密集型圆孔炉箅子-支柱及格子砖-铸铁格子块-菱形孔炉箅子(或六边形网格孔炉箅子)-横梁-支柱的热风炉炉箅子结构形式。格子砖-铸铁分流板-密集型圆孔炉箅子-支柱的热风炉炉箅子系统，其铸铁分流板采用了一种“四通”的孔型结构，将下面的一个较大的圆孔分流成三个密集分布的小圆孔，与不同孔径格子砖配合使用；其下面的大圆孔通过两个阶梯圆环与密集型圆孔炉箅子的圆孔进行定位；炉箅子由独立的支柱支撑，炉箅子与支柱间采用止口定位。炉箅子的重心与支柱的中心线重合或相近，使得这种结构形式的热风炉炉箅子系统的整体稳定性较差。所采用的尺寸加大密集型圆型格孔可通过铸铁分流板实现与小孔、多孔格子砖的配合，便于铸造生产；但其呈密集性排列的圆孔周围铸件壁厚不均匀，铸造时易产生裂纹；与其它孔型的炉箅子相比，单位面积的炉箅子重量大，制造成本高。

在结构形式为格子砖-铸铁格子块-菱形孔炉箅子(或六边形网格孔炉箅子)-横梁-支柱的热风炉炉箅子系统中，起固定作用的铸铁格子块通过其下部的圆环与炉箅子的菱形(或者六边形)格孔进行定位，每块炉箅子由两根横梁支撑，横梁的两端由两根支柱支撑，一根支柱可同时支撑两根横梁，这种热风炉炉箅子系统稳定性虽有所提高，但也还存在以下不足：

1)起固定作用的铸铁格子块下部的圆环与炉箅子的菱形(六边形)格孔，仅能限制其水平方向的位移，不能限制铸铁格子块轴向方向的旋转，还存在因炉箅子受热膨胀位移，而带动铸铁格子块旋转导致格子砖位移而损坏的问题；

2)所采用的菱形孔炉箅子(或六边形网格孔炉箅子)各方向的强度不同，在制造及使用过程中，各方向随温度变化的收缩、膨胀量不同，易导致变形、开裂问题，制造难度较大，使用寿命短；

3)菱形孔炉箅子(六边形网格孔炉箅子)格孔连接筋交叉处为尖角连接，在制造及使用过程中存在变形、开裂问题，炉箅子的结构稳定性差，强度、承载能力低，多用于中、小型高炉；

4)在菱形格孔(六边形网格孔)的交叉处，铸铁格子块不稳定，铸铁格子块及其上部的格子砖有倾斜、位移的可能，影响系统的稳定性；

5)菱形孔炉箅子(六边形网格孔炉箅子)格孔连接筋与其上部的铸铁格子块的格孔有大量的交叉重叠，铸铁格子块的通风孔格孔被部分遮挡，影响通风效果；

6)在热风炉圆边沿，为增加菱形孔炉箅子(或六边形网格孔炉箅子)的结构强度而增加的连接筋处无法设计通风孔，降低其上部铸铁格子块及格子砖的通风效果；

7)六边形网格孔炉箅子上分布有大量小截面的△型通风格孔，铸造生产难度较大，与横梁接触处的△型通风格孔将被遮挡，影响通风效果。

除上述结构形式的热风炉炉篦系统外，目前还普遍采用一种由三瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱组成的热风炉炉箅子系统。这种结构形式的热风炉炉箅子系统的稳定性较好，炉箅子的承载能力高，采用铸铁格子块可部分解决因炉箅子受热膨胀、位移，带动相邻两炉篦子缝隙处的格子砖位移而损坏的问题。但由于三瓣梅花形通风格孔截面尺寸较小，铸铁格子块的定位难于实现。在采用小孔径格子砖的情况下，炉箅子的通风格孔径也随着缩小，导致其与横梁接触部分的通风格孔被部分遮挡。

发明内容

本发明的目的就是通过借鉴各种结构形式的热风炉炉箅子系统特点，提供一种能满足高炉热风炉高温长效的需求的新型孔型结构炉箅子：六瓣梅花孔热风炉炉箅子的孔型设计。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的六瓣梅花孔炉箅子的孔型设计，其特征在于将炼铁高炉热风炉炉箅子上与铸铁格子块、格子砖对应的七个密集排列圆孔合并成一个六瓣梅花孔，将横梁上面与炉箅子接触处的截面缩小，将与横梁接触处的通风孔做成六瓣梅花孔、∞字孔并通过六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔或三瓣梅花孔等孔型排列组合形成各种外形尺寸的六瓣梅花孔炉箅子，对应的将高炉热风炉设计成格子砖-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱或格子砖-铸铁格子块-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱的结构形式。

所述的结构形式为格子砖-铸铁格子块-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱的高炉热风炉炉箅子系统，将定位铸铁格子块下部制作成与炉箅子孔型相对应的各种凸台形式，对铸铁格子块进行水平及圆周方向定位。

将所述的炉箅子上与铸铁格子块、格子砖对应的七个密集排列圆孔合并成一个六瓣梅花孔，并通过六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔或三瓣梅花孔等孔型的排列组合形成各种外形尺寸的六瓣梅花孔炉箅子。

将所述的定位铸铁格子块下部制作成与炉箅子孔型相对应的各种凸台形式，对铸铁格子块进行水平及圆周方向定位。

所述的热风炉炉箅子的需要增加强度的直边、圆弧边及六瓣梅花孔的周边处，只设置一些圆孔及圆孔组合孔。

在所述的热风炉炉箅子与横梁接触处，设置一些由多个圆孔合并成的组合孔，以确保通风效果。

本发明的六瓣梅花孔炉箅子的孔型具有铸件结构合理，壁厚均匀，各方向强度、刚度一致，铸铁格子块、格子砖的稳定性好，系统稳定性高，承载能力强；通风格孔间实现圆弧壁厚连接，结构应力小，可以较好地解决制造、使用过程中收缩、膨胀、负载而引起的变形、开裂问题，可延长热风炉炉箅子系统使用寿命长；单位面积的炉箅子通风面积大，通风率高，可与各种孔径的格子砖配合使用，通风顺畅；炉箅子的重量轻，制造成本低，制造工艺简单，形位公差易于保证等特点。不同容积的高炉，热风炉设计成格子砖-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱或格子砖-铸铁格子块-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱的结构形式。

下面以某4350m³高炉热风炉炉箅子系统的为例，对所发明的六瓣梅花孔炉箅子作进一步描述。如图所示，热风炉炉箅子系统采用的是格子砖-铸铁格子块-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱的结构形式。在保证横梁支撑强度的基础上，将横梁上面与炉箅子接触处的截面缩小；将与横梁接触处的通风孔做成六瓣梅花孔、∞字孔等形式，以确保通风效果；各种外形尺寸的炉箅子由六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔排列组合而成；定位铸铁格子块、普通铸铁格子块的布置，在个方向依据按线性排列的六瓣梅花孔交替布置排列，实现定位。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为按线性排列的六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔组合炉箅子的结构示意图。

图3为与六瓣梅花孔相对应定位铸铁格子块的结构示意图。

图4为了密集型排列的六瓣梅花孔炉箅子与铸铁格子块配合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的六瓣梅花孔炉箅子的孔型设计，其特征在于将炼铁高炉热风炉炉箅子上与铸铁格子块5、格子砖对应的七个密集排列圆孔合并成一个六瓣梅花孔，将横梁2上面与炉箅子接触处的截面缩小，将与横梁2接触处的通风孔做成六瓣梅花孔或∞字孔并通过六瓣梅花孔与圆孔或∞字孔或三瓣梅花孔等孔型排列组合形成各种外形尺寸的六瓣梅花孔炉箅子，对应的将高炉热风炉设计成格子砖-六瓣梅花孔炉箅子3-横梁2-支柱1或格子砖-铸铁格子块5-六瓣梅花孔炉箅子3-横梁2-支柱1的结构形式。

所述的结构形式为格子砖-铸铁格子块5-六瓣梅花孔炉箅子3-横梁2-支柱1的高炉热风炉炉箅子系统，将定位铸铁格子块4下部制作成与炉箅子孔型相对应的各种凸台形式，对铸铁格子块5进行水平及圆周方向定位。

如图2、图4所示，将所述的炉箅子上与铸铁格子块5、格子砖对应的七个密集排列圆孔合并成一个六瓣梅花孔，并通过六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔或三瓣梅花孔孔型的排列组合形成各种外形尺寸的六瓣梅花孔炉箅子。图2为按线性排列的六瓣梅花孔与圆孔、∞字孔组合炉箅子的结构示意图。图4为了密集型排列的六瓣梅花孔炉箅子与铸铁格子块5配合的结构示意图。

将所述的定位铸铁格子块5下部制作成与炉箅子孔型相对应的各种凸台形式，对铸铁格子块进5行水平及圆周方向定位。

所述的热风炉炉箅子的需要增加强度的直边、圆弧边及六瓣梅花孔的周边处，只设置一些圆孔及圆孔组合孔。

在所述的热风炉炉箅子与横梁2接触处，设置一些由多个圆孔合并成的组合孔，以确保通风效果。

本发明的集密集型圆孔炉箅子、三瓣梅花孔炉箅子、菱形孔炉箅子及六边形网格孔炉箅子的优点，克服了其各自的不足，而具有以下一些特点：

1)铸件结构合理，壁厚均匀，各方向强度、刚度一致，整体稳定性好，承载能力强；

2)圆弧壁厚连接，结构应力小，可以较好地解决制造、使用过程中收缩、膨胀、负载而引起的变形、开裂问题，有利于简化制造工艺，延长使用寿命；

3)可实现所有通风孔的畅通，格子砖的通孔面积不受影响；

4)可与各种孔径的格子砖配合使用，制造工艺简单，制造精度较高，通风格孔的形位公差易于保证；

5)单位面积的炉箅子通风面积大，通风率高；炉箅子的重量轻，制造成本低；

6)六瓣梅花孔有利于定位铸铁格子块与不定位的普通铸铁格子块的灵活布置，铸铁格子块、格子砖的稳定性好；

7)可采用六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱或铸铁格子块-六瓣梅花孔炉箅子-横梁-支柱的热风炉结构形式，以满足各种容积的高炉需要。

表1示出了各种孔型炉箅子的比较。

表1、各种孔型炉箅子的比较

重量％表面积％通风面积％通风面积/重量表面积/重量％密集型圆孔炉箅子三瓣梅花孔炉箅子菱形孔炉箅子六边网格孔炉箅子线性排列六瓣梅花孔炉箅子密集排列六瓣梅花孔炉箅子100726177678210085588476901001441711481521410.56340.56340.50590.50680.56800.506410011896109115109