專利名稱：一種疊合式冷卻壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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。
二背景技術(shù)：
長(zhǎng)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(jià)格昂貴。
實(shí)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， 熱面層釆用銅材，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(shí)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(shí)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(shí)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(huì)產(chǎn)
生變形，因此容易出現(xiàn)漏水缺陷。
三
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(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(jià)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。
本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)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UIO，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(duì)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(shí)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(shí)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VI1為圓 型或扁圓孔型或多邊孔型；由銅板制成的疊合層壁體l，其冷卻通道 T4通過鉆孔加工成截面形狀Vll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l，或局部疊合有疊合層壁體l，或多部位疊合有疊 合層壁體l,疊合方式靈活多樣，可根據(jù)需要通過設(shè)計(jì)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(gè)別冷卻通道出現(xiàn)故障時(shí)，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；本實(shí)用新型除可應(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。
本實(shí)用新型的有益效果分析
(1)在保證冷卻壁的冷卻效果和機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)，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(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l，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(shì)。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(jià)。 (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(gè)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(zhǎng)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(shí)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l，既滿足高爐冷卻的需要，實(shí)現(xiàn)高 爐長(zhǎng)壽的目的，又可以降低投資成本。
(5) 采用本實(shí)用新型技術(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(duì)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(huì)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。采用本實(shí)用新型的疊 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(shí)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，由于采用本實(shí)用新型所述的技術(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，使本實(shí)用新型具有冷卻效果好，節(jié)約銅材，成本低，使用 安全可靠等有益效果。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1的A面視圖3為圖1的B面視圖4為圖1的C面視圖5為圖1的D-D剖視圖6為圖2的E-E局部剖視圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖8為圖7的F面視圖9為圖7的G面視圖10為圖7的H-H剖視圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖12為圖11的I面視圖13為圖11的J面視圖14為圖11的K-K剖視圖丄
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;ll、截面形狀V; 12、截面形狀W;具體實(shí)施方式
五具體實(shí)施方式
；
實(shí)施例1:參照?qǐng)D1至圖6，在本實(shí)用新型實(shí)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(zhǎng)、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l由銅板鉆孔加工制造，其冷卻通道T4的截面 形狀Vll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UIO,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(shí)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(shí)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Vll。
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UIO的截面形狀W12。
實(shí)施例2:參照?qǐng)D7、圖8、圖9、圖10，在本實(shí)用新型實(shí)施例 2中，如圖7所示，所述的疊合式冷卻壁包括一個(gè)疊合層壁體1和一 個(gè)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(zhǎng)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(jià)，實(shí)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；本實(shí)用新型實(shí)施例2其余條件和效果同實(shí)施例1。
實(shí)施例3:參照?qǐng)D11、圖12、圖13、圖14，在本實(shí)用新型實(shí)
施例3中，如圖11所示，所述的疊合式冷卻壁包括多個(gè)疊合層壁體 l和一個(gè)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(shí)施例可以實(shí)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(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽的 目的，又可以降低投資成本；實(shí)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。本實(shí)用新型實(shí)施例3其余條件和效果同 實(shí)施例1或?qū)嵤├?。
本實(shí)用新型包括但不局限于上述實(shí)施例所描述的實(shí)施方式，還 可根據(jù)本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案結(jié)合具體的應(yīng)用情況設(shè)計(jì)其他實(shí) 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(duì)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(l)由鑄銅或純銅板制成，由鑄銅制成的疊合層壁體(l)， 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(l)，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(l)，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)。
專利摘要本實(shí)用新型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，本實(shí)用新型采用所述的技術(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，使本實(shí)用新型具有冷卻效果好，節(jié)約銅材，成本低，使用安全可靠等有益效果。
文檔編號(hào)C21B7/00GK201010658SQ20072004732
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)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, 沈大偉, 王連杰, 郝之峰, 波 閻, 高新運(yùn) 申請(qǐng)人:汕頭華興冶金備件廠有限公司