CN100357455C - 冷却件以及制造冷却件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于金属加工中使用的高温冶金反应器，如炉子的结构中的冷却件(1)，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳(2)，所述外壳具有用于冷却剂循环的通道系统(3)，其中由铜或铜合金制成的肩部结合在外壳(2)上，并基本设置在反应器壁(4)的衬里(5)下面，使外壳和肩部之间的结合(7)形成冶金结合。本发明还涉及一种制造用于金属加工中使用的高温冶金反应器，如炉子的结构中的冷却件的方法。

Description

冷却件以及制造冷却件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于金属加工中使用的高温冶金反应器的结构中的冷却件以及制造这种冷却件的方法。
背景技术
在工业反应器方面，特别是用于制造金属的反应器中，例如闪速熔炼炉、高炉和电炉中，使用一般由铜制成的大冷却件。通常，冷却件是水冷的，因此具有冷却水通道系统。冷却件用于保护高温冶金过程反应器的反应器衬里，其中衬里表面散发的热量通过冷却件传递到水，因此与不冷却的反应器相比，显著减小了衬里的磨损。磨损的减小源自于所谓的自生衬里，这是由于冷却过程而凝固在耐火衬里表面上的，所述自生衬里由渣和从熔融相中分离的其它物质组成。
反应器的工况极其恶劣，此时冷却件受到炉内气氛和与熔融物质接触造成的强烈侵蚀和腐蚀应变。而且，反应器中的气体循环对反应器壁的衬里有害。为了使冷却件有效工作，除其它因素以外，重要的是耐火砖和冷却件之间有好的结合，从而达到有效的热传递接触。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的冷却件。特别是，本发明的目的是提供一种耐用的冷却件，除了冷却外，还支撑反应器壁的衬里并改进反应器中的气体循环。
FI109233披露一种冷却件，特别是用于通过扩散结合在冷却件表面形成耐蚀表面层的这种炉子，其中耐蚀表面是由钢制成的。
本发明提供了一种用于金属加工中使用的高温冶金反应器的结构中的冷却件，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳，所述外壳具有用于冷却剂循环的通道系统；以及由铜或铜合金制成的肩部，所述肩部结合在外壳上，并设置在反应器壁的衬里下面，其特征在于肩部设置在外壳部分与熔体接触的一侧，肩部结合在外壳上，外壳和肩部之间的结合处形成冶金结合，并且肩部在底边是倾斜的，使肩部在外壳一侧较厚。
本发明还提供了一种制造用于金属加工中使用的高温冶金反应器的结构中的冷却件的方法，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳，所述外壳具有用于冷却剂循环的通道系统；以及由铜或铜合金制成的肩部，所述肩部结合在外壳上，并设置在反应器壁的衬里下面，其特征在于肩部设置在外壳部分与熔体接触的一侧，外壳和肩部之间的结合处形成冶金结合，并且肩部在底边是倾斜的，使肩部在外壳一侧较厚。
显著优点的实现是通过根据本发明的设计。当肩部连接到冷却件的冷却的外壳时，反应器内的内部气体循环，例如炉子，被此结构明显改进。另外，冷却件同时支撑和冷却反应器壁的衬里。当冷却件基本设置在反应器壁衬里下面时，外壳和肩部支撑壁衬里。如果肩部仅在外壳顶边设置在冷却件中，并且不是沿着外壳的整个高度，则在反应器内留下更多空间在其宽度方向使用，即根本上扩展了反应器直径。有优势的是，达到了冷却件需要的冷却效果。由于其形状，肩部优选地使气体循环方向离开壁衬里，这意味着减小了对衬里的腐蚀作用。当肩部和外壳的总厚度等于上述衬里的厚度时，冷却件以更好的方式支撑衬里。通过在肩和外壳之间形成冶金结合，在不同零件之间实现好的热传导。根据本发明，冶金结合制成扩散结合，由此在肩部和外壳之间形成极其耐磨和长寿命的结合，所述结合对高温冶金反应器中的所需加工状况有好的抵抗作用。另外，肩部和外壳之间的结合，通过在外壳边缘焊接肩部得到增强。根据本发明的方法是一种连接由铜或铜合金制成的零件的、快速、容易和成本低的方式，例如，与肩部通过锻造形成在外壳中的情况相比。
附图说明
下面参考附图更加详细地描述本发明。
图1是根据本发明的冷却件；
图2是根据本发明的冷却件。
具体实施方式
图1和2表示根据本发明的冷却件1，可以应用于金属加工中的高温冶金反应器的结构中，例如炉子，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳2，其中具有用于冷却剂循环的通道系统3。图1和2中表示的冷却件1是用于炉子中的零件。图2表示从方向A看到的图1的实施例。根据本发明，由铜或铜合金制成的肩部6结合在外壳2上，并基本在反应器壁4的衬里5下面，从而在外壳2和肩部6之间的结合7形成冶金结合。根据本发明，肩部6与冷却件1的冷却外壳2相连，从而肩部6引导反应器内的气体循环，并且支撑和冷却反应器壁4的衬里5。根据本发明的外壳2由铜或铜合金制成，例如，是通过铸造板坯，在需要时进行轧制形成的。在板坯中形成用于冷却剂循环的通道系统3，例如通过钻加工或一些其它公知的方法形成。通道系统3连接到将冷却剂输入到通道系统的通道12。肩部6的制造是通过，例如，铸造或轧制形成铜或铜合金的物体。
根据本发明一个实施例，外壳和肩部之间的冶金结合制成扩散结合。在此情况下，结合的形成是由熔融和固体物质扩散和连续相变反应形成的，当外壳2和肩部6压在一起时，则至少在一个步骤中加热结合区7。在外壳2和肩部6之间的接合区7中输入至少含有银、铜、锡的焊剂。根据本发明的一个优选实施例，置于外壳2和肩部6之间的焊剂，基本是一层薄的银膜。银膜也可以涂覆锡。通常，形成结合需要的温度约600-800℃，结合的厚度为几十微米的数量级。
根据本发明，肩部6在底边8是倾斜的，从而肩部在外壳2一侧较厚。这样，反应器气体循环沿图中所示箭头进行，即，有利地离开了反应器壁衬里。肩部处于外壳2的顶边，即，处于反应器上部的边缘。肩部基本沿外壳顶边9的整个宽度延伸，并且仅是沿着外壳的部分高度。本发明的肩部6的深度10，有优势的是130-180mm。肩部6和外壳2的总厚度11至少与上述壁的衬里5的厚度一样大。因此，冷却件1优选地支撑位于其上面的壁衬里5。肩部6也可以具有冷却剂循环，这意味着增大了冷却件的冷却效果。根据此实施例，肩部6位于反应器中在外壳部分接触熔体的一侧。根据本发明的肩部也可以位于外壳部分接触壁的一侧。
对本领域一般技术人员，显然本发明的各种不同实施例并不限于上述的例子，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (11)

1.一种用于金属加工中使用的高温冶金反应器的结构中的冷却件(1)，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳(2)，所述外壳具有用于冷却剂循环的通道系统(3)；以及由铜或铜合金制成的肩部(6)，所述肩部(6)结合在外壳(2)上，并设置在反应器壁(4)的衬里(5)下面，其特征在于肩部(6)设置在外壳部分与熔体接触的一侧，肩部(6)结合在外壳(2)上，外壳(2)和肩部(6)之间的结合(7)处形成冶金结合，并且肩部(6)在底边(8)是倾斜的，使肩部在外壳(2)一侧较厚。
2.如权利要求1所述的冷却件，其特征在于肩部处于外壳(2)的顶边。
3.如权利要求1或2所述的冷却件，其特征在于肩部(6)沿外壳(2)顶边的整个宽度(9)延伸，并且仅是沿部分外壳高度延伸。
4.如权利要求1或2所述的冷却件，其特征在于肩部深度(10)是130-180mm。
5.如权利要求1或2所述的冷却件，其特征在于肩部(6)和外壳(2)的总厚度(11)至少等于其上方的壁衬里(5)的厚度。
6.如权利要求1或2所述的冷却件，其特征在于肩部(6)具有冷却剂循环。
7.一种制造用于金属加工中使用的高温冶金反应器的结构中的冷却件(1)的方法，所述冷却件包括由铜或铜合金制成的外壳(2)，所述外壳具有用于冷却剂循环的通道系统(3)；以及由铜或铜合金制成的肩部(6)，所述肩部(6)结合在外壳(2)上，并设置在反应器壁(4)的衬里(5)下面，其特征在于肩部(6)设置在外壳部分与熔体接触的一侧，外壳(2)和肩部(6)之间的结合(7)处形成冶金结合，并且肩部(6)在底边(8)是倾斜的，使肩部在外壳(2)一侧较厚。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于外壳(2)和肩部(6)是通过扩散结合相互连接的。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于在外壳(2)和肩部(6)之间加入焊剂，并至少在一个步骤中加热结合区。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述焊剂至少含有银、铜或锡。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于所用的焊剂是银膜。
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