高爐冷卻壁的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高爐爐體冷卻裝置，具體涉及一種高爐冷卻壁。
【背景技術】
[0002]冷卻壁為高爐爐體冷卻設備，其主要作用是保護爐殼、冷卻和支撐耐火材料以及維持合理爐型。其工作原理是冷卻爐襯或熔融渣鐵，形成渣皮，最后由水管中的循環(huán)冷卻水把熱量排出爐外。其主要結(jié)構為一近似長方體金屬結(jié)構，在冷卻壁本體內(nèi)固結(jié)有水管，水管為直線并列或蛇形。冷卻壁安裝于高爐爐殼內(nèi)面，水管穿出爐殼。在高爐生產(chǎn)時水管內(nèi)通以冷卻水或其它介質(zhì)。
[0003]目前應用的冷卻壁的結(jié)構及特點如下:
[0004]1.鑄鐵冷卻壁
[0005]含灰鐵、球墨鑄鐵等材質(zhì)；優(yōu)點是造價低廉，可以制造成較復雜的結(jié)構；缺點是冷卻效果差、塑性差、強度低、壽命短；
[0006]2.鑄鋼冷卻壁
[0007]有鑄管及鉆孔兩種結(jié)構；優(yōu)點是造價適中、塑性較鑄鐵的要好、強度高；冷卻效果適中，壽命長于鑄鐵冷卻壁但短于銅冷卻壁；缺點是制造較復雜；
[0008]3.銅冷卻壁
[0009]有鑄造及軋制兩種結(jié)構；優(yōu)點是冷卻效果好、塑性好、壽命長；缺點是強度低、造價高。
[0010]鑄鐵冷卻壁的失效方式主要是:產(chǎn)生微小裂紋一一裂紋擴展一一貫穿性裂紋一一冷卻壁本體脫落一一水管裸露一一水管燒損。
[0011]冷卻壁鑄造時，在高溫及溫度變化的條件下，冷卻壁熱面產(chǎn)生變形及較大應力。為防止鐵水與水管接觸時水管表面發(fā)生滲碳現(xiàn)象，使水管變脆產(chǎn)生裂紋和斷裂，通常做法是在水管外表涂敷“防滲碳層”，該“防滲碳層”厚度不大于2mm，鑄造成型后的水管與冷卻壁本體之間比較疏松且導熱系數(shù)很小，在冷卻壁本體與水管外壁之間產(chǎn)生有約0.1mm的間隙。使用時，這個間隙及防滲碳層會產(chǎn)生很大的熱阻，導致水管與冷卻壁本體之間的傳熱能力大大降低，在生產(chǎn)時冷卻壁本體熱面的溫度較高，容易產(chǎn)生裂紋及裂紋擴展速度較快。
[0012]鑄鋼及鑄鐵冷卻壁失效的原因是:產(chǎn)生微小裂紋一一裂紋擴展一一貫穿性裂紋一一水管斷裂一一水管燒損。在鑄造時如果工藝控制不好，也會在水管及壁體之間產(chǎn)生間隙，增大了熱阻，降低了冷卻能力。
[0013]公開號為200996792，公開日為2007年12月26日的實用新型專利公開了一種新型低熱阻的鑄鐵冷卻壁，其主要技術是:冷卻壁本體中的水管由銅管制成，提高了水管與冷卻壁本體之間的導熱能力；但存在的缺點是當冷卻壁本體發(fā)生貫穿性裂紋及較大變形時，由于銅管強度很低，容易拉裂。并且銅的熔點遠低于鐵的熔點，鑄造時容易發(fā)生熔蝕或銅管熔穿缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種具有較好的傳熱性能及抗損壞性能的高爐冷卻壁。
[0015]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0016]一種高爐冷卻壁，包括冷卻壁本體、冷卻壁本體上的燕尾槽、鑄入冷卻壁本體內(nèi)的多根鋼管(所述鋼管預彎成需要的形狀)，所述鋼管包括鋼管本體、鋼管進口和鋼管出口，所述鋼管進口和鋼管出口伸出冷卻壁本體；
[0017]所述鋼管本體的表面設有銅質(zhì)復合層；
[0018]所述銅質(zhì)復合層由純銅材料制成。
[0019]更進一步的方案是:所述冷卻壁本體由鑄鋼或鑄鐵材質(zhì)制成。
[0020]更進一步的方案是:所述銅質(zhì)復合層預先以熔融態(tài)與鋼管結(jié)合成為一個整體。
[0021]更進一步的方案是:所述銅質(zhì)復合層的厚度大于3mm。
[0022]本發(fā)明中，先在鋼管的外表面固結(jié)一層由純銅材料制成的銅質(zhì)復合層，然后再將鋼管鑄入冷卻壁本體，銅質(zhì)復合層與鋼管緊密結(jié)合，冷卻壁本體鑄成后銅質(zhì)復合層緊貼冷卻壁本體和鋼管，將冷卻壁本體與鋼管完全隔開，解決了以往水管與冷卻壁本體存在間隙的問題，也從而提高了導熱性，避免了冷卻壁本體貫穿性裂紋的發(fā)生，提高了使用壽命。使鋼管露出冷卻壁本體的端部(鋼管進口、鋼管出口)不覆蓋銅質(zhì)復合層，減少了純銅的使用量，節(jié)約了成本。將銅質(zhì)復合層設計成大于3mm的厚度，是為了更好的保護鋼管，使鋼管不被損壞。
[0023]本發(fā)明中，所述鋼管的截面可以是橢圓形、長圓形或其它異形。所述冷卻壁本體上有多個平行設置的燕尾槽，且該燕尾槽呈橫向設置，所述燕尾槽的槽體底部的寬度大于槽口的寬度。
[0024]本發(fā)明中，在鑄造時，通以冷卻介質(zhì)，保證與鋼管緊密結(jié)合的銅質(zhì)復合層不被熔穿(銅的導熱性很好，在澆鑄時鋼管內(nèi)通以適當?shù)睦鋮s介質(zhì)可以保證與鐵水或鋼水接觸的銅質(zhì)復合層表面不被熔化或燒穿，銅本身也不會產(chǎn)生滲碳現(xiàn)象)。冷卻壁本體與鋼管之間存在一個致密的銅質(zhì)保護層，保護鋼管不會產(chǎn)生滲碳現(xiàn)象，使鋼管基本保持了原有的強度及塑性，在受到一定的拉力、剪切力及變形時不會斷裂。澆鑄成型后，銅質(zhì)復合層外表面與冷卻壁本體為冶金結(jié)合，傳熱無任何障礙，傳熱性能好。該種結(jié)構的熱阻要比現(xiàn)有的帶“防滲碳層”的冷卻壁的熱阻低50%左右，可大大降低冷卻壁熱面的溫度，從而減少冷卻壁熱面裂紋的產(chǎn)生及擴展。當冷卻壁本體產(chǎn)生貫穿性裂紋時，裂紋擴展到銅質(zhì)復合層處也會被止住，因為銅的延展性非常好，幾乎不會開裂，避免了冷卻壁本體發(fā)生裂紋會繼續(xù)擴展使鋼管開裂現(xiàn)象的發(fā)生。在冷卻壁本體發(fā)生較大變形時，由于銅的強度很低，銅質(zhì)復合層在較低的應力下就會發(fā)生相對滑移、錯位、變形，傳遞給鋼管的拉應力及剪應力就較小，遠小于鋼管的抗拉強度，降低了鋼管損傷的概率。銅質(zhì)復合層在發(fā)生滑移、錯位、變形后，其各項性能不會發(fā)生太大的變化，仍然緊貼冷卻壁本體和鋼管，不會產(chǎn)生空隙。
[0025]本發(fā)明具有較好的傳熱性能及抗損壞性能，提高了冷卻壁的使用壽命，為生產(chǎn)節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0026]圖1為冷卻壁正面示意圖；
[0027]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0028]圖3為圖2中C部放大示意圖；
[0029]圖4為澆鑄前的鋼管及銅質(zhì)復合層的結(jié)構示意圖。
[0030]圖中:1、冷卻壁本體，2、鋼管，2-1鋼管本體，2-2鋼管進口，2-3、鋼管出口，3、銅質(zhì)復合層，4、燕尾槽。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0032]參見圖1-圖4，一種高爐冷卻壁，包括由鑄鋼或鑄鐵材質(zhì)制成冷卻壁本體1、冷卻壁本體I上的多個平行設置的燕尾槽4、鑄入冷卻壁本體I內(nèi)的多根鋼管2，所述鋼管2包括鋼管本體2-1、鋼管進口 2-2和鋼管出口 2-3，所述鋼管本體2-1、鋼管進口 2_2和鋼管出口 2-3整體呈U型，且所述鋼管進口 2-2和鋼管出口 2-3伸出冷卻壁本體I ;所述鋼管本體2-1的表面設有由純銅材料制成的銅質(zhì)復合層3 ;
[0033]所述銅質(zhì)復合層3的厚度為5mm。
[0034]制作時，先在鋼管2的外表面固結(jié)一層由純銅材料制成的銅質(zhì)復合層3 (即銅質(zhì)復合層3預先以熔融態(tài)與鋼管2結(jié)合成為一個整體)，然后再將帶有銅質(zhì)復合層3的鋼管2鑄入冷卻壁本體I內(nèi)，使銅質(zhì)復合層3與鋼管2、冷卻壁本體I緊密結(jié)合，并使冷卻壁本體I與鋼管2完全隔開，解決了以往水管與冷卻壁本體I存在間隙的問題，從而提高了導熱性，避免了冷卻壁本體I貫穿性裂紋的發(fā)生造成水管的燒損，提高了冷卻壁的使用壽命。使鋼管2露出冷卻壁本體I的端部(鋼管進口、鋼管出口)不覆蓋銅質(zhì)復合層3，減少了純銅的使用量，節(jié)約了成本。
【主權項】
1.一種高爐冷卻壁，包括冷卻壁本體、冷卻壁本體上的燕尾槽、鑄入冷卻壁本體內(nèi)的多根鋼管，其特征在于:所述鋼管包括鋼管本體、鋼管進口和鋼管出口，所述鋼管進口和鋼管出口伸出冷卻壁本體； 所述鋼管本體的表面設有銅質(zhì)復合層； 所述銅質(zhì)復合層由純銅材料制成。2.如權利要求1所述的高爐冷卻壁，其特征在于:所述冷卻壁本體由鑄鋼或鑄鐵材質(zhì)制成。3.如權利要求1所述的高爐冷卻壁，其特征在于:所述銅質(zhì)復合層預先以熔融態(tài)與鋼管結(jié)合成為一個整體。4.如權利要求1所述的高爐冷卻壁，其特征在于:所述銅質(zhì)復合層的厚度大于3mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐冷卻壁，包括冷卻壁本體、冷卻壁本體上的燕尾槽、鑄入冷卻壁本體內(nèi)的多根鋼管，所述鋼管包括鋼管本體、鋼管進口和鋼管出口所述鋼管進口和鋼管出口伸出冷卻壁本體；所述鋼管本體的表面設有銅質(zhì)復合層；所述銅質(zhì)復合層由純銅材料制成。本發(fā)明具有較好的傳熱性能及抗損壞性能，提高了冷卻壁的使用壽命，為生產(chǎn)節(jié)約了成本。
【IPC分類】C21B7/10
【公開號】CN104988263
【申請?zhí)枴緾N201510466194
【發(fā)明人】姜本熹, 徐名濤, 陳輝, 盧獻忠, 李昕
【申請人】武漢鋼鐵(集團)公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月31日