CN103712461A - 一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板，包括无氧铜制冷却板基体和钢制冷却水管，冷却水管设于冷却板基体内呈一次铸造成型结构，冷却板基体和冷却水管均为U形，冷却水管的进水口和出水口分别从冷却板基体的两端伸出。本发明采用的无氧铜冷却板基体和钢冷却水管一体铸造成型结构，替代现有的普通碳钢、不锈钢或纯铜制作的冷却板，大幅提高冷却板的冷却能力，同时增强冷却板机械性能，延长冷却板寿命，以提高矿热炉的使用寿命，降低生产和维护成本。

Description

一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板

技术领域

本发明涉及到有色金属冶炼用冷却设备，确切说涉及到一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板。

背景技术

矿热炉主要是利用电弧放电产生大量热量，据此熔炼矿石和金属的热工设备。近十几年来，国内外矿热炉冶炼技术迅速发展，高效、长寿已成为矿热炉冶炼技术发展的重要方向。由于矿热炉在电弧放电过程中能量集中，电弧区温度在3000℃以上，矿热炉壁体长时间地经受高温侵蚀。为了降低矿热壁体的表面温度，延长矿热炉使用寿命，通常需要在矿热炉外围安装冷却板。

矿热炉冷却板是为矿热炉的炉体提供冷却的设备，能够保护矿热炉免受炉体内高温流体的侵蚀，延长矿热炉寿命，保证其安全稳定生产。冷却设备一旦出现问题，矿热炉必须全面停产检修，将会带来重大经济损失。所以，冷却板的寿命和性能决定矿热炉的寿命，是矿热炉长寿、高效的重要保证。

当前国内外矿热炉行业普遍采用的冷却板材质主要是不锈钢板、普通钢板，通过将不锈钢板、普通钢板卷曲、拼装、焊接的方式，形成多条封闭的冷却水通道，当冷却水穿过该通道的过程中，将热量不断带出炉体外，据此降低矿热炉壁体的温度，使得矿热炉免受高温侵蚀。这种传统的设计存在以下不足：（1）与铜的导热性能相比（铜的常温导热系数约为400W·m-1·K-1），普通碳钢的导热性能较差（普通20#碳钢的常温导热系数约为40W·m-1·K-1），不锈钢的导热性能次之（常用的304不锈钢的常温导热系数约为20W·m-1·K-1），使得需要给冷却板提供更大流量和压力的冷却水，以保证冷却板的冷却能力。（2）传统的冷却水通道的拐角存在冷却水死角，造成冷却盲点较多，容易造成局部过热，引起冷却通道内局部冷却水沸腾，加重冷却水内杂质离子的沉淀析出，增加冷却水带走热量的阻力，降低冷却效果。（3）由于涉及的焊缝较多，容易发生漏水现象，一方面危害冷却板的正常使用，另一方面，一旦冷却水渗入到矿热炉内的高温液态金属中时，可能引起矿热炉内局部爆炸，将造成重大的安全隐患。

业内有采用纯铜铸造而成的冷却板的技术方案，即冷却板的基体和冷却水管都采用金属铜，这种方案存在如下不足：（1）冷却水管也采用金属铜，进一步提高了材料成本；（2）铜质冷却水管在铸造过程中容易发生熔穿和变形，生产过程成品率低；（3）铜质冷却水管在实际使用过程中由于强度低，在反复的受热膨胀、变形过程中，容易破损，进而发生漏水事故，造成安全隐患。

另外，业内还存在采用轧制纯铜作为基体的冷却板，然后通过钻孔的方式加工冷却通道的技术方案。这种方案也存在缺陷：（1）铸造而成的铜基体需要经过轧制，进一步提高了生产成本。（2）钻孔过程中往往发生偏孔的问题，造成冷却通道不对中，增加冷却水输入阻力，造成冷却水输送问题。（3）以钻孔的方式加工冷却通道，不能加工有拐角的通道，在冷却通道的拐角处，仍需采用焊接的方式。焊缝处容易发生前述的渗漏问题，存在安全隐患。

发明内容

    为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种矿热炉专用的铜基体内铸入钢管的新型冷却板，无氧铜为基体的冷却板和轧制钢冷却水管整体铸造成型，以取代传统的普通碳钢、不锈钢或纯铜冷却板。

本发明采取的技术方案为：

    一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板，包括无氧铜制冷却板基体和钢制冷却水管，其技术特点为，所述的冷却板基体和冷却水管为整体铸造成型，冷却水管设于冷却板基体内与冷却板基体紧密熔合。

进一步地，所述冷却板基体呈U形，冷却管的进水端和出水端分别从的U形冷却板基体冷却板两端伸出。

再进一步地，所述冷却水管为多根并列设置。

采取以上技术方案后，本发明的有益效果为：

（1）与普通碳钢、不锈钢冷却板相比，采用无氧铜基体冷却板提升了冷却板的整体导热冷却能力，降低了冷却水的使用量。

（2）由于钢的熔点高于铜，与纯铜冷却板相比，采用钢制冷却水管避免了冷却水管在铸造过程中发生的熔穿以及成品率低的问题。

（3）与采用普通碳钢、不锈钢冷却板或轧制纯铜冷却板相比，冷却水管与基体一次铸造成型，避免了焊接和轧制的死角、焊缝等不足，提高了生产效率，降低了生产成本，同时减少了冷却板的冷却盲点。

（4）采用钢制冷却水管，提高了冷却板的抗变形的能力和机械性能，延长冷却板的使用寿命。

综上，本发明采用铜基体内铸入钢管的冷却板提高了冷却板的综合性能，一次铸造成型简化了矿热炉冷却板的生产工艺，延长了冷却板寿命进而延长矿热炉的寿命，节约矿热炉的生产、维护成本；并且使得冷却水管与冷却板基体紧密结合，进一步提高冷却板冷却效果和机械性能。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的右视图。

图中：冷却板基体1，冷却水管2。

具体实施方式

    以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详述：

    如图所示，一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板包括冷却板基体1和多根冷却水管2。冷却板基体1采用无氧铜材料，冷却水管2采用20#钢，冷却板基体1和多根并列设置的冷却水管2经一次性整体铸造成型，冷却水管于冷却板基体内与冷却板基体紧密熔合，冷却板基体1和冷却水管2均呈U形，冷却水管2的进水口和出水口分别从U形冷却板基体1的两端伸出。

   冷却板用于矿热炉时，将冷却板置于矿热炉的高温区域内侧，冷却介质（如：水）按一定的流速从冷却板的冷却水管2的下部端口通过冷却板内部，热量从矿热炉内部传给冷却板基体1，冷却水管2中的冷却介质将热量从冷却板基体1中带出矿热炉，使得矿热炉的炉壳免受高温侵蚀，从而延长矿热炉的使用寿命。通过调节冷却水流量和流速来调节冷却板的冷却性能。

Claims (3)

1.一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板，包括无氧铜制冷却板基体和钢制冷却水管，其特征在于：所述的冷却板基体和冷却水管为整体铸造成型结构，冷却水管设于冷却板基体内与冷却板基体紧密熔合。

2.根据权利要求1所述的一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板，其特征在于：所述冷却板基体呈U形，冷却水管的进水端和出水端分别从U形冷却板基体的两端伸出。

3.根据权利要求1所述的一种矿热炉用的铜基体内铸入钢管的冷却板，其特征在于：所述冷却水管为多根并列设置。

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