專利名稱：非金屬冷卻壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高爐用冷卻壁，特別是涉及一種非金屬冷卻壁。
背景技術(shù)：
目前作為高爐冷卻壁的，有金屬冷卻壁和非金屬冷卻壁兩種類型。在金屬冷卻壁中又分為鑄鐵冷卻壁，鋼冷卻壁和銅冷卻壁三種。鑄鐵冷卻壁采用球墨鑄鐵或其它鑄鐵做為冷卻壁本體的材質(zhì)，在澆注時(shí)，予埋入循環(huán)冷卻鋼質(zhì)水管，形成冷卻水流動(dòng)通道。鑄鐵冷卻壁的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，但導(dǎo)熱性能不好，冷卻效果較差，同時(shí)鋼質(zhì)水管在澆注時(shí)存在滲碳和水管表面熔化現(xiàn)象，鋼質(zhì)水管和鑄鐵本體間存在高熱阻間隙，本體材質(zhì)金屬韌性差等缺陷，在使用中易出現(xiàn)熔蝕、裂紋，壽命較短；鋼冷卻壁采用鑄鋼或軋制鋼板做為冷卻壁本體材質(zhì)，通過鑄入鋼水管或在軋制鋼板內(nèi)鏜孔方式，在冷卻壁本體內(nèi)形成冷卻水流動(dòng)通道。鋼冷卻壁材質(zhì)具有較好韌性，材料熔點(diǎn)較高等優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)熱性能仍然較低，同樣存在水管表面澆注時(shí)的熔化現(xiàn)象等缺陷；銅冷卻壁其綜合性能較好，導(dǎo)熱性能佳，但價(jià)值高昂，許多鋼鐵企業(yè)受經(jīng)濟(jì)條件限制，無法采用；CN1259579A公開了一種適用于高爐的單體非金屬冷卻設(shè)備，這種非金屬冷卻壁的本體材質(zhì)由剛玉、碳化硅、硅粉以及木質(zhì)磺酸鈣、磷酸二氫鋁組合而成，該高爐冷卻設(shè)備(冷卻壁)成本較低，有一定優(yōu)點(diǎn)，但冷卻水管在冷卻壁本體中流動(dòng)路線較短，使冷卻效果不太理想，并造成高爐爐殼外的水管連接復(fù)雜化，在制造工藝中單體冷卻設(shè)備基體成型后，要進(jìn)行氮化燒成，導(dǎo)致成本較大幅度增加，同時(shí)基體厚度較大，不易氮化完全，使材料組織、性能存在缺陷。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，克服背景技術(shù)中的不足，延長(zhǎng)冷卻壁壽命，降低造價(jià)、研制出非金屬冷卻壁。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種非金屬冷卻壁，包括冷卻水管，由冷端本體單獨(dú)構(gòu)成的冷卻壁，或由冷、熱端本體組合成的冷卻壁，冷端本體單獨(dú)構(gòu)成冷卻壁時(shí)，其熱面有水平條形凹槽或凸條，或?yàn)楣饷妫诶?、熱端本體結(jié)合面上有凹凸匹配鑲嵌結(jié)構(gòu)。
凸凹匹配的鑲嵌結(jié)構(gòu)可為冷端本體的熱面上，有水平條狀矩形凸條或水平條狀乳突形凸條，或冷端本體熱面上開有水平條狀矩形凹槽或水平條狀乳突形凹槽，在熱端本體的冷面上開有與之匹配的水平條狀矩形凹槽或水平條狀乳突形凹槽，或熱端本體冷面上設(shè)有與之匹配的水平條狀矩形凸條或水平條狀乳突形凸條。
由冷端本體單獨(dú)構(gòu)成的冷卻壁，或由冷、熱端本體組合成冷卻壁，都為非金屬材料制成，冷端本體的非金屬材料由主體料和結(jié)合劑料按一定比例配制，主體料由剛玉、碳化硅、氧化鋯，石墨，氧化鋁微粉，金屬硅微粉，金屬鋁粉按一定比例混配均勻，結(jié)合劑料由糊精，磷酸，水按一定比例混配。
冷卻水管鑲嵌在冷端本體中，水管為蛇形管，外表面有相間弧形凸起，冷端本體外表面伸出有安裝固定予埋連接件、座。
冷、熱端本體可使用相同材質(zhì)或不同材質(zhì)，熱端本體可使用一種或多種非堿性耐火材料制成。
熱端本體可為整體式通過凹凸匹配結(jié)構(gòu)與冷端本體配合，或?yàn)闊岫吮倔w由一定數(shù)量的非堿性耐火材料制品拼裝組合而成與冷端本體匹配。本實(shí)用新型的有益積極效果(1)本實(shí)用新型的非金屬冷卻壁冷端本體的荷重軟化溫度大于1600℃，比現(xiàn)有高爐冷卻壁采用的球墨鑄鐵、鋼、銅的熔點(diǎn)高得多，使冷卻壁本體具有良好的高溫適應(yīng)性，提高了非金屬冷卻壁在高溫狀態(tài)下的抗磨損、抗沖刷能力和抗化學(xué)侵蝕能力，延長(zhǎng)冷卻壁使用壽命。
(2)在非金屬本體材質(zhì)中，使用SiC、C、氧化鋯、硅、鋁微粉等材質(zhì)，使得澆注、搗打成型的冷卻壁有較好抗渣、鐵和堿金屬侵蝕能力，提高耐用性。
(3)構(gòu)成冷卻壁冷端本體的非金屬材料熱膨脹率小，這樣冷卻水循環(huán)水管可直接與爐殼焊接，克服了現(xiàn)有金屬冷卻壁本體與爐殼之間的不均勻熱脹造成水管斷裂破壞，簡(jiǎn)化了避免水管吸收不均勻膨脹與密封的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，非金屬冷卻壁材料熱膨脹率小，使用過程中不會(huì)出現(xiàn)鑄鐵、鋼等金屬材料裂紋擴(kuò)展的現(xiàn)象。
(4)熱端本體采用燒成耐火磚具有比澆注、搗打予制塊更好的強(qiáng)度、較高的致密性和使用溫度，在高爐投產(chǎn)后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，較好保護(hù)冷端本體，抵抗機(jī)械、化學(xué)侵蝕。當(dāng)工作一段時(shí)間后，燒成耐火磚被侵蝕殆盡的時(shí)候，鑲嵌在冷端本體中的殘余耐火磚發(fā)揮渣皮附著支點(diǎn)的作用，有利于冷端熱面生成穩(wěn)定的“渣皮”保護(hù)層，獲得延長(zhǎng)冷卻壁壽命的效果。
(5)熱端本體可采用一種或多種材質(zhì)的耐火制品組合構(gòu)成，使得本發(fā)明能根據(jù)不同使用部位的不同工況條件，選擇不同材料，達(dá)到物盡其用的最佳效果。
(6)非金屬冷卻壁其綜合成本比金屬質(zhì)冷卻壁設(shè)備投資減少50％以上，非金屬材料來源廣泛，國(guó)內(nèi)資源豐富具有較好的應(yīng)用前景。


圖1和圖2為冷、熱端本體結(jié)合面上互為矩形條狀凸凹匹配鑲嵌剖視結(jié)構(gòu)示意圖之一和之二。
圖3和圖4為冷、熱端本體結(jié)合面上互為乳突條狀凸凹匹配鑲嵌剖視結(jié)構(gòu)示意圖之一和之二。
圖5為冷端本體單獨(dú)構(gòu)成冷卻壁，熱面有條狀矩形凹槽的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為圖1的A向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一、二，參見圖1，2，6，圖中，1為予埋于冷端本體2中的蛇形冷卻循環(huán)水管，水管表面有弧形凸起，3為熱端本體，每一條狀的耐火磚上有一條狀矩形凹槽或凸條與冷端本體熱面上的條狀矩形凸條或凹槽用耐火泥漿鑲嵌固定，4為予埋于冷端本體安裝匹配座6中的連接固緊件，5為高爐爐殼。
a，冷端本體主體料其重量配比按下列百分?jǐn)?shù)取料，剛玉60％，碳化硅10％，氧化鋯8％，石墨8％，300目氧化鋁微粉10％，180目金屬硅微粉4％，混合均勻。
b，結(jié)合劑按下列重量百分比取料糊精10％，磷酸50％，水40％，混配均勻。
c，主體料92％，結(jié)合劑料8％，將主體料和結(jié)合劑料按重量百分比混合均勻，放入冷端本體的模具內(nèi)，埋入蛇形循環(huán)冷卻水管和連接固緊件進(jìn)行澆注或搗打成型，經(jīng)≤600℃烘干，制成冷卻壁的冷端本體。
然后用耐火泥漿與冷端本體材質(zhì)相同的燒成耐火磚或者其它的非堿性耐火磚鑲嵌砌筑在冷端本體熱面的匹配對(duì)應(yīng)位置上，形成熱端本體。此時(shí)完成了由冷、熱端本體組合而成的冷卻壁。
實(shí)施例三、四，參見圖3，4，圖中，編號(hào)和實(shí)施例一、二相同，代表意義相同，不重述。有一點(diǎn)不同的是，在冷、熱端本體的的結(jié)合面上，其凸凹匹配鑲嵌結(jié)合結(jié)構(gòu)為乳突狀的條形突起，或乳突狀的條形凹糟。
實(shí)施例五，參見圖5，圖中，編號(hào)同實(shí)施例一、二，代表意義相同，不重述。本實(shí)施例與實(shí)施例一、二不同的是單獨(dú)由冷端本體構(gòu)成冷卻壁。在冷端本體的熱面，可以有條狀的矩形凹槽，或?yàn)楣饷妗?br> 權(quán)利要求1.一種非金屬冷卻壁，包括冷卻水管，由冷端本體單獨(dú)構(gòu)成的冷卻壁，或由冷、熱端本體組合成的冷卻壁，其特征是冷端本體單獨(dú)構(gòu)成冷卻壁時(shí)，其熱面有水平條形凹槽或凸條，或?yàn)楣饷?，在冷、熱端本體結(jié)合面上有凹凸匹配鑲嵌結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻壁，其特征是凸凹匹配的鑲嵌結(jié)構(gòu)可為冷端本體的熱面上，有水平條狀矩形凸條或水平條狀乳突形凸條，或冷端本體熱面上開有水平條狀矩形凹槽或水平條狀乳突形凹槽，在熱端本體的冷面上開有與之匹配的水平條狀矩形凹槽或水平條狀乳突形凹槽，或熱端本體冷面上設(shè)有與之匹配的水平條狀矩形凸條或水平條狀乳突形凸條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻壁，其特征是由冷端本體單獨(dú)構(gòu)成的冷卻壁，或由冷、熱端本體組合成冷卻壁，都為非金屬材料制成，冷端本體的非金屬材料由主體料和結(jié)合劑料按一定比例配制，主體料由剛玉、碳化硅、氧化鋯，石墨，氧化鋁微粉，金屬硅微粉，金屬鋁粉按一定比例混配均勻，結(jié)合劑料由糊精，磷酸，水按一定比例混配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻壁，其特征是冷卻水管鑲嵌在冷端本體中，水管為蛇形管，外表面有相間弧形凸起，冷端本體外表面伸出有安裝固定予埋連接件、座。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻壁，其特征是冷、熱端本體可使用相同材質(zhì)或不同材質(zhì)，熱端本體可使用一種或多種非堿性耐火材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻壁，其特征是熱端本體可為整體式通過凹凸匹配結(jié)構(gòu)與冷端本體配合，或?yàn)闊岫吮倔w由一定數(shù)量的非堿性耐火材料制品拼裝組合而成與冷端本體匹配。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高爐用冷卻壁，特別是涉及一種非金屬材料冷卻壁。該冷卻壁包括冷卻水管，由冷端本體單獨(dú)構(gòu)成的冷卻壁，或由冷、熱端本體組合成的冷卻壁，冷端本體單獨(dú)構(gòu)成冷卻壁時(shí)，其熱面有水平條形凹槽或凸條，或?yàn)楣饷?，在冷、熱端本體的結(jié)合面有凸凹匹配鑲嵌結(jié)構(gòu)。非金屬冷卻壁成本低，壽命長(zhǎng)，資源豐富，是發(fā)展方向。
文檔編號(hào)C21B7/00GK2581457SQ0227931
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月21日
發(fā)明者白紀(jì)周, 何汝生, 聶桂秋, 孟瑞杰, 白劍偉, 王培菇 申請(qǐng)人:鄭州華宇耐火材料集團(tuán)公司