CN110325808B - 用于冶金炉的冷却板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冶金炉的冷却板(10)，包括主体(12)，所述主体(12)具有前表面(14)和相对的后表面(16)、顶表面(18)和相对的底表面(20)以及两个相对的侧表面(22，24)。所述主体(12)中具有至少一个冷却通道，所述冷却通道具有位于所述后表面(16)中的开口；其中，在使用中，所述主体(12)的所述前表面(14)朝向炉内部。根据本发明，所述冷却板(10)包括至少一个冷却管(32)，所述至少一个冷却管(32)布置在形成于所述前表面(14)中的至少一个细长凹槽(30)中。所述冷却管(32)具有细长的中间部分(34)，并且在所述中间部分(34)的任一端具有成角度的分支(36，38)，所述冷却管(32)形成所述冷却通道。所述冷却管(32)布置在所述细长凹槽(30)中，使得所述成角度的分支(36，38)穿过位于主体(12)的后表面(16)中的开口伸出。

Description

用于冶金炉的冷却板

技术领域

本发明一般涉及用于冶金炉，例如高炉的冷却板，特别涉及具有用于修复受损冷却板的装置的冷却板。

背景技术

用于冶金炉的冷却板，也称为“板条”，在本领域中是公知的。它们用于覆盖冶金炉，例如高炉或电弧炉的外壳的内壁，在炉内和炉外壳之间提供排热保护罩。它们通常还为炉内的耐火砖衬里、耐火喷浆或工艺生成的吸积层提供锚定装置。

最初，冷却板是铸铁板，其中铸有冷却通道。作为铸铁冷却壁的替代方案，已开发出铜冷却壁。如今，用于冶金炉的大多数冷却板由铜、铜合金或最近的钢制成。

耐火砖衬里、耐火喷射材料或工艺生成的吸积层形成保护层，该保护层设置在板状体的热面前面。该保护层可用于保护冷却板免受由炉内的恶劣环境引起的劣化。然而，在实践中，炉子也在没有该保护层的情况下运行，导致热面的层状肋条的腐蚀。

如本领域所公知的，虽然高炉最初在板条的前侧设置有耐火砖衬里或者插入板条的凹槽中的钢板，但是在运行期间该衬里会磨损。特别是，据观察，在炉腹段，耐火衬里可能会相对迅速地消失。

当冷却板主要通过磨耗而磨损时，循环通过冷却通道的冷却剂可能泄漏到炉子中，或者高炉煤气可能进入冷却回路。当然要避免这种泄漏。

当检测到此类泄漏时，第一反应通常是停止向泄漏的冷却通道供给冷却剂，直到下一次编程停止，在此期间，可通过冷却通道供给柔性软管，如JP2015187288A中所述。随后，柔性软管与冷却剂供给相连，并且冷却剂可以通过冷却板内的柔性软管供给。因此，冶金炉可以在不更换损坏的冷却板的情况下进一步运行。

然而，一旦通过泄漏的冷却通道的冷却剂供给中断，来自炉子的材料可能会进入冷却通道，从而妨碍柔性软管的后续安装。

严重磨损的冷却板导致通道周围的铜的温度升高，从而导致铜的机械性能损失。在某些情况下，这可能导致冷却板完全破坏，使得炉壳直接暴露于高热负荷和磨损。

而且，将柔性软管安装到冷却通道中是相当复杂的。柔性软管需要具有比冷却通道更小的直径并且具有相当薄的壁厚以在冷却通道的斜角/拐角中操纵。柔性软管的这种薄壁厚度不能长时间耐受磨损。因此，柔性软管只允许在短时间内延长冷却板的寿命。

技术问题

本发明的目的是提供一种改进的冷却板，在冷却剂泄漏的情况下提供快速有效的维修。本发明的另一个目的是提供一种生产速度更快、成本更低的冷却板。该目的通过如权利要求1所述的冷却板实现。

发明内容

本发明涉及一种用于冶金炉的冷却板，包括主体，所述主体具有前表面和相对的后表面、顶表面和相对的底表面以及两个相对的侧表面。主体中具有至少一个冷却通道，冷却通道具有位于所述后表面中的开口。在使用中，主体的前表面朝向炉内部。

根据本发明，冷却板包括至少一个冷却管，该冷却管具有细长的中间部分，并且在中间部分的任一端具有成角度的分支，所述至少一个冷却管形成所述冷却通道。

所述冷却面板还包括形成在所述主体的前表面中的至少一个细长凹槽，所述至少一个冷却管布置在所述至少一个细长凹槽中，使得所述成角度的分支穿过位于所述主体的后表面中的开口伸出。

通过将冷却管安装在形成于冷却板的前表面的凹槽中，可以快速安装冷却管，这在要更换损坏的冷却管时特别重要。实际上，可以从凹槽中移除损坏的冷却管，并且可以安装新的未损坏的冷却管，使得冷却板可用于进一步使用。

应该注意的是，本发明的冷却管还可以用于修复传统冷却板(即最初未设想接收这种冷却管的冷却板)的损坏的冷却通道。通常，如果传统的冷却板损坏，则柔性软管可以穿过损坏的冷却通道，以试图在冷却通道内形成冷却剂通道。然而，这种柔性软管的安装相当精细且耗时。建议不要安装这种柔性软管，而是在冷却板的前表面形成细长凹槽，然后在新形成的凹槽中安装根据本发明的冷却管。

需要特别说明的事实是，冷却管包括中间部分，并且在中间部分的任一端具有成角度的分支。实际上，冷却管的成角度的分支形成和布置成当冷却管布置在冷却板的主体中时从冷却板的后表面伸出。这些伸出的成角度的分支用作冷却剂供给管，在现有技术的解决方案中，冷却剂供给管被焊接到冷却板的后表面上。然而，这种焊接相当耗时，因此使冷却板的制造相当昂贵。通过提供具有整体供给管的冷却管，不再需要这种焊接，从而加速了制造过程并节省了成本。

而且，传统冷却板的制造需要在主体中形成冷却通道，随后形成和成形板，最后焊接供给管。利用本发明，不需要在安装冷却管之后形成和成形冷却板的主体，因此再次节省了制造时间和成本。

优选地，冷却管具有前表面，该前表面具有轮廓，当冷却管布置在主体中时，该轮廓匹配主体的前表面的轮廓。实际上，主体的前表面可以具有带有交替的肋和凹槽的结构化表面。在这种情况下，冷却管的前表面优选具有匹配的带有交替的肋和凹槽的结构化表面。冷却板实际上通常在其前表面上包括交替的肋和凹槽。由于冷却管布置在冷却板的主体的前表面的凹槽中，冷却管的前表面具有匹配的结构化表面，允许冷却板具有典型的一般肋槽结构。

冷却管的前表面优选地与冷却管一体地形成。这不仅保证了安全且坚固的结构，而且还允许冷却管的前表面和通过冷却管的冷却剂之间的良好热传递。

冷却管和前表面可以通过挤压、机加工、铸造或3D打印形成。3D打印尤其允许形成复杂的形状。

冷却管的中间部分可具有圆形、椭圆形或矩形横截面，具体取决于冷却板主体中凹槽的形状。

优选地，细长凹槽和冷却管形成为提供自锁装置，以便将冷却管牢固地保持在细长凹槽内并确保冷却管和冷却板的主体之间的适当传导热传递。

细长凹槽可包括突起，而冷却管可包括用于在其中接收突起的通道。或者，当然，冷却管可包括突起，而细长凹槽包括通道。突起和通道可以是局部的或在冷却管的整个长度上延伸。为了将冷却管安装在细长凹槽中并将突起接合在凹槽中，可以用足够的力将冷却管压入细长凹槽中，以迫使突起进入通道。或者，可以加热冷却板的主体使其膨胀，从而允许突起布置在通道中。随着冷却板随后冷却，冷却板收缩并且突起安全地布置在通道中。

主体的至少一个肋和冷却管的至少一个肋可以设置有配合的通孔，其中当冷却管布置在细长凹槽内时，通孔对齐。然后可以穿过通孔布置螺栓。这种螺栓允许将冷却管固定在细长凹槽内。

优选地，螺栓包括具有螺纹的轴端，并且设置有与轴端配合的螺母。拧紧所述螺母以将冷却管紧紧地固定在细长凹槽内。这不仅防止冷却管从细长凹槽中掉出，而且迫使细长凹槽的侧壁紧紧地推压冷却管，从而也改善了冷却管和冷却板主体之间的热传递。

根据优选实施方式，至少一个细长凹槽沿基本平行于冷却板主体侧面的方向形成在前表面中。如果主体的前表面具有带有交替的肋和凹槽的结构化轮廓，则这些肋和凹槽通常沿垂直于主体的侧面的方向布置。因此，冷却管的前表面应具有与主体的前表面相匹配的轮廓，即冷却管的前表面应该具有肋和凹槽。

根据另一实施方式，至少一个细长凹槽沿基本垂直于冷却板主体侧面的方向形成在前表面中。在这种情况下，细长凹槽将平行于主体前表面中的肋和凹槽。因此，可以极大地简化冷却管前表面的成形。优选地，细长凹槽可以完全形成在主体的前表面的肋内。

附图说明

从以下参考附图的若干非限制性实施方式的详细描述中，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的冷却板的立体图；

图2是图1所示冷却板的主体的立体图；

图3是图1所示冷却板的冷却管的立体图；

图4是根据本发明第二实施方式的冷却板的立体图；

图5是图4所示冷却板的主体的立体图；

图6是图4所示冷却板的冷却管的立体图；

图7是图4所示冷却板的横截面图；

图8是根据另外的实施方式的冷却板的一系列横截面；和

图9是根据本发明又一实施方式的冷却板的立体图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明第一实施方式的冷却板10，其中冷却板10包括主体12，主体12通常由板坯形成，板坯例如由铜、铜合金、铸铁、钢或这些材料的混合组合制成的铸体或锻造体制成。主体12具有面向冶金炉内部的前表面14(通常称为热面)和面向炉壳的相对的后表面16(通常称为冷面)。冷却板10的基本上为矩形的主体12具有顶表面18和相对的底表面20以及两个相对的侧表面22、24。主体12内布置有至少一个冷却通道，用于通过其供给冷却剂。主体12具有开口，开口位于后表面16对应于冷却通道的入口端和出口端。

如本领域所公知的，主体12的前表面14优选地具有结构化表面，该结构化表面特别具有交替的肋26和凹槽28。当冷却板10安装在炉中时，凹槽28和多层肋26通常水平设置，以提供用于耐火砖衬里(未示出)的锚固装置。

冷却板10包括细长凹槽30(在图2中更好地看到)，细长凹槽30位于冷却板10的前表面14中。如图2所示，这种细长凹槽30可从顶表面18延伸到底表面20。

冷却板10还包括冷却管32，如图3所示。这种冷却管32具有细长的中间部分34并且在其任一端处具有成角度的分支36、38。冷却管32的尺寸被设计成紧密地配合在主体12中的细长凹槽30内，而成角度的分支36、38从主体12的后表面16伸出。冷却管34的中间部分34在主体12内形成冷却通道，而成角度的分支36、38形成冷却剂供给管。

冷却管32还具有前表面40，前表面40具有带有切口部分42的结构化表面，切口部分42形成交替的肋44和凹槽46。冷却管32的前表面40的肋44和凹槽46形成为使得当冷却管32布置在主体12的细长凹槽30中时，它们与主体12的前表面14的肋26和凹槽28匹配。

冷却管32具有与形成在主体12的前表面14中的细长凹槽30互补的形状。

为了将冷却管32保持在细长凹槽30中，细长凹槽30设置有突起48，突起48与布置在冷却管32的侧部中的通道50配合，从而提供自锁结构。

一旦冷却管32布置在细长凹槽30中，冷却管就通过突起48和通道50布置牢固地保持在适当位置。由于冷却管32具有与细长凹槽30互补的形状，冷却管32和主体12形成冷却板10，冷却板10的前表面14与在冷却管32中循环的冷却剂之间的热传递得以保持。

典型的冷却板10包括多个冷却通道，以便在炉内部和外炉壳之间提供排热保护罩。在图1至图3所示的实施方式中，冷却板10设有三个这样的冷却通道。换句话说，主体12包括三个细长凹槽30和布置在其中的三个冷却管32。

在高炉或类似物运行期间，耐火砖衬里由于下降的负载材料而腐蚀，导致冷却板不受保护并暴露于高炉内的恶劣环境。

主体12的前表面14可设置有用于保护冷却板免受磨损的装置。这种装置的一个例子可以是设置在凹槽28、46中的金属插件(未示出)。

然而，由于冷却板10暴露于高炉内的恶劣环境中，冷却板10和冷却管32会发生磨损。如果冷却管32损坏，来自冷却管32的冷却剂可能泄漏到炉子中。在这种情况下，损坏的冷却管32被移除并且用新的未损坏的冷却管32替换。

应该注意的是，本发明的冷却管32也可用于修复传统冷却板的受损冷却通道。这种传统冷却板的主体内的冷却通道通常通过任何已知的方法获得，例如铸造或钻孔。通过焊接将供给管连接到冷却板的后表面，并且通过冷却通道供给冷却剂。冷却剂与冷却板的主体的材料直接接触。如果冷却板在操作中损坏，在冷却通道和冷却板的前面之间形成磨损或裂缝，则来自冷却通道的冷却剂可能泄漏到炉子中。为了修理这种冷却板，可以在冷却板的前表面切出细长凹槽。然后可以将根据本发明的冷却管32安装在细长凹槽中，冷却板可以再次使用。

图4、图5和图6示意性地示出了根据本发明第二实施方式的冷却板10。由于该第二实施方式的许多特征与第一实施方式的特征相同，因此这里不再重复。主要是突出差异。如图6所示，冷却管32具有前表面40，该前表面40比其连接的中间部分34的横截面宽得多。同样，主体12的前表面14中的细长凹槽30的形状与冷却管32的形状互补，使得冷却管32贴合地配合在其中。图5还示出了主体12的后表面16中的开口52、54，成角度的分支36、38通过开口52、54供给。

为了将冷却管32固定在细长凹槽30中，主体12的一些肋26和冷却管32的一些肋44设置有配合的通孔56、58。当冷却管32正确地布置在细长凹槽30内时，通孔56、58对齐并且螺栓60穿过其中。图7是横跨图4的冷却板10的横截面图，并示出了布置在三个细长凹槽30中的三个冷却管32。图7还示出了穿过主体12和冷却管32的肋26、44的轴60。在轴60的每个端部可以布置螺母62以与螺栓60的螺纹端配合。通过拧紧螺母62，可以使主体12和冷却管32之间的连接更牢固。这不仅确保了冷却管32保持在适当位置，而且还改善了冷却管32和主体12之间的热传递。

图8示出了冷却面板10的另外的实施方式，以说明进一步的设计。冷却管32的中间部分34可以例如具有如A和C所示的圆形横截面或如B所示的椭圆形横截面。实际上，可以通过锻造、铸造或3D打印获得设想的任何横截面。

冷却管32的前表面40可以具有各种形状和/或宽度。在A中，前表面40的宽度使得相邻的冷却管32的前表面彼此接触，这样主体12的前表面就淘汰了。另一方面，在B和C中，冷却管32的前表面40的宽度刚刚超过中间部分34的横截面。应当注意，这些变化可以适用于上述的第一和第二实施方式。

冷却板10的主体12可以由铜、钢、铸铁或基于其的任何合金制成。类似地，冷却管32可以由铜、钢、铸铁或基于其的任何合金制成。

图9中示出了本发明的又一实施方式，其中细长凹槽30在平行于冷却板10的主体12的前表面14的肋和凹槽26、28的方向上布置。细长凹槽30可以完全布置在肋26内；优选地，细长凹槽30在肋26的整个长度上延伸，即从一个侧表面22延伸到另一个侧表面24。冷却管32的前表面40形成为完全填充细长凹槽30，冷却管32安装在细长凹槽30中，使得冷却管32的前表面40与肋26齐平。

附图标记：

10冷却板 38成角度的分支

12主体 40前表面

14前表面 42切口部分

16后表面 44肋

18顶表面 46凹槽

20底表面 48突起

22侧表面 50通道

24侧表面 52开口

26肋 54开口

28凹槽 56通孔

30细长凹槽 58通孔

32冷却管 60螺栓

34中间部分 62螺母

36成角度的分支

Claims (12)

1.一种用于冶金炉的冷却板(10)，包括主体(12)，所述主体(12)具有前表面和相对的后表面(16)、顶表面(18)和相对的底表面(20)以及两个相对的侧表面(22，24)，所述主体(12)中具有至少一个冷却通道，所述冷却通道具有位于所述后表面(16)中的开口；其中，在使用中，所述主体(12)的所述前表面朝向炉内部，

其特征在于

至少一个冷却管(32)，所述冷却管(32)具有细长的中间部分(34)，并且在所述中间部分(34)的任一端具有成角度的分支(36，38)，所述至少一个冷却管(32)形成所述冷却通道，

其中所述主体(12)包括形成在所述前表面中的至少一个细长凹槽(30)，所述至少一个冷却管(32)布置在所述至少一个细长凹槽(30)中，使得所述成角度的分支(36，38)穿过位于所述主体(12)的所述后表面(16)中的所述开口伸出。

2.根据权利要求1所述的冷却板(10)，其中所述至少一个冷却管(32)具有前表面，该前表面具有轮廓，当所述至少一个冷却管(32)布置在所述主体(12)中时，所述轮廓与所述主体(12)的所述前表面的轮廓匹配。

3.根据权利要求2所述的冷却板(10)，其中所述主体(12)的所述前表面具有结构化表面，该结构化表面具有交替的肋和凹槽，并且其中所述至少一个冷却管(32)的所述前表面具有匹配的结构化表面，该匹配的结构化表面具有交替的肋和凹槽。

4.根据权利要求2所述的冷却板(10)，其中所述至少一个冷却管(32)的所述前表面与所述至少一个冷却管(32)一体形成。

5.根据权利要求4所述的冷却板(10)，其中所述至少一个冷却管(32)和所述前表面通过挤压、机加工、铸造或3D打印形成。

6.根据权利要求1所述的冷却板(10)，其中所述至少一个冷却管(32)的所述中间部分(34)具有圆形、椭圆形或矩形的横截面。

7.根据权利要求1所述的冷却板(10)，其中所述至少一个细长凹槽(30)和所述至少一个冷却管(32)形成为提供自锁装置。

8.根据权利要求7所述的冷却板(10)，其中所述至少一个细长凹槽(30)和所述至少一个冷却管(32)中的一者包括突起(48)，并且其中所述至少一个细长凹槽(30)和所述至少一个冷却管(32)中的另一者包括用于在其中接收所述突起(48)的通道(50)。

9.根据权利要求3所述的冷却板(10)，其中所述主体(12)的至少一个所述肋和所述冷却管(32)的至少一个所述肋设置有配合的通孔(56，58)，其中当所述至少一个冷却管(32)布置在所述至少一个细长凹槽(30)内时，所述通孔(56，58)对齐，并且其中穿过所述通孔(56，58)设置螺栓(60)。

10.根据权利要求9所述的冷却板(10)，其中所述螺栓(60)包括具有螺纹的轴端，并且其中设置有与所述轴端配合的螺母(62)。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却板(10)，其中所述至少一个细长凹槽(30)在基本平行于所述主体(12)的所述侧表面(22，24)的方向上形成在所述主体(12)的所述前表面中。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却板(10)，其中所述至少一个细长凹槽(30)在基本垂直于所述主体(12)的所述侧表面(22，24)的方向上形成在所述主体(12)的所述前表面中。

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