一种铸锻式风口中套的制作方法

本实用新型涉及一种炼铁高炉送风系统冷却设备，特别涉及一种铸锻式风口中套。

背景技术：

当前国内外的高炉风口中套按生产工艺分为三种，即：整铸风口中套、铜板锻造风口中套和铸锻风口中套。整铸中套因其难以克服的铸造缺陷，尤其是当炉墙局部破损后，风口中套直接暴露在炉内高温环境时，整铸中套前端极易烧损。铜板锻造风口中套具有前腔和后腔，其后腔是空腔，没有增设其它加强结构；再加上铜板锻造风口中套本体的材质是采用纯铜，纯铜的强度较低，因此，铜板锻造风口中套受制于材质及其结构，当炉墙耐材上涨时，容易受挤压变形。而现有抗变形的铸锻式风口中套，大部分都采用铜-钢结合中套，如授权公告号为cn202246721u和cn203700400u的实用新型专利中，涉及的高炉风口中套均采用钢制本体来强化风口中套的抗变形能力，但风口中套处于一个高温的工作环境，铜的线胀系数比铁大40%左右，且铜钢焊接容易产生热裂纹和渗透裂纹，所以铜钢焊缝极易开裂，从而导致风口中套失效，风口中套的使用寿命较短，进而影响高炉炉况及铁水产量。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种铸锻式风口中套，这种铸锻式风口中套的整体抗挤压变形能力提高，且能避免因异种金属熔化温度、线膨胀系数、热导率等差异所引起的风口中套失效问题，使用寿命延长。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种铸锻式风口中套，包括风口中套主体和风口前帽，风口前帽的后端与风口中套主体前端连接，其特征在于：所述风口前帽与风口中套主体的前端围成一前腔，前腔内设有前隔板，风口中套主体的前端面上设有前腔进水孔和前腔出水孔，前隔板设置在前腔中，并且前腔进水孔与前腔出水孔分别处于前隔板的两侧；风口中套主体内部具有后腔，后腔内设有两块后隔板，风口中套主体的后端面上设有后腔进水孔和后腔出水孔，两块后隔板分别设置在后腔进水孔的两侧，并且两块后隔板将后腔分隔为后进水腔和后出水腔；后腔进水孔与后进水腔进水端连通，前腔进水端通过前腔进水孔与后进水腔出水端连通，前腔出水端通过前腔出水孔与后出水腔进水端连通，后腔出水孔与后出水腔出水端连通；后出水腔中设有多个导流加强筋板；风口中套主体、各后隔板和各导流加强筋板采用纯铜或铜合金整体铸造而成，各后隔板和各导流加强筋板均与后出水腔的内侧面一体连接，风口前帽由纯铜锭或铜合金锭锻造而成。

由于风口前帽处于风口中套主体的前端，工作时风口前帽曝露在炉内高温环境，锻造工艺制成的风口前帽能够减少因局部过热而发生烧损、变形的问题，更好地抵抗烧损，从而延长了产品使用寿命。

上述风口中套主体、各后隔板和各导流加强筋板由纯铜或铜合金整体铸造而成，其中各后隔板同时起到分隔和加强筋(防挤压变形)的作用，各导流加强筋板同时起到导流和加强筋(防挤压变形)的作用，能够强化风口中套的整体抗挤压变形能力，且无需像其它铸锻式风口中套需另外加工和安装导流器，大幅减少后腔的加工工序和生产周期，在保证后腔使用寿命的同时降低加工成本，提高生产效率。

上述风口中套主体、各后隔板、各导流加强筋板和风口前帽的材质均为纯铜或者铜合金（如铍青铜或铬锆铜）。通常，上述风口中套主体、各后隔板、各导流加强筋板的材质为纯铜，上述风口前帽的材质为纯铜；或者上述风口中套主体、各后隔板、各导流加强筋板的材质为铜合金，上述风口前帽的材质为铜合金；或者上述风口中套主体、各后隔板、各导流加强筋板的材质为铜合金，上述风口前帽的材质为纯铜；或者上述风口中套主体、各后隔板、各导流加强筋板的材质为纯铜，上述风口前帽的材质为铜合金。

这种铸锻式风口中套的风口中套主体采用铸造工艺，仅前端易烧损的风口前帽采用锻造工艺，能够有效融合现有整铸中套和锻造中套各自的优点，使风口中套的整体抗挤压变形能力提高，使用寿命延长，生产工艺简化，加工成本降低。而相对于现有异种金属结合的铸锻式风口中套（铜-钢结合中套），能避免因异种金属熔化温度、线膨胀系数、热导率等差异所引起的风口中套失效问题。

上述前腔由前隔板分隔成首尾互不相通的腔体，并且前腔进水孔与前腔出水孔分别处于前隔板的两侧；后腔由两块后隔板分隔为后进水腔和后出水腔，此时后进水腔和后出水腔互不连通；要使后进水腔和后出水腔连通，需要前腔作为中间连通件来实现，后进水腔通过前腔进水孔与前腔连通，前腔通过前腔出水孔与后出水腔连通即可实现后进水腔和后出水腔连通，使得后腔与前腔之间形成一条一进一出的冷却通道，让冷却水能够在冷却通道里面按照设计所需要的流向流动。上述后腔进水孔和后腔出水孔分别作为冷却通道的进水口和出水口。冷却水先从后腔进水孔进入到后进水腔，经过前腔进水孔进入前腔内部，冷却水在前腔内部旋流一周后，再从前腔出水孔进入到后出水腔内部，冷却水沿后出水腔之后在导流加强筋板引导下流动，最后冷却水从后腔出水孔排出风口中套。

优选方案中，上述后隔板沿风口中套主体的长度方向设置。

通常，上述风口前帽后端的外侧通过第一环形焊缝与风口中套主体前端的外侧连接，风口前帽后端的内侧通过第二环形焊缝与风口中套主体前端的内侧连接。

优选所述前隔板的后端与所述风口中套主体的前端面焊接。

更优选所述前隔板和所述两块后隔板中的一块后隔板处于同一直线上。

优选方案中，上述导流加强筋板沿风口中套主体的长度方向设置，各导流加强筋板沿风口中套主体的周向依次排列，相邻两个导流加强筋板之间围成后出水腔单元，各后出水腔单元依次连通。

更优选方案中，所述相邻两个导流加强筋板中，一导流加强筋板的前端与所述风口中套主体前端的内侧面密闭连接，其后端与风口中套主体后端的内侧面之间设有后通水口；另一导流加强筋板的前端与风口中套主体前端的内侧面之间设有前通水口，其后端与风口中套主体后端的内侧面密闭连接。上述后通水口使相邻两个后出水腔单元的后端连通，前通水口使相邻两个后出水腔单元的前端连通。一导流加强筋板的前端固定在风口中套主体前端的内侧面上，此时该导流加强筋板的前端与风口中套主体前端的内侧面密闭，冷却水从其后端的后通水口流到相邻的后出水腔单元中；另一导流加强筋板的后端固定在风口中套主体后端的内侧面上，此时该导流加强筋板的后端与风口中套主体后端的内侧面密闭，冷却水从其前端的前通水口流到相邻的后出水腔单元中；以此类推，使得后出水腔内部形成一条蜿蜒曲折的冷却通道（该冷却通道为轴向往返式结构），蜿蜒曲折的冷却通道遍布在后出水腔中，使得后出水腔的冷却更加均匀。

通常，后通水口和前通水口的开口大小是以风口中套实际供水流量来设计的，使得风口中套的冷却水流趋于合理，提高风口中套的冷却性能，进而提高风口中套的使用寿命。

更优选方案，所述导流加强筋板与风口中套主体前端或后端的内侧面密闭连接的一端上设有至少一个窜流孔。由于导流加强筋板与风口中套主体前端或后端的内侧面密闭，此处冷却水经过的时候易形成死水区，在此处的导流加强筋板设置窜流孔，能够避免导流加强筋板与风口中套主体前端或后端产生死水区。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

这种铸锻式风口中套的风口中套主体采用铸造工艺，仅前端易烧损的风口前帽采用锻造工艺，能够有效融合现有整铸中套和锻造中套各自的优点，使风口中套的整体抗挤压变形能力提高，使用寿命延长，生产工艺简化，加工成本降低；而相对于现有异种金属结合的铸锻式风口中套（铜-钢结合中套），能避免因异种金属熔化温度、线膨胀系数、热导率等差异所引起的风口中套失效问题。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2是图1中a-a的剖面图；

图3是图1中b-b的剖面图；

图4是图2中c-c的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行具体描述。

如图1-4所示，本实施例中的铸锻式风口中套，包括风口中套主体1和风口前帽2，风口前帽2的后端与风口中套主体1前端连接；风口前帽2与风口中套主体1的前端围成一前腔3，前腔3内设有前隔板31，风口中套主体1的前端面上设有前腔进水孔11和前腔出水孔12，前隔板31设置在前腔3中，并且前腔进水孔11与前腔出水孔12分别处于前隔板31的两侧；风口中套主体1内部具有后腔4，后腔4内设有两块后隔板41，风口中套主体1的后端面上设有后腔进水孔13和后腔出水孔14，两块后隔板41分别设置在后腔进水孔13的两侧，并且两块后隔板41将后腔4分隔为后进水腔42和后出水腔43；后腔进水孔13与后进水腔42进水端连通，前腔3进水端通过前腔进水孔11与后进水腔42出水端连通，前腔3出水端通过前腔出水孔12与后出水腔43进水端连通，后腔出水孔14与后出水腔43出水端连通；后出水腔43中设有多个导流加强筋板44；风口中套主体1、各后隔板41和各导流加强筋板44采用纯铜整体铸造而成，各后隔板41和各导流加强筋板44均与后出水腔43的内侧面一体连接，风口前帽2由纯铜锭锻造而成。

由于风口前帽2处于风口中套主体1的前端，工作时风口前帽2曝露在炉内高温环境，锻造工艺制成的风口前帽2能够减少因局部过热而发生烧损、变形的问题，更好地抵抗烧损，从而延长了产品使用寿命。

风口中套主体1、各后隔板41和各导流加强筋板44由纯铜或铜合金整体铸造而成，其中各后隔板41同时起到分隔和加强筋(防挤压变形)的作用，各导流加强筋板44同时起到导流和加强筋(防挤压变形)的作用，能够强化风口中套的整体抗挤压变形能力，且无需像其它铸锻式风口中套需另外加工和安装导流器，大幅减少后腔4的加工工序和生产周期，在保证后腔4使用寿命的同时降低加工成本，提高生产效率。

后隔板41沿风口中套主体1的长度方向设置。

通常，风口前帽2后端的外侧通过第一环形焊缝5与风口中套主体1前端的外侧连接，风口前帽2后端的内侧通过第二环形焊缝6与风口中套主体1前端的内侧连接。

前隔板31的后端与风口中套主体1的前端面焊接。

前隔板31和两块后隔板41中的一块后隔板41处于同一直线上。

导流加强筋板44沿风口中套主体1的长度方向设置，各导流加强筋板44沿风口中套主体1的周向依次排列，相邻两个导流加强筋板44之间围成后出水腔单元45，各后出水腔单元45依次连通。

相邻两个导流加强筋板44中，一导流加强筋板44的前端与风口中套主体1前端的内侧面密闭连接，其后端与风口中套主体1后端的内侧面之间设有后通水口46；另一导流加强筋板44的前端与风口中套主体1前端的内侧面之间设有前通水口47，其后端与风口中套主体1后端的内侧面密闭连接。后通水口46使相邻两个后出水腔单元45的后端连通，前通水口47使相邻两个后出水腔单元45的前端连通。一导流加强筋板44的前端固定在风口中套主体1前端的内侧面上，此时该导流加强筋板44的前端与风口中套主体1前端的内侧面密闭，冷却水从其后端的后通水口46流到相邻的后出水腔单元45中；另一导流加强筋板44的后端固定在风口中套主体1后端的内侧面上，此时该导流加强筋板44的后端与风口中套主体1后端的内侧面密闭，冷却水从其前端的前通水口47流到相邻的后出水腔单元45中；以此类推，使得后出水腔内部形成一条蜿蜒曲折的冷却通道（该冷却通道为轴向往返式结构），蜿蜒曲折的冷却通道遍布在后出水腔43中，使得后出水腔43的冷却更加均匀。

通常，后通水口46和前通水口47的开口大小是以风口中套实际供水流量来设计的，使得风口中套的冷却水流趋于合理，提高风口中套的冷却性能，进而提高风口中套的使用寿命。

导流加强筋板44与风口中套主体1前端或后端的内侧面密闭连接的一端上设有两个窜流孔48。由于导流加强筋板44与风口中套主体1前端或后端的内侧面密闭，此处冷却水经过的时候易形成死水区，在此处的导流加强筋板44设置窜流孔48，能够避免导流加强筋板44与风口中套主体1前端或后端产生死水区。

前腔3由前隔板31分隔成首尾互不相通的腔体，并且前腔进水孔11与前腔出水孔12分别处于前隔板31的两侧；后腔4由两块后隔板41分隔为后进水腔42和后出水腔43，此时后进水腔42和后出水腔43互不连通；要使后进水腔42和后出水腔43连通，需要前腔3作为中间连通件来实现，后进水腔42通过前腔进水孔11与前腔3连通，前腔3通过前腔出水孔12与后出水腔43连通即可实现后进水腔42和后出水腔43连通，使得后腔4与前腔3之间形成一条一进一出的冷却通道，让冷却水能够在冷却通道里面按照设计所需要的流向流动。后腔进水孔13和后腔出水孔14分别作为冷却通道的进水口和出水口。冷却水先从后腔进水孔13进入到后进水腔42，经过前腔进水孔11进入前腔3内部，冷却水在前腔3内部旋流一周后，再从前腔出水孔12进入到后出水腔43内部，冷却水沿后出水腔43之后在导流加强筋板44引导下流动，最后冷却水从后腔出水孔14排出风口中套。

这种铸锻式风口中套的风口中套主体1采用铸造工艺，仅前端易烧损的风口前帽2采用锻造工艺，能够有效融合现有整铸中套和锻造中套各自的优点，使风口中套的整体抗挤压变形能力提高，使用寿命延长，生产工艺简化，加工成本降低。而相对于现有异种金属结合的铸锻式风口中套（铜-钢结合中套），能避免因异种金属熔化温度、线膨胀系数、热导率等差异所引起的风口中套失效问题。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。