專利名稱：一種疊合式冷卻壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐及高溫壁體冷卻設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種疊合式冷卻壁。
背景技術(shù)：
長壽高爐本體冷卻設(shè)備，必須滿足高爐內(nèi)壁在冶煉條件下，能夠牢固地掛上渣皮，形成永久爐襯的目的。為此，高爐使用的冷卻壁不斷更新?lián)Q代，從使用材質(zhì)來看，已從鑄鐵冷卻壁和鑄鋼(或鋼板鉆孔)冷卻壁發(fā)展到導(dǎo)熱系數(shù)很高的銅冷卻壁。鑄鐵冷卻壁熱穩(wěn)定性差，不能形成永久型爐襯，嚴(yán)重影響高爐壽命。鑄鋼冷卻壁澆注溫度高，水管表面液化導(dǎo)致附加預(yù)應(yīng)力，容易使水管產(chǎn)生裂紋，鋼板鉆孔冷卻壁雖然不存在澆注工藝造成的缺陷，但因材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)低，也不能形成永久型爐襯。而目前廣泛采用的全銅冷卻壁，它由鑄銅制造或銅板鉆孔加工而成，通常使用在高爐本體的高溫區(qū)域，能夠滿足形成永久型爐襯的條件；但由于銅材強(qiáng)度較低，為保證冷卻壁有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，銅冷卻壁必須保持相應(yīng)的厚度，因此耗銅量較大，價格昂貴。
實用新型專利03232865.6公開了一種“銅與含鐵合金組合的高爐冷卻壁”。該冷卻壁是由冷面層和熱面層組合而成的高爐冷卻壁，熱面層采用銅材，冷面層采用鋼或生鐵，冷面層與熱面層由螺栓3結(jié)合并緊固，兩層之間接觸面上均實行密封，兩層之間未接觸面部位所形成的空腔為冷卻水的通道。該冷卻壁雖然能夠減少銅材的用量，但是由于其冷卻通道結(jié)構(gòu)由冷、熱面層分別開槽后合并而成，并以密封件密封，這種結(jié)構(gòu)在高爐內(nèi)高溫的環(huán)境下，由于不可避免的熱變形等原因，容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，存在安全隱患。
實用新型專利02229151.2公開了一種組合式復(fù)合冷卻壁。該冷卻壁由內(nèi)外冷卻壁體通過緊固件連接組合，其冷卻水管埋在凹槽內(nèi)。該冷卻壁同樣可以減少銅材的用量，但是由于其冷卻通道是采用埋管結(jié)構(gòu)，不可避免存在接觸間隙，使冷卻功能大受影響。同時其內(nèi)、外冷卻壁體的結(jié)合面是機(jī)械配合面，由于冷卻壁在高溫環(huán)境下會產(chǎn)生變形，因此容易出現(xiàn)漏水缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，特別是解決全銅冷卻壁冷卻效果好但價格昂貴、現(xiàn)有的組合式冷卻壁存在著漏水等安全隱患問題，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、使用安全的疊合式冷卻壁。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的，所述的疊合式冷卻壁，包括基體層壁體2、疊合在基體層壁體2熱面上的疊合層壁體1及進(jìn)出水管7，所述的疊合層壁體1和基體層壁體2分別設(shè)置有疊合層壁體1的冷卻通道T4和基體層壁體2的冷卻通道U10，疊合層壁體1和基體層壁體2的冷面上各開設(shè)有連接冷卻通道T4和冷卻通道U10的進(jìn)出水孔5，所述進(jìn)出水管7與進(jìn)出水孔5連接，與疊合層壁體1的進(jìn)出水孔5所對應(yīng)的基體層壁體2上開設(shè)有可供疊合層壁體1的進(jìn)出水管7穿過的通孔6，所述的通孔6與基體層壁體2的冷卻通道10相互隔開，兩者之間保證合理安全距離。
本疊合式冷卻壁的基體層壁體2使用時面向爐心的一面為熱面，面向爐壁的一面為冷面，其熱面可以帶燕尾槽，也可以為光面；所述的基體層壁體2由鑄鐵、鑄鋼或鋼板制成，由鑄鐵或鑄鋼制成的基體層壁體2，其冷卻通道U10通過鑄造加工成截面形狀W12為圓型或扁圓孔型或多邊孔型；由鋼板制成的基體層壁體2，其冷卻通道U10通過鉆孔加工成截面形狀W12為圓型或多圓相互重疊的孔型。
本疊合式冷卻壁的疊合層壁體1使用時面向爐心的一面為熱面，與基體層壁體2疊合的一面為冷面，其熱面既可以帶燕尾槽，也可以為光面；所述的疊合層壁體1由鑄銅或純銅板制成，由鑄銅制成的疊合層壁體1，其冷卻通道T4通過鑄造加工成截面形狀V11為圓型或扁圓孔型或多邊孔型；由銅板制成的疊合層壁體1，其冷卻通道T4通過鉆孔加工成截面形狀V11為圓型或多圓相互重疊的孔型。
所述疊合式冷卻壁疊合方式可以是基體層壁體2的熱面整體疊合有疊合層壁體1，或局部疊合有疊合層壁體1，或多部位疊合有疊合層壁體1，疊合方式靈活多樣，可根據(jù)需要通過設(shè)計確定。
所述的基體層壁體2與疊合層壁體1通過螺栓3或燕尾槽固定連接；為消除不同材料因高溫變形而產(chǎn)生的應(yīng)力差，基體層壁體2與疊合層壁體1之間設(shè)置有墊片8，所述的墊片8為單層墊片或多層墊片，多層墊片各層之間的間隙填充有高導(dǎo)熱填充料9。
本疊合式冷卻壁的疊合層壁體1和基體層壁體2均有各自獨(dú)立的冷卻通道，各冷卻通道到各層表面的距離以不低于進(jìn)出水管7的厚度為限，冷卻通道數(shù)量及形狀可根據(jù)需要確定，要求既保證疊合式冷卻壁的整體冷卻效果，又方便疊合式冷卻壁各層之間的螺栓3連接和進(jìn)出水管7的安裝，各層冷卻通道之間可采用水管串聯(lián)，也可由各自獨(dú)立的水管連接；疊合式冷卻壁的疊合層壁體1具有全銅冷卻壁的冷卻效果，基體層壁體2能保證疊合式冷卻壁的機(jī)械強(qiáng)度；由于疊合層壁體1和基體層壁體2均有各自獨(dú)立的冷卻通道，所以萬一有個別冷卻通道出現(xiàn)故障時，通過加大其他冷卻通道的流速流量，使疊合式冷卻壁整體還可以起到冷卻作用，因此可以大幅度提高疊合式冷卻壁使用安全性；本發(fā)明除可應(yīng)用于煉鐵高爐冷卻設(shè)備領(lǐng)域外，還可應(yīng)用于多種高溫壁體冷卻設(shè)備領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果分析(1)在保證冷卻壁的冷卻效果和機(jī)械強(qiáng)度的同時，大幅度降低銅材消耗。現(xiàn)今采用的全銅冷卻壁銅材消耗居高不下的主要原因是，由于銅材的強(qiáng)度較小，在保證強(qiáng)度的條件下全銅冷卻壁的厚度無法進(jìn)一步減薄。而鑄鐵或鋼強(qiáng)度較大，用其做冷卻壁的基體層壁體2，銅材做疊合層壁體1，既保證了冷卻壁的強(qiáng)度要求，又可以利用銅材熱傳導(dǎo)效果好的優(yōu)勢。有了基體層壁體2的強(qiáng)度支持，便可以將疊合層壁體1的銅板厚度顯著減薄，大幅度降低銅材消耗，降低造價。
(2)具有獨(dú)立冷卻結(jié)構(gòu)的疊合式冷卻壁具有更合理的冷卻效果和更高的使用安全性。疊合式冷卻壁的疊合層壁體1采用冷卻效果較好的銅材制造，并且整體上具有多個獨(dú)立的冷卻結(jié)構(gòu)，增大了冷卻壁的換熱面積，因此較之只有單一冷卻結(jié)構(gòu)的銅冷卻壁具有更合理優(yōu)化的冷卻效果。
(3)具有獨(dú)立冷卻結(jié)構(gòu)的疊合式冷卻壁可以解決高爐本體特殊層面的冷卻難題。如爐缸風(fēng)口區(qū)處于高爐氣、固、液三相并存的高溫區(qū)域，該區(qū)域冷卻壁上部為風(fēng)口回旋帶，鑄鐵冷卻壁在此部位很容易被損壞；而該區(qū)域冷卻壁下部處于渣鐵水浸存區(qū)，但因有耐火材料保護(hù)，鑄鐵冷卻壁可適應(yīng)高爐長壽要求。因此在高爐風(fēng)口區(qū)采用疊合層壁體1局部疊合的疊合式冷卻壁，即在鑄鐵基體層壁體2上疊合部分超薄銅質(zhì)疊合層壁體1，既可以解決傳統(tǒng)的鑄鐵冷卻壁局部易損難題，又可以節(jié)省投資。
(4)具有獨(dú)立冷卻結(jié)構(gòu)的疊合式冷卻壁可以實現(xiàn)冷卻壁局部冷卻強(qiáng)度與高爐內(nèi)熱流強(qiáng)度相匹配的技術(shù)效果。如高爐爐身中部至上部過渡區(qū)，熱流強(qiáng)度變化較大，若采用全銅冷卻壁，則投資太大，造成浪費(fèi)，若采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板鉆孔冷卻壁，則在局部熱流強(qiáng)度高的區(qū)域冷卻能力不足，容易損壞。采用具有獨(dú)立冷卻結(jié)構(gòu)的疊合式冷卻壁，可以根據(jù)熱流強(qiáng)度變化，在熱流強(qiáng)度較高的區(qū)域疊合冷卻能力較強(qiáng)的銅制疊合層壁體1，既滿足高爐冷卻的需要，實現(xiàn)高爐長壽的目的，又可以降低投資成本。
(5)采用本發(fā)明技術(shù)方案所述的疊合式冷卻壁可以使高爐保持平穩(wěn)順暢的爐型。高爐本體冷卻設(shè)備的配置原則是按爐內(nèi)熱流強(qiáng)度的大小配置不同冷卻效果的冷卻設(shè)備，客觀上存在銅冷卻壁與鑄鐵、鑄鋼或鋼板鉆孔冷卻壁并存的混合配置結(jié)構(gòu)。但是銅冷卻壁厚度相對于鑄鐵或鑄鋼冷卻壁厚度薄得多，因此，在保持冷卻壁熱面一致性的條件下，現(xiàn)有的銅冷卻壁的冷面與高爐爐皮之間會存在大小不均的間隙，容易產(chǎn)生冷面竄高爐煤氣流，損壞冷卻壁基體件，造成冷卻壁變形，威脅冷卻壁的使用安全性。采用本發(fā)明的疊合式冷卻壁由于在總厚度上可與鑄鐵或鑄鋼冷卻壁保持一致，因此可以消除上述弊端，同時由于疊合層壁體1厚度減薄，可以按高爐爐皮形狀做成弧型，構(gòu)成平穩(wěn)順暢的高爐爐型。
綜上所述，由于采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，特別是采用基體層壁體2和疊合層壁體1各開設(shè)有相互獨(dú)立的冷卻通道這一新穎構(gòu)思，使本發(fā)明具有冷卻效果好，節(jié)約銅材，成本低，使用安全可靠等有益效果。
四
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A面視圖；圖3為圖1的B面視圖；圖4為圖1的C面視圖；圖5為圖1的D-D剖視圖；圖6為圖2的E-E局部剖視圖；圖7為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的F面視圖；圖9為圖7的G面視圖；
圖10為圖7的H-H剖視圖；圖11為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖11的I面視圖；圖13為圖11的J面視圖；圖14為圖11的K-K剖視圖；圖中1、疊合層壁體；2、基體層壁體；3、螺栓；4、冷卻通道T；5、進(jìn)出水孔；6、通孔；7、進(jìn)出水管；8、墊片；9、高導(dǎo)熱填充料；10、冷卻通道U；11、截面形狀V；12、截面形狀W；
具體實施例方式五具體實施方式
；實施例1參照圖1至圖6，在本發(fā)明實施例1中，如圖1至圖6所示，所述的疊合式冷卻壁包括基體層壁體2和疊合層壁體1，兩者疊合面長、寬大小一致，采用完全疊合方式，由連接螺栓3緊固連接。疊合層壁體1由銅板鉆孔加工制造，其冷卻通道T4的截面形狀V11為復(fù)合孔形或其他孔型。基體層壁體2由鑄鐵制造，其內(nèi)部帶有冷卻通道U10，其截面形狀W12為圓形或其他孔型。疊合層壁體1和基體層壁體2之間墊有墊片8，所述的墊片8為雙層墊片，雙層墊片之間的間隙填充有高導(dǎo)熱填充料9。冷卻通道T4和冷卻通道U10到各自壁體表面的距離以不低于進(jìn)出水管7的厚度為限。由于疊合層壁體1和基體層壁體2各自具有獨(dú)立的冷卻結(jié)構(gòu)，保證了疊合式冷卻壁使用的安全性。同時由于有基體層壁體2的高強(qiáng)度支撐，使疊合層壁體1的厚度可大大減薄。本實施例可用于高爐冷卻壁或其他高溫壁體冷卻設(shè)備。
圖2是圖1中A面視圖，表示了基體層壁體2的冷卻通道U10的分布和形狀，以及連接螺栓3的位置。
圖3是圖1中B面視圖，表示了疊合層壁體1的冷卻通道T4的分布和形狀，以及連接螺栓3的位置。
圖4是圖1中C面視圖，表示了疊合層壁體1與基體層壁體2的連接狀態(tài)。
圖5為圖1的D-D剖視圖，表示了疊合層壁體1的冷卻通道T4的截面形狀V11。
圖6為圖2的E-E局部剖視圖，表示了基體層壁體2的冷卻通道U10的截面形狀W12。
實施例2參照圖7、圖8、圖9、圖10，在本發(fā)明實施例2中，如圖7所示，所述的疊合式冷卻壁包括一個疊合層壁體1和一個基體層壁體2，采用部分疊合方式，疊合層壁體1與基體層壁體2上部疊合，由于高爐風(fēng)口區(qū)溫度較高，若采用完全鑄鐵冷卻壁，則冷卻壁上部因處于風(fēng)口回旋帶而容易損壞，而下部因有耐火材料層保護(hù)可滿足高爐長壽要求；現(xiàn)采用獨(dú)立冷卻結(jié)構(gòu)局部疊合的疊合式冷卻壁，既可以提高風(fēng)口區(qū)冷卻壁使用安全性，又可以減薄銅冷卻壁厚度，降低造價，實施例2可用于高爐風(fēng)口區(qū)冷卻壁或其他高溫壁體冷卻設(shè)備；本發(fā)明實施例2其余條件和效果同實施例1。
實施例3參照圖11、圖12、圖13、圖14，在本發(fā)明實施例3中，如圖11所示，所述的疊合式冷卻壁包括多個疊合層壁體1和一個基體層壁體2，采用多部位疊合方式，由連接螺栓3緊固連接。采用本實施例可以實現(xiàn)冷卻壁局部冷卻強(qiáng)度與高爐內(nèi)熱流強(qiáng)度相匹配的技術(shù)效果，根據(jù)熱流強(qiáng)度變化，在熱流強(qiáng)度高的區(qū)域疊合冷卻能力強(qiáng)的銅冷卻壁，既滿足高爐冷卻的需要，實現(xiàn)高爐長壽的目的，又可以降低投資成本；實施例3可用于高爐爐身中部冷卻壁或其他高溫壁體冷卻設(shè)備。本發(fā)明實施例3其余條件和效果同實施例1或?qū)嵤├?。
本發(fā)明包括但不局限于上述實施例所描述的實施方式，還可根據(jù)本發(fā)明所述的技術(shù)方案結(jié)合具體的應(yīng)用情況設(shè)計其他實施方式。
權(quán)利要求
1.一種疊合式冷卻壁，包括基體層壁體(2)、疊合在基體層壁體(2)熱面上的疊合層壁體(1)及進(jìn)出水管(7)，其特征在于所述的疊合層壁體(1)和基體層壁體(2)分別設(shè)置有疊合層壁體(1)的冷卻通道T(4)和基體層壁體(2)的冷卻通道U(10)，疊合層壁體(1)和基體層壁體(2)的冷面上各開設(shè)有連接冷卻通道T(4)和冷卻通道U(10)的進(jìn)出水孔(5)，所述進(jìn)出水管(7)與進(jìn)出水孔(5)連接，與疊合層壁體(1)的進(jìn)出水孔(5)所對應(yīng)的基體層壁體(2)上開設(shè)有可供疊合層壁體(1)的進(jìn)出水管(7)穿過的通孔(6)，所述的通孔(6)與基體層壁體(2)的冷卻通道U(10)相互隔開，兩者之間保證合理安全距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的基體層壁體(2)由鑄鐵、鑄鋼或鋼板制成，由鑄鐵或鑄鋼制成的基體層壁體(2)，其冷卻通道U(10)通過鑄造加工成截面形狀W(12)為圓型或扁圓孔型或多邊孔型；由鋼板制成的基體層壁體(2)，其冷卻通道U(10)通過鉆孔加工成截面形狀W(12)為圓型或多圓相互重疊的孔型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的疊合層壁體(1)由鑄銅或純銅板制成，由鑄銅制成的疊合層壁體(1)，其冷卻通道T(4)通過鑄造加工成截面形狀V(11)為圓型或扁圓孔型或多邊孔型；由銅板制成的疊合層壁體(1)，其冷卻通道T(4)通過鉆孔加工成截面形狀V(11)為圓型或多圓相互重疊的孔型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的基體層壁體(2)與疊合層壁體(1)通過螺栓(3)或槽形固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的基體層壁體(2)的熱面整體疊合有疊合層壁體(1)，或局部疊合有疊合層壁體(1)或多部位疊合有疊合層壁體(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的基體層壁體(2)與疊合層壁體(1)之間設(shè)置有墊片(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊合式冷卻壁，其特征在于所述的墊片(8)為單層或多層墊片，多層墊片各層之間的間隙填充有高導(dǎo)熱填充料(9)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種疊合式冷卻壁，包括基體層壁體、疊合在基體層壁體熱面上的疊合層壁體及進(jìn)出水管，所述的疊合層壁體和基體層壁體分別設(shè)置有疊合層壁體的冷卻通道T和基體層壁體的冷卻通道U，疊合層壁體和基體層壁體的冷面上各開設(shè)有連接冷卻通道T和冷卻通道U的進(jìn)出水孔，本發(fā)明采用所述的技術(shù)方案，特別是采用基體層壁體和疊合層壁體各開設(shè)有相互獨(dú)立的冷卻通道這一新穎構(gòu)思，使本發(fā)明具有冷卻效果好，節(jié)約銅材，成本低，使用安全可靠等有益效果。
文檔編號C21B7/00GK101020932SQ20071002629
公開日2007年8月22日 申請日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者佘京鵬, 佘克事, 郝之峰, 高新運(yùn), 王連杰, 沈大偉, 閻波 申請人:汕頭華興冶金備件廠有限公司