專利名稱：用于豎爐的冷卻件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于豎爐如高爐的冷卻件，它具有一個因設(shè)有至少一個內(nèi)冷卻介質(zhì)輸送通道而讓冷卻介質(zhì)(最好是水)流過的區(qū)域和一些邊緣區(qū)，該通道與同該冷卻件連接的冷卻介質(zhì)流入和流出用的管件連通。
知道了這樣的冷卻件，其中冷卻通道由鑄入鑄鐵中的管(一般用鋼)構(gòu)成。流經(jīng)冷卻件的冷卻通道通常是垂直于基體縱軸線設(shè)置的。除鑄鐵外，這些板也可由鑄銅制成。此外，還知道了由銅或低合金化銅合金鍛造或軋制而成的冷卻板，其冷卻通道是垂直延伸的盲孔，這些盲孔是通過機械深鉆或銑削而形成的。最后還知道這樣的冷卻件，它由一個或多個擠壓或軋制的并具有位于其內(nèi)的冷卻介質(zhì)通道的異型部制成。
在這里，已知桶板的共同點主要是，它們具有一個因設(shè)有冷卻通道而讓冷卻介質(zhì)流過的區(qū)域和一個邊緣區(qū)，這些冷卻通道通入對應(yīng)的、穿過高爐爐壁的冷卻介質(zhì)流入和流出用管中，該邊緣區(qū)基本上在管件對面延伸。這些邊緣區(qū)當然不象被冷卻通道貫穿的桶板區(qū)那樣受到強烈冷卻。邊緣區(qū)的冷卻強度較小的原因是，被冷卻介質(zhì)流過的桶板區(qū)域與其角或邊棱即端部之間有相當大的距離。在那產(chǎn)生的熱量必須通過導熱被被傳遞給被冷卻介質(zhì)流過的橫截面。這在角和邊棱上導致了比桶板其余部位更高的溫度并進而導致熱應(yīng)力、過熱和提前磨損。尤其是鑄鐵桶板容易在角和邊棱處遇到材料損失，結(jié)果，高爐鎧板最終在這些地點上無法受到充分保護并進而需要更換有關(guān)的桶板。采用銅制桶板時，原則上會出現(xiàn)相同的問題，當然由于銅具有高得多的導熱能力，所以這些問題出現(xiàn)得較晚并且不那么嚴重。
從幾何學和加工技術(shù)的角度出發(fā)，冷卻管不能任意遠地伸入桶板邊緣區(qū)中，以便由此改善冷卻狀況。在高爐鎧板的外例，安置有一些所謂的補償器，這些補償器用于氣密地使冷卻管從高爐鎧板中伸出。由于幾何尺寸的關(guān)系，這要求冷卻管相互間保持一定的垂直和水平的中等距離。為了高爐鎧板不致因相互靠得太近的孔列被過分削弱強度，上述中等距離是必需的。對具有鑄入管的桶板來說，視外徑和壁厚的情況而限制了管的彎角，結(jié)果，無法得到經(jīng)過邊緣區(qū)所需的那種彎曲形狀。
如此利用如EP 94115821所述的冷卻板來解決冷卻件邊角冷卻較差的問題，即冷卻板的邊緣區(qū)配設(shè)有一些孔，這些孔具有比本來的冷卻通道更窄的橫截面?？偟膩碚f，由于為邊緣區(qū)設(shè)置垂直孔和水平孔，所以提出了一種具有自身冷卻介質(zhì)流入口和排出口的自身冷卻系統(tǒng)，它具有為此所需的并穿過高爐爐壁的管。
為完成上述任務(wù)，提出一種具有如權(quán)利要求1所述特征的冷卻件。在從屬權(quán)利要求中公開了有利的改進方案。
與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，所提出的冷卻系統(tǒng)不是一個具有自身管件的獨立冷卻系統(tǒng)(這些管件又會削弱高爐爐壁強度)，而是通過使穿過基體的冷卻通道延伸到邊緣區(qū)內(nèi)來改變冷卻介質(zhì)引導結(jié)構(gòu)，其中角部也屬于上述邊緣區(qū)。在邊緣區(qū)內(nèi)延伸的通道橫截面比較大并如此配有一個(冷卻介質(zhì))導流件，即在冷卻介質(zhì)流出的情況下，冷卻介質(zhì)從基體流過來地流入該邊緣區(qū)中、轉(zhuǎn)向并與上述流向基本相反地回流向管口。在冷卻介質(zhì)流入的情況下，冷卻介質(zhì)首先被導入邊緣區(qū)，然后從那里轉(zhuǎn)向基體中的冷卻通道。在這種情況下，使冷卻段橫截面加倍是有利的，即原來用于往返流動的冷卻通道的橫截面保持不變，因而在冷卻系統(tǒng)內(nèi)保持均勻流速。
這樣，在桶板邊緣區(qū)或角部中的冷卻效果得到改善，而又不改變高爐鎧板上的冷卻管流道或管件的間距，該間距由補償器決定?？偟膩碚f，由此實現(xiàn)了冷卻介質(zhì)可一直到達桶板邊緣區(qū)，在這里，被冷卻水流經(jīng)的和未被流經(jīng)的區(qū)域之間的原來還保持不變的距離很關(guān)鍵地縮短了，確切地說，該間距縮短到這樣的程度，即在冷卻件的規(guī)則部分中，這樣的間距對充分冷卻是足夠的了。
作為特別優(yōu)選的實施形式提出了，冷卻件的邊緣區(qū)被設(shè)計成獨立端頭的形式，它配備有帶導流件的冷卻通道段。獨立端頭被固定在通入內(nèi)部冷卻通道中的基體上。該端頭可以被做成是一體的如成鑄件或鍛件的形式，或者由多部分構(gòu)成如呈焊接結(jié)構(gòu)的形式。端頭最好如此形成，即它已具有一個相應(yīng)的孔來容納冷卻介質(zhì)流入和流出用管件的口部，所述管件分別穿過豎爐爐壁。
在桶板配備有一個有多個垂直冷卻通道的基體的情況下，最好設(shè)置這樣的端頭，即其冷卻段的數(shù)目與內(nèi)部垂直冷卻通道的數(shù)目是匹配的。在桶板由多個型材組成的場合下，也可以考慮使用相應(yīng)數(shù)量的端頭。
桶板1、2分別包括一個帶有垂直冷卻通道9的基體8。這些桶板由銅或低合金化銅合金制成。指向高爐內(nèi)部地，桶板1、2配設(shè)有隔板和用于容納耐火材料的槽10、11。在桶板1基體8的頭部上焊接有一個按本發(fā)明提出的端頭1 2。該端頭在各垂直冷卻通道9的或因橫截面圖之故而看不到的其它冷卻通道的延長線上具有一個通道段13，與垂直冷卻通道9的橫截面相比，此通道段具有擴大的橫截面并且借助一個導流件14被局部劃分開。在所示實施形式中，導流件14在基體的可見通道的指向高爐鎧板的通道側(cè)壁15的延長直線上延伸。
在成鑄件形式的情況下，按照管件3的高度，在獨立端頭上開設(shè)一個相應(yīng)的孔，它與穿過高爐爐壁的管件連通。端頭可以成焊接結(jié)構(gòu)形式地由多個部分構(gòu)成，在這里，這些部分通過焊縫相互連接。
以下描述在下桶板1的頭部12內(nèi)的水流導向情況，這種水流導向情況用箭頭表示。通過所提出的端頭13來引導冷卻水，從而使冷卻水先一直流到冷卻件的緊鄰邊緣。隨后，冷卻水在180°轉(zhuǎn)向后與原先流向相反地流過一個短暫路程，然后，再次掉轉(zhuǎn)90°地流向管件3，以便經(jīng)過管件3和一個未示出的彎頭(在這里以虛線表示)被輸送到位于其上方的桶板2的管件4中。然后，冷卻水從最上方桶板被送入高爐冷卻環(huán)路中。
管件3、4本身被補償器16、17包圍起來，這些補償器對管件氣密性來說是必需的。當然，盡管管件3、4的間距由補償器16、17決定，仍可實現(xiàn)冷卻件邊緣區(qū)的最佳冷卻。
最好在安裝前給端頭裝配上管件3。
無論是桶板的頭部還是其底部，都不一定要用本發(fā)明的具有改變的冷卻水導引路徑的端頭來替換。如圖所示，在邊緣區(qū)中單面改變冷卻水導引路徑，這就能夠在兩個重疊桶板的邊緣區(qū)中產(chǎn)生較高的冷卻能力。有利的是，一塊桶板只在一面上配設(shè)獨立端頭，盡管該端頭與兩個端頭相比即在頭部和底部上的兩端頭相比確實設(shè)計得長一些，但從制造上考慮，著具有經(jīng)濟的優(yōu)點。
可從圖2中看到桶板在高爐爐壁上的安裝，這是由此產(chǎn)生的，即各桶板只在頭部側(cè)配備有端頭。所示桶板1、2由擠壓或軋制的型材組成，這些型材沿其縱側(cè)被焊接在其橫隔板上(參見虛線)。每個型材都在頭部側(cè)焊上一個具有本發(fā)明的冷卻水導向路徑的端頭12，這點可通過焊縫19的虛線看清楚。用于冷卻水流入和流出的各管件離兩個重疊桶板1、2之間的接縫點18的遠近是不相同的。因此，該接縫點不是布置在居中處(參照圖4)。
圖2中所示的線段A和A’表明了，如何通過給被冷卻水流經(jīng)的端頭12配備相應(yīng)的冷卻水導流件14來縮短在桶板的外棱及其被冷卻水流經(jīng)的區(qū)域之間的距離并由此實現(xiàn)角和邊棱區(qū)的冷卻效果的改善。
還要說明的是，一個安置在頭部側(cè)端頭具有這樣的優(yōu)點，即它起到懸置冷卻件的固定點。相反，在冷卻件下部安裝一個端頭則有這樣的優(yōu)點，即消除了形成空氣室或蒸汽室的危險，這些空氣室或蒸汽室因其絕緣作用而可能阻礙良好的冷卻。
為對比起見，在圖3中示出了在目前所知的桶板中的冷卻水導流結(jié)構(gòu)。上述冷卻件的與

圖1所示一致的各部分具有相同的參考標記。在此所示的桶板20、21配備有作為冷卻通道的鑄入管22、23，這些管利用相應(yīng)的護管24、25并通過相應(yīng)的孔6、7穿過爐壁5。在兩個桶板之間的冷卻水流仍然用虛線表示。顯然，與本發(fā)明提出的冷卻件相比，大了許多的邊緣區(qū)26、27沒有被冷卻，這些區(qū)域因此會遇到較大磨損。與圖2對照，圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有垂直延伸的冷卻通道22、23的重疊冷卻件20、21。在迄今常用的桶板結(jié)構(gòu)中，在兩個沿高爐爐壁垂直重疊而設(shè)的桶板之間的接縫部位原則上與冷卻通道保持相同距離并進而位于各邊緣區(qū)的中央。
權(quán)利要求
1.用于豎爐的冷卻件，它具有一個因設(shè)有至少一個內(nèi)部冷卻介質(zhì)輸送通道(9)而讓冷卻介質(zhì)流經(jīng)的區(qū)域(8)和一些邊緣區(qū)，該通道與同冷卻件(1，2)相連的冷卻介質(zhì)流入和流出用管件(3，4)連通，其特征在于各冷卻介質(zhì)輸送通道在冷卻介質(zhì)流入和/或流出口處超過管件的通口區(qū)地延伸到冷卻件邊緣區(qū)中并且具有一個與內(nèi)部通道(9)的橫截面相比擴大的橫截面并且具有一個沿冷卻介質(zhì)流動方向?qū)⒃撏ǖ蓝?13)局部劃分開的導流件(14)，該導流件用于將冷卻介質(zhì)引入冷卻件邊緣區(qū)以及與該流向相反地使冷卻介質(zhì)回流。
2.按權(quán)利要求1所述的冷卻件，其特征在于該邊緣區(qū)包括帶有導流件(14)的各冷卻段(13)在內(nèi)地被設(shè)計成至少一個獨立端頭的形式，該端頭被固定在引導內(nèi)冷卻通道(9)的基體(8)上。
3.按權(quán)利要求2所述的冷卻件，其特征在于獨立端頭(12)是被設(shè)計成鑄件或焊接結(jié)構(gòu)的形式并與該基體焊接在一起。
4.按權(quán)利要求1-3之一所述的冷卻件，其特征在于通道段(13)的橫截面尺寸與基體(8)中的冷卻通道(9)的尺寸相比幾乎增大了一倍；該導流件是如此布置的，即它按照對應(yīng)的尺寸將通道段(13)劃分成兩條冷卻通道。
5.按權(quán)利要求1-4之一所述的冷卻件，其特征在于獨立端頭(12)在高爐鎧板那側(cè)配設(shè)有至少一個孔，用于冷卻介質(zhì)流入或流出的各管件(3、4)的通口區(qū)被插入該孔中并被焊接。
6.按權(quán)利要求1-5之一所述的冷卻件，其特征在于該冷卻件包括一個基體(8)，該基體由至少兩個焊接在一起的擠壓或軋制的型材組成，這些型材分別被至少一條冷卻通道(9)貫穿，該冷卻件還包括數(shù)量與型材數(shù)目對應(yīng)的端頭(12)，這些端頭在頭側(cè)或底側(cè)與那些型材焊接在一起。
全文摘要
為了提供這樣的豎爐冷卻件，即它具有一個因設(shè)有至少一個內(nèi)部冷卻介質(zhì)輸送通道(9)而讓冷卻介質(zhì)流經(jīng)的區(qū)域(8)和一些其冷卻性能得到改善的邊緣區(qū)，在冷卻介質(zhì)流入和/或流出口的各冷卻介質(zhì)輸送通道超過管件的通口區(qū)地延伸到冷卻件邊緣區(qū)中并且具有一個與內(nèi)部通道(9)的橫截面相比擴大的橫截面并且具有一個沿冷卻介質(zhì)流動方向?qū)⒃撏ǖ蓝?13)局部劃分開的導流件(14)，該導流件用于將冷卻介質(zhì)引入冷卻件邊緣區(qū)以及與該流向相反地使冷卻介質(zhì)回流。
文檔編號F27D9/00GK1468318SQ01816978
公開日2004年1月14日 申請日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月7日
發(fā)明者P·海恩里希, P 海恩里希 申請人:Sms迪馬格股份公司