专利名称：高炉炭质炉底冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高炉炭质炉底冷却装置，尤其是大型高炉炭质炉底冷却装置。
背景技术：
炼铁高炉的炉底结构主要是导热材料构成如半石墨炭砖结合陶瓷杯，由于炉内的温度高达1600℃左右，必须进行冷却，现有的高炉炭质炉底冷却装置是单层直通水冷管，平行设置在炉底，以软水密闭循环冷却大中型炼铁高炉，冷却水从直通水冷管的一端流入从另一端流出，把炉底的热量带出。一般容量为1000m3以上的炼铁高炉特别是1650m3以上的高炉，投产后炉缸、炉底初始温度就比同类型高炉高，高炉开炉不久炉缸、炉底温度逐步升高，随着高炉冶炼不断强化，在高炉利用系数较低时，如2.0时，用直通水冷管的冷却装置还可以正常生产，当高炉利用系数提高到2.4时，这类炉底冷却装置就不能满足高炉生产要求，因炉缸、炉底冷却系统与耐火砌体之间热阻过大，炭捣料层导热系数过低，为0.786～2.096W/m.k，达不到要求，整体传热效果差，导致砖衬热量积蓄，炉内产生的热量带不出来，从而造成炉底与炉缸温度异常升高，如容量为1650m3的高炉，以高炉炉底中心标高6.5 m位置的温度高达932℃，7.3m位置的温度升高到914℃，远远超出了高炉正常的温度范围，有导致高炉炉缸烧穿的危险，严重危及高炉的安全生产。高炉利用系数只能降低到2.0，日产量只有3300吨，直接影响到铁产量。现在为了增加铁产量，必须提高旧高炉的利用系数，需在旧高炉增设炉底冷却装置，需要有适应于旧高炉的高炉炭质炉底冷却装置。
发明内容
为了克服现有高炉炭质炉底冷却装置的上述不足提高旧高炉的利用系数，本实用新型提供一种传热效果好的在旧高炉增设的高炉炭质炉底冷却装置。
本实用新型的构思是采用内水管与外水管构成的双层水冷却装置，内水管为进水管，外水管为出水管即冷却管，在水冷管外灌注高导热炭持材料，提高导热效率，外水管把高炉炉底的热量带出，降低高炉炉缸与炉底的温度。
本实用新型包括水冷管，水冷管设置在高炉底的炭捣料层，其特征是所说的水冷管具有外水管与内水管，外水管为无缝钢管，外水管的直径为Φ50-Φ70mm，内水管为不锈钢管，内水管的直径为Φ30-Φ34mm，外水管的两端焊接着密封板，在作为进出水的后端焊接着作为出水的斜水管，斜水管与外水管相通，在外水管焊接斜水管一端的密封板的中部有通孔，内水管安装在外水管内并有一端由该通孔伸到外水管外，该通孔与内水管之间焊接密封，水冷管的另一端为前端，内水管伸到外水管内的前端与水冷管前端的密封板之间有不小于300mm的距离，在内水管与外水管之间有垫块并有均匀的间隙。在外水管下焊接着与外水管并列的长度相等的用于安装热电偶的热电偶钢管与排气钢管，热电偶钢管与排气钢管的直径为Φ8-Φ10mm。热电偶插到热电偶钢管内，检测的温度点为水冷管前端头的温度，把温度电信号显示在主控室的计算机画面上。为了保证水冷管安装后水冷管前端能够灌浆饱满，在外水管的前端焊接着长50-120mm一至三个支杆，即水冷管安装后，水冷管与深孔的顶端留有一定的空间，确保灌浆时高导热炭质浆料流动通畅与浆料饱满，并能正常排汽和浆料的溢流，安装排气钢管便于在灌高导热炭质浆料时排气灌实。
本高炉炭质炉底冷却装置的水冷管是这样设置的，水冷管的前端穿过炉壳炉底分布的通孔伸向高炉中心，水冷管由高炉中心向外幅射设置在高炉炉底的炭捣料层，一般沿炉底的径向设置，在炭捣料层与水冷管之间有高导热炭质浆料，水冷管的后端与斜水管在炉壳外。水冷管的长度分为三至四种，有三至五根长水冷管，长水冷管的前端与炉底中心的距离为300-500mm，有六至九根次长水冷管，次长水冷管的前端与炉底中心的距离为800-1200mm，有八至十二根次短水冷管，次短水冷管的前端与炉底中心的距离为1400-1700mm，有十四至十八根短水冷管，短水冷管的前端与炉底中心的距离为2500-2900mm。
为了增加炉壳与水冷管之间的密封性，在炉壳外焊接着紧贴炉壳的炉壳密封板，在炉壳密封板有一通孔，在炉壳密封板紧贴炉壳的一侧有进浆槽，进浆槽的一端与炉壳密封板的通孔相通，在该通孔旁炉壳密封板的另一侧焊接着灌浆管，灌浆管伸到炉壳密封板内的一端与进浆槽相通，在炉壳密封板的通孔内侧有两个位置与热电偶钢管及排气钢管相对应的弧形凹槽。炉壳密封板的通孔与炉壳的通孔位置相对应。炉壳密封板由通孔套在水冷管后把水冷管穿过炉壳的通孔伸进炉底，该通孔与外水管之间焊接密封，两个弧形凹槽套在热电偶钢管与排气钢管。两个弧形凹槽与热电偶钢管和排气钢管之间用粘接胶粘接密封。同时把炉壳密封板的通孔在两弧形凹槽之间的部分与外水管之间也用粘接胶粘接密封。
在旧高炉的炭质炉底冷却装置上方位置增设本冷却装置时，在炉底炉壳外打直径大于外水管的深孔，把水冷管插入深孔后，把高导热炭质浆料灌到深孔与水冷管之间并充满两者之间的间隙，同时充满水冷管前端与深孔底之间的空间。使用时内水管的外端作为进水端与进水管联接通，外水管的斜水管作为出水端与回水管联接通。测量高炉内温度的热电偶安装在热电偶钢管内，用导线接到温度显示器。
本高炉炭质炉底冷却装置采取上述结构，尤其适用于大型高炉炭砖炉底强化冷却，与仅安装现有的直通水冷管的高炉炭质炉底冷却装置相比，明显提高了导热效率，炉底炉基的温度大幅度下降，如容量为1650m3的高炉，高炉炉底中心标高5.5m、6.5m位置的温度，采用现有高炉炭质炉底冷却装置温度分别为270℃与932℃，增设本高炉炭质炉底冷却装置后温度分别降低到150℃与680℃-700℃，并且很快稳定。高炉利用系数由2.0提高到2.3-2.4，日产量由3300吨提高到3800吨。另外水冷管选用外水管作为回水管，用内水管作为进水管，确保水冷管的寿命，一代炉役(≥10年)不漏水；外水管前端焊接着密封板，确保焊缝无漏水，以保水冷管的寿命。在内水管的前端位置焊接一个垫块，内水管的进水端用密封板固定密封，保证水冷管与外环回水管的整体圆周上的均匀间隙，从而保证水流通畅，无死角；水速≥2.6m/s，水量为11.6t/h，水温差2.2℃，冷却介质为软水，不结垢。为了保证水冷管安装后水冷管前端能够灌浆饱满，外水管前端焊接支杆，即水冷管安装后，水冷管与深孔的孔底留有一定的空间，确保灌浆饱满，外水管外焊接排气钢管，作为灌浆时的排汽溢流管，能保证正常排汽和浆料的溢流。安装后取得了明显的效果，有效地避免了高炉炉缸、炉底烧穿的隐患，提高了高炉的安全系数，延长了高炉的使用寿命，延缓了高炉大修的时间。水冷管由高炉中心向辐射设置，冷却强度比较合理，并且冷却场均匀。本高炉炭质炉底冷却装置，用于旧高炉的改装，尤其适用于容量1000m3至高2000m3的炼铁旧高炉的改装。
图1是本实用新型实施例的水冷管的纵向剖视图。
图2是沿图1中A-A线的剖面图。
图3是与图1相对应的水冷管前端的俯视图。
图4是本实用新型实施例的一个水冷管在高炉底的安装图，沿图7中的D-D线剖开。
图5是沿图4中B-B线的剖视图，相对图1放大。
图6是沿图5中C-C线的剖视图，相对图1放大。
图7是本实用新型实施例的水冷管实施例在高炉底的安装图，图中是沿高炉底的水平面剖开，相对图1缩小。
上述图中1、前端 2、双面成型焊缝 3、水冷管 4、密封板5、外水管内腔 6、间隙 7、内水管 8、外水管 9、焊接缝10、斜水管 11、后端 12、焊接缝 13、焊接缝 14、进水端15、密封板 16、通孔 17、导线 18、热电偶钢管19、内水管内腔 20、垫块 21、出水端 22、热电偶 23、支杆24、排气钢管 25、炉壳 26、通孔 27、炉壳密封板 28、通孔29、回水管 30、进水管 31、炭捣料层 32、高导热炭质浆料33、深孔 34、灌浆管 35、粘接胶 36、粘接胶 37、弧形凹槽38、焊接缝 39、焊接缝 40、进浆槽 41、长水冷管42、次长水冷管 43、次短水冷管 44、短水冷管
具体实施方式
下面结合实施例及其附图详细说明本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的具体实施方式
不局限于下述的实施例。
本高炉炭质炉底冷却装置的组成包括水冷管3，水冷管3是高炉炭质炉底冷却装置的关键的部件，设置在高炉炉底的炭捣料层。图1与图2描述的水冷管3具有外水管8与内水管7，外水管为无缝钢管，外水管8的直径与管壁为Φ60×8mm，内水管为不锈钢管，内水管7的直径与管壁为Φ32×3.5mm，外水管8的两端分别焊接着密封板4与密封板15，在作为进出水的后端11焊接着作为出水的斜水管10，斜水管10的直径与管壁为Φ42×4mm，斜水管10与外水管8相通。在密封板15的中部有通孔16，内水管7安装在外水管8内并有一端由通孔16伸到外水管8外，即进水端14在通孔16外，通孔16与内水管7之间焊接密封，水冷管3的另一端为前端1，内水管7的出水端21伸到外水管8内的前端1与密封板4之间相距300 mm。在内水管7的出水端21与外水管8内的前端1之间有垫块20，这样内水管7与外水管8之间有均匀的间隙6。在外水管8下焊接着与外水管8并列的长度相等的用于安装热电偶22的热电偶钢管18与排气钢管24，热电偶钢管18与排气钢管24的直径与管壁为Φ8×1.5mm。在外水管8前端1焊接着两根长50mm的支杆23，见图3。本实施例的密封板4为δ＝12mm钢板，圆周开45°V型坡口与外水管8前端内侧焊接时单面焊接双面成型。
本实施例是为容量1650m3的高炉设置的高炉炭质炉底冷却装置，安装在现有直通水冷管高炉炭质炉底冷却装置上方，炉壳底的直径为12.4m，它的水冷管3是这样设置的，见图4，水冷管3的前端1穿过炉壳25炉底分布的通孔26伸向高炉中心，水冷管3由高炉中心向外幅射设置在高炉炉底的炭捣料层31，本实施例是沿炉底的径向设置，参见图7，在炭捣料层31与水冷管3之间有高导热炭质浆料32，水冷管3的进出水的后端11与斜水管10在炉壳25外。本实施例在炉壳25有三十六个通孔26，每个通孔26安装一根水冷管3，本实施例的水冷管3的长度分四种，有四根长水冷管41，长水冷管41的前端与炉底中心的距离为400mm，有八根次长水冷管42，次长水冷管42的前端与炉底中心的距离为1000mm，有八根次短水冷管43，次短水冷管43的前端与炉底中心的距离为1600mm，有十六根短水冷管44，短水冷管44的前端与炉底中心的距离为2700mm。
为了增炉壳23与水冷管3之间的密封性，在炉壳25外焊接着紧贴炉壳25的炉壳密封板27，在炉壳密封板27有一通孔28，参见图4与图6，在炉壳密封板27紧贴炉壳25的一侧有进浆槽40，进浆槽40的一端与炉壳密封板27的通孔28相通，在通孔28旁炉壳密封板27的另一侧焊接着灌浆管34，灌浆管34伸到炉壳密封板27内的一端与进浆槽40相通，在通孔28内侧有两个位置与热电偶钢管18及排气钢管24相对应的弧形凹槽如弧形凹槽37。炉壳密封板27的通孔28与炉壳25的通孔26位置相对应。炉壳密封板27由通孔28套在水冷管3后把水冷管3穿过炉壳25的通孔26伸进炉底，通孔28与外水管3之间焊接密封，两个弧形凹槽37套在热电偶钢管18与排气钢管24。两个弧形凹槽37与热电偶钢管18和排气钢管24之间用粘接胶粘接密封。同时把通孔28在两弧形凹槽37之间的部分与外水管8之间也用粘接胶粘接密封，参见图5。
本实施例用的高导热炭质浆料是北京五联同创新材料技术有限公司生产的YBP-C炭质泥浆，使用的粘接胶是太原新天山科技有限公司生产的维力固98渗漏修补剂。
权利要求1.一种高炉炭质炉底冷却装置，它包括水冷管，水冷管设置在高炉底的炭捣料层，其特征是所说的水冷管具有外水管与内水管，外水管的直径为Φ50-Φ70mm，内水管的直径为Φ30-Φ34mm，外水管的两端焊接着密封板，在作为进出水的后端焊接着作为出水的斜水管，斜水管与外水管相通，在外水管焊接斜水管的一端的密封板的中部有通孔，内水管安装在外水管内并有一端由该通孔伸到外水管外，该通孔与内水管之间焊接密封，水冷管的另一端为前端，内水管伸到外水管内的前端与水冷管前端的密封板之间有不小于300mm的距离，在内水管与外水管之间有垫块并有均匀的间隙；在外水管下焊接着与外水管并列的长度相等的用于安装热电偶的热电偶钢管与排气钢管，热电偶钢管与排气钢管的直径为Φ8-Φ10mm；在外水管的前端焊接着长50-120mm一至三个支杆。
2.根据权利要求1所述的高炉炭质炉底冷却装置，其特征是水冷管的前端穿过炉壳炉底分布的通孔伸向高炉中心，水冷管由高炉中心向外幅射设置在高炉炉底的炭捣料层，在炭捣料层与水冷管之间有高导热炭质浆料，水冷管的后端与斜水管在炉壳外；水冷管的长度分为三至四种，有三至五根长水冷管，长水冷管的前端与炉底中心的距离为300-500mm，有六至九根次长水冷管，次长水冷管的前端与炉底中心的距离为800-1200mm，有八至十二根次短水冷管，次短水冷管的前端与炉底中心的距离为1400-1700mm，有十四至十八根短水冷管，短水冷管的前端与炉底中心的距离为2500-2900mm；在炉壳外焊接着紧贴炉壳的炉壳密封板，在炉壳密封板有一通孔，在炉壳密封板紧贴炉壳的一侧有进浆槽，进浆槽的一端与炉壳密封板的通孔相通，在该通孔旁炉壳密封板的另一侧焊接着灌浆管，灌浆管伸到炉壳密封板内的一端与进浆槽相通，在炉壳密封板的通孔内侧有两个位置与热电偶钢管及排气钢管相对应的弧形凹槽；炉壳密封板由通孔套在水冷管，该通孔与外水管之间焊接密封，两个弧形凹槽套在热电偶钢管与排气钢管；两个弧形凹槽与热电偶钢管和排气钢管之间用粘接胶粘接密封，炉壳密封板的通孔在两弧形凹槽之间的部分与外水管之间也用粘接胶粘接密封。
专利摘要一种高炉炭质炉底冷却装置，它包括设置在高炉底的炭捣料层的水冷管，其特征是水冷管具有外水管与内水管，外水管的两端焊接着密封板，在作为进出水的后端焊接着斜水管，在外水管焊接斜水管的一端的密封板的中部有通孔，内水管安装在外水管内并有一端由该通孔伸到外水管外，水冷管的另一端为前端，内水管伸到外水管内的前端与水冷管前端的密封板之间有不小于300mm的距离，在内水管与外水管之间有均匀的间隙；在外水管下焊接着与外水管并列的长度相等的热电偶钢管与排气钢管，在外水管的前端焊接着长50－120mm一至三个支杆。本冷却装置传热效果好，安装在旧高炉炉底提高了旧高炉的利用系数，提高了高炉的安全系数。
文档编号C21B7/10GK2892875SQ20062002417
公开日2007年4月25日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者梁津原, 薛树红, 黄立国, 陈新贵 申请人:太原钢铁(集团)有限公司