專利名稱：一種疊合式冷卻壁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高爐及高溫壁體冷卻設備領域，特別是涉及一種疊合式冷卻壁。
背景技術：
長壽高爐本體冷卻設備，必須滿足高爐內壁在冶煉條件下，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，嚴重影響高爐壽命。鑄鋼冷卻壁澆注溫度高，水管表面液化導致附加預應力，容易使水管產生裂紋，鋼板鉆孔冷卻壁雖然不存在澆注工藝造成的缺陷，但因材質導熱系數(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；但由于銅材強度較低，為保證冷卻壁有足夠的機械強度，銅冷卻壁必須保持相應的厚度，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構由冷、熱面層分別開槽后合并而成，并以密封件密封，這種結構在高爐內高溫的環(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合冷卻壁。該冷卻壁由內外冷卻壁體通過緊固件連接組合，其冷卻水管埋在凹槽內。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構，不可避免存在接觸間隙，使冷卻功能大受影響。同時其內、外冷卻壁體的結合面是機械配合面，由于冷卻壁在高溫環(huán)境下會產生變形，因此容易出現(xiàn)漏水缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，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，提供一種結構新穎、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及進出水管7，所述的疊合層壁體1和基體層壁體2分別設置有疊合層壁體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的冷面上各開設有連接冷卻通道T4和冷卻通道U10的進出水孔5，所述進出水管7與進出水孔5連接，與疊合層壁體1的進出水孔5所對應的基體層壁體2上開設有可供疊合層壁體1的進出水管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生的應力差，基體層壁體2與疊合層壁體1之間設置有墊片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均有各自獨立的冷卻通道，各冷卻通道到各層表面的距離以不低于進出水管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械強度；由于疊合層壁體1和基體層壁體2均有各自獨立的冷卻通道，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)明除可應用于煉鐵高爐冷卻設備領域外，還可應用于多種高溫壁體冷卻設備領域。
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械強度的同時，大幅度降低銅材消耗?，F(xiàn)今采用的全銅冷卻壁銅材消耗居高不下的主要原因是，由于銅材的強度較小，在保證強度的條件下全銅冷卻壁的厚度無法進一步減薄。而鑄鐵或鋼強度較大，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度要求，又可以利用銅材熱傳導效果好的優(yōu)勢。有了基體層壁體2的強度支持，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)具有獨立冷卻結構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立的冷卻結構，增大了冷卻壁的換熱面積，因此較之只有單一冷卻結構的銅冷卻壁具有更合理優(yōu)化的冷卻效果。
(3)具有獨立冷卻結構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，鑄鐵冷卻壁可適應高爐長壽要求。因此在高爐風口區(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)具有獨立冷卻結構的疊合式冷卻壁可以實現(xiàn)冷卻壁局部冷卻強度與高爐內熱流強度相匹配的技術效果。如高爐爐身中部至上部過渡區(qū)，熱流強度變化較大，若采用全銅冷卻壁，則投資太大，造成浪費，若采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板鉆孔冷卻壁，則在局部熱流強度高的區(qū)域冷卻能力不足，容易損壞。采用具有獨立冷卻結構的疊合式冷卻壁，可以根據(jù)熱流強度變化，在熱流強度較高的區(qū)域疊合冷卻能力較強的銅制疊合層壁體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。高爐本體冷卻設備的配置原則是按爐內熱流強度的大小配置不同冷卻效果的冷卻設備，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構。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)明所述的技術方案，特別是采用基體層壁體2和疊合層壁體1各開設有相互獨立的冷卻通道這一新穎構思，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

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖；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的結構示意圖；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的結構示意圖；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、進出水孔；6、通孔；7、進出水管；8、墊片；9、高導熱填充料；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為復合孔形或其他孔型。基體層壁體2由鑄鐵制造，其內部帶有冷卻通道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各自具有獨立的冷卻結構，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口回旋帶而容易損壞，而下部因有耐火材料層保護可滿足高爐長壽要求；現(xiàn)采用獨立冷卻結構局部疊合的疊合式冷卻壁，既可以提高風口區(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可用于高爐風口區(qū)冷卻壁或其他高溫壁體冷卻設備；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)冷卻壁局部冷卻強度與高爐內熱流強度相匹配的技術效果，根據(jù)熱流強度變化，在熱流強度高的區(qū)域疊合冷卻能力強的銅冷卻壁，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備。本發(fā)明實施例3其余條件和效果同實施例1或實施例2。
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)明所述的技術方案結合具體的應用情況設計其他實施方式。
權利要求
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)的冷面上各開設有連接冷卻通道T(4)和冷卻通道U(10)的進出水孔(5)，所述進出水管(7)與進出水孔(5)連接，與疊合層壁體(1)的進出水孔(5)所對應的基體層壁體(2)上開設有可供疊合層壁體(1)的進出水管(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)之間設置有墊片(8)。
7.根據(jù)權利要求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出水管，所述的疊合層壁體和基體層壁體分別設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有連接冷卻通道T和冷卻通道U的進出水孔，本發(fā)明采用所述的技術方案，特別是采用基體層壁體和疊合層壁體各開設有相互獨立的冷卻通道這一新穎構思，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)先權日2007年1月12日
發(fā)明者佘京鵬, 佘克事, 郝之峰, 高新運, 王連杰, 沈大偉, 閻波 申請人:汕頭華興冶金備件廠有限公司