CN104988263A - 高炉冷却壁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉冷却壁，包括冷却壁本体、冷却壁本体上的燕尾槽、铸入冷却壁本体内的多根钢管，所述钢管包括钢管本体、钢管进口和钢管出口所述钢管进口和钢管出口伸出冷却壁本体；所述钢管本体的表面设有铜质复合层；所述铜质复合层由纯铜材料制成。本发明具有较好的传热性能及抗损坏性能，提高了冷却壁的使用寿命，为生产节约了成本。

Description

高炉冷却壁

技术领域

本发明涉及高炉炉体冷却装置，具体涉及一种高炉冷却壁。

背景技术

冷却壁为高炉炉体冷却设备，其主要作用是保护炉壳、冷却和支撑耐火材料以及维持合理炉型。其工作原理是冷却炉衬或熔融渣铁，形成渣皮，最后由水管中的循环冷却水把热量排出炉外。其主要结构为一近似长方体金属结构，在冷却壁本体内固结有水管，水管为直线并列或蛇形。冷却壁安装于高炉炉壳内面，水管穿出炉壳。在高炉生产时水管内通以冷却水或其它介质。

目前应用的冷却壁的结构及特点如下：

1.铸铁冷却壁

含灰铁、球墨铸铁等材质；优点是造价低廉，可以制造成较复杂的结构；缺点是冷却效果差、塑性差、强度低、寿命短；

2.铸钢冷却壁

有铸管及钻孔两种结构；优点是造价适中、塑性较铸铁的要好、强度高；冷却效果适中，寿命长于铸铁冷却壁但短于铜冷却壁；缺点是制造较复杂；

3.铜冷却壁

有铸造及轧制两种结构；优点是冷却效果好、塑性好、寿命长；缺点是强度低、造价高。

铸铁冷却壁的失效方式主要是：产生微小裂纹——裂纹扩展——贯穿性裂纹——冷却壁本体脱落——水管裸露——水管烧损。

冷却壁铸造时，在高温及温度变化的条件下，冷却壁热面产生变形及较大应力。为防止铁水与水管接触时水管表面发生渗碳现象，使水管变脆产生裂纹和断裂，通常做法是在水管外表涂敷“防渗碳层”，该“防渗碳层”厚度不大于2mm,铸造成型后的水管与冷却壁本体之间比较疏松且导热系数很小，在冷却壁本体与水管外壁之间产生有约0.1mm的间隙。使用时，这个间隙及防渗碳层会产生很大的热阻，导致水管与冷却壁本体之间的传热能力大大降低，在生产时冷却壁本体热面的温度较高，容易产生裂纹及裂纹扩展速度较快。

铸钢及铸铁冷却壁失效的原因是：产生微小裂纹——裂纹扩展——贯穿性裂纹——水管断裂——水管烧损。在铸造时如果工艺控制不好，也会在水管及壁体之间产生间隙，增大了热阻，降低了冷却能力。

公开号为200996792，公开日为2007年12月26日的实用新型专利公开了一种新型低热阻的铸铁冷却壁，其主要技术是：冷却壁本体中的水管由铜管制成，提高了水管与冷却壁本体之间的导热能力；但存在的缺点是当冷却壁本体发生贯穿性裂纹及较大变形时，由于铜管强度很低，容易拉裂。并且铜的熔点远低于铁的熔点，铸造时容易发生熔蚀或铜管熔穿缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较好的传热性能及抗损坏性能的高炉冷却壁。

本发明是这样实现的：

一种高炉冷却壁，包括冷却壁本体、冷却壁本体上的燕尾槽、铸入冷却壁本体内的多根钢管(所述钢管预弯成需要的形状)，所述钢管包括钢管本体、钢管进口和钢管出口，所述钢管进口和钢管出口伸出冷却壁本体；

所述钢管本体的表面设有铜质复合层；

所述铜质复合层由纯铜材料制成。

更进一步的方案是：所述冷却壁本体由铸钢或铸铁材质制成。

更进一步的方案是：所述铜质复合层预先以熔融态与钢管结合成为一个整体。

更进一步的方案是：所述铜质复合层的厚度大于3mm。

本发明中，先在钢管的外表面固结一层由纯铜材料制成的铜质复合层，然后再将钢管铸入冷却壁本体，铜质复合层与钢管紧密结合，冷却壁本体铸成后铜质复合层紧贴冷却壁本体和钢管，将冷却壁本体与钢管完全隔开，解决了以往水管与冷却壁本体存在间隙的问题，也从而提高了导热性，避免了冷却壁本体贯穿性裂纹的发生，提高了使用寿命。使钢管露出冷却壁本体的端部(钢管进口、钢管出口)不覆盖铜质复合层，减少了纯铜的使用量，节约了成本。将铜质复合层设计成大于3mm的厚度，是为了更好的保护钢管，使钢管不被损坏。

本发明中，所述钢管的截面可以是椭圆形、长圆形或其它异形。所述冷却壁本体上有多个平行设置的燕尾槽，且该燕尾槽呈横向设置，所述燕尾槽的槽体底部的宽度大于槽口的宽度。

本发明中，在铸造时，通以冷却介质，保证与钢管紧密结合的铜质复合层不被熔穿(铜的导热性很好，在浇铸时钢管内通以适当的冷却介质可以保证与铁水或钢水接触的铜质复合层表面不被熔化或烧穿，铜本身也不会产生渗碳现象)。冷却壁本体与钢管之间存在一个致密的铜质保护层，保护钢管不会产生渗碳现象，使钢管基本保持了原有的强度及塑性，在受到一定的拉力、剪切力及变形时不会断裂。浇铸成型后，铜质复合层外表面与冷却壁本体为冶金结合，传热无任何障碍，传热性能好。该种结构的热阻要比现有的带“防渗碳层”的冷却壁的热阻低50％左右，可大大降低冷却壁热面的温度，从而减少冷却壁热面裂纹的产生及扩展。当冷却壁本体产生贯穿性裂纹时，裂纹扩展到铜质复合层处也会被止住，因为铜的延展性非常好，几乎不会开裂，避免了冷却壁本体发生裂纹会继续扩展使钢管开裂现象的发生。在冷却壁本体发生较大变形时，由于铜的强度很低，铜质复合层在较低的应力下就会发生相对滑移、错位、变形，传递给钢管的拉应力及剪应力就较小，远小于钢管的抗拉强度，降低了钢管损伤的概率。铜质复合层在发生滑移、错位、变形后，其各项性能不会发生太大的变化，仍然紧贴冷却壁本体和钢管，不会产生空隙。

本发明具有较好的传热性能及抗损坏性能，提高了冷却壁的使用寿命，为生产节约了成本。

附图说明

图1为冷却壁正面示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2中C部放大示意图；

图4为浇铸前的钢管及铜质复合层的结构示意图。

图中：1、冷却壁本体，2、钢管，2-1钢管本体，2-2钢管进口，2-3、钢管出口，3、铜质复合层，4、燕尾槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1-图4，一种高炉冷却壁，包括由铸钢或铸铁材质制成冷却壁本体1、冷却壁本体1上的多个平行设置的燕尾槽4、铸入冷却壁本体1内的多根钢管2，所述钢管2包括钢管本体2-1、钢管进口2-2和钢管出口2-3，所述钢管本体2-1、钢管进口2-2和钢管出口2-3整体呈U型，且所述钢管进口2-2和钢管出口2-3伸出冷却壁本体1；所述钢管本体2-1的表面设有由纯铜材料制成的铜质复合层3；

所述铜质复合层3的厚度为5mm。

制作时，先在钢管2的外表面固结一层由纯铜材料制成的铜质复合层3(即铜质复合层3预先以熔融态与钢管2结合成为一个整体)，然后再将带有铜质复合层3的钢管2铸入冷却壁本体1内，使铜质复合层3与钢管2、冷却壁本体1紧密结合，并使冷却壁本体1与钢管2完全隔开，解决了以往水管与冷却壁本体1存在间隙的问题，从而提高了导热性，避免了冷却壁本体1贯穿性裂纹的发生造成水管的烧损，提高了冷却壁的使用寿命。使钢管2露出冷却壁本体1的端部(钢管进口、钢管出口)不覆盖铜质复合层3，减少了纯铜的使用量，节约了成本。

Claims (4)

1.一种高炉冷却壁，包括冷却壁本体、冷却壁本体上的燕尾槽、铸入冷却壁本体内的多根钢管，其特征在于：所述钢管包括钢管本体、钢管进口和钢管出口，所述钢管进口和钢管出口伸出冷却壁本体；

所述钢管本体的表面设有铜质复合层；

所述铜质复合层由纯铜材料制成。

2.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于：所述冷却壁本体由铸钢或铸铁材质制成。

3.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于：所述铜质复合层预先以熔融态与钢管结合成为一个整体。

4.如权利要求1所述的高炉冷却壁，其特征在于：所述铜质复合层的厚度大于3mm。