CN102489955A

CN102489955A - 一种冷却元件的制造方法以及一种冷却元件

Info

Publication number: CN102489955A
Application number: CN2011104009251A
Authority: CN
Inventors: 刘卫东; 周松林; 胡松
Original assignee: Yanggu Xiangguang Copper Co Ltd
Current assignee: Yanggu Xiangguang Copper Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种冷却元件的制造方法，采用爆炸焊接法实现铜质基板和不锈钢覆板之间的焊接，爆炸焊接能够提高焊接件上焊接面的洁净程度，并且爆炸焊接方法中焊接件焊接受热时间较短，减小了焊接面受热氧化的程度，提高了焊接的可靠性。本发明还提供了一种冷却元件，采用上述方法制造，爆炸焊接降低了焊接件表面的氧化程度，避免了铜质基板上氧化物的生成，从而提高了冷却元件的焊接质量由此提高了冷却元件工作的可靠性。并且，本发明所提供的冷却元件焊接有不锈钢质覆板和堆焊层，不锈钢质覆板与堆焊层能够避免冶金炉对铜质基板的直接破坏，提高了冷却元件的抗破坏性。

Description

一种冷却元件的制造方法以及一种冷却元件

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，特别涉及一种应用于冶金炉设备上的冷却元件以及一种冷却元件的制造方法。

背景技术

冷却元件是一种应用于冶金炉上，对冶金炉中耐热砖进行冷却的部件。冷却元件包括冷却元件主体以及开设于冷却元件主体上的应用于冷却水流通的冷却水流通管路。现有技术中，冷却元件贴附于耐热砖的外侧，冷却水路通管路中流通有冷却水，冷却水通过热交换作用实现对耐热砖的降温目的。但是，由于冶金炉内的工作环境为高温环境，加之炉渣对耐热砖的腐蚀，容易造成耐热砖的消耗破损，一旦耐热砖损坏，冷却元件将直接暴露于冶金炉的加热内腔中。冷却元件暴露于冶金炉的加热内腔后，由于冶金炉炉内的高温作用极易导致冷却元件融化，冷却元件融化后将发生冷却水泄露，严重的将引起爆炸。

为了解决一旦发生耐热砖损坏后，冶金炉对冷却元件的融化作用，现有技术对冷却元件进行了结构上的改进。如专利号为01805572.9的中国专利提供了如下一种改进冷却元件的技术方案：在冷却元件壳体的部分表面上，通过扩散焊接头，设有一侧耐腐蚀表面层。在上述专利公开的内容可知，所述耐腐蚀表面层是通过“热焊接”实现的。热焊接是一种通过不断对焊料、焊件进行加热使焊件冷却后实现连接的一种焊接方法，由于焊件在焊接过程中均为加热状态，因此这种焊接方法为热焊接。采用热焊接方法对焊件进行焊接，由于焊件保持高温状态时间较长，因此容易造成焊件的氧化，使得焊件表面生成氧化物。在对冷却元件进行结构改进后使得冷却元件的表面具有耐腐蚀表面，解决了冷却元件的泄漏问题，但是由于对冷却元件进行耐腐蚀表面的加工时采用热焊接法，容易使铜基的冷却元件壳体上生成硫酸铜，硫酸铜容易引起焊件的脱落，导致冷却元件的工作可靠性降低。

综上所述，如何提供一种冷却元件的制造方法，使用该方法所加工的冷却元件不仅具有较高的抗破坏性，还具有较高的工作稳定性，本发明还提供了一种应用上述冷却元件的制造方法制造的冷却元件，该冷却元件具有较高的工作稳定性，并且对冶金炉的抗破坏性较高，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种冷却元件的制造方法，使用该方法所加工的冷却元件不仅具有较高的抗破坏性，还具有较高的工作稳定性；本发明还提供了一种应用上述冷却元件的制造方法制造的冷却元件，该冷却元件具有较高的工作稳定性，并且对冶金炉的抗破坏性较高。

为实现上述目的，本发明提供了一种冷却元件的制造方法，包括：

步骤1)将铜质基板的表面进行抛光处理，并将不锈钢质覆板进行表面处理，使不锈钢质覆板与铜质基板相接处的表面的形状相吻合，将不锈钢质覆板的表面进行抛光处理；

步骤2)采用爆炸焊接方法将铜质基板和不锈钢质覆板进行焊接；

步骤3)于不锈钢质覆板的表面进行堆焊；

步骤4)于铜质基板上开设用于冷却水流通的冷却水通路。

优选地，步骤1)具体包括：

步骤11)对铜质基板朝向冶金炉的第一基板侧面进行抛光处理；

步骤12)将不锈钢质覆板进行形状处理，使得不锈钢质覆板的一个面的表面形状与所述第一基板侧面的表面形状吻合，所述与第一基板侧面的表面形状吻合的不锈钢质覆板侧面为第一覆板侧面；

步骤13)对所述第一覆板侧面和与所述第一覆板侧面相对的不锈钢质覆板上的第二覆板侧面进行抛光处理。

优选地，步骤3)中用于堆焊的焊接材料与所述不锈钢质覆板的材料相同。

优选地，所述不锈钢质覆板为奥氏体板材。

优选地，所述步骤3)中堆焊高度为2mm～30mm。

优选地，所述冷却水通路的开设方法为钻孔法。

本发明还公开了一种冷却元件，采用上述冷却元件的制造方法进行制造，包括铜质基板、不锈钢质覆板和堆焊层，所述铜质基板上开设有冷却水通路。

优选地，所述冷却水通路具有进水口和出水口，所述进水口开设于所述铜质基板相对于进行抛光处理侧面的另一侧面上，所述进水口开设于所述冷却元件的边缘；所述出水口开设于所述铜质基板上，并与所述进水口开设于同一侧面上，所述进水口与所述出水口通过直行管路相连通。

优选地，所述冷却元件开设有不少于两条的冷却水通路，全部所述冷却水通路的直行管路相互平行，并邻的两个所述直行管路之间的距离为2mm～30mm。

优选地，本发明所提供的冷却元件还包括焊接头层，所述焊接头层设置于所述铜质基板与所述不锈钢质覆板之间，所述铜质基板与所述不锈钢质覆板通过所述焊接头层实现焊接。

本发明提供了一种冷却元件的制造方法，包括：

步骤2)采用爆炸焊接方法将铜质基板和不锈钢质基板进行焊接；

步骤3)于不锈钢质覆板的表面进行堆焊；

步骤4)于铜质基板上开设用于冷却水流通的冷却水通路。

通过步骤1)和步骤2)将铜质基板和不锈钢覆板的表面进行形状处理，使得铜质基板与不锈钢覆板相贴合的表面形状相吻合，并且对基板与侧板之间相贴合的表面进行抛光处理，能够将基板与覆板之间焊接的更加贴合紧密。在对铜质基板与不锈钢覆板之间采用爆炸焊接，爆炸所产生的冲击作用能够将进行焊接的两个表面上的杂物最大程度地冲掉，提高焊接面的洁净度使得焊接更加可靠，并且爆炸焊接在较短时间内实现基板与覆板之间的焊接，由于焊接时间缩短降低了焊接件表面的氧化情况的发生，因此采用爆炸焊接将不锈钢质覆板焊接于铜质基板上，不仅能够通过不锈钢质覆板提高冷却元件的抗破坏性，还提高了焊接质量进而提高了冷却元件的工作稳定性。

本发明还提供了一种冷却元件，由于采用上述方法制造，采用爆炸焊接降低了焊接件表面的氧化程度，避免了氧化物的生成，从而提高了冷却元件的焊接质量由此提高了其工作的稳定性。并且，本发明所提供的冷却元件焊接有不锈钢质覆板和堆焊层，不锈钢质覆板与堆焊层能够避免冶金炉对铜质基板的直接破坏，提高了冷却元件的抗破坏性。

附图说明

图1为本发明提供的冷却元件制造方法的流程图；

图2为图1中步骤1)的流程图；

图3为本发明一种实施例中冷却元件的结构示意图；

图4为本发明另一种实施例中冷却元件的结构示意图；

图5为图4的主视图；

其中，图3至图5中部件名称与附图标记的对应关系为：

铜质基板1；冷却水通路11；进水口111；出水口112；直行管路113；第一基板侧面1a；

不锈钢质覆板2；第一覆板侧面2a；

堆焊层3；

焊接头层4。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种冷却元件的制造方法，使用该方法所加工的冷却元件不仅具有较高的抗破坏性，还具有较高的工作稳定性，本发明还提供了一种应用上述冷却元件的制造方法制造的冷却元件，该冷却元件具有较高的工作稳定性，并且对冶金炉的抗破坏性较高。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明提供的冷却元件制造方法的流程图。

本发明提供的一种冷却元件的制造方法包括：

步骤S1：表面处理；

由于本发明提供的冷却元件的制造方法所制造的冷却元件的目的之一是提高冷却元件的抗破坏性，为达到该目的，本发明将不锈钢质覆板2焊接到铜质基板1上。为了提高不锈钢质覆板2(下面简述为覆板)与铜质基板1(下面简述为基板)之间的焊接质量，需要对覆板与基板的表面进行处理。使得覆板与基板的表面洁净光滑，并且使基板与覆板之间相互贴合焊接的表面形状吻合。

步骤S2：基板与覆板焊接；

本发明采用爆炸焊接形式实现基板与覆板之间的焊接，在焊接方法中，采用爆炸焊接能够将不同材质的焊件进行焊接，其焊接的可靠性相比其他焊接方式要高。并且，采用爆炸焊接，爆炸产生的冲击作用能够对焊件的焊接表面进行冲刷，使焊接面更加洁净。因此，在本发明中采用爆炸焊接，基板与覆板相焊接的表面经冲击作用更加洁净，提高了焊接质量。并且，采用爆炸焊接，其焊接时间相比于其他焊接形式的加热焊接时间短，避免了焊件在高温状态下保持较长时间而发生氧化，因此爆炸焊接还提高了冷却元件的焊接可靠性。

步骤S3：覆板堆焊；

采用爆炸焊接实现覆板与基板之间的焊接，由于覆板能够提高冷却元件的抗破坏性，避免了冶金炉中高温或者熔融态物质直接接触基板，提高了冷却元件的使用寿命。为了提高覆板的使用寿命，在上述冷却元件的结构基础之上，本发明所提供的冷却元件的制造方法还加入了覆板堆焊步骤。覆板堆焊是在覆板相对于覆板焊接面的一侧面进行堆焊，堆焊用焊料在覆板表面形成一层具有一定厚度的且凹凸不平的表面，该面为堆焊面。堆焊面不仅能够先于覆板对冶金炉中的高温物质进行阻挡，还能够通过其凹凸比不平的表面提高附着于表面的杂质的附着力，使得如炉渣等杂质附着于堆焊面上，进一步提高冷却元件的抗破坏性。

步骤S4：开设冷却水通路11；

冷却元件是通过冷却元件中流动的冷却水与基板之间进行热交换，通过基板实现对冶金炉或耐热砖的降温。因此，为了实现冷却水在基板中进行流通，还需要对铜质基板1进行冷却水通路11开通的操作。

冷却元件是对冶金炉上的耐热砖进行冷却的元件，因此，冷却元件需要贴附于冶金炉的耐热砖上，定义铜质基板1朝向冶金炉的一侧表面为第一基板侧面1a。不锈钢质覆板2需要与铜质基板1进行焊接，铜质基板1以第一基板侧面1a为焊接用焊接面，定义不锈钢质覆板2与第一基板侧面1a相贴合焊接的侧面为第一覆板侧面2a。

请结合图1参考图2，图2为图1中步骤1)的流程图。

具体地，步骤1)的操作包括：

步骤S11：基板表面抛光；

对第一基板侧面1a进行抛光处理，使其表面平整光滑且表面无杂质。

步骤S12：覆板表面形状处理；

将不锈钢质覆板2进行形状处理，使得不锈钢质覆板2的一个面的表面形状与第一基板侧面1a的表面形状吻合。

上述两个步骤实现的目的是使得基板与覆板相焊接的焊接面能够最大程度地保证焊接的牢靠性。

当然步骤S11和步骤S12为一种实施例中加工步骤，本发明还能够为：首先对不锈钢质覆板2进行表面抛光处理，然后根据不锈钢质覆板2的焊接面表面形状对铜质基板1进行表面形状处理。

步骤S13：覆板表面抛光处理；

对第一覆板侧面2a和与第一覆板侧面2a相对的不锈钢质覆板2上的第二覆板侧面进行抛光处理。

具体地，在步骤3)中用于堆焊的焊接材料为与所述不锈钢质覆板2的材料相同。该设计是为了提高堆焊焊料能够与覆板之间实现可靠地连接。

具体地，不锈钢质覆板2为奥氏体板材。奥氏体不锈钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，并且含有Mo、Cu等元素的奥氏体不锈刚还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。

依据所制造的冷却元件的应用工作环境以及工作强度，堆焊高度可以设计为2mm～30mm。堆焊层3的厚度越大，其抗破坏性能越高。

具体地，冷却水通路11的开设方法为钻孔法。

本发明提供了一种冷却元件，该冷却元件应用上述冷却元件制造方法制造，包括铜质基板1、不锈钢质覆板2和堆焊层3，铜质基板1上开设有冷却水通路11。铜质基板1中开设冷却水通路11能够使冷却水于铜质基板1中流动，铜质材料具有较高的导热性能，能够及时有效地对耐热砖上温度进行传递，冷却水通路11中流动的冷却水通过热交换作用降低了耐热砖的温度，提高耐热砖的使用时间。为了避免由于耐热砖的消耗造成的铜质基板1暴露于冶金炉中而引起铜质基板1的破坏，本发明在第一基板侧面1a上设置有不锈钢质覆板2，当耐热砖消耗完以后将产生冶金炉的内腔壁上的缺口，冷却元件中的不锈钢质覆板2挡住该缺口，该结构设计避免了铜质基板1直接暴露于冶金炉中，由此能够避免由于铜质基板1破坏而引起的冷却水泄露或者爆炸。于第二覆板侧面上设置有堆焊层3，不仅提高了不锈钢质覆板2得抵挡作用，还能够对如炉渣等杂物的附着作用，进一步提高不锈钢质覆板2得抵挡作用。

由于本发明所提供的冷却元件设置有堆焊层3，并且堆焊层3的表面为凹凸结构设计，该设计能够使堆焊层3的表面附着大量的炉渣等杂质，这些杂质还能够起到耐热砖的作用，因此本发明还能够在建造冶金炉时省去耐热砖的使用，直接使用本发明所提供的冷却元件进行冶金炉的搭建。

具体地，在本发明的一个实施例中，冷却水通路11的结构设计为：冷却水通路11具有进水口111和出水口112，进水口111开设于铜质基板1相对于进行抛光处理侧面的另一侧面上，进水口111开进冷却元件的边缘；出水口112开设于铜质基板1上，并与进水口111开设于同一侧面上，进水口111与出水口112通过直行管路113相连通。

基于上述实施例，本发明所提供的冷却水通路11不少于两条，并且全部所述冷却水通路11的直行管路113相互平行，并邻的两个所述直行管路113之间的距离为2mm～30mm。当冷却水通路11开设为3条时，其结构如图5所示。

为了进一步提高不锈钢质覆板2与铜质基板1之间在焊接之后的可靠性，本发明所提供的冷却元件于铜质基板1与不锈钢质覆板2之间设置有焊接头层4，该焊接头层4为采用爆炸焊接时形成。焊接头层4主要的组成成分为：镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)，该组分的焊接形成层不仅焊接强度较高，并且导热性能较好。

以上对本发明所提供的一种冷却元件的制造方法以及一种冷却元件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种冷却元件的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1)将铜质基板(1)的表面进行抛光处理，并将不锈钢质覆板(2)进行表面处理，使不锈钢质覆板(2)与铜质基板(1)相接处的表面的形状吻合，将不锈钢质覆板(2)的表面进行抛光处理；

步骤2)采用爆炸焊接方法将铜质基板(1)和不锈钢质覆板(2)(2)进行焊接；

步骤3)于不锈钢质覆板(2)的表面进行堆焊；

步骤4)于铜质基板(1)上开设用于冷却水流通的冷却水通路(11)。

2.根据权利要求1所述冷却元件的制造方法，其特征在于，步骤1)具体包括：

步骤11)对铜质基板(1)朝向冶金炉的第一基板侧面(1a)进行抛光处理；

步骤12)将不锈钢质覆板(2)进行表面形状处理，使不锈钢质覆板(2)的一个面的表面形状与所述第一基板侧面(1a)的表面形状吻合，所述与第一基板侧面(1a)的表面形状吻合的不锈钢质覆板(2)的侧面为第一覆板侧面(2a)；

步骤13)对所述第一覆板侧面(2a)和与所述第一覆板侧面(2a)相对的不锈钢质覆板(2)上的第二覆板侧面进行抛光处理。

3.根据权利要求1所述冷却元件的制造方法，其特征在于，所述步骤3)中用于堆焊的焊接材料与所述不锈钢质覆板(2)的材料相同。

4.根据权利要求3所述冷却元件的制造方法，其特征在于，所述不锈钢质覆板(2)为奥氏体板材。

5.根据权利要求1至4任一项所述冷却元件的制造方法，其特征在于，所述步骤3)中堆焊高度为2mm～30mm。

6.根据权利要求5所述冷却元件的制造方法，其特征在于，所述冷却水通路(11)的开设方法为钻孔法。

7.一种冷却元件，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述冷却元件的制造方法进行制造，包括铜质基板(1)、不锈钢质覆板(2)和堆焊层(3)，所述铜质基板(1)上开设有冷却水通路(11)。

8.根据权利要求7所述冷却元件，其特征在于，所述冷却水通路(11)具有进水口(111)和出水口(112)，所述进水口(111)开设于所述铜质基板(1)相对于进行抛光处理侧面的另一侧面上，所述进水口(111)开设于所述冷却元件的边缘；所述出水口(112)开设于所述铜质基板(1)上，并与所述进水口(111)开设于同一侧面上，所述进水口(111)与所述出水口(112)通过直行管路(113)相连通。

9.根据权利要求8所述冷却元件，其特征在于，所述冷却元件开设有不少于两条的冷却水通路(11)，全部所述冷却水通路(11)的直行管路(113)相互平行，并邻的两个所述直行管路(113)之间的距离为2mm～30mm。

10.根据权利要求7至9任一项所述冷却元件，其特征在于，还包括焊接头层(4)，所述焊接头层(4)设置于所述铜质基板(1)与所述不锈钢质覆板(2)之间，所述铜质基板(1)与所述不锈钢质覆板(2)通过所述焊接头层(4)实现焊接。