CN108826994A - 水循环冷却器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水循环冷却器及其制造方法，水循环冷却器包括冷却器基体和冷却管道。冷却器基体包括冷却器壁，冷却器壁围出截面呈直角梯形的冷却器腔，直角梯形的直角端为敞口端；冷却管道设置在冷却器壁内，冷却管道并行设置有两条。两条冷却管道并行设计能够防止其中一条堵塞后，由于缺少冷却水而导致短时间内烧毁该冷却器，水循环冷却器的冷却效果较好，水循环冷却器的使用寿命也较长。

Description

水循环冷却器及其制造方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于对在冶金时使用的熔炼炉的炉壳进行冷却的水循环冷却器及其制造方法。

背景技术

随着冶金工业的发展，以及环保和节能方面的要求，近年来发展出了多种冶炼技术，比如熔融还原炼铁技术。

熔融还原炼铁技术能够实现向熔炼炉中连续喷矿粉，并能够连续输出铁水，在液态熔渣与液态金属分界面处熔融还原反应异常活跃，急切需要一种适用于此强侵蚀环境下的冷却器，以达到延长熔炼炉的使用寿命、对熔炼炉的炉壳提高冷却效果好的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水循环冷却器，作为同一种构思，本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种制造该水循环冷却器的制造方法，本发明的水循环冷却器使用寿命更长，对熔炼炉的炉壳的冷却效果更好。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：水循环冷却器，所述水循环冷却器包括冷却器基体和冷却管道；所述冷却器基体包括冷却器壁，所述冷却器壁围出截面呈直角梯形的冷却器腔，所述直角梯形的直角端为敞口端；所述冷却管道设置于所述冷却器壁内，所述冷却管道并行设置有两条。

进一步的，所述冷却器壁包括底壁、顶壁、竖向侧壁、斜壁；所述侧壁设置有三个，分别为相对设置的第一侧壁与第二侧壁，以及连接所述第一侧壁与所述第二侧壁的第三侧壁，所述第三侧壁矮于所述第一侧壁、所述第二侧壁；所述直角梯形的锐角处截角，所述截角处成为所述第三侧壁。

进一步的，两条所述冷却管道分别为冷却管一、冷却管二，所述冷却管一包括若干段首尾相连的U形管段一，所述冷却管二包括若干段首尾相连的U形管段二，位置相对应的所述U形管段一与所述U形管段二嵌套设置。

进一步的，所述冷却管一与所述冷却管二的进水口和出水口皆伸出所述冷却器基体外。

进一步的，所述冷却器基体的外表面设置有挂渣槽。

进一步的，所述冷却管道为导热性好、熔点高材质的冷却管道，所述冷却器基体为导热性好且具有抗氧化性材质的铸件，所述冷却管道与所述冷却器基体铸造为一体。

进一步的，所述冷却器腔内填充有耐火材料。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：水循环冷却器的制造方法，所述水循环冷却器的制造方法包括以下步骤：a)制作冷却管道：向管材内填充耐高温、粒度小、且流动性好的填充物，对所述管材进行弯制，制得所述冷却管道；b)一体铸造：将两条所述冷却管道并行放置于所述冷却器基体的模型中，向所述模型中浇铸导热性好且具有抗氧化性材质的液态金属，所述冷却管道的熔点高于所述液态金属的浇铸温度；c)清理冷却管道：铸造完成后，采用压缩气体将所述冷却管道内部的所述填充物吹出。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

水循环冷却器包括冷却器基体和冷却管道。冷却器基体包括冷却器壁，冷却器壁围出截面呈直角梯形的冷却器腔，直角梯形的直角端为敞口端；冷却管道设置在冷却器壁内，冷却管道并行设置有两条。两条冷却管道并行设计能够防止其中一条堵塞后，由于缺少冷却水而导致短时间内烧毁该冷却器，水循环冷却器的冷却效果较好，水循环冷却器的使用寿命也较长。

冷却器壁包括底壁、顶壁、竖向侧壁、斜壁；侧壁设置有三个，分别为相对设置的第一侧壁与第二侧壁，以及连接第一侧壁与第二侧壁的第三侧壁，第三侧壁矮于第一侧壁、第二侧壁；直角梯形的锐角处截角，截角处成为第三侧壁。两条冷却管道分别为冷却管一、冷却管二，冷却管一包括若干段首尾相连的U形管段一，冷却管二包括若干段首尾相连的U形管段二，位置相对应的U形管段一与U形管段二嵌套设置，组成双循环冷却水回路。这样的布置方式使得两条冷却管道在冷却器基体内并排均匀排布并且排布密度大，可以快速均匀地带走冷却器基体吸收的热量，冷却效果好，保护冷却器基体免受烧损；并防止一路冷却水堵塞后，短时间内烧损该冷却器。

冷却管道为为导热性好的熔点高于冷却器基体浇铸温度的材质，冷却器基体为导热性好且具有抗氧化性材质的铸件，冷却管道与冷却器基体铸造为一体，这样一体成型后的冷却管道与冷却器基体之间在高温环境下无分层现象，水冷却效果好，在高温环境下长时间使用不会出现开裂漏水的现象。

冷却器腔内填充有耐火材料。在冷却器使用时，能够有效防止冷却器基体受热变形。

冷却管一与冷却管二的进水口和出水口皆伸出冷却器基体外，便于冷却管一和冷却管二与外界水源的连接。

冷却器基体的外表面设置有挂渣槽。在使用过程中通过挂渣槽使得冷却器基体外层凝结一层渣壳，以便于更好地保护冷却器基体免受烧损。

附图说明

图1是本发明的水循环冷却器的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1中冷却管道的结构示意图；

图5是本发明的水循环冷却器使用状态时的结构示意图；

图中，1-冷却器基体，11-挂渣槽，1a-顶壁，1b-底壁，1c-第一侧壁，1d-第二侧壁，1e-第三侧壁，1f-斜壁，2-耐火材料，31-冷却管一，311-冷却管一进水口，312-冷却管一出水口，31a-顶壁冷却管一管段，31b-底壁冷却管一管段，31c-第一侧壁冷却管一管段，31d-第二侧壁冷却管一管段，31e-第三侧壁冷却管一管段，31f-斜壁冷却管一管段，32-冷却管二，321-冷却管二进水口，322-冷却管二出水口，32a-顶壁冷却管二管段，32b-底壁冷却管二管段，32c-第一侧壁冷却管二管段，32d-第二侧壁冷却管二管段，32e-第三侧壁冷却管二管段，32f-斜壁冷却管二管段，4-炉壳，5-耐火砖，6-水冷炉衬，7-液态熔渣，8-金属溶液。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

结合图1至图4共同所示，一种水循环冷却器，它包括冷却器基体1和冷却管道；冷却器基体1包括冷却器壁，冷却器壁围出截面呈直角梯形的冷却器腔，直角梯形的直角端为敞口端；冷却管道设置在冷却器壁内，冷却管道并行设置有两条。两条冷却管道并行设计能够防止其中一条堵塞后，由于缺少冷却水而导致短时间内烧毁该冷却器。

冷却器壁包括底壁1b、顶壁1a、竖向侧壁、斜壁1f；侧壁设置有三个，分别为相对设置的第一侧壁1c与第二侧壁1d，以及连接第一侧壁1c与第二侧壁1d的第三侧壁1e，第三侧壁1e矮于第一侧壁1c、第二侧壁1d；直角梯形的锐角处截角，截角处成为第三侧壁1c。直角梯形的锐角处也可以不截角。

两条冷却管道分别为冷却管一31、冷却管二32，冷却管一31包括若干段首尾相连的U形管段一，冷却管二32包括若干段首尾相连的U形管段二，位置相对应的U形管段一与U形管段二嵌套设置。在顶壁1a上嵌套有顶壁冷却管一管段31a和顶壁冷却管二管段32a；在底壁1b上嵌套有底壁冷却管一管段31b和底壁冷却管二管段32b；在第一侧壁1c上嵌套有第一侧壁冷却管一管段31c和第一侧壁冷却管二管段32c；在第二侧壁1d上嵌套有第二侧壁冷却管一管段31d和第二侧壁冷却管二管段32d；在第三侧壁1e上嵌套有第三侧壁冷却管一管段31e和第三侧壁冷却管二管段32e；在斜壁1f上嵌套有斜壁冷却管一管段31f和斜壁冷却管二管段32f。

这样布置冷却管道，使得冷却管道在冷却器基体1内并排均匀排布并且排布密度大，可以快速均匀地带走冷却器基体1吸收的热量，冷却效果好，保护冷却器基体1免受烧损；并防止其中一路冷却水堵塞后，短时间内烧损该冷却器。

冷却管一31的冷却管一进水口311和冷却管一出水口312伸出冷却器基体1外，冷却管二32的冷却管二进水口321和冷却管二出水口322伸出冷却器基体1外，便于冷却管一31和冷却管二32与外界水源的连接。

在冷却器基体1的外表面还设置有多个挂渣槽11。

冷却管道为为导热性好的熔点高于冷却器基体1浇铸温度的材质的冷却管道，可以选择采用不锈钢材质的冷却管道。冷却器基体1为导热性好且具有一定抗氧化性材质的铸件，可以选择采用磷无氧铜材质的冷却器基体。冷却管道与冷却器基体1铸造为一体。

在冷却器使用时，为了能够有效防止冷却器基体1受热变形，在冷却器腔内填充有耐火材料2。

制造该冷却器时，水循环冷却器的制造方法包括以下步骤：

a)制作冷却管道：向管材内填充耐高温、粒度小、且流动性好的填充物，对管材进行弯制，制得冷却管道，管材可以选择采用不锈钢管材，填充物可以选择使用石英砂，能够有效防止在浇铸过程中液态金属烧破冷却管材而导致堵塞冷却管道。冷却管一31和冷却管二32的直径大小按照冷却时所需要的冷却量进行设计。对冷却管一31与冷却管二32进行弯制的过程对于本领域技术人员来说，属于公知常识，在此不再赘述。

b)一体铸造：将两条冷却管道并行放置于冷却器基体1的模型中，向模型中浇铸导热性好且具有抗氧化性材质液态金属，液态金属可以为液态的磷无氧铜，冷却管道的熔点高于液态金属的浇铸温度。

c)清理冷却管道：铸造完成后，采用压缩气体将冷却管道内部的填充物吹出，压缩气体可以采用压缩空气。

测试冷却管一31和冷却管二32的水流量是否符合设计要求。

结合图5所示，该水循环冷却器用于冶金行业的熔炼炉中，对液态熔渣7处强侵蚀环境下的炉壳4进行冷却时，直接与高温的液态熔渣7接触。将熔炼炉的炉壳4内壁上布置若干个水循环冷却器，冷却管一进水口311和冷却管二进水口321接通外界水源，冷却水经过冷却管一31和冷却管二32之后，由冷却管一出水口312和冷却管二出水口322排出。冷却器基体1的下端面放置在耐火砖5上，耐火砖5直接与金属溶液8接触，冷却器基体1的上端面与水冷炉衬6相接触。通过冷却水的循环以达到保护炉壳4的效果。

本说明书中涉及到的带有序号命名的技术特征(如冷却管一、冷却管二、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁等)，仅仅是为了区别各技术特征，并不代表各技术特征之间的位置关系、安装顺序及工作顺序等。

在本说明书的描述中，需要理解的是，“顶壁”、“底壁”、“竖向侧壁”、“上端面”、“下端面”等描述的方位或者位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅是本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.水循环冷却器，其特征在于，所述水循环冷却器包括冷却器基体和冷却管道；

所述冷却器基体包括冷却器壁，所述冷却器壁围出截面呈直角梯形的冷却器腔，所述直角梯形的直角端为敞口端；

所述冷却管道设置于所述冷却器壁内，所述冷却管道并行设置有两条。

2.如权利要求1所述的水循环冷却器，其特征在于，所述冷却器壁包括底壁、顶壁、竖向侧壁、斜壁；所述侧壁设置有三个，分别为相对设置的第一侧壁与第二侧壁，以及连接所述第一侧壁与所述第二侧壁的第三侧壁，所述第三侧壁矮于所述第一侧壁、所述第二侧壁；所述直角梯形的锐角处截角，所述截角处成为所述第三侧壁。

3.如权利要求2所述的水循环冷却器，其特征在于，两条所述冷却管道分别为冷却管一、冷却管二，所述冷却管一包括若干段首尾相连的U形管段一，所述冷却管二包括若干段首尾相连的U形管段二，位置相对应的所述U形管段一与所述U形管段二嵌套设置。

4.如权利要求3所述的水循环冷却器，其特征在于，所述冷却管一与所述冷却管二的进水口和出水口皆伸出所述冷却器基体外。

5.如权利要求1所述的水循环冷却器，其特征在于，所述冷却器基体的外表面设置有挂渣槽。

6.如权利要求1所述的水循环冷却器，其特征在于，所述冷却管道为导热性好、熔点高材质的冷却管道，所述冷却器基体为导热性好且具有抗氧化性材质的铸件，所述冷却管道与所述冷却器基体铸造为一体。

7.如权利要求1所述的水循环冷却器，其特征在于，所述冷却器腔内填充有耐火材料。

8.水循环冷却器的制造方法，其特征在于，所述水循环冷却器的制造方法包括以下步骤：

a)制作冷却管道：向管材内填充耐高温、粒度小、且流动性好的填充物，对所述管材进行弯制，制得所述冷却管道；

b)一体铸造：将两条所述冷却管道并行放置于所述冷却器基体的模型中，向所述模型中浇铸导热性好且具有抗氧化性材质的液态金属，所述冷却管道的熔点高于所述液态金属的浇铸温度；

c)清理冷却管道：铸造完成后，采用压缩气体将所述冷却管道内部的所述填充物吹出。