橢圓形水管冷卻壁的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于高爐冷卻壁【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種橢圓形水管冷卻壁。其主要技術(shù)特征為：包括冷卻壁本體及鑄入冷卻壁本體的冷卻水管,所述冷卻水管的橫截面形狀為橢圓形；所述的冷卻水管形狀為蛇形或U形；所述冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0；所述冷卻水管的外壁設(shè)置防滲碳涂層。本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁，在截面積一定、水量一定的情況下，橢圓形截面可增加冷卻水管在熱面上的投影面積，提高冷卻壁的冷卻能力，使得冷卻壁熱面掛渣容易，使用壽命更長；比圓形截面水管冷卻壁節(jié)能降耗，冷卻壁的厚度小，冷卻壁重量輕，可減少冷卻壁的設(shè)備投資。
【專利說明】橢圓形水管冷卻壁

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于高爐冷卻壁制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種橢圓形水管冷卻壁。

【背景技術(shù)】
[0002]冷卻壁是煉鐵高爐上的主要設(shè)備之一。目前，大多采用埋管鑄造結(jié)構(gòu)，冷卻壁本體材質(zhì)包括鑄鐵、鑄鋼、鑄銅，鑄入的水管均為圓形截面的無縫管，材質(zhì)可以選用低碳鋼、銅等不同的材質(zhì)。冷卻壁示意圖如圖1所示，冷卻壁的截面圖如圖2所示,鑄入冷卻水管的截面形狀如圖3所示。冷卻壁本體I設(shè)置有冷卻水管2，冷卻水管2的截面形狀為圓形。在相同水流通道截面積的情況下，圓形冷卻水管的周長最小，因此，換熱面積最小，不利于熱量的傳遞。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題就是提供一種冷卻能力強(qiáng)、熱面掛渣容易、渣皮穩(wěn)定、使用壽命長、節(jié)能降耗、減少設(shè)備投資的橢圓形水管冷卻壁。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:包括冷卻壁本體及鑄入冷卻壁本體的冷卻水管，所述冷卻水管的橫截面形狀為橢圓形。
[0005]其附加技術(shù)特征為:所述的冷卻水管形狀為蛇形或U形；
[0006]所述冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0 ；
[0007]所述冷卻水管的外壁設(shè)置防滲碳涂層。
[0008]本實用新型提供的的橢圓形水管冷卻壁，冷卻水管的橫截面形狀為橢圓形。橢圓形水管冷卻壁存在以下優(yōu)點:
[0009]1、橢圓形截面可增加冷卻水管在冷卻壁熱面上的投影面積，在水管截面積一定、水量一定的情況下，可以提高冷卻壁的冷卻能力，使得冷卻壁熱面掛渣容易，使用壽命更長;
[0010]2、與圓形截面水管冷卻壁相比，橢圓形截面冷卻水管可以在同等換熱面積的情況下，截面積更小，在保證同等水速的前提下，可以實現(xiàn)更小的水量，因此可以節(jié)能降耗；
[0011]3、與圓形截面水管冷卻壁相比，在相同水管截面積的情況下，橢圓形截面水管在冷卻壁厚度方向上的尺寸更小，因此能夠減少冷卻壁的厚度，降低冷卻壁重量，從而減少冷卻壁的設(shè)備投資；
[0012]4、橢圓形截面的短軸與長軸之比可以根據(jù)不同的高爐爐容、不同的冷卻強(qiáng)度需要進(jìn)行靈活設(shè)計，使冷卻壁更加適應(yīng)不同高爐的工況條件，可以有效改善高爐的運行效果，提高冷卻壁的使用壽命。
[0013]本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁的制備包括下述步驟:
[0014]第一步橢圓形冷卻水管的制備
[0015]根據(jù)需要制備出短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0的橢圓形冷卻水管，水管形狀要符合設(shè)計圖紙要求，并采取一定的工藝措施定型。包括以下三種工藝:
[0016]①采用直接軋制成型的橢圓形截面無縫管，在彎管機(jī)上通過特制模具進(jìn)行彎制，成為橢圓形截面的“蛇形”管或“U形”管；
[0017]②采用軋制成的圓形截面無縫管，通過機(jī)械壓制的方法使之成為橢圓形截面，然后在彎管機(jī)上通過特制模具進(jìn)行彎制，成為橢圓形截面的“蛇形”管或“U形”管；
[0018]③采用軋制成的圓形截面無縫管，在彎管機(jī)上通過特制模具進(jìn)行彎制，成為圓形截面的“蛇形”管或“U形”管。然后通過機(jī)械壓制的方法使之成為橢圓形截面的“蛇形”管或“U形”管；
[0019]第二步橢圓形水管的涂層
[0020]對于材質(zhì)為灰鑄鐵或球墨鑄鐵的冷卻壁本體來說，冷卻水管外面需要設(shè)置防滲碳涂層。將防滲碳涂料涂在定型后的冷卻水管表面，可以采用刷涂、浸涂、噴涂工藝，涂刷厚度0.1?0.3毫米，涂刷后自然干燥或低溫烘干。對于碳素鑄鋼、低合金鑄鋼、鑄銅冷卻壁來說，冷卻水管外面不需要設(shè)置防滲碳涂層；
[0021]第三步橢圓形水管冷卻壁鑄造
[0022]將定型后的橢圓形截面的“蛇形”管或“U形”管放入按照冷卻壁外形需要制作的鑄型中，然后造型，澆入熔融金屬，冷卻后形成橢圓形水管冷卻壁。
[0023]本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁，在高爐煉鐵生產(chǎn)中，由于冷卻壁的換熱面積比圓形截面水管的冷卻壁換熱面積大，因此冷卻壁熱面容易掛渣，形成均勻、穩(wěn)定的渣皮，延長冷卻壁的使用壽命。根據(jù)需要，橢圓形短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0。橢圓形冷卻水管材質(zhì)為低碳鋼或銅；冷卻壁本體材質(zhì)為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鑄鋼、低合金鑄鋼、鑄銅；橢圓形冷卻水管通過鑄造的工藝方法鑄入冷卻壁本體。鑄造時，金屬熔液的澆注溫度根據(jù)金屬種類的不同而不同，例如:鑄鋼材質(zhì)的澆注溫度為1500?1600°C ;鑄鐵材質(zhì)的澆注溫度為1280?1380°C ;鑄銅材質(zhì)的澆注溫度為1100?1200°C。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)圓形水管冷卻壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1的A-A向視圖；
[0026]圖3為現(xiàn)有技術(shù)圓形水管橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本實用新型橢圓形水管冷卻壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為圖4的B-B向視圖；
[0029]圖6為冷卻水管橢圓形橫截面的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7為冷卻水管橢圓形橫截面的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8為冷卻水管橢圓形橫截面的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖9為冷卻水管橢圓形橫截面的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖10為冷卻水管橢圓形橫截面的第五種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖11為冷卻水管橢圓形橫截面的第六種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖12為冷卻水管橢圓形橫截面的第七種結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁的具體結(jié)構(gòu)和使用原理做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0037]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)圓形水管冷卻壁的冷卻壁本體I設(shè)置有冷卻水管2。如圖2所示，冷卻壁本體I設(shè)置有冷卻水管2，冷卻水管2的橫截面為圓形。如圖3所示，冷卻水管2的橫截面為圓形。
[0038]如圖4所示，本實用新型橢圓形水管冷卻壁的冷卻壁本體I設(shè)置有冷卻水管2。如圖5所冷卻壁本體I設(shè)置有冷卻水管2,冷卻水管2的橫截面為橢圓形。如圖6所不,冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.3。如圖7所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.4。如圖8所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.5。如圖9所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.6。如圖10所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.7。如圖11所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.8。如圖12所示，冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比為0.9。
[0039]本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁，在截面積一定、水量一定的情況下，可增加冷卻水管2在冷卻壁本體I熱面上的投影面積，提高冷卻壁本體I的冷卻能力，使得冷卻壁本體I熱面掛渣容易，使用壽命更長；與圓形截面水管冷卻壁相比，橢圓形截面冷卻水管2可以在同等換熱面積的情況下，截面積更小，在保證同等水速的前提下，可以實現(xiàn)更小的水量，因此可以節(jié)能降耗；在冷卻壁本體I厚度方向上，橢圓形截面冷卻水管2的尺寸更小，因此能夠減少冷卻壁本體I的厚度，降低冷卻壁本體I重量，從而減少冷卻壁本體I的設(shè)備投資；橢圓形截面的短軸與長軸之比可以根據(jù)不同的高爐爐容、不同的冷卻強(qiáng)度需要進(jìn)行靈活設(shè)計，使冷卻壁更加適應(yīng)不同高爐的工況條件，可以有效改善高爐的運行效果，提高冷卻壁的使用壽命。
[0040]實施例1
[0041]橢圓形水管球墨鑄鐵冷卻壁，冷卻水管為蛇形管，材質(zhì)10鋼，水管橢圓度為0.4，采用第一種橢圓形水管制備工藝，冷卻壁鑄造采用樹脂砂鑄造工藝。包括下述步驟:
[0042]第一步橢圓形水管制備
[0043]采用材質(zhì)為10鋼的直接軋制成型的橢圓度為0.4的無縫管，在彎管機(jī)上通過橢圓形鋼管的彎管模具進(jìn)行彎制，成為橢圓形截面的蛇形管，按照圖紙要求進(jìn)行水管定型；
[0044]第二步橢圓形水管涂層
[0045]冷卻壁材質(zhì)為球墨鑄鐵，水管除銹后外面刷涂202防滲碳涂料，涂刷厚度0.2?0.3毫米，涂刷后自然干燥；
[0046]第三步橢圓形水管冷卻壁鑄造
[0047]將刷好涂料的橢圓形水管放入按照冷卻壁外形需要制作的樹脂砂鑄型中，然后澆入化學(xué)成分符合要求的鐵水，澆注溫度1320°C。冷卻后形成所要求的橢圓形水管球墨鑄鐵冷卻壁。
[0048]實施例2
[0049]橢圓形水管鑄鋼冷卻壁，冷卻水管為四進(jìn)四出形式的U形管，材質(zhì)20鋼，水管橢圓度為0.5，采用第二種橢圓形水管制備工藝，冷卻壁鑄造采用水玻璃砂工藝。包括下述步驟:
[0050]第一步橢圓形水管制備
[0051]采用材質(zhì)為20鋼的圓形截面無縫管，通過機(jī)械壓制的方法使之成為橢圓度為0.5的橢圓形截面鋼管。然后在彎管機(jī)上通過橢圓形鋼管的彎管模具進(jìn)行彎制，成為橢圓形截面的U形管，按照圖紙要求進(jìn)行水管定型。由于冷卻壁材質(zhì)為鑄鋼，水管除銹后不需要防滲碳涂層；
[0052]第二步橢圓形水管冷卻壁鑄造
[0053]將定型的橢圓形水管放入按照冷卻壁外形需要制作的水玻璃砂鑄型中，然后澆入化學(xué)成分符合要求的鋼水，澆注溫度1560°C。冷卻后形成所要求的橢圓形水管鑄鋼冷卻壁。
[0054]實施例3
[0055]橢圓形水管灰鑄鐵冷卻壁，冷卻水管為蛇形管，材質(zhì)10鋼,水管橢圓度為0.6,采用第三種橢圓形水管制備工藝，水管涂層采用等離子噴涂，冷卻壁鑄造采用消失模工藝，包括下述步驟:
[0056]第一步橢圓形水管制備
[0057]采用材質(zhì)為10鋼的圓形截面無縫鋼管，在彎管機(jī)上通過圓形鋼管的彎管模具進(jìn)行彎制，成為圓形截面的蛇形管。然后通過專用模具，采取機(jī)械壓制的方法使之成為橢圓度為0.6的橢圓形截面蛇形管，然后按照圖紙要求進(jìn)行水管定型；
[0058]第二步橢圓形水管涂層
[0059]冷卻壁材質(zhì)為灰鑄鐵，定型的冷卻水管外面采取等離子噴涂工藝制作涂層，涂層厚度0.1?0.2毫米。噴涂后不需干燥處理；
[0060]第三步橢圓形水管冷卻壁鑄造
[0061]用聚苯乙烯泡沫材料按照冷卻壁的外形尺寸制作白模坯料，將等離子噴涂后的橢圓形水管在白模中固定好位置，組裝成冷卻壁白模。然后在白模表面刷涂鑄造涂料，在50°C的溫度下烘干，然后放入特制砂箱，裝砂造型，抽真空，澆入化學(xué)成分符合要求的鐵水，澆注溫度1360°C。冷卻后形成所要求的橢圓形水管灰鑄鐵冷卻壁。
[0062]本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁，在煉鐵生產(chǎn)中，冷卻壁本體1熱面容易掛渣形成穩(wěn)定、牢固、均勻的渣皮，從而延長冷卻壁本體1的使用壽命。該結(jié)構(gòu)設(shè)計的橢圓形冷卻水管2的短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0。橢圓形冷卻水管2的材質(zhì)為低碳鋼或銅；冷卻壁本體1的材質(zhì)可以為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鑄鋼、低合金鑄鋼、鑄銅；捕圓形冷卻水管2通過鑄造的工藝方法鑄入冷卻壁本體1內(nèi)。該結(jié)構(gòu)冷卻壁可以加強(qiáng)冷卻水管2與冷卻壁本體1之間的換熱，更利于掛渣和穩(wěn)定渣皮。橢圓形冷卻水管2的橢圓度可以根據(jù)不同的高爐爐容、不同的冷卻強(qiáng)度需要而進(jìn)行靈活設(shè)計，以達(dá)到不同的使用要求。
[0063]本實用新型所提供的橢圓形水管冷卻壁不僅限于上述結(jié)構(gòu)，但不管是何種形式，只要是冷卻水管在冷卻壁本體內(nèi)的鑄入部分呈橢圓形的結(jié)構(gòu)，都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.橢圓形水管冷卻壁，包括冷卻壁本體及鑄入冷卻壁本體的冷卻水管，其特征在于:所述冷卻水管的橫截面形狀為橢圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓形水管冷卻壁，其特征在于:所述的冷卻水管形狀為蛇形或U形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓形水管冷卻壁，其特征在于:所述冷卻水管的橢圓形橫截面的短軸與長軸之比大于等于0.3、小于1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓形水管冷卻壁，其特征在于:所述冷卻水管的外壁設(shè)置防滲碳涂層。
【文檔編號】C21B7/10GK204097498SQ201420315172
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】沈猛, 鐵金艷, 左海濱, 張建良, 洪軍, 李峰光 申請人:河北天宇高科冶金鑄造有限公司, 北京科技大學(xué)