專利名稱：制造冶金爐用冷卻壁的方法及所制造的冷卻壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于鼓風(fēng)爐冶金爐(例如鼓風(fēng)爐)鼓風(fēng)爐的冷 卻設(shè)備領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地，本發(fā)明涉及一種制造冷卻壁的方法，以及 4吏用這種方法制造的冷卻壁。
背景技術(shù)：
冷卻壁已經(jīng)在鼓風(fēng)爐中^f吏用了凄t十年。冷卻壁^皮設(shè)置在爐內(nèi)介 于爐身與耐火爐襯之間，用于冷卻耐火爐襯，并用于保護(hù)爐身不受 爐內(nèi)相當(dāng)高的處理溫度的影響。在非常普通的設(shè)計(jì)中，冷卻壁包括 厚重的金屬板，其內(nèi)具有多個(gè)延伸穿過(guò)金屬板并與金屬板成一體的 內(nèi)冷卻劑通道。連接到內(nèi)通道的連接管端^皮設(shè)置在冷卻壁后側(cè)上， 并以密封的方式穿過(guò)爐身被引出。通過(guò)從爐身引出的這些連接管 端，-〖午多冷卻壁的冷卻通道#1連續(xù)地連4妄到爐子的冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 中。
直到幾年前，鼓風(fēng)爐中的大多數(shù)冷卻壁還是鑄鐵立冷壁。制造 這種鑄鐵立冷壁有不同的方法。根據(jù)第一種方法，用于鑄造厚重冷 卻壁主體的才莫具具有一個(gè)或多個(gè)石少芯，用于形成內(nèi)冷卻劑通道。液 態(tài)鑄鐵隨后被澆入到模具中。這種方法的缺點(diǎn)是型砂不容易從冷卻
通道中清除和/或鑄4失內(nèi)的冷卻通道經(jīng)常不能適當(dāng)?shù)爻尚位虿粔蛎?封。為避免上述缺點(diǎn)，已建議在^莫具中i殳置預(yù)成型鋼管，并在鋼管周圍澆注液態(tài)鑄鐵。但是，事實(shí)證明具有鋼管的這些鑄鐵立冷壁也 不能令人滿意。事實(shí)上，由于澆注過(guò)程中碳從鑄鐵到鋼管的擴(kuò)散， 導(dǎo)致鋼管會(huì)變脆并可能產(chǎn)生裂紋。為防止碳擴(kuò)散，鋼管一般涂有涂 層。這種涂層大幅度降低了冷卻壁主體與鋼管之間的熱傳遞。
作為鑄鐵立冷壁的替代，研發(fā)了銅冷卻壁。
已經(jīng)提出了銅冷卻壁的不同制造方法。最初，人們嘗試也通過(guò) 在模具中鑄造而制造冷卻壁，通過(guò)鑄型中的砂芯來(lái)形成內(nèi)冷卻劑通 道。但是，在實(shí)踐中這種方法被證明不很有效，因?yàn)殍T銅板主體經(jīng) 常有空洞和砂眼，其對(duì)板體的壽命具有極不利的影響。型砂很難從 通道中清除，且通道也經(jīng)常不能適當(dāng)?shù)爻尚巍?br> 乂人DE 2 907 511中可知一種用鍛造或軋制的扁銅坯制成的冷卻 板。冷卻劑通道是通過(guò)對(duì)軋制扁銅坯進(jìn)行深鉆孔而形成的盲孔。該 盲孔通過(guò)焊*接堵塞物而#皮密封。然后，乂人纟反體的后部鉆出通向盲孔 的連接孔。此后，用于冷卻劑輸送或冷卻劑返回的連接管端^皮插入 到這些連接孔中并被焊接到冷卻壁主體上。通過(guò)這些冷卻板，與鑄 造相關(guān)的上述缺點(diǎn)可以避免。尤其是，板體中的空洞和砂眼實(shí)際上 都被排除了。但以上制造方法在人力和材料上都相對(duì)昂貴。而且， 由于冷卻壁所遭受的大量機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，導(dǎo)致不同的焊接接頭 在流體密封上是危險(xiǎn)的。此外，由于通道與冷卻壁主體成一體，在 冷卻劑與爐體內(nèi)部之間只有一層分隔物，即，如果冷卻壁主體裂開(kāi)， 則冷卻劑會(huì)泄漏。然而冷卻劑流體泄漏到爐中會(huì)導(dǎo)致爆炸的巨大風(fēng) 險(xiǎn)，因此應(yīng)該不惜任何代價(jià)加以避免。
US 4 071 230中提出了一種類似冷卻壁的冷卻裝置的替代i殳 計(jì)。這種裝置包括位于爐身內(nèi)側(cè)上用于保護(hù)爐身的金屬板；以及多 條冷卻劑管道，該冷卻劑管道與4反相連，并通過(guò)它們的連4妄管端與 爐身連4妄。金屬4反在垂直方向要比水平方向的寬度長(zhǎng)，并且為了吸收熱膨脹，金屬板包括多個(gè)單獨(dú)的金屬塊，每塊金屬塊水平方向的 寬度大于垂直方向的長(zhǎng)。而且，每塊金屬塊在面對(duì)爐身的側(cè)部上都 設(shè)有一組用于容納管道的圓形截面的凹槽。圓槽襯有一層導(dǎo)熱體。 每個(gè)單獨(dú)塊還包括用于將該塊固定到管道上的裝置。而管道又具有
焊接到其上的緊固件，用于將冷卻裝置連接到爐身。盡管根據(jù)US4 071 230的冷卻壁避免了在爐身內(nèi)部的冷卻劑管道上使用焊接接頭， 但制造這種冷卻壁的材料和人力成本仍然很高。
另 一種類似冷卻壁的冷卻裝置的設(shè)計(jì)在US 4 559 011中提出。 這種冷卻裝置包括多個(gè)隔開(kāi)的冷卻管，該冷卻管i殳置在框架中，并 通過(guò)用金屬墊才反(metallic tie plate )焊接而相互連4妄。這些相互連 接的管道和墊板由金屬框架環(huán)繞。為補(bǔ)償熱膨脹，墊板、散熱片和 框架的壁具有脹槽或膨月長(zhǎng)間隙。每一個(gè)墊^反或管道可在面對(duì)爐內(nèi)部 的側(cè)部上i殳置散熱片?？蚣茉诿鎸?duì)爐內(nèi)部的側(cè)部上填充有耐火材 料，以便于保護(hù)整個(gè)冷卻裝置。除了與制造根據(jù)US 4 559 011的壁 式冷卻器有關(guān)的高昂人工成本外，它們的使用需要承擔(dān)冷卻劑泄漏
到爐內(nèi)的一定風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)上， 一旦耐火材料失效，不再覆蓋管道， 冷卻管道就會(huì)遭受爐內(nèi)氣體和裝入料(爐料)引起的磨料磨蝕，并 因ot匕泄漏。
在GB 2 377 008中描述了另 一種用于鼓風(fēng)爐的類似冷卻壁的 冷卻板的設(shè)計(jì)。這種冷卻板包括金屬背板，多個(gè)金屬冷卻管道被固 定在金屬背板的面對(duì)爐內(nèi)的側(cè)部上。每個(gè)管道具有至少一個(gè)凸出的 散熱片，該散熱片與管道整體形成。背玲反優(yōu)選地由鋼制成，而具有 整體散熱片的管道優(yōu)選地由銅制成。管道可通過(guò)連4妄襯墊 (interfacing pad)(例如由鋁青銅材-阡制成的)-陂固定到才反上。盡 管比先前設(shè)計(jì)需要更少的部件和組裝步驟，但由于需要定制的管 道，冷卻4反仍然4艮貴。此夕卜，對(duì)于^4居GB 2 377 008的冷卻^1,冷 卻管道可能也會(huì)面臨遭受磨料磨蝕并引起泄漏的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造冶金爐用冷卻壁的方法，其成 本低并能提供可靠的冷卻壁。
為實(shí)現(xiàn)該目的，才艮據(jù)本發(fā)明的制造冶金爐用冷卻壁的方法包
^括^是供一種金屬^反，該金屬^反具有面向爐內(nèi)部的內(nèi)側(cè)以及相對(duì)的 外側(cè)；提供至少一個(gè)冷卻劑管道；以及在冷卻劑管道與金屬板之間 建立熱傳導(dǎo)4妄觸。才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，該方法還包4舌才是 供具有平坦面的冷卻劑管道；以及從外部將該平坦面固定到金屬板 的外側(cè)上以〗更建立熱傳導(dǎo)4妄觸。
與傳統(tǒng)冷卻壁中使用的厚板相比，由于使用了一個(gè)或多個(gè)外部 冷卻劑管道，所需的板厚能大幅降低。因此，實(shí)現(xiàn)了原材料成本和 冷卻壁重量的才及大降〗氐。而且，〗呆護(hù)冷卻劑管道不受爐內(nèi)影響，尤 其不受裝入料(爐料)的潛在影響。借助冷卻劑管道的平坦面，保 證了足夠的熱傳遞界表面，因此保證了足夠的熱傳遞。
在優(yōu)選實(shí)施例中，建立熱傳導(dǎo)接觸的步驟包括，通過(guò)擴(kuò)散連接 工藝將平坦面連接到外側(cè)。通過(guò)在管道與板之間形成擴(kuò)散層(即， 材并牛連續(xù)性)，增加了這兩個(gè)部件之間的熱傳導(dǎo)以及因此增加了整 個(gè)冷卻效率。減少了板與管道之間所需的熱傳遞表面。優(yōu)選的擴(kuò)散 連接工藝是擴(kuò)散焊(DFW)工藝或擴(kuò)散硬釬焊(DFB)工藝。
將平坦面從外部固定到金屬板上的步驟有利地包括，將冷卻劑 管道側(cè)焊(優(yōu)選疊焊或者點(diǎn)焊)到外側(cè)。在后面的實(shí)施例中，更優(yōu) 選地，該方法還包括，使焊接參數(shù)和冷卻劑管道的管壁厚度相關(guān)聯(lián)， 從而使管壁的內(nèi)部免受焊接的不利影響。將管道焊接到板上以獲得 堅(jiān)固耐用的機(jī)械固定被認(rèn)為是擴(kuò)散連接的補(bǔ)充，以增強(qiáng)熱傳導(dǎo)接觸，但在擴(kuò)散接頭也能提供足夠的機(jī)械固定的情況下，可省去該焊 接步驟。
本方法可有利地包括在金屬板的外側(cè)上提供接收槽，用來(lái)部 分地埋入冷卻劑管道。而且，本方法可以包括在^是供金屬板的步 驟中，提供具有彎曲側(cè)橫截面的金屬板?？商鎿Q地，當(dāng)提供金屬板 的步驟包括提供平坦金屬板時(shí)，該方法還可以包括將平坦金屬板金 屬成型為具有彎曲側(cè)才黃截面的金屬4反的步驟。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，本方法還可以包括以下步驟提供整塊的 矩形銅^反作為金屬—反，其具有均勻的內(nèi)側(cè)和均勻的外側(cè)，以及范圍 在10-150 mm (優(yōu)選為25-100 mm)內(nèi)的初始厚度；在內(nèi)側(cè)中加工 出錨定槽，用于將耐火層錨固到內(nèi)側(cè)上；以及將冷卻劑管道的平坦 面直接固定到均勻外側(cè)上或固定在接收槽內(nèi)的步驟。
如應(yīng)理解的，本發(fā)明還涉及用上述方法制造的冷卻壁。應(yīng)該理 解的是，這種冷卻壁尤其適于用在冶金爐(諸如鼓風(fēng)爐)的冷卻系 統(tǒng)中。


下面將參照附圖并通過(guò)示例，描述制造冶金爐用冷卻壁的優(yōu)選 方法，以及使用這些方法制造的優(yōu)選冷卻壁，其中
圖1是才艮據(jù)本發(fā)明的第 一冷卻壁的側(cè)3見(jiàn)圖2是才艮據(jù)圖1的冷卻壁的外側(cè)的等3巨3見(jiàn)圖3是根據(jù)圖1中的m-III線截取的冷卻壁的側(cè)橫截面視圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的冷卻壁的側(cè)橫截面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的冷卻壁的側(cè)橫截面視圖。
在這些附圖中，相似或相同的元件通篇都用相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo) 記。乂人以下的詳細(xì)描述中可以明白本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
圖1-3示出了即將被設(shè)置在冶金爐(尤其是鼓風(fēng)爐)的爐身內(nèi) 側(cè)上的成品冷卻壁(一般用參考標(biāo)號(hào)10來(lái)標(biāo)i己)l支風(fēng)爐。冷卻壁 10包4舌金屬才反12和一個(gè)或多個(gè)(如四個(gè))冷卻劑管道14。如圖1 和圖3所示，金屬^反具有第一內(nèi)側(cè)16和相對(duì)的第二外側(cè)18。當(dāng)冷 卻壁10^皮安裝到爐(未圖示)內(nèi)時(shí)，內(nèi)側(cè)16面對(duì)冶金爐的內(nèi)部， 而外側(cè)18面對(duì)爐身。
如圖1-3所示，金屬板12由相當(dāng)薄的平坦矩形板制成，該板具 有的長(zhǎng)度實(shí)際上超過(guò)其寬度，并且具有的厚度在10-150 mm范圍內(nèi)， 優(yōu)選在25-100 mm的范圍內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，金屬板12的長(zhǎng)度 在400-4000 mm的范圍內(nèi)選擇，而寬度在100-1500 mm的范圍內(nèi)。 當(dāng)安裝在爐中時(shí)，金屬板12的長(zhǎng)度在垂直方向上延伸。盡管在圖1 和圖2中示出了矩形金屬板12,但當(dāng)需要時(shí)，其形狀也可以是縱向 側(cè)漸縮的梯形以適合爐身的錐度。金屬板12優(yōu)選由銅或銅合金制 成。在內(nèi)側(cè)16上，沿著金屬才反12的4黃向方向上在金屬板12中加 工有多個(gè)平行的錨定槽20，從而形成錨定槽20和突起22的交替圖 案。錨定槽20和突起22具有通常為楔形的橫截面，該楔形橫截面 #1_沒(méi)計(jì)用來(lái)在安裝完冷卻壁10后增加冷卻表面并將耐火層(或是 耐火層磨損掉情況下的爐結(jié)層)錨固到內(nèi)側(cè)16上。
才艮據(jù)本發(fā)明，冷卻壁10未i殳計(jì)成具有與才反整體形成的用于冷 卻劑(一般為冷卻水)的內(nèi)通道，而是如圖1-5所示的設(shè)計(jì)有從外 部固定到金屬斧反12的外側(cè)18上的冷卻劑管道14,其構(gòu)成用于冷卻劑的通道。與定制的"冷卻壁"相反，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)冷卻劑通道與金屬
板12之間的全部周緣的熱接觸不是必需的。冷卻劑管道14由金屬 制成，優(yōu)選由銅、銅合金或鋼制造。此外，優(yōu)選使用無(wú)縫冷卻劑管 道14,從而保證在爐內(nèi)不存在焊接接頭(而焊接接頭對(duì)于管道密封 是關(guān)鍵性的)。應(yīng)該注意的是，第一優(yōu)選的組合包括由銅制成的金 屬板12和由銅制成的無(wú)縫冷卻劑管道14。第二優(yōu)選組合包括由鋼 制成的金屬板12和由鋼制成的無(wú)縫冷卻劑管道14。
關(guān)于冷卻壁10的制造，需要在金屬板12與冷卻劑管道14之
間建立有歲丈的熱傳導(dǎo)4妄觸。為了以簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效的方式建立這種
熱傳導(dǎo)接觸，該制造方法包括為每個(gè)冷卻劑管道14都提供如圖3
所示的平坦面24的步驟。該步驟可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)慕饘俪尚凸に?br> 來(lái)完成，該工藝?yán)珏懺?、軋制或沖壓常規(guī)的最初為圓形的管子， 而不排除其他工藝。
示例1:
最初的內(nèi)管直徑65-75 mm; 軋制后的平坦內(nèi)通道高度20-50 mm。 示例2:
最初的內(nèi)管直徑30-45 mm; 軋制后的平坦內(nèi)通道高度10-20 mm。
如圖3所示，盡管僅平坦面24是必需的，冷卻劑管道14的兩 側(cè)上都^^皮壓平。冷卻劑管道14因此在其與金屬才反12 *妄觸的長(zhǎng)度上 具有橢圓形的一黃截面。由于該平坦面24,在平坦的冷卻劑管道14管壁的大部分表面上實(shí)現(xiàn)了冷卻劑管道14與金屬板12的平坦外側(cè) 18之間的熱界面。
如圖l和2所示，冷卻劑管道14在大約相當(dāng)于金屬板12長(zhǎng)度 的實(shí)際長(zhǎng)度上是平坦的。而且，冷卻劑管道14被彎曲以在金屬板 12的上邊或下邊具有連接部26。在冷卻劑管道14固定到板12上 以后，連4妻部26沿向外的方向/人4反12延伸。連4妄部26與金屬4反 12成一定角度，該角度取決于冷卻壁10的安裝位置。冷卻劑管道 14的初始長(zhǎng)度被選擇為使得當(dāng)安裝冷卻壁10時(shí)，連接部26從爐身 中突出，以1更允許將冷卻劑管道14連4妄到爐子的冷卻系統(tǒng)。為方 《更冷卻壁10的垂直堆疊，沒(méi)有將連4妄部26懸掛得超出金屬^反12 的上邊或下邊之外?？勺⒁獾?，冷卻劑管道14的壓平(flattening) 還有助于彎曲連4妄部26。由于具有連續(xù)的均勻管壁，因此冷卻劑管 道14提供了在爐子內(nèi)不存在任何(焊接)接頭的通道，因此避免 了與這些(焊接)接頭的熱磨損或機(jī)械磨損有關(guān)的問(wèn)題。
如上所述，該制造方法還包括將每個(gè)冷卻劑管道14的平坦面 24從外部固定到金屬板12之上，更精確地說(shuō)是固定到金屬板的外 側(cè)18上。如圖1和2所示，冷卻劑管道14以與金屬板12平行且 沿縱向的方式固定到金屬板上，冷卻劑管道14之間具有基本相等 的間隔。通過(guò)4昔助于沿冷卻劑管道14的長(zhǎng)度JM立于平坦面24的側(cè) 面的多個(gè)點(diǎn)焊縫或疊焊縫將冷卻劑管道14焊接到金屬板12上，可 以實(shí)現(xiàn)4幾械地并永久地將冷卻劑管道14固定到外側(cè)18上的步驟。 更準(zhǔn)確地，點(diǎn)焊縫或疊焊縫位于金屬纟反12與冷卻劑管道14之間的 *接觸面?zhèn)鹊慕唤翘?，如箭頭27所示。通常，幾個(gè)焊4妄縫就足夠確 保每個(gè)冷卻劑管道14持久地固定到金屬板12上。同時(shí)，將焊接參 數(shù)和冷卻劑管道14的壁厚兩者選擇為用以確保管壁的主要內(nèi)部在 疊焊縫或點(diǎn)焊縫的位置處不受影響。為進(jìn)一步提高金屬并反12與冷卻劑管道14之間(即，平坦面24 與外側(cè)18之間)的熱接觸，該制造方法優(yōu)選地包括通過(guò)擴(kuò)散連接 工藝在平坦面24與外側(cè)18之間建立擴(kuò)散層30的步驟。擴(kuò)散層30 提供金屬板12與冷卻劑管道14之間的材料連續(xù)性，由此保證了其 接觸面處的可靠的和高的導(dǎo)熱性。換句話說(shuō)，擴(kuò)散層30意味著金 屬到金屬的連接，借助于所用的工藝，該擴(kuò)散層提供了母材之間的 連續(xù)過(guò)>度，而無(wú)需4#助連4婁物質(zhì)來(lái)形成4妄頭。
取決于金屬板12和冷卻劑管道14的材料，在金屬板12與冷 卻劑管道14之間可4吏用或可不4吏用填充材#牛來(lái)提供擴(kuò)散層30。當(dāng) 各自的材料相同或相似時(shí)，可不使用填充材料。在后一種情況下， 擴(kuò)散連接工藝被稱作擴(kuò)散焊(DFW)。 DFW是一種固相焊接工藝， 其通過(guò)施加壓力和高溫而實(shí)現(xiàn)相鄰面的接合。可在^f又稍微高于待連 4妄金屬的熔化溫度的一半的溫度下實(shí)現(xiàn)成功的連4妄。因此，4寺連4妄 金屬部件的冶金特性基本保持不受該工藝的影響。在使用填充材料 的情況下，該工藝通常稱作擴(kuò)散硬4f焊(DFB)。 DFB通常被用于 連4妄不同的材料。而且，DFB可優(yōu)于DFW，因?yàn)榕c普通的擴(kuò)散連 接相比，DFB對(duì)接頭表面準(zhǔn)備的要求較低并且需要較低的壓力。仍 然需要注意的是，對(duì)于銅-銅組合(但也不排除鋼-鋼組合或其它組 合)的冷卻劑管道14和金屬^反10來(lái)i兌，通過(guò)DFB或DFW形成擴(kuò) 散層30被認(rèn)為尤其有利。
成品冷卻壁10'、 10〃的其他實(shí)施例分別如圖4和圖5所示。 下面〗尋只描述其與前述冷卻壁10的主要差別及其制造方法。
圖4中示出的冷卻壁10'具有彎曲的側(cè)4黃截面。更準(zhǔn)確地，圖4 中的金屬板12'在側(cè)向上是彎曲的。金屬板12'的曲率半徑優(yōu)選為恒 定的，并適合于其安裝位置處的圓形爐身的半徑，以減小爐身與金 屬才反12'外側(cè)18之間的間隙。因此，增加了爐子的有，丈內(nèi)部容積。 為了4吏冷卻壁10'具有彎曲形狀，其制造工藝可包括 使初始的平坦金屬板經(jīng)受任何適當(dāng)?shù)慕饘俪尚凸に?如沖壓)，以提供彎曲的金
屬板12'?？商鎿Q地，也可提供一種最初就如同制成品那樣彎曲的 金屬板。應(yīng)當(dāng)理解，與現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻壁相比，由于金屬板12' 厚度的減小，因此初始平坦板的彎曲(不依賴于所使用的工藝)變 得更容易。在制造過(guò)程中，通常只有在金屬板12'被彎曲后，冷卻 劑管道14才會(huì)^皮固定到外側(cè)18上。
圖5示出了冷卻壁IO"的另一實(shí)施例。與先前的實(shí)施例相比， 金屬板12〃設(shè)有用于每個(gè)冷卻劑管道14的相應(yīng)接收槽32。每個(gè)接 收槽32基本在金屬^反12〃的外側(cè)18的整個(gè)長(zhǎng)度上且至少在冷卻劑 管道14與金屬4反12"之間*接觸部的長(zhǎng)度上沿縱向延伸。由于4妻收槽 32的存在，當(dāng)冷卻壁IO"的壓平冷卻劑管道14#1固定到外側(cè)18上 時(shí)，該冷卻劑管道部分地陷入(即，嵌入)到金屬板12〃中。如圖 5所示，接收槽32具有基本為矩形的橫截面，該橫截面與冷卻劑管 道14的具有平坦面24的部分的橫截面相配合。接收槽32優(yōu)選地 具有與冷卻劑管道14的片黃截面相符的光滑的圓形內(nèi)邊。與其#>形 狀(例如半圓橫截面)相比較，在制造冷卻壁IO"的過(guò)程中例如使 用傳統(tǒng)的銑刀可容易地將這種接收槽32加工到金屬板12"內(nèi)。接收 槽32 ^f吏得熱傳遞面增加到冷卻劑管道14外表面的大約一半，并改 善了冷卻劑管道14相對(duì)于金屬板12〃的機(jī)械固定。另外，爐身與金 屬4反12"的外側(cè)18之間的間隙可進(jìn)一步減小。
盡管未圖示，但具有圖3、圖4和圖5中的組合特征(即，擴(kuò) 散層、板的彎曲側(cè)橫截面和接收槽)的冷卻壁被認(rèn)為是最優(yōu)選的實(shí)施例。
圖4中的冷卻壁IO'和圖5中的冷卻壁IO"的其他方面以及它們 各自的制造方法與上述的圖1-3中所述的那些相同或相似。盡管未圖示，金屬板12通常設(shè)置有任何適當(dāng)?shù)倪B接裝置，用 于將冷卻壁10連^^妄到爐身。
最后，還要和尤括一下上述方法的一些優(yōu)點(diǎn)
-與現(xiàn)有技術(shù)相比，需要相對(duì)少的組裝步驟；
-為了在冷卻劑管道14與平坦外側(cè)之間建立熱傳導(dǎo)4妄觸，如果 需要的話，只需要對(duì)金屬板12、 12'、 12"(尤其是對(duì)其平外側(cè)18) 進(jìn)行簡(jiǎn)單且要求不嚴(yán)格的加工即可；
-建立熱傳導(dǎo)4妻觸不需要金屬寺反12、 12'、 12"的金屬成型；
-由于最小化的金屬切削，因此使用上述方法只產(chǎn)生極少量的金 屬?gòu)U料(碎片)；
-不需要定制的管道，可以使用易獲得的標(biāo)準(zhǔn)管道；
-與現(xiàn)有l(wèi)支術(shù)的冷卻壁比4交，由于冷卻劑管道14的光滑彎曲而 降低了冷卻劑管道中的水壓損失；
-由于具有彎曲的金屬板12'，最優(yōu)化了鼓風(fēng)爐中有效內(nèi)部容積；
-與具有整體形成的(鑄造)通道的冷卻壁相比，用作冷卻劑通 道的獨(dú)立冷卻劑管道14在冷卻劑與爐內(nèi)部之間提供了額外的隔離 層(額外的屏障)，因此，在金屬板12、 12'、 12〃產(chǎn)生裂紋的情況
下，降j氐了泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
由于金屬4反12、 12'、 12"由單個(gè)部件制造，即，其作為冷卻壁 10的整塊部件-金屬板為冷卻劑管道提供了更好的保護(hù)；
-金屬板在其內(nèi)側(cè)16處提供了溫度基本一致的表面，因此減少 了與溫度梯度有關(guān)的耐火材料的磨損；
-可以以低成本獲得。
另外，由于冷卻壁10既不包括深鉆孔或鑄孑L ( cast-in holes ), 也不包括從內(nèi)部穿過(guò)現(xiàn)有^支術(shù)冷卻壁而插入的管道，因此，與現(xiàn)有 沖支術(shù)的冷卻壁相比，制造冷卻壁10所^使用的金屬^反12、 12'、 12〃 的厚度大大減小。這種厚度的減小使得
-極大的節(jié)省了原材料成本；并且
-降^氐了用以支撐冷卻壁10的爐身上的重量。
權(quán)利要求
1. 一種制造冶金爐用冷卻壁(10；10′；10″)的方法，包括提供金屬板(12；12′；12″)，所述金屬板具有面向所述爐的內(nèi)部的內(nèi)側(cè)(16)和相對(duì)的外側(cè)(18)；提供至少一個(gè)冷卻劑管道(14)；以及在所述冷卻劑管道(14)與所述金屬板之間建立熱傳導(dǎo)接觸；其特征在于給所述冷卻劑管道(14)提供平坦面(24)；和將所述平坦面(24)從外部固定到所述金屬板(12；12′；12″)的所述外側(cè)(18)上，以建立所述熱傳導(dǎo)接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，建立所述熱傳導(dǎo)接觸的步 驟包括通過(guò)擴(kuò)散連接工藝將所述平坦面(24)連接到所述外 側(cè)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述擴(kuò)散連接工藝是擴(kuò)散 焊(DFW)工藝或擴(kuò)散硬釬焊(DFB)工藝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的方法，其中，將所述平坦面(24 ) 從外部固定到所述金屬板(12, 12'， 12〃)的步驟包括將所 述冷卻劑管道(14)側(cè)焊到所述外側(cè)(18)，優(yōu)選疊焊或點(diǎn)焊 到所述外側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括使焊接的參數(shù)與所述冷卻 劑管道的管壁厚度相關(guān)聯(lián)，以使所述管壁的內(nèi)部不受所述焊接 的影響。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在所述金屬板(12")的所述外側(cè)(18 )上提供接收槽(32 ), 用于部分;也埋入所述冷卻劑管道(14 )。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述提供金屬 板的步驟包括提供具有彎曲側(cè)橫截面的金屬板(12');或者， 其中所述提供金屬板的步驟包括提供平坦金屬板，且還包括 將所述平坦金屬板金屬成形為具有彎曲側(cè)橫截面的金屬板(12')的步眾《。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-5或7中任一項(xiàng)所述的方法，還包括提供整塊的矩形銅板作為金屬板(12， 12', 12〃)，其具 有均勻的內(nèi)側(cè)(16 )和均勻的外側(cè)(18 )，而且初始厚度在10-150 mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在25-100 mm的范圍內(nèi)；在所述內(nèi)側(cè)(16)中加工出錨定槽(20),用于將耐火層 4苗固于所述內(nèi)側(cè)；以及或者將所述冷卻劑管道(14)的所述平坦面(24)直接 固定到所述均勻外側(cè)上，或者在所述金屬板(12〃 )的所述外側(cè)(18 )上提供接收槽(32 ),所述平坦面(24)固定在所述4妄收槽(32)中。
9. 一種冶金爐用的冷卻壁(10; 10'; 10〃)，包括金屬^反(12; 12'; 12〃)，所述金屬板具有面向所述爐的 內(nèi)部的內(nèi)煩'j (16)和牙目只于的夕H則(18);和至少冷卻劑管道(14)，所述冷卻劑管道與所述金屬板 (12; 12'; 12〃)熱傳導(dǎo)4妾觸；其特征在于所述冷卻劑管道(14)具有平坦面(24),所述平坦面/人 外部固定到所述金屬才反(12; 12'; 12〃)的所述外側(cè)(18)上， 用于建立所述熱傳導(dǎo)接觸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻壁，還包括擴(kuò)散層(30),所述擴(kuò)散層連接所述平坦面(24)與所述 外側(cè)(18),以建立所述熱傳導(dǎo)4妄觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻壁，其中，所述擴(kuò)散層通過(guò)擴(kuò)散焊(DFW )工藝或擴(kuò)散硬釬焊(DFB ) 工藝提供。
12. —種裝備有冷卻系統(tǒng)的冶金爐，所述冷卻系統(tǒng)包4舌至少一個(gè)才艮 據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的冷卻壁。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制造冶金爐用冷卻壁(10；10′；10″)的方法。該方法包括提供金屬板(12；12′；12″)，其具有面向爐的內(nèi)部的內(nèi)側(cè)(16)和相對(duì)的外側(cè)(18)；提供至少一個(gè)冷卻劑管道(14)；和在冷卻劑管道與金屬板之間建立熱傳導(dǎo)接觸。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括給冷卻劑管道(14)提供平坦面(24)，以及將平坦面(24)從外部固定到金屬板(12；12′；12″)的外側(cè)(18)上，以便建立熱傳導(dǎo)接觸。
文檔編號(hào)C21B7/10GK101421422SQ200780013772
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者尼古拉·穆塞爾, 尼古拉·馬焦利, 柯勞德·普萊梅爾丁 申請(qǐng)人:保爾伍斯股份有限公司