专利名称：高炉用铜芯复合冷却壁的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金设备技术领域，具体地涉及高炉炉体炉内冷却设备(包括高炉炉体的炉缸、炉腹、炉腰、炉身中下部的冷却壁)的节能和长寿化结构。
由于高炉投入使用后不久，炉体中下部、炉腰、尤其是炉腹部位保护冷却设备的炉内砖衬就基本损坏，完全靠冷却设备保护炉体并维持高炉操作。为使高炉能够长寿，在冷却设备方面，采用了许多技术，其中铸铁、铸钢冷却壁是普遍采用的冷却设备，铜冷却壁也已开始在高炉上推广使用。已有技术中，用于高炉各部位的冷却设备中的冷却壁有铸铁冷却壁、铸钢冷却壁、铜冷却壁。
铸铁冷却壁投资较小，在高炉上的应用时间最长、也最普遍。虽然现在已使用了半球半蠕球墨铸铁材质，但由于其内的水管在铸造时容易渗碳而变脆，使用寿命受到影响。此外，铸铁材质的冷却壁基体的抗热震性能相对较差，容易被热应力所破坏。为此，人们使用了铸钢冷却壁。
铸钢冷却壁相对于铸铁材质的冷却壁而言，其基体的抗热震性能相对改善，热应力对冷却壁基体的破坏作用相对减弱。但其内的水管在铸造时容易渗碳而变脆的问题并未彻底解决，而且由于其结构的限制，边、角及其它热面突出部位的冷却强度相对不足，仍然容易被热应力所破坏。为了解决热应力、化学侵蚀对冷却壁的破坏，人们使用了铜冷却壁。
铜冷却壁相对于钢、铁材质的冷却壁而言，由于其良好的传热性能，避免了热应力对冷却壁基体的破坏，化学侵蚀也几乎没有了着床，其使用寿命相对较长。但铜冷却壁受热面采用简单的燕尾槽结构、燕尾槽内捣筑不定形耐火材料，壁面光滑，不易挂渣以形成保护衬体，靠强冷却形成的渣皮较易被下降的炉料冲击、碰撞而脱落，壁体铜金属经常裸露，炉腹部位铜金属基体因其使用位置有一定的仰角而直接与高温渣铁流接触，易被熔损，其它部位则热阻变小，高炉热能损耗和运行费用加大。而且其相同面积的冷却设备的投资要比钢、铁材质的冷却壁高出好几倍。
本实用新型的目的就是针对上述问题，提出一种投资相对适中，壁体本身热阻较大、根据使用部位的不同而改变其外形设计、有利于高炉内型设计的铜芯复合冷却壁结构型式，从而达到比已有技术之结构型式长寿和节能的效果。
本实用新型的目的是通过以下方式实现的，铜芯冷却壁包括钢或铸钢或铸铁冷却壁壳体、铸铜芯体、芯体内的过水空腔、与芯体连成一体的导热铜体、可捣筑不定形耐火材料或镶砖的填料凹槽。其特征在于钢或铸钢或铸铁冷却壁壳体通过铸造、机加工等手段制造，其内表面形状以保证铸铜芯体和与芯体连成一体的导热铜体能够浇注为前提，并根据过水空腔的设计和传热需要进行适当调整，最大可能地缩小内表面所形成的空腔体积，节约铜的用量，其外表面形状则根据其使用部位不同而变化，如炉缸部位可为光面，炉腹及其它部位的热面可带凹槽用于捣筑不定形耐火材料或镶砖；铸铜芯体，内设过水空腔，外接水管，与导热铜体一起通过浇注填充于冷却壁壳体之中；过水空腔，可以根据需要设计成单个或多个，通过外接水管与外部冷却水系统连接，以满足换热需要；导热铜体，可以根据需要，延伸到冷却壁壳体不同的部位，利用铜的高导热性能以加强对其冷却壁壳体热面突出部位的冷却保护。
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明
图1冷却壁侧视剖面图。
图2冷却壁顶视剖面图。
本实用新型之高炉用铜芯冷却壁由与芯体连成一体的导热铜体1、冷却壁壳体2、过水空腔3、铸铜芯体4、填料凹槽5组成。
导热铜体1，与芯体连成一体，根据需要，延伸到冷却壁壳体不同的部位，利用铜的高导热性能以加强对其冷却壁壳体热面突出部位的冷却保护，从而避免了钢、铁材质的冷却壁边、角及其它热面突出部位的冷却强度相对不足而容易被热应力所破坏的缺陷。此外，其形状设计可保证壳体2与铸铜芯体4的有效连接。
冷却壁壳体2，由钢或铸钢或铸铁冷却壁壳体通过铸造、机加工等手段制造而成，其内表面形状以保证铸铜芯体4和与芯体连成一体的导热铜体1能够浇注为前提，并根据过水空腔的设计和传热需要进行适当调整，最大可能地缩小内表面所形成的空腔体积，以节约铜的用量，其外表面形状则根据其使用部位不同而变化(图示为热面带有可捣筑不定形耐火材料或镶砖的凹槽5的外表面形状)，既增加了热阻，又避免了高温渣铁流与熔点较低的铜的直接接触，既节能又节省了铜的用量。
芯体内的过水空腔3，利用铜管加工、焊接成形，采用预先埋设，通过浇注被铸铜芯体4包裹，通过外接水管与外部冷却水系统连接，利用了铜的良好的导热和延展性能，保证了过水空腔3的不被破坏，且能较快地传出热量，以保证铸铜芯体4有较低的工作温度。
铸铜芯体4和与芯体连成一体的导热铜体1通过浇注填充于冷却壁壳体2内表面所形成的空腔之中，与冷却壁壳体2、过水空腔3形成一个整体。导热铜体1及铸铜芯体迅速将冷却壁壳体2传入的热量传给水体，以保证冷却壁壳体2内表面有较低而较均匀的工作温度，改善了热应力对钢、铁材质的冷却壁壳体2的破坏效果。
本实用新型与已有技术比较，由于保留了已有技术之传统铸铁或铸钢冷却壁的耐渣铁流熔蚀和热阻较大的优点，又利用了铜的高传热速率，本身寿命得以延长、节能效果改善。尤其是炉腹部位，由于其使用位置的特殊性，当保护冷却设备的炉内砖衬损坏后，高温渣铁流不与熔点较低的铜直接接触，依靠较好的渣皮保护，其寿命得以延长、节能效果也得以改善。
本实用新型，由于外表面形状可根据其使用部位不同和设计需要而变化，有利于设计者在利用各类冷却设备时，能方便地进行选择，并保证有较好的高炉操作内型。
本实用新型与已有技术之各类冷却壁比较，具有使用寿命更长、节能、节省铜资源的显著优点，且有助于保持较好的高炉操作内型，降低高炉生产成本。比已有技术之铜冷却壁节省近一半投资。
权利要求1.高炉用铜芯复合冷却壁，包括冷却壁壳体、铸铜芯体、芯体内的过水空腔、与芯体连成一体的导热铜体和填料凹槽，其特征在于(1)铸铜芯体和与芯体连成一体的导热铜体通过浇注填充于冷却壁壳体内表面所形成的空腔之中，与冷却壁壳体、过水空腔形成一个整体。(2)冷却壁壳体内表面和过水空腔的外表面形成一个铸铜芯体和导热铜体能够浇注的空腔。
2.根据权利要求1所说的高炉用铜芯复合冷却壁，其特征在于，所述的冷却壁壳体由钢或铸钢或铸铁冷壁壳体通过铸造、机加工等手段制造而成。
3.根据权利要求1或2所说的高炉用铜芯复合冷却壁，其特征在于，冷却壁壳体外表面即冷却壁的外形，可做成带凹槽的冷却壁，也可以取消凹槽，做成光面冷却壁。
4.根据权利要求1所说的高炉用铜芯复合冷却壁，其特征在于，与芯体连成一体的导热铜体可以根据需要布置到冷却壁壳体中各个地方。
专利摘要高炉用铜芯复合冷却壁,包括钢或铸钢或铸铁冷却壁壳体、铸铜芯体、过水空腔、导热铜体等。冷却壁壳体将铸铜芯体、过水空腔和导热铜体包裹其内形成整体,导热铜体可以延伸到冷却壁壳体不同的部位,以加强对冷却壁壳体热面突出部位的冷却保护。保留了传统冷却壁的优点,又发挥了铜的高传热特性,便于高炉操作内型设计,节能效果明显,寿命得以延长,尤其是炉腹部位使用,效果更好,比已有技术之铜冷却壁节省近一半投资。
文档编号C21B7/10GK2479025SQ0121388
公开日2002年2月27日 申请日期2001年1月5日 优先权日2001年1月5日
发明者张勇 申请人:张勇