专利名称：冷却水套及其制造方法和具有其的高温熔炼设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属冶炼和化工领域，特别是涉及一种高温熔炼设备用冷却水套及其 成形方法以及具有其的高温熔炼设备。
背景技术：
现有的例如闪速炉、炼铁高炉等冶炼炉内工作条件恶劣，炉内温度高达 1300°C-1600°C。由此，炉衬必须同时承受高温气流冲刷、炉料的磨损和熔渣的侵蚀等。因 此，对炉衬的保护提出了较高的要求。在现有技术中，通常在砌砖之间埋设纯铜材质冷却水 套，从而需要对炉壁实行强制冷却，以减轻炉衬磨损和腐蚀。德国MAN -GHH公司于1979年研制了一种用于炼铁高炉的铜冷却水套。由于铜冷 却水套对炉衬超强的冷却效果，从而使炉衬表面能够被迅速冷却，而与该炉衬表面接触的 熔渣被迅速冷却，并快速地形成渣皮。在高温下，该渣皮最大程度地保护炉衬。目前，在炼 铁高炉上已经开始广泛安装铜冷却水套。铜冷却水套制造方法主要有以下两种轧制铜板 钻孔式制造方法和预埋铜管铸铜式制造方法。下面将结合图1来说明现有的铜冷却水套的 制造方法。轧制铜板钻孔式铜冷却水套的制造方法是将铜锭预先轧制为板材101’、再用机 床按水路走向进行镗钻，以获得该铜冷却水套100’，所述铜冷却水套100’上形成有通孔 102’、103’，如图1中所示。除进水、出水通孔外，其余的孔被密封。这种水套铜质密实，缺 陷少，热导率高。但是，所述板材101’的封头(未示出)需进行处理，否则，封头在高温环境 下存在渗水、漏水的可能。由于钻孔式水套上封头很多，有的一块冷却水套有8 10多个 通孔需要进行密封堵塞。而且在常温状态下即使检测漏水合格，在高炉的高达1300多度的 炉体温度下，在高温热伸张作用下，又会发生漏水。另外，该钻孔铜冷却水套100’的制造技 术存在下述缺陷首先，采用钻孔形成冷却通道的缺点是不能在壁体内自由布置冷却通道； 其次，“钻孔”、“接管”、“堵孔”机械加工成本很大；再次，钻孔及加工会产生大量的铜屑，这 将增加了铜冷却水套的成本，同时铜屑的回收及再利用要消耗能源。另一方面，在预埋铜管铸铜式水套的制造方法中，首先将纯铜管预先弯曲成形，再 放入砂箱中与铜水一起浇铸成型。此处的成形要求是，铜管不被熔穿，并与浇铸铜紧密结 合，且无间隙率达到80%以上。所述预埋铜管铸铜式水套的优点是进水、出水管伸在炉外， 在炉内没有水管接头，可靠性大。水套内部嵌铸蛇形铜管，以便最大限度地将铜套热量传递 给铜管内的冷却水。使用结果表明，这类铸铜冷却水套与轧制铜冷却水套冷却能力相当。但 是，该制造方法的缺点在于，纯铜管的熔点较低，且如果预埋铜管在浇铸铜板的过程中被熔 穿，高炉因纯铜水套受损漏水而停炉大修的比例也超过27%，而且纯铜存在导热性过高易 使水结垢的缺点。在浇铸铜板产生裂纹的条件下，预埋铜管铸铜式水套也会发生漏水，这就 会引起耐火材料的粉化膨胀，导致跑铜等重大事故的发生。在一些情况下，如果冷却水流入 炉内，则会引起高炉爆炸等事故。进一步地，纯铜水套过高的导热性能容易使冷却水温过高，甚至导致冷却水的沸腾。而当水沸腾时，水中的钙离子和镁离子以氧化物形式沉淀起来并产生水垢。该水垢的 热导率极低，这降低了所述水套的冷却效率，甚至引起冷却水套的烧损。
发明内容
由此，本发明需要提供一种用于高温炉窑的冷却水套，所述冷却水套不仅克服上 述因熔点低易被熔穿发生漏水，而且可以延长其使用寿命。此外，本发明需要提供一种用于高温炉窑的冷却水套，所述冷却水套可克服纯铜 水套导热性过高易使水易于结垢的缺点。此外，本发明需要提供一种用于高温炉窑的冷却水套的制造方法，所述制造方法 可以克服纯铜水套的制造工艺难度大的问题，并提高防漏性能。由此，本发明还需要提供一种设有上述的冷却水套的高温熔炼设备，该高温熔炼 设备不仅提高了安全性，而且生产率得以提高。根据本发明的一方面，提供了一种用于高温熔炼设备的冷却水套，包括水套主 体，所述水套主体为板材状；预成形的合金管，所述合金管被铸造在所述水套主体中，用于 冷却的流体可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。根据本发明的一方面，所述合金管为铜合金管或者其他金属管，且所述铜合金管 中含有铬、钼、镍、钛、锆或者稀土。根据本发明的一方面，合金管的出口和入口位于所述水套主体的同一侧面上。根 据本发明的一方面，所述水套主体为铜板材或者铜合金板材。根据本发明的一方面，所述合金管为U形管或者蛇形管。根据本发明的一方面，所述水套主体和合金管之间的熔接处的无间隙率不小于 85%。根据本发明的一方面，提供了一种用于高温熔炼设备的冷却水套，包括水套主 体，所述水套主体为板材状；以及至少一个预成形的纯钛管或者纯钼管，所述纯钛管或者纯 钼管被铸造在所述水套主体中，且纯钛管或者纯钼管的出口和入口位于所述水套主体的同 一侧面上，用于冷却的流体可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被 排出。由此，在本发明中，通过采用合金管或者其他金属管(例如纯钛管或者纯钼管)， 降低了管在铸造的过程中被熔穿的可能性，且所述合金管或者其他金属管的导热性能使得 在合金管的内壁上不容易发生结垢，从而防止了由于结垢的缘故导致冷却水套不能被及时 冷却而发生的熔穿现象。此外，由于采用铜液或者铜合金液铸造冷却水套的水套主体，从而材料的结构相 似性会使得水套主体与该合金管的熔接部分处砂眼、气孔、缩松、缩孔、夹砂等缺陷得以减 轻或者消除，并获得很高的无间隙率。进一步地，本发明提供了一种高温熔炼设备，包括反应塔；沉淀池，所述沉淀池 设置在反应塔的下部并容纳从反应塔中反应后落下的熔体；以及烟道，所述烟道与所述反 应塔、沉淀池连通并排出反应塔中所产生的烟气，其中所述反应塔的炉壁中设有至少一个 如上所述的冷却水套。根据本发明的一方面，所述反应塔的炉壁中设置有多个第一冷却水套，且所述冷却水套与炉壁中的耐火砖层沿着反应塔的高度方向设置。根据本发明的一方面，所述沉淀池的侧壁内设有至少一个如上所述的冷却水套。根据本发明的一方面，所述沉淀池的侧壁中设置有多个第二冷却水套，且所述冷 却水套与沉淀池的侧壁内的耐火砖层沿着沉淀池的高度方向垂直或水平设置。本发明进一步提供了一种高温炉窑用的冷却水套的制造方法，包括1)将合金管 预成形；2)形成铸型，以形成具有板材状的水套主体；3)将所述预成形的合金管放入所述 铸型中，且将合金管的入口和出口放置在铸型的外部；以及4)将铜液或者铜合金液浇铸到 所述铸型中，且所述铜液或者铜合金液的温度不高于所述合金管的熔点温度，从而一体地 形成所述冷却水套。根据本发明的一方面，所述合金管被预成形为U形或者蛇形。根据本发明的一方面，所述合金管为铜合金管或者其他金属管，且所述铜合金管 中含有铬、钼、镍、钛、锆或者稀土。根据本发明的一方面，所述步骤4)进一步包括在浇铸的过程中，所述铜液或者 铜合金液的温度控制成使得所述合金管与铜液或者铜合金液之间的无间隙率达到85%以 上。根据本发明的一方面，所述铜液或者铜合金液的温度为1000-1300°C。由此，根据本发明的一个实施例的方法，克服了现有的纯铜水套的制造工艺难度 大、容易发生熔穿并导致漏水的问题、以及由于纯铜的缘故导热性过高而易使水结垢的缺 点，从而延长了冷却水套的使用寿命本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1显示了现有的铜冷却水套的示意图；图2显示了根据本发明的一个实施例的高温炉窑的示意图；图3显示了图2中部分A的放大示意图；图4显示了图2中的部分B的放大示意图；图5显示了根据本发明一个实施例的一层冷却水套的布置示意图；图6显示了根据本发明的一个实施例的铜合金冷却水套的示意图，该冷却水套用 于冷却反应塔的炉壁，其中图6A显示了铜合金冷却水套的俯视图，图5B显示了沿着图5A 中C-C的剖视图；图7显示了根据本发明的一个实施例的铜合金冷却水套的示意图，该冷却水套用 于冷却沉淀池的侧壁，其中图7A显示了铜合金冷却水套的俯视图，图7B显示了沿着图7A 中D-D的剖视图；以及图8显示了根据本发明的一个实施例的高温炉窑用的冷却水套的制造方法的流 程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此说明性实施方式的描述应与相应的图例相结合，图示应作为完整的说明书的一 部分。此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解 为对本发明保护范围的任何限制。相关术语，如“顶部”、“底部”、“内侧”、“外侧”、“顶面”、 “底面”、“上”、“下”等均应被解释为说明中描述或图中显示的讨论对象的指代方位。这些相 关术语仅仅为了方便描述，而不应认为是对设备的解释或者在特定方位上的具体操作。下面将以高温炉窑作为示例来说明根据本发明的一个实施例的高温熔炼设备，普 通技术人员在阅读了下述的技术方案之后，显然可以将其应用到其他高温熔炼设备上，例 如炼钢、炼铁熔炼炉等。如图2中所示，本发明提供了一种高温炉窑1，包括反应塔2 ；沉淀池3，所述沉淀 池3设置在反应塔2的下部并容纳从反应塔2中反应后落下的熔体5 ；以及烟道4，所述烟 道4与所述反应塔2、沉淀池3连通并排出反应塔2中所产生的烟气，其中所述反应塔2的 炉壁21中设有冷却水套(未示出)。在工作状态下，所述反应塔2的内部温度可达到1300-1600°C。由此对设置在炉壁 21中的冷却水套的耐高温性能提出了严酷的要求。如图2中所示，所述沉淀池3中设置有 分隔件32，所述分隔件32设置在沉淀池3的悬顶上，用于将沉淀池3分成第一部分和第二 部分，所述第一部分和第二部分通过分隔件32下部的开口(未示出)连通。在根据本发明 的一个实施例中，所述分隔件32可以形成为分隔墙，需要说明的是，普通技术人员可以用 本领域任何已知的分隔件来将所述沉淀池3分隔成两部分。从而，通过所述分隔件，可以将 沉淀池中的化学反应物理地分成两个反应空间，以方便工艺上进一步进行处理的需要。下面将参照图3、4来说明根据本发明的冷却水套在所述高温炉窑1上的具体设置 方式和位置。其中图3显示了图2中部分A的放大示意图，图4显示了图2中的部分B的 放大示意图。在铅、铜等精矿的冶金熔炼过程中，反应速度取决于气相、液相、固相两相之间的 传热与传质效果。因此，为了获得迅速而完全的反应，所述物料必须充分地悬浮在反应气体 之中。通过将物料加入到反应塔2的空间中、籍由外部热或者自身的反应热，在悬浮的 状态下进行熔炼。该熔炼法在不同程度上以自热熔炼为基础，即利用精矿中的硫化物氧化 的反应热来熔化反应产物。由此，在熔炼的过程中会产生大量的热以及熔渣，并产生高温气 流。如图3中所示，所述炉壁21由耐火砖层7和至少一个冷却水套6沿着反应塔2的 高度方向垂直或者水平地交替叠置而成，并形成所述反应塔2的内壁，所述层的冷却水套6 可以根据沉淀池的侧壁形状进行布置。所述内壁21要承受在高达1300-1600°C的高温气流的冲刷、炉料的磨损和熔渣的 侵蚀等。而冷却水套6通过将熔渣进行冷却而形成渣皮来保护耐火砖层和冷却水套。根据 本发明的一个实施例，所述一层水套中设有八个冷却水套6，如图5中所示。但是，显然本发明不限于此，普通技术人员可以根据设计的需要，调整一层水套中的冷却水套的数目，例如 4个、6个、12个等。同样地，沉淀池3的侧壁也是由耐火砖层8和至少一层冷却水套9沿着沉淀池的 高度方向垂直或水平地交替叠置形成，以减小高温气体以及熔体对侧壁31的侵蚀。所述层 的冷却水套9可以根据沉淀池的侧壁形状进行布置。下面将参照图6、7来描述根据本发明的一个实施例的冷却水套。在下面的实施例 中，为清楚地描述根据本发明的冷却水套的结构特点，将以铜合金冷却水套为示例来进行 描述，但是普通技术人员在阅读了本发明的下述的实施例之后，显然可以使用任何其他合 金管来形成上述冷却水套，例如钛合金等。根据本发明的一个实施例的铜合金冷却水套包括水套主体，所述水套主体为板 材状；预成形的铜合金管，所述铜合金管被铸造在所述水套主体中，且铜合金管的出口和入 口位于所述水套主体的同一侧面上，用于冷却的流体可从铜合金管的入口流入所述冷却水 套并从所述铜合金管的出口被排出。图6显示了根据本发明的一个实施例的铜合金冷却水套6的示意图，该冷却水套 6用于冷却反应塔2的炉壁21，其中图6A显示了铜合金冷却水套6的俯视图，图5B显示了 沿着图5A中C-C的剖视图；图7显示了根据本发明的一个实施例的铜合金冷却水套9的示 意图，该铜合金冷却水套9用于冷却沉淀池3的侧壁31，其中图7A显示了铜合金冷却水套 9的俯视图，图7B显示了沿着图7A中D-D的剖视图。如图6中所示，该铜合金冷却水套6包括水套主体61，所述水套主体61为具有预 定厚度的板材状；形成为U形的两个铜合金管62、63，所述铜合金管被铸造在所述水套主体 61中，且铜合金管的出口 64和入口 65位于所述水套主体61的同一侧面上，用于冷却的流 体可从铜合金管62、63的入口流入所述冷却水套6并从所述铜合金管62、63的出口 64被 排出。所述水套主体61的厚度可以根据设计要求进行改变。需要说明的是，普通技术人员 可以根据冷却的需要，在所述水套主体61中设置多个铜合金管。为增加在铸造的过程中， 水套主体61的材料和铜合金管62、63之间的兼容性能，在所述铜合金管可加入铬、钼、镍、 锆、钴或者稀土等合金材料。由此使得水套主体61和铜合金管62、63之间的熔接处的无间 隙率不小于85%。此外，为了固定所述铜合金冷却水套6，在所述出口 64和入口 65的附近形成有多 个定位孔，用于对安装的铜合金冷却水套6进行固定。此外，与设有入口 65和出口 64的一 侧相对的另一侧形成有预定的弧度，用于与反应塔2的内壁的形状相匹配。在根据本发明的一个实施例中，所述水套主体61可以为铜板材或者铜合金板材。 此外，本发明的铜合金管62、63不限于U形管，普通技术人员可以根据设计的需要预成形为 任何所需的形状，例如蛇形、W形等。由于铸造过程中材料的匹配的缘故导致会在两种材料的熔接处产生气泡以及其 他铸造缺陷，所谓无间隙率指的是没有上述缺陷的百分比，该铸造缺陷会导致纯铜管的导 热性能下降。为提高所述冷却水套的无间隙率，在所述铜合金管62、63中加入铬、钼、镍、 锆、钛、钴或者少量稀土材料，由此可使得所述水套主体61和铜合金管62、63之间的熔接处 的无间隙率不小于85%。在使用时，所述铜合金冷却水套可以根据需要如图5中所示的方式布置在反应塔
8中，并与耐火砖层交替叠置。如图7中所示，该铜合金冷却水套9包括水套主体91，所述水套主体61为具有 预定厚度的板材状；形成为蛇形的铜合金管92，所述铜合金管92被铸造在所述水套主体91 中，且铜合金管的出口 94和入口 95位于所述水套主体91的同一侧面上，用于冷却的流体 可从铜合金管92的入口 95流入所述冷却水套9并从所述铜合金管92的出口 94被排出。 所述水套主体91的厚度可以根据设计要求进行改变。由于该冷却水套9是用于冷却沉淀 池3的侧壁31，所以所述水套主体91形成为长方体形。需要说明的是，普通技术人员可以 根据冷却的需要，在所述水套主体91中设置多个铜合金管，以增加所述冷却水套9的冷却 效率。为增加在铸造的过程中，水套主体91的材料和铜合金管92之间的兼容性能，在所述 铜合金管92可加入铬、钼、镍、锆、钛、钴或者稀土等合金材料。由此使得水套主体91和铜 合金管92之间的熔接处的无间隙率不小于85%。此外，为了固定所述铜合金冷却水套9，在所述出口 94和入口 95的附近形成有多 个定位孔，用于对安装的铜合金冷却水套9进行固定。在根据本发明的一个实施例中，所述水套主体91可以为铜板材或者铜合金板材。 此外，本发明的铜合金管92不限于蛇形管，普通技术人员可以根据设计的需要预成形为任 何所需的形状，例如U形、W形等。需要说明的是，所述冷却水套也可以使用其他金属管来实现。由此，根据本发明的 一个实施例，提供了一种用于高温熔炼设备的冷却水套，包括水套主体，所述水套主体为 板材状；以及至少一个预成形的纯钛管或者纯钼管，所述纯钛管或者纯钼管被铸造在所述 水套主体中，且纯钛管或者纯钼管的出口和入口位于所述水套主体的同一侧面上，用于冷 却的流体可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。在上述的实 施例中，需要说明的是，本发明的发明人经过深入的研究发现，使用纯钛管和纯钼管也可以 用来解决本发明的上述技术问题，由此也落入本发明的保护范围之内。下面将参照图8来描述上述冷却水套的制造方法。该制造方法包括1)将合金管 预成形；2)形成铸型，以形成具有板材状的水套主体，3)将所述预成形的合金管放入所述 铸型中，且将合金管的入口和出口放置在铸型的外部；以及4)将铜液或者铜合金液浇铸到 所述铸型中，且所述铜液或者铜合金液的温度不高于所述合金管的熔点温度，从而一体地 形成所述冷却水套。根据本发明的一个实施例，所述合金管可以被预成形为U形或者蛇形寸。如上所述，为了保持所制造的铜合金冷却水套中铜合金管的导热性能，在浇铸的 过程中，所述铜液或者铜合金液的温度控制成使得所述合金管与铜液或者铜合金液之间 的无间隙率达到85%以上。根据本发明的一个实施例，所述铜液或者铜合金液的温度为 1000-1300°C。下面将结合不同的铜合金管来详细描述上述的铜合金冷却水套的制造方法。实施例1在该实施例中采用U型铜3(|镍m合金管作为流体冷却的通道。接着，将铜合金管 放入砂型，并在大气条件下熔炼纯铜并将纯铜浇入烘干的砂型，完成所述冷却水套的制备 过程。在本发明的一个实施例中，可以按照闪速炉反应塔用具体水套的结构尺寸，进
9行砂型铸造工艺设计，并加工好工装模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小时。将内径 Φ26πιπι、壁厚3-4mm的铜3(1镍7(1合金管弯成U型，固定在烘干的砂型中。在大气下熔炼纯 铜，为防止纯铜被氧化，可以将一定量的木炭加入到熔炼炉坩埚的底部，加入量以能覆盖住 铜液表面50 IOOmm厚度为宜，熔炼过程中木炭不断燃烧损失，要随时补加并保持高度，防 止铜液暴露被氧化。进一步地，在该过程中，可以采用磷铜中间合金来进一步脱氧。在该工 艺的过程中，可将铜液温度控制在1250-1300°C，然后浇铸到砂型中。铸型中的铜3(1镍7。合 金管不能被熔穿。在浇铸好之后，可以采用通冷却水、水蒸气进行冷却，或灌砂保护，或流态 粒子保护。经过0. 5小时左右的冷却，可以获得铜-铜镍合金水套。实施例2本实施例中采用U型钼管作为流体冷却的通道。接着，将钼管放入砂型，在大气条 件下熔炼纯铜并将纯铜浇入烘干的砂型，完成闪速炉反应塔用的冷却水套的制备过程。在本发明的一个实施例中，按照闪速炉反应塔用具体水套的结构尺寸，进行砂型 铸造工艺设计，加工好工装模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小时。将内径Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的钼管弯成U型，固定在烘干的砂型中。在大气下熔炼纯铜，将干燥的木炭加入到 熔炼炉坩埚的底部，加入量以能覆盖住铜液表面50 IOOmm厚度为宜，熔炼过程中木炭不 断燃烧损失，要随时补加并保持高度，防止铜液暴露被氧化。进一步地，在该过程中，可以采 用磷铜中间合金来进一步脱氧。在该工艺过程中，将铜液温度控制在1300°C左右，然后浇铸 到砂型中，经过0. 5小时左右的冷却，可以获得铜-钼合金冷却水套。实施例3在本实施例中，采用U型铜5(|钼5(|合金管作为流体冷却的通道。接着，将铜合金管 放入砂型，在大气条件下熔炼纯铜并将纯铜浇入烘干的砂型，完成所述冷却水套的制备过程。在本发明的一个实施例中，按照闪速炉反应塔用的冷却水套的结构尺寸，进行砂 型铸造工艺设计，加工好工装模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小时。将内径Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的铜钼合金管弯成U型，固定在烘干的砂型中。在大气下熔炼纯铜，将干燥的木炭 加入到熔炼炉坩埚的底部，加入量以能覆盖住铜液表面50 IOOmm厚度为宜，熔炼过程中 木炭不断燃烧损失，要随时补加并保持高度，防止铜液暴露被氧化，并采用磷铜中间合金脱 氧。将铜液温度控制在1300°C左右，然后浇铸到砂型中。铸型中的铜5(1钼5(1合金管不能被 熔穿。在浇铸好之后，可以采用通冷却水、水蒸气进行冷却，或灌砂保护，或流态粒子保护。 经过0. 5小时左右的冷却，可以获得铜-铜钼合金冷却水套。实施例4本实施例中采用蛇形铜3(|镍m合金管作为流体冷却的通道。接着，将铜合金管放 入砂型，在大气条件下熔炼纯铜并将纯铜浇入烘干的砂型，完成闪速炉沉淀池用水套的制 备过程。在本发明的一个实施例中，按照闪速炉沉淀池用具体水套的结构尺寸，进行砂型 铸造工艺设计，加工好工装模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小时。将内径Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的铜镍合金管弯成蛇形，固定在烘干的砂型中。在大气下熔炼纯铜，将干燥的木炭 加入到熔炼炉坩埚的底部，加入量以能覆盖住铜液表面50 IOOmm厚度为宜，熔炼过程中 木炭不断燃烧损失，要随时补加并保持高度，防止铜液暴露被氧化，并采用磷铜中间合金脱氧。将铜液温度控制在1250-1300°C，然后浇铸到砂型中。铸型中的铜3(1镍7(1合金管不能被 熔穿。在浇铸好之后，可以采用通冷却水、水蒸气进行冷却，或灌砂保护，或流态粒子保护。 经过1小时左右的冷却，可以获得铜_铜镍合金冷却水套。实施例5本实施例中采用蛇形铜85铬15合金管作为流体冷却的通道。接着，将铜合金管放 入砂型，在大气条件下熔炼纯铜并将纯铜浇入烘干的砂型，完成闪速炉沉淀池用水套的制 备过程。在本发明的一个实施例中，按照闪速炉沉淀池用具体水套的结构尺寸，进行砂型 铸造工艺设计，加工好工装模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小时。将内径Φ26πιπι、壁厚 3-4mm的铜铬合金管弯成蛇形，固定在烘干的砂型中。在大气下熔炼纯铜或者铜合金，将干 燥的木炭加入到熔炼炉坩埚的底部，加入量以能覆盖住铜液表面50 IOOmm厚度为宜，熔 炼过程中木炭不断燃烧损失，要随时补加并保持高度，防止铜液或者铜合金液暴露被氧化， 并采用磷铜中间合金脱氧。将铜液或者铜合金液温度控制在1300°C左右，然后浇铸到砂型 中，经过1小时左右的冷却，可以获得铜-铜铬合金冷却水套。由此，通过采用铜液或者铜合金液铸造冷却水套的水套主体，从而材料的结构相 似性会使得水套主体与该合金管的熔接部分处砂眼、气孔、缩松、缩孔、夹砂等缺陷得以减 轻或者消除，并获得很高的无间隙率(> 85% )。此外，通过上述的制造方法，也克服了纯 铜管易被熔穿且容易发生漏水的问题，而且可以延长其使用寿命。进一步地，所述冷却水套 可克服纯铜水套导热性过高易使水易于结垢的缺点，且克服纯铜水套的制造工艺难度大的 问题，并提高防漏性能。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种用于高温熔炼设备的冷却水套，包括水套主体，所述水套主体为板材状；以及至少一个预成形的合金管，所述合金管被铸造在所述水套主体中，用于冷却的流体可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。
2.根据权利要求1所述的冷却水套，其特征在于，所述合金管为铜合金管，且所述铜合 金管中含有铬、钼、镍、钛、锆或者稀土。
3.根据权利要求1所述的冷却水套，其特征在于，所述水套主体为纯铜板材或者铜合 金板材。
4.根据权利要求3所述的冷却水套，其特征在于，所述合金管为U形管或者蛇形管。
5.根据权利要求1所述的冷却水套，其特征在于，所述水套主体和合金管之间的熔接 处的无间隙率不小于85%。
6.根据权利要求1所述的冷却水套，其特征在于，合金管的出口和入口设置在所述水 套主体的同一侧面上。
7.—种高温熔炼设备，包括反应塔；沉淀池，所述沉淀池设置在反应塔的下部并容纳从反应塔中反应后落下的熔体；以及烟道，所述烟道与所述反应塔、沉淀池连通并排出反应塔中所产生的烟气，其中所述反应塔的炉壁中设有至少一个如权利要求1所述的冷却水套。
8.根据权利要求7所述的高温熔炼设备，其特征在于，所述反应塔的炉壁中设置有多 层冷却水套，且所述冷却水套与炉壁中的耐火砖层沿着反应塔的高度方向设置。
9.根据权利要求7所述的高温熔炼设备，其特征在于，所述沉淀池的侧壁内设有至少 一个如权利要求1所述的冷却水套。
10.根据权利要求9所述的高温熔炼设备，其特征在于，所述沉淀池的侧壁中设置有多 个冷却水套，且所述冷却水套与沉淀池的侧壁内的耐火砖层沿着沉淀池的高度方向垂直或 水平设置。
11.一种高温炉窑用的冷却水套的制造方法，包括1)将合金管预成形；2)形成铸型，以形成具有板材状的水套主体，3)将所述预成形的合金管放入所述铸型中，且将合金管的入口和出口放置在铸型的外 部；以及4)将铜液或者铜合金液浇铸到所述铸型中，且所述铜液或者铜合金液的温度不高于所 述合金管的熔点温度，从而一体地形成所述冷却水套。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述合金管被预成形为U形或者蛇形。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述合金管为铜合金管，且所述铜合金管 中含有铬、钼、镍、钛、锆或者稀土。
14.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述步骤4)进一步包括在浇铸的过程中，所述铜液或者铜合金液的温度控制成使得所述合金管与铜液或者铜 合金液之间的无间隙率达到85%以上。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述铜液或者铜合金液的温度为1000-1300°C。
16. 一种用于高温熔炼设备的冷却水套，包括 水套主体，所述水套主体为板材状；以及至少一个预成形的纯钛管或者纯钼管，所述纯钛管或者纯钼管被铸造在所述水套主体 中，且纯钛管或者纯钼管的出口和入口位于所述水套主体的同一侧面上，用于冷却的流体 可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。
全文摘要
本发明公开了一种高温熔炼设备的冷却水套，包括水套主体，所述水套主体为板材状；预成形的合金管，所述合金管被铸造在所述水套主体中，用于冷却的流体从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。此外，本发明还提供一种具有该冷却水套的高温熔炼设备和用于该冷却水套的制造方法。由此，本发明的冷却水套克服了现有的纯铜水套因熔点低易发生漏水、导热性高易结垢、以及制造工艺难度大的缺点，延长了冷却水套的使用寿命。
文档编号F27B14/00GK101900491SQ20091014385
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者卢百平, 张文海, 李元元 申请人:中国瑞林工程技术有限公司