CN102958214B - 矿热炉的保护屏 - Google Patents

Abstract

一种矿热炉的保护屏，涉及一种矿热炉的通水冷却设备。它包括至少两个保护屏组件，各保护屏组件依次连接、组成圆筒，其特征在于：各保护屏组件均采用整块铜板制成，所述铜板内开有至少一条水道。本发明对照现有技术的有益效果是，由于保护屏组件采用整块铜板锻压而成，直接在铜板上钻孔开出水冷水道，因此减少了加工的难度，也避免了部件过多、焊缝过多导致的损坏、漏水等情况，同时铜板的热导率比不锈钢板或其它钢板高出很多倍，因此具有良好传热性能，能够有效地降低了自身的温度，大大延长使用寿命。

Description

矿热炉的保护屏

技术领域

本发明涉及一种矿热炉的通水冷却设备，更具体地说涉及一种矿热炉的保护屏。

背景技术

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，主要用于生产铁合金、工业硅、电石、黄磷等产品，俗称电炉。

保护屏（又叫保护套）是用在矿热炉电极系统上的一种通水冷却设备，由多个形状一样的保护屏单体组成一个圆筒，也可以是单个组焊而成的单体形成圆筒，可以有效保护矿热炉的电极系统，避免温度过高和烟气的侵害。

保护屏可以部分或全部安装在矿热炉烟罩（或炉盖）下的炉膛内，所处工作环境恶劣，尤其是保护屏下部，更是严重地受到高温辐射和烟气侵蚀。传统的保护屏设计是以多块经过卷板或不卷板的不锈钢板（或其它钢板）以及隔水板焊接而形成一层层水腔，水路从底部由下往上蜿蜒蛇形的冷却通道，或从上往下再从下往上多次往返形成冷却通道。

传统不锈钢（或其它钢板）保护屏的缺点：

（1）传统保护屏（套）的材质主要为不锈钢或其它钢板，材料热导率低，冷却效果差。

（2）传统保护屏（套）由几十块甚至几百块的不锈钢板（或其它钢板）和隔水板焊接而成，导致焊缝数量过多，在生产过程中料面的辐射热量不均匀。

（3）传统的保护屏（套）的水腔局部容易产生气堵，导致局部水温过高，不均匀的温度导致保护屏（套）产生不均匀的膨胀，因此产生较大的应力和变形，容易导致焊缝开裂而漏水。

通过分水板与内外壁的焊接方式很难在夹套中形成一个完善的水路，致使水流分布不均。水路截面较大，则水流速度低。在焊缝缺陷大的地方产生水流死角，使局部过热甚至汽化。

综上所述，现有保护屏采用的材料都是钢质，通常采用数量众多的部件通过焊接等连接方式，将大量部件组装成一节保护屏组件，然后再将这些保护屏组件组装成一个保护屏。而上述保护屏的缺点，基本上都是由于采用过多的部件进行组装焊接，造成结构过于复杂，而且结构设计并不合理，从而严重影响了保护屏的使用效果，其使用寿命难以得到保证。

随着矿热炉容量的大型化、超高功率供电技术应用以及环保节能政策推进，我国的现代矿热炉技术在消化吸收国外先进技术基础上得到快速发展。1993年以后，我国开始逐渐淘汰大量的小矿热炉, 取而代之的是60吨～150吨以及150吨以上的大容量矿热炉。以下是我国大中型钢铁企业矿热炉装备情况的统计：

容量	100t以上	50-100t	50t以下
				2004年	7.3%	17.1%	75.6%
2008年	16.9%	36.6%	46.5%

通过上表可以看出，在技术发展进步下，矿热炉容量的提高、超高功率的应用必然导致矿热炉冶炼强度的不断提高、温度变化更加频繁，对保护屏材质和结构提出更高的要求，传统钢质结构的保护屏已无法满足现代矿热炉的使用要求。原来能用1年以上的钢质保护屏，现在大约只能用6个月，并且使用过程可能出现频繁漏水，需进行补焊作业，这样会经常造成停炉维修，造成生产效率大幅降低，严重影响矿热炉的正常生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的钢质保护屏结构复杂、焊缝过多、导热性能差、容易损坏等缺点，提供一种矿热炉的保护屏，这种矿热炉的保护屏结构简单、焊缝大幅减少、散热性能好、不容易损坏、使用寿命长。采用的技术方案如下：

一种矿热炉的保护屏，包括至少两个保护屏组件，各保护屏组件依次连接、组成圆筒，其特征在于：各保护屏组件均采用整块铜板制成，所述铜板内开有至少一条水道。保护屏采用无氧铜或铜合金板材，并且在铜板内直接开出水道，能够使焊缝数量大幅减少，从而使焊接应力小且平均，并且结构变得简单，易于制造。

较优的方案，所述水道在铜板外表面设有水道入口和水道出口。

较优的方案，所述任意两个相邻的铜板内的水道均通过连接通道依次连接，所有铜板内的水道连成一个冷却水循环系统。

更优的方案，所述铜板内的水道数目为至少两个，各水道分别沿铜板的纵向排列，并且各水道依次首尾相连，形成一条上下往复蜿蜒延伸的冷却水通道。这样能够有效的改善冷却效果。

另一种方案，所述每块铜板内的水道的两端分别单独连接一个进水管路和一个出水管路，形成各自独立的冷却水循环系统。

较优的方案，所述铜板为加工态的铜板。加工态的铜板指的是经过锻压等加工工艺处理过的铜板。例如，铜板由整块无氧铜锭经过锻压而成，组织均匀致密，机械性能优良；并且无氧铜板的热导率大于380W/（m·K），是不锈钢板的25倍，具有优越的导热性能。由于所述铜板是将无氧铜采用整体锻压的形式加工后，再通过钻深孔、弯板、机加工、焊接等工艺加工而成。并且铜板内开设多条水道，其顶面设有各水道的进水口和出水口，多条纵向水道，通过各进水管将各纵向流道依次首尾相连，形成一条在上下往复蜿蜒延伸的冷却水通道，因此冷却效果大幅改善，并且焊缝大幅减少、变形少，从而有效的延长保护屏的寿命。

一种方案，所述水道的横截面为圆孔。

另一种较佳的方案，所述水道的横截面为复合孔，所述复合孔由至少两个圆孔部分重叠而成。各圆孔的直径可以相同也可以不同。复合孔型水道与圆孔型水道相比，具有两大优势：一是换热能力强，复合孔型冷却通道与圆孔型相比，换热能力提高14%以上，冷却效果更均匀；二是铜板的厚度可以减薄，有效地节约铜的用量，有效地降低制造成本。

较优的方案，所述铜板的顶端设有吊耳，各铜板通过吊耳吊挂在电极的保持筒上。多个铜板组成圆筒，圆筒的外表面可以通过多块钢板连接在一起，也可以通过多处钢带捆在一起。

较优的方案，任意两个相邻的铜板相对的侧面之间通过可插合的凸缘和凹槽连接。也就是说，一块铜板设有凸缘，另一块铜板设有与所述凸缘对应的凹槽，所述凸缘插入对应的凹槽内。这样配合更加紧密，烟气难以通过缝隙进入圆筒形保护屏的内部。

在一块铜板的一个侧面可以设置一个或一个以上的定位销，在另一个侧面的对应位置设置定位销孔，这样一块铜板的一个侧面的定位销可以与相邻的另一块铜板的侧面的定位销孔配合而起定位作用。

一种方案，所述铜板的内表面为曲面。

另一种方案，所述铜板的内表面设有至少一个凸台。设置凸台是为了增强焊接处的本体壁厚，相应地减薄铜板其它部位的厚度，使重量减轻，降低成本。

本发明对照现有技术的有益效果是，由于保护屏组件采用整块铜板锻压而成，并且结构进行了改进，直接在铜板上钻孔开出水道，因此减少了加工的难度，也避免了部件过多、焊缝过多导致的损坏、漏水等情况，同时铜板的热导率比不锈钢板或其它钢板高出很多倍，因此冷却效果好，能够有效地降低了自身的温度，大大延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例1中保护屏组件的立体结构示意图；

图3是图1所示实施例1中保护屏组件的正视图；

图4是图1所示实施例1中保护屏组件的俯视图；

图5是图1所示实施例1中保护屏组件的水道的横向剖视图；

图6是本发明实施例2中保护屏组件的立体结构示意图；

图7是本发明实施例2中保护屏组件的水道的横向剖视图；

图8是本发明实施例3中保护屏组件的水道的横向剖视图；

图9是本发明3个实施例的水道横截面的对比表。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，本实施例中的矿热炉的保护屏，包括四个保护屏组件，各保护屏组件依次连接、组成圆筒。各保护屏组件均采用整块铜板1制成，所述铜板1内开有多条水道2。

各水道2分别沿铜板1的纵向排列，并且各水道2依次首尾相连，形成一条上下往复蜿蜒延伸的冷却水通道。这样能够有效的改善冷却效果。

所述保护屏还包括多条连接通道3，所述各水道2均设有进水口和出水口，两条相邻的水道2之间通过连接通道3连通，即一条水道2的出水口通过连接通道3连通另一条水道2的进水口。

所述铜板1采用无氧铜，所述铜板1采用整体锻压而成。

所述水道2采用钻孔而成。

由于所述铜板1是将无氧铜锭采用整体锻压的形式加工后，再通过钻深孔、弯板、机加工、焊接等工艺加工而成。并且铜板1内开设多条水道2，其顶面设有各水道2的进水口和出水口，多条纵向水道2，通过各进水管将各纵向流道依次首尾相连，形成一条在上下往复蜿蜒延伸的冷却水通道，因此冷却效果大幅改善，并且焊缝大幅减少、变形少，从而有效的延长保护屏的寿命。

所述铜板1的顶端设有吊耳4，各保护屏组件通过吊耳4吊挂在电极的保持筒上，多个铜板1组成圆筒，圆筒的外表面通过多块钢板5连接在一起。

任意两个相邻的铜板1相对的侧面之间通过可插合的凸缘6和凹槽7连接。也就是说，一块铜板1设有凸缘6，另一块铜板1设有与所述凸缘7对应的凹槽，所述凸缘6插入对应的凹槽7内。这样配合更加紧密，烟气难以通过缝隙进入圆筒形保护屏的内部。

在一块铜板1的一个侧面可以设置两个定位销8，在另一个侧面的对应位置设置定位销孔9，这样一块铜板1的一个侧面的定位销8可以与相邻的另一块铜板1的侧面的定位销孔9配合而起定位作用。

所述铜板1的内表面为曲面。

所述水道2的横截面为圆孔。

实施例2

如图6、7所示，本实施例中的矿热炉的保护屏与实施例1的区别在于:

所述铜板1的内表面设有两个凸台10。设置凸台10是为了增强焊接处的铜板1壁厚，相应地减薄铜板1其它部位的厚度，使铜板1的重量减轻，降低成本。

所述水道2＇的横截面为复合孔，所述复合孔由两个相同直径的圆孔（半径为20毫米）部分重叠而成，两个圆孔的圆心的间距为31.5毫米。

所述复合孔型水道与圆孔型水道相比，具有两大优势：一是换热能力强，复合孔型冷却通道与圆孔型相比，换热能力提高，冷却效果更均匀；二是铜板1的厚度可以减薄，有效的节约铜的用量，有效的降低投资成本。

实施例3

如图8所示，本实施例中的矿热炉的保护屏与实施例1的区别在于:

所述水道2＂的横截面为复合孔，所述复合孔由三个相同直径的圆孔（半径为17.5毫米）部分重叠而成，三个圆孔的圆心位于一条直线上，任意两个相邻圆孔的圆心的间距为21.5毫米，第一个圆孔的圆心到第三个圆孔的圆心的距离为43毫米。

所述每块铜板1内的水道2的两端分别单独连接一个进水管（未画出）和一个出水管（未画出），形成各自独立的冷却水循环系统。

图9是上述3个实施例中水道横截面的对比表：

在同等面积的条件下，复合孔型相对于圆孔型的换热面积（周长*单位长度）增加，提高换热能力；而厚度减少，使铜板能够制造得更薄，大幅降低采购成本。

本实施中铜板1的导热率是传统结构不锈钢材质的25倍，具有优越的导热性能；结构上减少了大部分的焊缝结构，寿命大大增强。

以上所述仅为本发明的3个较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明的权利要求范围所做的等同变换，均为本发明权利要求范围所覆盖。

Claims (9)

1. 一种矿热炉的保护屏，包括至少两个保护屏组件，各保护屏组件依次连接、组成圆筒，各保护屏组件均采用整块铜板制成，所述铜板内开有至少一条水道，其特征在于：任意两个相邻的铜板相对的侧面之间通过可插合的凸缘和凹槽连接，所述铜板的一个侧面设置一个或一个以上的定位销，所述铜板的另一个侧面的对应位置设置定位销孔。

2.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述水道在铜板外表面设有水道入口和水道出口。

3.如权利要求2所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述任意两个相邻的铜板内的水道均通过连接管依次连接，所有铜板内的水道连成一个冷却水循环系统。

4.如权利要求2所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述每块铜板内的水道的两端分别单独连接一个进水管和一个出水管，形成各自独立的冷却水循环系统。

5.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述铜板为加工态的铜板。

6.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述水道的横截面为圆孔。

7.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述水道的横截面为复合孔，复合孔由至少两个圆孔相互局部重叠而成。

8.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述铜板的内表面为曲面。

9.如权利要求1所述的矿热炉的保护屏，其特征在于：所述铜板的内表面设有至少一个凸台。