專利名稱：制造用于冶金爐的冷卻板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種制造用于冶金爐的冷卻板的方法。
背景技術(shù)：
這種用于冶金爐的冷卻板(也叫做立冷壁(staves))在本領(lǐng)域中是眾所周知的。 它們用于覆蓋冶金爐(例如，鼓風(fēng)爐或電弧爐)的外殼的內(nèi)壁，以提供(1)爐的內(nèi)部與外 爐殼之間的排熱保護(hù)屏；以及(2)錨定裝置，用于耐火磚襯里、耐火噴漿或加工中在爐內(nèi)產(chǎn) 生的增長(zhǎng)層。最初，冷卻板是其中鑄有冷卻管的鑄鐵板。作為鑄鐵立冷壁的替代方式，已研 發(fā)了銅立冷壁。現(xiàn)今，大多數(shù)用于冶金爐的冷卻板由銅、銅合金制成，或者，更近地，由鋼制 成。已經(jīng)提出了用于銅立冷壁式冷卻器的不同制造方法。最初，嘗試通過在模具中鑄 造來(lái)制造銅立冷壁，內(nèi)部冷卻劑通道由鑄模中的砂芯形成。然而，在實(shí)踐中未證明該方法是 有效的，因?yàn)殍T造的銅板本體通常具有空穴和孔隙，這些對(duì)板本體的壽命產(chǎn)生非常大的負(fù) 面影響。難以從通道去除型砂，并且通常無(wú)法適當(dāng)?shù)匦纬赏ǖ?。從DE 2907511C2中得知一種由鍛造的或軋制的銅板材(slab)制成的冷卻板。冷 卻劑通道是通過深鉆軋制的銅板材而形成的盲鉆孔(blind borehole)。通過焊接堵塞物密 封盲孔。然后，從板本體的后側(cè)向盲孔內(nèi)鉆出連接孔(connecting bore)。之后，用于冷卻 劑供應(yīng)或冷卻劑返回的連接管端部被插入到這些連接孔中并焊接至立冷壁本體。通過這些 冷卻板，避免了與鑄造相關(guān)的上述缺點(diǎn)。尤其是，從根本上排除了板本體中的空穴和孔隙。 然而，以上制造方法在人力和材料上都相對(duì)昂貴。此外，由于立冷壁式冷卻器暴露于相當(dāng)大 的機(jī)械和熱應(yīng)力，在流體密封性方面，不同的焊接連接接頭是非常重要的。另外，由于通道 與立冷壁本體制成一體，所以在冷卻劑與爐內(nèi)部之間僅有一層隔離，即，如果立冷壁本體裂 開，那么冷卻劑將泄漏。然而，冷卻劑流體泄漏到爐中會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)，因此，無(wú) 論如何都要避免這種現(xiàn)象發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種改進(jìn)的制造用于冶金爐的冷卻板的方法，其中，該 方法沒有顯示上述缺點(diǎn)。通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。根據(jù)本發(fā)明的制造用于冶金爐的冷卻板的方法包括步驟提供金屬材料的板材， 該板材具有前面、相對(duì)的后面和四個(gè)側(cè)邊緣；以及通過在板材中鉆出至少一個(gè)盲鉆孔，為板 材提供至少一個(gè)冷卻通道，其中，從第一邊緣朝著相對(duì)的第二邊緣鉆出該盲鉆孔。根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)重要方面，該方法包括另外的步驟以這樣的方式使板材變形，使得板材的第一邊 緣區(qū)域朝著板材的后面至少部分地彎曲；以及從板材的前面和后面加工多余的材料，以制 造具有板狀本體的冷卻板，其中，通向冷卻通道的開口位于后面中。通過使板材朝著后面彎曲并隨后從板材的前面和后面加工多余的材料，通向冷卻 通道的開口位于后面中。與現(xiàn)有技術(shù)方法(例如，在DE 2907511C2中描述的)相比，不再需要通過焊接堵塞物來(lái)密封通向第一邊緣中的冷卻通道的開口。也不必在后面與冷卻通道 之間鉆出連接孔，以接近第一邊緣區(qū)域中的冷卻通道。這些工藝步驟的去除降低了人力和 材料成本。然而，更重要地，不用堵塞物提供了更可靠的冷卻板。事實(shí)上，由于冷卻板暴露于 相當(dāng)大的機(jī)械和熱應(yīng)力，具體是在冷卻板的邊緣區(qū)域中，堵塞物必須被認(rèn)為是弱點(diǎn)。如果堵 塞物的焊縫被破壞，那么無(wú)法再保證冷卻通道的流體密封性，并且冷卻劑會(huì)從冷卻通道泄 漏至爐中。然而，無(wú)論如何都要避免冷卻劑流入爐中的這種泄漏，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重 的爆炸危險(xiǎn)。由于不再將這種堵塞物焊接至根據(jù)本發(fā)明的方法制造的冷卻板，所以避免了 通過這種堵塞物而出現(xiàn)的泄漏的危險(xiǎn)。此外，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法制造的冷卻板相比，根據(jù) 本發(fā)明的方法制造的冷卻板還在第一邊緣區(qū)域中的前面上具有更大的材料厚度。增加的材 料厚度也有助于延長(zhǎng)冷卻板的壽命。優(yōu)選地，在從板材的前面和后面加工多余的材料之后，該方法包括附加步驟在板 狀本體的前面中形成槽和斷續(xù)的片狀肋，用于錨定耐火磚襯里。為了保證冷卻板的前面上的片狀肋和槽結(jié)構(gòu)的良好的錨定功能以及冷卻板的良 好的熱成形穩(wěn)定性，有利地，將槽形成為具有這樣的寬度槽的入口處的寬度比槽的底部處 的寬度窄。例如，可將槽形成為具有鴿尾形橫截面。優(yōu)選地，該方法包括附加步驟為每個(gè)形成于板狀本體中的冷卻通道提供一連接 管；將每個(gè)連接管的具有開口的一端與布置于板狀本體的后面中的相應(yīng)冷卻通道對(duì)準(zhǔn)；以 及將連接管連接至板狀本體的后面，以建立每個(gè)連接管與其相關(guān)聯(lián)的冷卻通道之間的流體 連接?？稍诎鍫畋倔w與連接管之間布置適配器(adapter)，適配器具有中空截錐的形狀。 適配器的較小底部可具有適于連接至連接管的直徑。適配器的較大底部的尺寸被構(gòu)造成覆 蓋后面中的冷卻通道的整個(gè)開口。事實(shí)上，由于冷卻通道的彎曲和對(duì)后面的后續(xù)加工，冷卻 通道在后面中可具有細(xì)長(zhǎng)的開口。適配器的較大底部允許確保能夠避免冷卻板的后面處的 泄漏。優(yōu)選地，板狀本體的后面、連接管以及(如果可應(yīng)用的話)適配器通過軟焊 (soldering)(welding)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，該方法包括步驟通過在板材中鉆出第一盲鉆孔，為板 材提供第一冷卻通道，其中，從第一邊緣朝著第二邊緣鉆出第一盲鉆孔；以及通過在板材中 鉆出第二盲鉆孔，為板材提供第二冷卻通道，其中，從第一邊緣朝著第二邊緣鉆出第二盲鉆 孔。以這樣的方式布置第一和第二冷卻通道它們的端部在第二邊緣區(qū)域中會(huì)合(meet)， 并在第一和第二冷卻通道之間形成流體連通。第一和第二盲鉆孔兩者均從第一邊緣朝著第二邊緣相對(duì)于彼此成一定角度地鉆 出，以這樣的方式，使得它們的端部在第二邊緣區(qū)域中會(huì)合。因此，產(chǎn)生的第一和第二冷卻 通道形成組合的“V”形冷卻通道，其中，冷卻劑通過其中一個(gè)冷卻通道朝著第二邊緣區(qū)域流 動(dòng)，然后，通過另一個(gè)冷卻通道，返回至第一邊緣區(qū)域。這種“V”形冷卻通道允許將入口連 接管和出口連接管兩者布置在第一邊緣區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，該方法包括步驟通過在板材中鉆出第一盲鉆孔，為板 材提供第一冷卻通道，其中，從第一邊緣朝著第二邊緣鉆出第一盲鉆孔；以及通過在板材中鉆出第二盲鉆孔，為板材提供第二冷卻通道，其中，從第二邊緣朝著第一邊緣鉆出第二盲鉆 孔。以這樣的方式布置第一和第二冷卻通道它們的端部會(huì)合，并在第一和第二冷卻通道之 間形成流體連通。第一和第二盲鉆孔均從相對(duì)的邊緣朝著板材的中心區(qū)域鉆出，以這樣的方式，使 得它們的端部在中心區(qū)域中會(huì)合。因此，產(chǎn)生的第一和第二冷卻通道形成從第一邊緣延伸 至第二邊緣的組合的冷卻通道。當(dāng)將制造具有特別大的高度的冷卻板時(shí)，這尤其重要。事 實(shí)上，僅能將盲鉆孔鉆至特定深度。如果冷卻通道超過此深度，通常從相對(duì)側(cè)鉆出第二盲鉆 孔。在此實(shí)施例中，在從板材去除多余的材料之前，將第一邊緣區(qū)域和第二邊緣區(qū)域兩者朝 著后面彎曲。因此，在后面中形成兩個(gè)冷卻通道開口，而不用必須在冷卻通道的任一端部處 提供堵塞物。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，該方法包括步驟通過在板材中鉆出第一盲鉆孔，為板 材提供第一冷卻通道，其中，從第一邊緣朝著第二邊緣鉆出第一盲鉆孔，其中，將第一盲鉆 孔的一端部布置在板材的第二邊緣區(qū)域中；以及，在第二邊緣區(qū)域中，鉆出從板材的后面延 伸至第一盲鉆孔的端部的連接孔，并在第一冷卻通道與連接孔之間形成流體連通。在第一邊緣區(qū)域中，板材朝著后面彎曲，因此，在后面中形成通向冷卻通道的開 口。另一方面，在第二邊緣區(qū)域中，提供連接孔，以形成通向冷卻通道的第二開口。通向冷 卻通道的此第二開口的形成基本上與在現(xiàn)有技術(shù)方法中使用的方法相對(duì)應(yīng)。此實(shí)施例適于 將第一邊緣區(qū)域中的入口連接管與第二邊緣區(qū)域中的出口連接管連接。優(yōu)選地，冷卻板由以下材料中的至少一種制成銅、銅合金或鋼。


現(xiàn)在將參照附圖并通過實(shí)例描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖1是穿過根據(jù)本發(fā)明的制造冷卻板的方法的根據(jù)第一步驟的板材的示意性橫 截面；圖2是穿過根據(jù)第二步驟的板材的示意性橫截面；圖3是穿過根據(jù)第三步驟的板材的示意性橫截面；以及圖4是穿過根據(jù)第四步驟的板材的示意性橫截面。
具體實(shí)施例方式冷卻板用來(lái)覆蓋冶金爐(例如，鼓風(fēng)爐或電弧爐)的外殼的內(nèi)壁。這種冷卻板的 目的是形成(1)爐的內(nèi)部和外爐殼之間的排熱保護(hù)屏；和(2)用于耐火磚襯里、耐火噴漿 或加工中在爐內(nèi)產(chǎn)生的增長(zhǎng)層的錨定裝置?，F(xiàn)在參照附圖，將注意，通過從板材11 (例如，由銅、銅合金或鋼的鑄造或鍛造本 體形成)形成為板狀本體12來(lái)形成冷卻板10。此板狀本體12 (通過參照?qǐng)D4，將對(duì)其進(jìn)行 更嚴(yán)密的描述)具有前面14(也叫做熱面，其將面向爐的內(nèi)部)和后面16(也叫做冷面，其 將面向爐壁的內(nèi)表面)。參照?qǐng)D4，板狀本體12總體上具有四邊形的形狀，具有一對(duì)長(zhǎng)邊緣 (未示出)和一對(duì)短的第一和第二邊緣22、24?，F(xiàn)今的冷卻板大多具有范圍在600至1300mm 的寬度和范圍在1000至4200mm的高度。然而將理解，其中，冷卻板的高度和寬度可適應(yīng)于 冶金爐的結(jié)構(gòu)條件并適應(yīng)于源于其制造過程中的限制。
冷卻板10進(jìn)一步包括用于冷卻流體(通常是水)的連接管26、28。這些連接管 26,28從板狀本體12的后側(cè)連接至布置于板狀本體12內(nèi)的冷卻通道30。如圖4所示，這 些冷卻通道30延伸穿過后面16附近的板狀本體12。根據(jù)所提出的制造方法(將在下面進(jìn) 一步詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述)，通過鉆孔來(lái)形成這種冷卻通道30。每個(gè)冷卻通道30通常設(shè)置 有適當(dāng)?shù)娜肟谶B接管26和/或出口連接管28，冷卻流體通過入口連接管供應(yīng)至冷卻通道 30中，冷卻流體通過出口連接管離開冷卻通道30。進(jìn)一步參照?qǐng)D4，將注 意，前面14由槽32細(xì)分成片狀肋34。橫向地限定出片狀肋 34的槽32可以銑削在板狀本體12的前面14中。片狀肋34平行于第一和第二邊緣22、24 而從板狀本體12的第一長(zhǎng)邊緣(未示出)延伸至第二長(zhǎng)邊緣(未示出)。它們垂直于板狀 本體12中的冷卻通道30。當(dāng)冷卻板10安裝在爐中時(shí)，槽32和片狀肋34被水平地布置。 它們形成用于將耐火磚襯里、耐火噴漿或加工中產(chǎn)生的增長(zhǎng)層錨定至前面14的錨定裝置。為了保證將耐火磚襯里、耐火噴漿材料或加工中形成的增長(zhǎng)層極好地錨定至前面 14，應(yīng)注意，槽32具有鴿尾形(或燕尾形)橫截面，即，槽32的入口寬度比其底部處的寬度 窄。片狀肋34的平均寬度優(yōu)選地小于槽32的平均寬度。槽32的平均寬度的典型值在，例 如，40mm至IOOmm的范圍內(nèi)。片狀肋34的平均寬度的典型值在，例如，20mm至40mm的范 圍內(nèi)。片狀肋34的高度(其相當(dāng)于槽32的深度)通常為板狀本體12的總厚度的20%至 40%之間?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖4更嚴(yán)密地描述用于制造冷卻板10的方法，這些圖代表處于 制造方法的不同主要步驟時(shí)的冷卻板10。在第一步驟中，如圖1所示，提供例如由銅、銅合 金或鋼的鑄造或鍛造本體制成的板材11。這種板材具有總體上的四邊形形狀，其具有前面 14、后面16、一對(duì)長(zhǎng)邊緣(未示出)和一對(duì)短的第一和第二邊緣22、24。應(yīng)注意，板材11的 尺寸超過板狀本體12的期望尺寸。從第一邊緣22向板材11中鉆出至少一個(gè)盲鉆孔40，并 且該盲鉆孔延伸至第二邊緣區(qū)域42。盲鉆孔40具有布置于第二邊緣區(qū)域42中的端部44。 在本方法的后續(xù)步驟中，如圖2所示，板材11以這樣的方式變形第一邊緣區(qū)域46朝著板 材11的后面16彎曲。這導(dǎo)致盲鉆孔40的相應(yīng)彎曲。未彎曲的盲鉆孔40的中心軸線50 與第一邊緣22處的盲鉆孔40的中心軸線52之間的彎曲角度α可在30至45度之間。然 而，不應(yīng)將此彎曲角度α理解為是限制性的。例如，彎曲角度α可根據(jù)板材11的厚度或 盲鉆孔40的直徑而大幅變化。在板材11變形之后，沿著由圖2中的虛線55指示的切割線從板材11去除多余的 材料。如圖3所示，產(chǎn)生的板狀本體12同樣是總體上的四邊形的形狀，具有前面14、后面 16、一對(duì)長(zhǎng)邊緣(未示出)和一對(duì)短的第一和第二邊緣22、24。在板狀本體12中形成總體 上平行于后面16的由盲鉆孔40形成的冷卻通道30。在第一邊緣區(qū)域46中，冷卻通道30 彎曲并通向后面16中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，板狀本體12在第二邊緣區(qū)域42中可設(shè)置有孔60，該孔 從冷卻通道30延伸至后面16。在從板材11加工多余的材料之后，產(chǎn)生的板狀本體12進(jìn)一步經(jīng)過銑削步驟，其中 在板狀本體12的前面14中形成槽32和斷續(xù)的片狀肋34。如上所述，這些槽32和肋34形 成用于將耐火磚襯里、耐火噴漿或加工中產(chǎn)生的增長(zhǎng)層錨定至冷卻板10的前面14的錨定
直ο
最后，連接管26、28連接至板狀本體12的后面16。入口連接管26流體連接至第 一邊緣區(qū)域46中的冷卻通道30的開口，以將冷卻流體供應(yīng)至冷卻通道30中。出口連接管 28流體連接至第二邊緣區(qū)域42中的孔60，以將冷卻流體從冷卻通道30中排出。參考標(biāo)號(hào)的說明10冷卻板11 板材12板狀本體14 前面16 后面22第一邊緣

24第二邊緣26入口連接管28出口連接管30冷卻通道32 槽34 肋40盲鉆孔42第二邊緣區(qū)域44 端部46第一邊緣區(qū)域α彎曲角度50未彎曲的盲鉆孔的中心軸線52第一邊緣處的盲鉆孔的中心軸線55切割線60 孔。
權(quán)利要求
1.一種制造用于冶金爐的冷卻板的方法，所述方法包括以下步驟 提供金屬材料的板材，所述板材具有前面、相對(duì)的后面和四個(gè)側(cè)邊緣；以及通過在所述板材中鉆出至少一個(gè)盲鉆孔而為所述板材提供至少一個(gè)冷卻通道，其中， 所述盲鉆孔從第一邊緣朝著相對(duì)的第二邊緣被鉆出； 其特征在于以下步驟以這樣的方式使所述板材變形所述板材的第一邊緣區(qū)域至少部分地朝著所述板材的 所述后面彎曲；以及從所述板材的所述前面和后面加工多余的材料，以制造具有板狀本體的冷卻板，其中， 通向所述冷卻通道的開口位于所述后面中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在從所述板材的所述前面和后面加工多余的材 料之后，所述方法包括以下附加的步驟在所述板狀本體的所述前面中形成槽和斷續(xù)的片狀肋，用于錨定耐火磚襯里。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述槽形成為在所述槽的入口處的寬度窄于在 所述槽的底部處的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述槽形成為具有鴿尾形橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法包括以下附加的步驟 為每個(gè)形成于所述板狀本體中的冷卻通道提供連接管；將每個(gè)連接管的一端與通向布置于所述板狀本體的所述后面中的相應(yīng)冷卻通道的開 口對(duì)準(zhǔn)；以及將所述連接管連接至所述板狀本體的所述后面，以建立每個(gè)連接管與其相關(guān)聯(lián)的冷卻 通道之間的流體連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述板狀本體與所述連接管之間布置適配器， 所述適配器具有中空截錐的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述板狀本體的所述后面、所述連 接管、以及如果應(yīng)用的所述適配器通過軟焊或焊接連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟通過在所述板材中鉆出第一盲鉆孔而為所述板材提供第一冷卻通道，其中，所述第一 盲鉆孔從所述第一邊緣朝著所述第二邊緣被鉆出；通過在所述板材中鉆出第二盲鉆孔而為所述板材提供第二冷卻通道，其中，所述第二 盲鉆孔從所述第一邊緣朝著所述第二邊緣被鉆出；其中，以這樣的方式布置所述第一和第二冷卻通道它們的端部在第二邊緣區(qū)域中會(huì) 合并在所述第一和第二冷卻通道之間形成流體連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟通過在所述板材中鉆出第一盲鉆孔而為所述板材提供第一冷卻通道，其中，所述第一 盲鉆孔從所述第一邊緣朝著所述第二邊緣被鉆出；通過在所述板材中鉆出第二盲鉆孔而為所述板材提供第二冷卻通道，其中，所述第二 盲鉆孔從所述第二邊緣朝著所述第一邊緣被鉆出；其中，以這樣的方式布置所述第一和第二冷卻通道它們的端部會(huì)合并在所述第一和 第二冷卻通道之間形成流體連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟通過在所述板材中鉆出第一盲鉆孔而為所述板材提供第一冷卻通道，其中，所述第一 盲鉆孔從所述第一邊緣朝著所述第二邊緣被鉆出，其中，所述第一盲鉆孔的端部布置在所 述板材的第二邊緣區(qū)域中；在所述第二邊緣區(qū)域中，鉆出從所述板材的所述后面延伸至所述第一盲鉆孔的所述端 部的連接孔并在所述第一冷卻通道與所述連接孔之間形成流體連通。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述冷卻板由以下材料中的至少一 種制成銅、銅合金或鋼。
全文摘要
一種制造用于冶金爐的冷卻板(10)的方法，包括步驟提供金屬材料的板材(11)，該板材(11)具有前面(14)、相對(duì)的后面(16)和四個(gè)側(cè)邊緣；以及通過在板材(11)中鉆出至少一個(gè)盲鉆孔(40)為板材(11)提供至少一個(gè)冷卻通道(30)，其中，從第一邊緣(22)朝著相對(duì)的第二邊緣(24)鉆出該盲鉆孔(40)。根據(jù)本發(fā)明的重要方面，該方法包括另外的步驟以這樣的方式使板材(11)變形，即使板材(11)的第一邊緣區(qū)域(46)至少部分地朝著板材(11)的后面(16)彎曲；以及從板材(11)的前面和后面(14，16)加工多余的材料，以制造具有板狀本體(12)的冷卻板(10)，其中，通向冷卻通道(30)的開口位于后面(16)中。
文檔編號(hào)C21B7/10GK102047060SQ200980119238
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者尼古拉斯·穆塞爾, 尼古拉斯·馬戈利, 柯勞德·普萊梅爾丁 申請(qǐng)人:保爾伍斯股份有限公司