CN108754055B - 一种带凸台铜冷却壁及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带凸台铜冷却壁，包括铜冷却壁本体，铜冷却壁本体内设有自前至后依次排列的多条冷却通道，铜冷却壁本体上设有由铜冷却壁本体的左端部弯折而成的凸台，冷却通道由设于铜冷却壁本体内的直线形冷却通道弯折而成；冷却通道包括第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段，第一直线通道段设于铜冷却壁本体且沿左右方向延伸，第二直线通道段设于凸台内，第一直线通道段的左端与弧形通道段一端一体连接，弧形通道段另一端与第二直线通道段的下端一体连接，第二直线通道段的上端在凸台的顶面上具有开口。本发明还提供上述带凸台铜冷却壁的一种制造方法。这种带凸台铜冷却壁提高铜冷却壁的使用寿命，大幅度提高材料利用率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金电炉设备技术领域，特别涉及一种带凸台铜冷却壁及其制造方法。
背景技术
随着现代高炉技术的发展，炉体的冷却技术也得到快速提高，其中铜板钻孔型铜冷却壁，相对于铸造铜冷却壁等冷却设备，其材料和导热优势已得到验证，现已大规模的成功应用在高炉炉腰、炉腹及炉身下部的高热负荷区域，对高炉长寿起到重要作用。
铜板钻孔型铜冷却壁，其冷却水道的形成工艺是采用压延铜板进行钻孔，并在起钻端采用堵头进行焊接密封，虽然在设计时，铜板钻孔型铜冷却壁的端部堵头端都位于相邻的铜冷却壁或铸铁冷却壁之间，以避免端部堵头直接裸露在高炉炉体内部，但由于铸铁冷却壁的使用寿命比铜冷却壁短，如图6-7所示，当铸铁冷却壁损坏后就会导致铜冷却壁的端部堵头裸露在高炉炉体内部，造成下降炉料的磨损或煤气流冲刷而损坏端部堵头；或者如图8所示，由于部分高炉的特殊炉体设计，造成炉腹铜冷却壁和炉缸风口区铸铁冷却壁的过渡衔接部位不合理，使炉腹铜冷却壁的下端面端部堵头直接悬空而裸露，承受风口气流的回旋冲刷而损坏端部堵头。
如图9所示，现有的铜板钻孔型铜冷却壁，是先铸造一定厚度的毛坯进行热压延变形，再加工毛坯的外形尺寸形成带凸台的铜冷却壁本体01，然后通过钻孔或其他机械加工方式在铜冷却壁本体01上去除材料，得到冷却通道02，冷却通道02两端分别设有进水口023和出水口024。冷却通道02包括第一直线通道段021和第二直线通道段022（冷却通道02呈L形），第一直线通道段021至少有一端具有开口05，第二直线通道段022处于凸台03内，第二直线通道段022的下端与第一直线通道段021的一端连通（通常先在铜冷却壁本体01钻孔形成第一直线通道段021，再在凸台03上钻孔形成第二直线通道段022，并使第二直线通道段022的下端与第一直线通道段021相通），第一直线通道段021的开口05通过端部堵头08焊接封住，在进水口023和出水口024处分别焊接有进水管06和出水管07，形成所需要的冷却通道02，使冷却流体按照设计所需要的流向通行。通常根据铜冷却壁本体的长度来选择单端钻孔或者两端钻孔以形成第一直线通道段021；单端钻孔使得第一直线通道段021的一端具有开口05，需要焊接一个端部堵头08；两端钻孔使得第一直线通道段021的两端均具有开口05，需要焊接两个端部堵头08，使得一个冷却通道02至少存在一个以上的端部堵头08进行焊接封堵开口05，就会产生至少一个堵头焊缝，一旦端部堵头08裸露在高炉炉体内部，容易造成下降炉料的磨损或高温煤气的冲刷而损坏端部堵头08，降低铜冷却壁的使用寿命。如图10所示，在加工带凸台的铜冷却壁的时候，需要保证凸台03的加工尺寸足够，预留的凸台03必须有一定长度和宽度，最后再根据所需凸台03的尺寸通过去除材料的方式把多余的铜材09加工掉，容易浪费很多材料，材料利用率较低，且增加生产成本。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种带凸台铜冷却壁，这种带凸台铜冷却壁的冷却通道不需要焊接堵头，不会产生堵头焊缝，提高铜冷却壁的使用寿命，大幅度提高材料利用率，降低生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种带凸台铜冷却壁，包括铜冷却壁本体，所述铜冷却壁本体内设有自前至后依次排列的多条冷却通道，其特征是：所述铜冷却壁本体上设有由铜冷却壁本体的左端部弯折而成的凸台，所述冷却通道由设于铜冷却壁本体内的直线形冷却通道弯折而成；冷却通道包括第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段，第一直线通道段设于铜冷却壁本体且沿左右方向延伸，第二直线通道段设于凸台内，第一直线通道段的左端与弧形通道段一端一体连接，弧形通道段另一端与第二直线通道段的下端一体连接，第二直线通道段的上端在凸台的顶面上具有开口。
通常，铜冷却壁本体上凸台所在的一面为冷面，另一面为热面。
通常，各条冷却通道互不连通。
通常，上述铜冷却壁本体采用铜板整体锻压的形式，通过单端钻孔或其他机械加工方式在铜冷却壁本体上去除材料，得到多条一端具有开口的直线形冷却通道。上述冷却通道的一端具有开口、另一端不具有开口，该开口可以作为冷却通道的进水口或出水口，使得冷却通道的端部无需端部堵头进行焊接封堵，不会产生堵头焊缝，避免堵头裸露在高炉炉体内部造成下降炉料的磨损或高温煤气的冲刷而损坏端部堵头，提高了铜冷却壁的使用寿命。另外，将铜冷却壁本体具有开口的一端，往铜冷却壁本体的冷面侧进行弯板加工后形成凸台，使得开口处于凸台的顶面上，且直线形冷却通道经弯折形成第二直线通道段、弧形通道段和第一直线通道段（弧形通道段处在铜冷却壁本体弯折处），在加工凸台的时候减少材料浪费，提高材料利用率，降低生产成本。
作为本发明的优选方案，所述开口设为所述冷却通道的进水口或出水口；所述铜冷却壁本体的冷面上开设有相应的出水口或进水口，且该出水口或进水口与第一直线通道段的右端连通。工作时，冷却流体从进水口进入到冷却通道内，冷却流体流经冷却通道后从出水口流出，能够有效带走高炉内传来的热量，对铜冷却壁本体进行保护。
作为本发明进一步的优选方案，所述进水口焊接有进水管，进水管的底部接口与进水口连通；所述出水口焊接有出水管，出水管的底部接口与出水口连通。上述进水管和出水管分别焊接在进水口和出水口处，供铜冷却壁本体进水和出水使用。
作为本发明的优选方案，所述冷却通道的截面为圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔。上述圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔都是以钻孔或其他机械加工方式形成的。上述复合孔是由两个以上相互连通的圆孔组成，复合孔中相邻两圆孔所在的圆相交，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。通常，复合孔中各圆孔相互平行。
作为本发明的一种方案，所述铜冷却壁本体的热面为平面。
作为本发明的另一种方案，所述铜冷却壁本体的热面上均布有挂渣槽。通过这种设置，使得铜冷却壁本体的热面上易于形成渣皮，能够更好的保护铜冷却壁。
作为本发明进一步的优选方案，所述挂渣槽为直槽或燕尾槽。
上述铜冷却壁本体的材质为铜或铜合金。
本发明还提供上述带凸台铜冷却壁的一种制造方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体；
（2）在铜冷却壁本体的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道，直线形冷却通道在铜冷却壁本体的左侧面具有开口且在铜冷却壁本体的右侧面无开口；
（3）清理直线形冷却通道之后，往直线形冷却通道内填入细砂并压实，压实后焊接封堵件将直线形冷却通道的开口封住；
（4）将铜冷却壁本体预热至400-700℃后，对铜冷却壁本体的左端部往铜冷却壁本体的冷面侧进行多次下压折弯加工，每次下压折弯加工折弯的角度为15-30°，直至弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体的左端形成凸台；同时直线形冷却通道经下压折弯后，形成所需的冷却通道，该冷却通道由一体连接的第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段组成；
（5）取下原先焊接在直线形冷却通道的开口上的封堵件后，倒出冷却通道内的细砂，将冷却通道内部清理干净，得到带凸台铜冷却壁。
优选方案中，上述加工方法还包括步骤（6），在铜冷却壁本体的冷面的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段右端连通的进水口或出水口，直线形冷却通道的开口构成出水口或进水口；然后在进水口和出水口上分别焊接进水管和出水管。
上述带凸台铜冷却壁还需要对铜冷却壁本体的左端面、右端面、前端面、后端面、冷面和热面分别通过铣削加工得到需要的外形，再进行打压检查合格后，带凸台铜冷却壁加工完成。
上述步骤（3）中填入细砂是为了在铜冷却壁本体进行下压折弯加工的时候，防止冷却通道的弯折处被过度下压变形；焊接封堵件是为了防止细沙从直线形冷却通道内跑出来。
作为本发明的优选方案，所述步骤（4）中弯板加工时，每次下压折弯的角度为15-20°。每次下压折弯时，可以根据不同厚度的铜冷却壁本体及工人的经验来选择不同的折弯角度。
上述步骤（4）中可根据不同体积的铜冷却壁本体进行调整加热温度，但加热的最高温度不能超过700℃；也可根据不同铜冷却壁本体的设计要求，通过铜冷却壁本体的弯板角度大小来确定是否需要对铜冷却壁本体进行二次加热及二次弯板。
另一种方案中，上述带凸台铜冷却壁的制造方法（适合弯折角度较小的情况），其特征在于包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体；
（2）在铜冷却壁本体的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道，直线形冷却通道在铜冷却壁本体的左侧面具有开口且在铜冷却壁本体的右侧面无开口；
（3）对铜冷却壁本体的左端部往铜冷却壁本体的冷面侧进行至少一次下压折弯加工，下压折弯的角度小于30°，使弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体的左端形成凸台；同时直线形冷却通道经下压折弯后，形成所需的冷却通道，该冷却通道由一体连接的第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段组成，得到带凸台铜冷却壁。
优选方案中，上述加工方法还包括步骤（4），在铜冷却壁本体的冷面的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段右端连通的进水口或出水口，原直线形冷却通道的开口构成出水口或进水口；然后在进水口和出水口上分别焊接进水管和出水管。
上述带凸台铜冷却壁还需要对铜冷却壁本体的左端面、右端面、前端面、后端面、冷面和热面分别通过铣削加工得到需要的外形，再进行打压检查合格后，带凸台铜冷却壁加工完成。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
这种带凸台铜冷却壁，采用冷却通道的一端具有开口、另一端不具有开口的设计，使得冷却通道的端部无需端部堵头进行焊接封堵，不会产生堵头焊缝，避免堵头裸露在高炉炉体内部造成下降炉料的磨损或高温煤气的冲刷而损坏端部堵头，提高了铜冷却壁的使用寿命。另外，将铜冷却壁本体具有开口的一端，往铜冷却壁本体的冷面侧进行弯板加工后形成凸台，使得开口处于凸台的顶面上，在加工凸台的时候减少材料浪费，提高材料利用率，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明实施例1中直线形冷却通道的结构示意图；
图4是本发明实施例1中直线形冷却通道下压折弯后的结构示意图；
图5是本发明实施例2的结构示意图；
图6是本发明背景技术中一种损坏端部堵头的结构示意图；
图7是本发明背景技术中另一种损坏端部堵头的结构示意图；
图8是本发明背景技术中另一种损坏端部堵头的结构示意图；
图9是本发明背景技术中现有铜板钻孔型铜冷却壁的结构示意图；
图10是本发明背景技术中凸台加工的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例1
如图1-4所示，本实施例中的带凸台铜冷却壁，包括铜冷却壁本体1，铜冷却壁本体1内设有自前至后依次排列的多条冷却通道2，铜冷却壁本体1上设有由铜冷却壁本体1的左端部弯折而成的凸台3，冷却通道2由设于铜冷却壁本体1内的直线形冷却通道4弯折而成；冷却通道2包括第一直线通道段21、弧形通道段22和第二直线通道段23，第一直线通道段21设于铜冷却壁本体1且沿左右方向延伸，第二直线通道段23设于凸台3内，第一直线通道段21的左端与弧形通道段22一端一体连接，弧形通道段22另一端与第二直线通道段23的下端一体连接，第二直线通道段23的上端在凸台3的顶面上具有开口5。
通常，铜冷却壁本体1上凸台3所在的一面为冷面11，另一面为热面12。
通常，各条冷却通道2互不连通。
通常，上述铜冷却壁本体1采用铜板整体锻压的形式，通过单端钻孔或其他机械加工方式在铜冷却壁本体1上去除材料，得到多条一端具有开口5的直线形冷却通道4。上述冷却通道2的一端具有开口5、另一端不具有开口，该开口5可以作为冷却通道2的进水口或出水口，使得冷却通道2的端部无需端部堵头进行焊接封堵，不会产生堵头焊缝，避免堵头裸露在高炉炉体内部造成下降炉料的磨损或高温煤气的冲刷而损坏端部堵头，提高了铜冷却壁的使用寿命。另外，将铜冷却壁本体1具有开口5的一端，往铜冷却壁本体1的冷面侧进行弯板加工后形成凸台3，使得开口5处于凸台3的顶面上，且直线形冷却通道4经弯折形成第二直线通道段23、弧形通道段22和第一直线通道段21（弧形通道段22处在铜冷却壁本体1弯折处），在加工凸台3的时候减少材料浪费，提高材料利用率，降低生产成本。
开口5设为冷却通道2的进水口24；铜冷却壁本体1的冷面上开设有相应的出水口25，且该出水口25与第一直线通道段21的右端连通。工作时，冷却流体从进水口24进入到冷却通道2内，冷却流体流经冷却通道2后从出水口25流出，能够有效带走高炉内传来的热量，对铜冷却壁本体1进行保护。
进水口24焊接有进水管6，进水管6的底部接口与进水口24连通；出水口25焊接有出水管7，出水管7的底部接口与出水口24连通。上述进水管6和出水管7分别焊接在进水口24和出水口25处，供铜冷却壁本体1进水和出水使用。
冷却通道2的截面为圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔。上述圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔都是以钻孔或其他机械加工方式形成的。上述复合孔是由两个以上相互连通的圆孔组成，复合孔中相邻两圆孔所在的圆相交，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。通常，复合孔中各圆孔相互平行。
铜冷却壁本体1的热面上均布有挂渣槽13，使得铜冷却壁本体1的热面12上易于形成渣皮，能够更好的保护铜冷却壁。
挂渣槽13为直槽。
铜冷却壁本体1的材质为铜或铜合金。
上述带凸台铜冷却壁的制造方法，包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体1；
（2）在铜冷却壁本体1的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道4，直线形冷却通道4在铜冷却壁本体1的左侧面具有开口5且在铜冷却壁本体1的右侧面无开口；
（3）清理直线形冷却通道4之后，往直线形冷却通道4内填入细砂并压实，压实后焊接封堵件将直线形冷却通道4的开口5封住；
（4）将铜冷却壁本体1预热至400℃（还可预热至500℃、550℃、600℃或者700℃）后，对铜冷却壁本体1的左端部往铜冷却壁本体1的冷面侧进行多次下压折弯加工，每次下压折弯加工折弯的角度为15°（折弯的角度还可为20°、25°或者30°），直至弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体1的左端形成凸台3；同时直线形冷却通道4经下压折弯后，形成所需的冷却通道2，该冷却通道2由一体连接的第一直线通道段21、弧形通道段22和第二直线通道段23组成；
（5）取下原先焊接在直线形冷却通道4的开口5上的封堵件后，倒出冷却通道2内的细砂，将冷却通道2内部清理干净，得到带凸台铜冷却壁。
上述加工方法还包括步骤（6），在铜冷却壁本体1的冷面11的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段21右端连通的出水口25，直线形冷却通道4的开口5构成进水口24；然后在进水口24和出水口25上分别焊接进水管6和出水管7。
上述带凸台铜冷却壁还需要对铜冷却壁本体1的左端面、右端面、前端面、后端面、冷面11和热面12分别通过铣削加工得到需要的外形，再进行打压检查合格后，带凸台铜冷却壁加工完成。
步骤（3）中填入细砂是为了在铜冷却壁本体1进行下压折弯加工的时候，防止冷却通道2的弯折处被过度下压变形；焊接封堵件是为了防止细沙从直线形冷却通道4内跑出来。
步骤（4）中弯板加工时，每次下压折弯时，可以根据不同厚度的铜冷却壁本体1及工人的经验来选择不同的折弯角度。
步骤（4）中可根据不同体积的铜冷却壁本体1进行调整加热温度，但加热的最高温度不能超过700℃；也可根据不同铜冷却壁本体1的设计要求，通过铜冷却壁本体1的弯板角度大小来确定是否需要对铜冷却壁本体1进行二次加热及二次弯板。
实施例2
如图5所示，本实施例中的带凸台铜冷却壁及其制造方法与实施例1的区别在于：
铜冷却壁本体1的热面12为平面。
实施例3
本实施例中的带凸台铜冷却壁及其制造方法与实施例1的区别在于：
一种带凸台铜冷却壁的制造方法（适合弯折角度较小的情况），包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体1；
（2）在铜冷却壁本体1的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道4，直线形冷却通道4在铜冷却壁本体1的左侧面具有开口5且在铜冷却壁本体1的右侧面无开口；
（3）对铜冷却壁本体1的左端部往铜冷却壁本体1的冷面侧进行一次下压折弯加工，下压折弯的角度为10°（折弯的角度还可为20°、25°或者29°），使弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体1的左端形成凸台3；同时直线形冷却通道4经下压折弯后，形成所需的冷却通道2，该冷却通道2由一体连接的第一直线通道段21、弧形通道段22和第二直线通道段23组成，得到带凸台铜冷却壁。
上述加工方法还包括步骤（4），在铜冷却壁本体1的冷面的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段21右端连通的出水口25，原直线形冷却通道4的开口5构成进水口24；然后在进水口24和出水口25上分别焊接进水管6和出水管7。
上述带凸台铜冷却壁还需要对铜冷却壁本体1的左端面、右端面、前端面、后端面、冷面11和热面12分别通过铣削加工得到需要的外形，再进行打压检查合格后，带凸台铜冷却壁加工完成。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种带凸台铜冷却壁的制造方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体；
（2）在铜冷却壁本体的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道，直线形冷却通道在铜冷却壁本体的左侧面具有开口且在铜冷却壁本体的右侧面无开口；
（3）清理直线形冷却通道之后，往直线形冷却通道内填入细砂并压实，压实后焊接封堵件将直线形冷却通道的开口封住；
（4）将铜冷却壁本体预热至400-700℃后，对铜冷却壁本体的左端部往铜冷却壁本体的冷面侧进行多次下压折弯加工，每次下压折弯加工折弯的角度为15-30°，直至弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体的左端形成凸台；同时直线形冷却通道经下压折弯后，形成所需的冷却通道，该冷却通道由一体连接的第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段组成；
（5）取下原先焊接在直线形冷却通道的开口上的封堵件后，倒出冷却通道内的细砂，将冷却通道内部清理干净，得到带凸台铜冷却壁。
2.如权利要求1所述的带凸台铜冷却壁的制造方法，其特征在于：还包括步骤（6），在铜冷却壁本体的冷面的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段右端连通的进水口或出水口，直线形冷却通道的开口构成出水口或进水口；然后在进水口和出水口上分别焊接进水管和出水管。
3.一种带凸台铜冷却壁的制造方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将整块铜板锻压成铜冷却壁本体；
（2）在铜冷却壁本体的左侧面自左至右钻孔，得到沿左右方向延伸的直线形冷却通道，直线形冷却通道在铜冷却壁本体的左侧面具有开口且在铜冷却壁本体的右侧面无开口；
（3）对铜冷却壁本体的左端部往铜冷却壁本体的冷面侧进行至少一次下压折弯加工，下压折弯的角度小于30°，使弯板角度满足设计要求，在铜冷却壁本体的左端形成凸台；同时直线形冷却通道经下压折弯后，形成所需的冷却通道，该冷却通道由一体连接的第一直线通道段、弧形通道段和第二直线通道段组成，得到带凸台铜冷却壁。
4.如权利要求3所述的带凸台铜冷却壁的制造方法，其特征在于：还包括步骤（4），在铜冷却壁本体的冷面的右端进行钻孔加工得到与第一直线通道段右端连通的进水口或出水口，原直线形冷却通道的开口构成出水口或进水口；然后在进水口和出水口上分别焊接进水管和出水管。
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