CN100402670C - 冷却元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造金属加工所用炉子结构中所用的冷却元件(1)的方法，该炉子例如闪速熔炼炉、高炉、电炉或其他熔炼反应器。所述冷却元件包括由一个单件制成的铜壳体(2)，壳体中形成有用于冷却介质循环的通道系统(3)，由耐火材料制成的衬件(4)，所述壳体和衬件包括用于将它们连接在一起的装置，所述衬件(4)和壳体(2)连接成使衬件(4)可相对于壳体(2)在竖直方向上移动，本发明还涉及一种冷却元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造冷却元件的方法和一种冷却元件。
背景技术
在工业反应器，特别是金属加工中使用的反应器，如闪速熔炼炉、炉、电炉中，使用的都是通常由铜制成的大而重的冷却元件。通常的冷却元件是水冷的，因此设有冷却水通道系统。在火法冶金工艺中，反应器砖砌体受到保护，从而使导向到砖砌体表面的热量通过冷却元件传到水中，在这种情况下，与未冷却的反应器相比，基本上减少了衬材的磨损。磨损的减少是通过固化在耐火衬材表面上的所谓“自体衬材”来实现的，该自体衬材由矿渣和其他从熔融相中分离出来的物质形成。
在冷却元件表面，通常设有由例如耐火砖做成的陶瓷衬材。反应器中的工作状况是很极端的，冷却元件要受到例如由炉内气氛和熔融物接触所产生的强烈的腐蚀和冲刷变形。为了使冷却元件有效工作，重要的是使耐火砖和冷却元件间的接触良好，从而得到有效的传热接触。但是随着时间的推移，衬材会变薄，这就会产生熔融金属与铜制冷却元件表面相接触的情形。
制造已知冷却元件时的困难在于在耐火衬材和冷却元件之间获得良好的接触。耐火衬材的保护效果很大程度上取决于成功的安装，大多数情况下元件的冷却性能不能被完全利用。另外，已知冷却元件的缺点在于为固定耐火材料而设的槽水平定位于炉中。这样，由于炉底中所用的支撑砖砌体的热膨胀所产生的移动和熔融相在炉底上固化的累积结块的移动会使位于水平槽中的衬材拉伸，这会导致冷却元件的移动和产生有害裂缝。另外，由几个件制成的冷却元件包括许多水平接缝，在接缝处会产生有害泄漏。
发明内容
本发明的目的在于引入一种制造冷却元件的新的解决方案以及一种冷却元件。本发明的另一目的在于获得一种冷却元件，其在耐火衬材和冷却元件壳体之间具有良好的接触。
本发明提供了一种用于制造在金属加工所用炉子的结构中使用的冷却元件的方法，所述冷却元件包括由一个单件做成的铜壳体，壳体中形成有供冷却介质循环用的通道系统，冷却元件还包括由耐火材料制成的衬件，所述壳体和衬件包括用于将它们连接在一起的装置，其特征在于，衬件和壳体连接成使衬件可以相对于壳体在竖直方向上移动。
本发明还提供了一种在金属加工所用炉子的结构中使用的冷却元件，所述冷却元件包括由一个单件制成的铜壳体，壳体中形成有供冷却介质循环用的通道系统，冷却元件还包括由耐火材料制成的衬件，所述壳体和衬件包括将它们连接到一起的装置，其特征在于，所述衬件和壳体连接成使衬件可相对于壳体在竖直方向上移动。
本发明的方案具有许多优点，使用本发明可以避免现有技术中的缺点。本发明的冷却元件结构可在包括有冷却元件的壳体和由耐火材料制成的衬材之间提供良好的传热。壳体最好由一个单件制成，从而避免结构中出现接缝。壳体和衬件连接成使耐火衬件可以相对于壳体在竖直方向上很好地移动。消除了位于炉底的结块使整个冷却元件移动的趋势。在壳体表面上，设有竖直槽，由耐火材料制成的衬件可利用其支架状的边缘部分安装在槽中。槽优选地设计成从槽底朝表面变窄。槽的这种形状有助于将衬件连接到壳体中，且确保在所述表面之间保持良好的传热。有利的是，冷却元件在炉中安装成使槽位于竖直方向。设在冷却元件中的壳体底部朝下变窄，在这种情况下，该底部的形状最好与炉底上所设的支撑砖的形状相配。这样，就减弱了由于冷却元件中支撑砖的热膨胀所产生的移动。
冷却元件可以在其被安装进炉中之前做成一种现成的结构。作为一种选择，壳体部分和衬件也可以在冷却元件安装进炉中的同时就地构造。冷却元件可以很容易且很经济地制造，其可迅速安装，且这样有助于缩短修理炉子所需的时间。在冷却元件的深度方向上，衬件延伸到壳体部分的外面，在这种情况下，它们很好地保护了冷却元件结构，且因此减少了炉中的热损失。优选地是，衬件罩住壳体的整个表面，从而冷却元件的铜表面不会接触到熔体。本发明的冷却元件在各元件中所设的接头处互相连接，从而在接头处形成辅助槽，衬件在竖直方向上放在该槽中，这样就很好地罩住了接缝。在本发明的冷却元件中，避免了可能会产生严重熔体泄漏的水平接缝。通过使用本发明的冷却元件结构，可以避免在壳体和衬材之间使用焊接材料。
附图说明
下面将结合附图详细说明本发明。
图1a、1b和1c为根据本发明的冷却元件。
图2为冷却元件的连接。
具体实施方式
图1a、1b、1c示出了根据本发明的冷却元件1，其适于用在例如闪速熔炼炉的壁结构中。图1a是该元件的正视图，图1b为侧视图，图1c为俯视图。该冷却元件1包括由一个单件做成的铜壳体2，壳体中形成有供冷却介质循环用的通道系统3。另外，该冷却元件包括足够量的由耐火材料例如铬镁砖制成的衬件4，该衬件与壳体2相连。壳体和衬件具有用于将它们紧固到一起的元件。在壳体表面8上，形成有竖直槽5，各衬件4在竖直方向上彼此上下叠置于竖直槽中，从而在冷却元件与熔体相接触的区域中的竖直方向上整个槽被填充。衬件4和壳体2相连成使衬件4可以相对于壳体2在竖直方向上移动。因为槽位于竖直方向，所以不会发生横向移动。在衬件和壳体之间就可以维持良好的传热。
衬件在其与壳体相连的一侧具有支架状的边缘部分6。壳体2具有槽5，槽的形状与衬件中所设的支架状边缘部分相配，这样，槽就从槽底7朝壳体表面8变窄。衬件4与铜壳体2相连，从而衬件的边缘部分6置于壳体槽5中。这意味着衬件被牢固地连接到壳体上。根据一个实例，槽底7的宽度基本为74mm，槽口9的宽度基本为68mm，槽深基本为36mm。使用这些尺寸，从生产技术这一点来看可获得有效并且有好处的冷却元件。
在图2中，示出了各独立的冷却元件1的连接。将冷却元件1放在炉中，使槽5位于竖直方向。此实例中的壳体底部10向下变窄。这样，该底部的形状最好与位于沉降槽底部的支撑砖的形状相配。壳体底部不与熔体接触，因此此处没有耐火衬材。根据此实例，在冷却元件被安装到炉中之前，衬件4与壳体2相连。这一程序加快了安装过程，因为其作为一个已被组装好的元件安装到炉子支撑结构中。所述冷却元件也可以这样安装在炉子中，即，先将壳体装在炉子结构中，然后将衬件连接到壳体上。在深度方向上，冷却元件的衬件4延伸到壳体2外面。并且，衬件4罩住壳体上与熔体接触的整个表面。这样就改进了其绝缘效果，且铜壳体的表面不会与熔体直接接触。各单独的冷却元件在各元件中的接头11处互相连接，这意味着在必要时，可以产生与整个炉壁一样宽的结构。当将各单独的冷却元件连接在一起时，由于接头11的形状，将产生一个辅助槽12，其形状与衬件的支架状边缘部分6的形状相配。这样冷却元件之间的接缝就很好地由辅助衬件13覆盖住。在将各单独的冷却元件紧固到一起后，将最上面的衬件14放在竖直槽5中，它们也可以在前一个步骤中就已安装就位。
对于本领域普通技术人员来说，很显然，本发明的各种优选实施例并不限于上述的实例，而是可以在附加的权利要求范围内作改变。
Claims (20)
1.一种用于制造在金属加工所用炉子的结构中使用的冷却元件(1)的方法，所述冷却元件包括由一个单件做成的铜壳体(2)，壳体中形成有供冷却介质循环用的通道系统(3)，冷却元件还包括由耐火材料制成的衬件(4)，所述壳体和衬件包括用于将它们连接在一起的装置，其特征在于，衬件(4)和壳体(2)连接成使衬件(4)可以相对于壳体(2)在竖直方向上移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉子是闪速熔炼炉、高炉、电炉或其他冶金反应器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，壳体表面(8)上设有竖直槽(5)，衬件(4)放置在槽中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬件(4)中设有与壳体中所设的槽(5)相配的支架状边缘部分(6)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在设于壳体表面(8)上的竖直槽(5)中，沿所述槽的整个宽度放置衬件，从而使各衬件彼此上下叠置。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，设在壳体(2)中的所述槽(5)从槽底(7)向壳体表面(8)变窄。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述槽底(7)的宽度为55-100mm。
8.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述槽口(9)的宽度为50-95mm。
9.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述槽(5)的深度为30-60mm。
10.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将所述冷却元件(1)放置在炉子中，使槽(5)位于竖直方向。
11.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述壳体(2)的底部(10)朝下变窄。
12.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在将冷却元件装入炉中之前，将所述衬件(4)连接到壳体(2)上。
13.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在将壳体装入炉中之后，将所述衬件(4)连接到壳体(2)上。
14.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在冷却元件的深度方向上，衬件(4)延伸到壳体(2)外面。
15.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，衬件(4)完全罩住壳体(2)上与熔体相接触的表面(8)。
16.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述各冷却元件(1)在各元件中所设的接头(11)处相互连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在形成于接头(11)处的辅助槽(12)中，在竖直方向上放置衬件。
18.一种在金属加工所用炉子的结构中使用的冷却元件(1)，所述冷却元件包括由一个单件制成的铜壳体(2)，壳体中形成有供冷却介质循环用的通道系统(3)，冷却元件还包括由耐火材料制成的衬件(4)，所述壳体和衬件包括将它们连接到一起的装置，其特征在于，所述衬件(4)和壳体(2)连接成使衬件(4)可相对于壳体(2)在竖直方向上移动。
19.根据权利要求18所述的冷却元件，其特征在于，所述炉子是闪速熔炼炉、高炉、电炉或其他冶金反应器。
20.根据权利要求18或19所述的冷却元件，其特征在于，在壳体表面(8)上，设有竖直槽(5)，在槽中放置有衬件(4)。
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