CN112543814A - 用于竖炉的冷却箱 - Google Patents

Abstract

一种用于冶金炉的冷却箱(10、110)，所述冷却箱包括从前端部(14)延伸到相反的后端部(16)的伸长的中空本体(12、112)，所述后端部(16)在使用中连接到炉壁；本体(12、112)包括具有冷却回路(32、132)的内室(18、118)，所述冷却回路被构造成在该冷却回路中在至少一个入口(34、134)和至少一个出口(36、136)之间接收冷却剂流体的流；所述冷却箱(10、110)还包括至少一个分隔板(40、43、170、172、186、188、190)，至少一个分隔板通过形状配合连接被装配在内室(18、118)中，以形成所述冷却回路(32、132)。

Description

用于竖炉的冷却箱

技术领域

本发明涉及一种用于使竖炉的内部板冷却的冷却器。本发明特别地涉及一种冷却箱和一种制造用于使竖炉的内部壁冷却的冷却箱的方法。

背景技术

为鼓风炉壁提供冷却器以便驱散炉壁中的热并由此增加炉的使用寿命是众所周知的。冷却器通常安装在需要大量相邻冷却器的炉壁的衬里中。我们这里感兴趣的冷却器类型通常称作冷却箱。

冷却箱典型地由铜、钢或合金制成。它的形状大致为平的平行六面体，并设置有一个或多个冷却回路；即，下述路径，冷却剂流体像例如水通过所述路径循环。

冷却箱通常被焊接到鼓风炉壳体，以确保气密性密封，并且不仅用于冷却炉壁，还用于固定和支撑耐火砖造物，该耐火砖造物还限定炉壁的内衬里。

冷却箱的与炉壁连接的一侧通常包括开口或连接器，以便将外部冷却剂供给和回收管插入冷却回路的入口和出口。实际上，水通过入口被引入到冷却箱中，沿着冷却路径行进，从炉中获得热，并通过出口离开冷却箱。内部冷却回路通常是冷却箱的设计的主要功能元件。

随着炉壁的内衬里腐蚀，冷却箱变得暴露于炉内部的恶劣运行条件。出现冷却箱的腐蚀和损坏，必须执行维护操作以更换损坏的冷却箱。

由于安装在炉壁上的大量冷却箱及其更换，冷却箱的制造成本是开发新冷却箱的关键限制。

典型的冷却箱例如在US 4,029,053中公开的。它包括具有平的伸长形状的中空本体。本体具有被构造成面向炉内部的前端部和具有用于将冷却箱固定至炉壁的凸缘的后端部。在本体内部，冷却箱包括具有创建回路环路的分隔壁的内部冷却流体回路。

这种冷却箱的常见制造过程使用铸造技术，特别是利用砂模的铸造技术。该方法允许在冷却箱内部构建复杂形状的冷却回路，但是其主要缺点在于，砂型铸造步骤需要较长的制造过程，包括模具的准备以及最终的另外的操作，该另外的操作用于钻取用于砂的排空孔，然后封闭该将没有其他另外用途的孔。

冷却箱的另一示例在文献DE 4035894中示出。在该文献中，冷却箱包括内部冷却回路，该内部冷却回路预先由弯曲成预定形状的板形成。然后将冷却回路放置在顶壁和底壁之间。冷却回路与顶壁和底壁之间的连接是使用爆炸焊接技术实现的。

在后一种制造方法中，冷却回路在单独的制造步骤中被构建，然后被集成在冷却箱本体中。冷却回路的形状可以被容易地实现。然而，该方法还涉及复杂且昂贵的爆炸焊接步骤。

发明目的

因此，期望提供一种改进的冷却箱和用于这种冷却箱的改进的制造方法，其中上述缺点被避免。

发明内容

本发明提出了一种用于冶金炉的冷却箱，该冷却箱包括从前端部延伸到相反的后端部的伸长的中空本体。后端部在使用中连接到炉壁。

本体包括限定内室的外部壁，其中，外部壁包括：顶壁；相反的、优选地平行的底壁；以及将本体的顶壁和底壁的边缘连接的周缘壁。本体还包括具有冷却回路的内室，该冷却回路被构造成在其中在至少一个入口和至少一个出口之间接收冷却剂流体的流。在鼓风炉中，典型的冷却流体是水，但是可以在冷却箱中使用任何合适的流体。

冷却箱还包括通过形状配合连接被装配在内室中以形成冷却回路的至少一个分隔板。

根据本发明，顶壁和底壁分别包括面向彼此的至少一个槽，以接收分隔板。可以在内室中机械加工槽，以便为分隔板提供定位元件。分隔板优选地从顶壁延伸至底壁。

本发明由冷却箱的新设计构成。冷却箱中的冷却回路可以通过移除材料以创建内室并将分隔板插入在室中而获得。冷却回路使用在添加的分隔板和本体之间的形状配合连接被构建，无需焊接操作。因此，冷却箱可以完全通过从单个材料块机械加工获得。因此，该冷却箱设计就其制造成本和时间而言更为有效。

有利地，冷却箱的后端部包括后壁，该后壁具有由金属覆盖板密封的开口。后壁上的开口可以用于将分隔板插入到冷却箱的内室中。覆盖板可以经由任何适合的方式如例如旋拧件被连接到后壁。无需在本体上进行强制焊接操作来确保冷却箱的内室的密封。

优选地，覆盖板具有分别与内室的入口和出口连通的至少一个入口端口和至少一个出口端口。覆盖板与本体的冷却回路完全集成在一起，以提供冷却回路与外部供水系统的供给管和回收管的轻松连接。

为了改进冷却箱的坚固性，分隔板有利地通过覆盖板被固定在内室的内部。覆盖部将压力载荷施加在分隔板上——优选地抵抗抵接的反作用力——或者施加在被构造成接收分隔板的内室内部的槽中，从而避免分隔板在内室中的可能的移动。

有利地，分隔板还包括与顶壁和底壁的槽对应的舌状部，以便使分隔板接合在顶壁和底壁中。

分隔板的尺寸和形状可以提供用于限定冷却回路的多种可能性。在实施方式中，分隔板包括孔口，以使冷却剂流体穿过分隔板。

在优选的实施方式中，分隔板可以是直板；或者包括U形元件。可以根据期望的冷却回路提供其他形状。如以下进一步描述的，为了通过后壁的开口将U形元件插入到内室中，顶壁和底壁优选地具有台阶形(stepped，梯级式)表面，该台阶形表面具有形成用于U形元件的抵接台阶(step，梯级部)的远侧面和近侧面。该构造也可以用于插入其他形状的分隔板。然后，将包括U形元件的分隔板顺着抵接台阶同时地插入在顶壁和底壁的远侧面上。

冷却箱的有利实施方式还包括在后壁和覆盖板之间的衬垫。衬垫改进覆盖板和本体的后壁之间的密封连接。

优选地，覆盖板利用旋拧件被固定到后壁，不需要焊接或特殊技能，同时节省成本和时间。

在另一方面，本发明涉及一种用于制造冷却箱的方法，该方法包括以下步骤：

提供从前端部延伸到相反的后端部的伸长的中空本体，所述后端部在使用中连接到炉的壁；所述本体具有外部壁，所述外部壁包括顶壁、相反的底壁以及将本体的顶壁和底壁的边缘连接的周缘壁；

使内室形成在所述外部壁之间，所述内室被构造成在其中在至少一个入口和至少一个出口之间接收冷却剂流体的流，其中，本体的后端部包括访问内室的开口；

分别在顶壁和底壁中机械加工从后端部的开口起的、面向彼此的至少一个槽；

通过该本体的后端部的开口将分隔板插入到内室中，从而形成冷却回路。

因此，本发明的冷却箱的制造方法不涉及强制性的砂型铸造步骤。

有利地，该方法还包括以下步骤：使用覆盖板密封地封闭本体的后端部的开口，该覆盖板具有至少一个入口和至少一个出口以使冷却流体流入和流出内室。该开口用于将分隔板插入到内室中并且还需要密封。该步骤可以通过任何适合的方式执行，而不暗示焊接操作。例如，可以通过旋拧覆盖板或以其他方式将覆盖板附接到本体的后端来封闭开口。

附图说明

通过下面参照附图的对非限制性实施方式的详细描述，本发明的另外的细节和优点将变得明显，其中：

图1是根据本发明的冷却箱的一个优选实施方式的分解立体图；

图2是穿过图1的平面2剖切的图1的冷却箱的立体图；

图3是图1的冷却箱的中空本体的立体图，具有穿过图1的平面2的部分剖切部分；

图4是根据本发明的冷却箱的另一优选实施方式的分解立体图；

图5是穿过图4的平面5剖切的图4的冷却箱的立体图；以及

图6是图4的冷却箱的中空本体的立体图，具有穿过图4的平面5的部分剖切部分。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的一个优选实施方式的冷却箱10包括伸长的中空本体12。本体12具有从前端部14纵向延伸到相反的后端部16的平行六面体形状。当冷却箱被安装在未示出的炉壁上时，前端部面向炉的内部，以及相反的后端部连接到炉壁。

本体12优选地由铜制成，从而利用了金属的良好导热性，但是它也可以由另一种金属制成，如例如钢或钢与铜的合金。

中空本体12包括内室18，该内室被构造成在其中接收冷却流体的流。内室18由外部壁限定，外部壁包括矩形顶壁20、与顶壁20相反且通常平行于顶壁的类似的底壁22、以及连结顶壁20和底壁22的边缘的周缘壁。此处，周缘壁包括两个侧壁24和一个前壁26，前壁限定本体12的前端部14。

顶壁20和底壁22以及周缘壁全部被密封地连结，以便在其中接收冷却剂流体优选地水的流。有利地，本体12的所有外部壁形成为一件。

冷却箱10的后端部16包括具有宽开口30的后壁28。如图1所示，开口30完全开向内室，并且后壁28由顶壁、底壁和两个侧壁24的边缘形成。

如图2中示出的，内室18包括冷却回路32，该冷却回路被构造成在入口34与出口36之间接收冷却剂流体的流，该入口侧向地设置在后壁28的与一个侧壁24相邻的一个端部处，该出口侧向地设置在后壁28的另一端部处。

冷却回路32由在顶壁20和底壁22之间在内室18内部延伸的一系列三个分隔壁形成。第一和第三分隔壁是分开的金属分隔板40、43，通过形状配合连接被装配到本体12的内室18中。第二分隔壁42在此与冷却箱10的本体12一体地构建，优选地同时与外部壁一体地构建。

分隔板40、43分别包括在图2和3中示出的两个舌状部44，它们的尺寸对应于分别形成在顶壁20和底壁22中的槽46的尺寸。舌状部44以形状配合连接的方式接合在槽46中，从而固定分隔板。

如以下详细描述的那样，一系列分隔壁被布置成创建曲流部，该曲流部将引导冷却剂流体从入口34起，在到达出口36之前，穿过内室18的所有体积。这里描述的实施方式示出了冷却回路的优选实施例，但是技术人员将理解，在本发明的范围内可以实现其他冷却路径。

如图2中示出的，三个分隔壁是直的并且具有基本上相同的长度。壁被设置成彼此平行且正交于冷却箱10的后壁28。分隔壁的长度小于内室的纵向长度，以留下用于冷却剂流体的通路。在内室内，分隔壁以错列布置的方式被相继地放置在入口34和出口36之间，从而限定了三个U形环路。分隔壁还优选地正交于冷却箱10的顶壁20和底壁22。

沿冷却箱的侧向方向从入口到出口相继地描述，由第一分隔板40形成的第一分隔壁被定位在刚好在入口34之后并且从后壁28延伸，然后第二分隔壁42从前壁26延伸，以及由第三分隔板43形成的第三分隔壁被定位成刚好在出口之前并从后壁28延伸。

在组装好的冷却箱10中，后端部16的开口30由衬垫48密封，该衬垫提供金属覆盖板50被抵靠后壁28按压。

冷却箱10的制造过程开始于提供中空本体12。本体12可以由具有冷却箱的整体平行六面体形状的固态金属坯料获得，或者其可以是在其中预先形成有内室的铸造中空元件。在后一种情况下，第二分隔壁42可以已经形成在本体中。在本体来自完整元件的情况下，必须对其进行机械加工以限定内室18。掏空本体12，并通过留下必要量的材料来创建第二分隔壁42。优选地，中空本体包括后壁28和被钻取以用于随后固定覆盖板50的螺纹孔52。技术人员将理解，对本体进行机械加工可能意味着涉及机床的任何合适的步骤。

然后进一步对顶壁20和底壁22进行机械加工，以创建用于接收分隔板40、43的槽46。另外，在该步骤期间，还在内室18的入口34和出口36的位置处机械加工锥形挖开部54，以分别地促进流体流入冷却回路32的进入/从冷却回路的离开。

在另一步骤中，将分隔板40、43插入内室18的槽46中以形成第一和第三分隔壁。这些分隔板40、43在单独的制造过程中形成并且设置有与内室18的槽46对应的舌状部44，以便实现形状配合连接。分隔板40、43在槽46中滑动直到与槽的端部抵接。本领域技术人员将理解，舌状部和槽被定尺寸成提供形状配合连接的充分密封。

一旦将分隔板40、43插入到内室的槽中，就通过金属覆盖板50通过衬垫48将本体的后壁28的开口30密封地封闭。覆盖板50例如通过如图1中示出的旋拧件56被连接到后壁28。将旋拧件56引入到与后壁28中的螺纹孔52匹配的钻孔58中。为了确保连接的密封，预先在后壁28和覆盖板50之间添加衬垫48。

覆盖板50具有被设置成与内室18的入口34连通的一个入口端口60，以及被设置成与内室18的出口36连通的一个出口端口62。衬垫48还被设计有在入口34和出口36的前面的对应的开口。

在组装好的冷却箱10中，衬垫48被定尺寸成在分隔板40、43和覆盖板50之间延伸，以便确保分隔板40、43和覆盖板50之间的密封连接。覆盖板50还经由衬垫48在分隔板40、43的边缘上施加压力载荷，以将分隔板固定在内室18中。

本体12的后端部被宽的金属套环64环绕，金属套环被设置成在冷却箱10和炉壁之间形成连接，例如被设置成将冷却箱10焊接到炉壳体。该连接在这里没有讨论，但是可以包括任何适合的装置，诸如例如焊接接头。

参照图4至图6现在将描述冷却箱的另一优选实施方式。该实施方式与先前的实施方式的主要区别在于冷却箱内部的冷却回路的形状。将与先前的实施方式相比较进行描述。以下未详细描述的特征应被认为与先前的实施方式相似，并且具有相同技术功能的特征将使相同的附图标记增加100。

如图4中示出的冷却箱110包括具有内室118的中空本体112，该内室由下述限定：顶壁120；底壁122；和周缘壁，周缘壁包括具有宽开口130的后壁128。

内室118包括冷却回路132，该冷却回路被构造成在入口134和出口136之间接收冷却剂流体的流。在该实施方式中，内室118的入口134和出口136被布置成在后壁128的一个端部上彼此紧挨。

冷却回路132包括由五个金属分隔板形成的、在顶壁120和底壁122之间在内室118内部延伸的五个分隔壁。

根据该第二实施方式的冷却箱110的制造包括与先前的实施方式相同的步骤，其中操作略有不同，如下所述。

第一分隔板170和第五分隔板172由U形元件168的腿部形成，腿部被定尺寸成平行于本体112的周缘壁向内地延伸，以创建与周缘壁相邻的恒定宽度的路径。U形分隔板168包括垂直于其腿部并将第一分隔板和第五分隔板170、172的端部连结的连接腹板174。第一分隔板170被设置在入口134和出口136之间。第五分隔板172的自由端部包括邻近开口130的第一孔口176，以允许冷却剂流体穿过第五分隔板172。U形元件168的连接腹板174形成邻近本体112的前壁126的通道，该通道平行于前壁126。

U形元件168与本体112之间的形状配合连接是通过顶壁120和底壁122中的台阶形表面实现的。台阶形表面178包括：近侧面180，该近侧面较接近于穿过内室118的中心平面的、与顶壁120和底壁122平行的平面；以及较远离内室118的中心平面的远侧面182。近侧面180是平坦的，并且具有沿本体112的周缘壁的恒定的宽度。远侧面182是具有与U形元件168相同的尺寸并且相对于近侧面180被向内地设置在内室118中的另一平坦表面。在近侧面180和远侧面182之间创建定位台阶184，从而形成用于U形元件168的抵接部。

优选地，顶壁和底壁的定位台阶184是相同的，具有几毫米的高度，如例如在3至5mm之间的高度。因此，U形元件168可以抵靠两个定位台阶184被完全地接收。

引入U形元件168的步骤包括使U形元件168在顶壁120和底壁122的远侧面上滑动。U形元件168的第一分隔板和第五分隔板170、172抵靠定位台阶184的侧部滑动，直到连接腹板174在前壁126附近以形状配合连接的方式抵靠定位台阶184。

如图5和图6中示出的，第二分隔板190、第三分隔板188和第四分隔板186在第一分隔板170和第五分隔板172之间从后壁128延伸。这些第二、第三和第四板平行于第一分隔板170和第五分隔板172，并且沿冷却箱110的侧向方向被相继地设置。

第二分隔板190、第三分隔板188和第四分隔板186在内室118内部以形状配合连接的方式接合在直槽146中，直槽形成在顶壁120和底壁122的远侧面182中、从后壁128的开口130延伸。作为第一实施方式的替代，第二分隔板190、第三分隔板188和第四分隔板186在此处没有设置对应的舌状部，而是利用它们的边缘直接地接合到槽146中。第二分隔板190、第三分隔板188和第四分隔板186在槽中的插入与先前的实施方式相似，如果第二分隔板190、第三分隔板188和第四分隔板186在U形元件板168之后被插入。

最接近于第五分隔板172的第四分隔板186的长度小于U形元件168的第二腿部的长度，以留下用于冷却流体的流的通路。然后，第三分隔板188被定尺寸成与U形元件168的连接腹板174以及覆盖板150两者密封地接触。第三分隔板188包括在连接腹板174附近的第二孔口192，以便在冷却剂流体接近后壁时允许其流过。第二分隔板190类似于第四分隔板186，并且在第三分隔板188和出口136之间生成冷却回路132中的最后环路。

通过图5中的箭头表示的冷却剂流体流通过入口进入，沿着第一分隔板168、连接腹板174和第五分隔板172流动。然后，冷却剂流体通过第一孔口176流动到第五分隔板172的另一侧。从那里，冷却剂流体沿第四分隔板186、第三分隔板188和第二分隔板190上下流动，最终到达出口136。

附图标记列表

10、110冷却箱 52螺纹孔

12、112中空本体 54锥形挖开部

14前端部 56旋拧件

16后端部 58钻孔

18、118内室 60入口端口

20、120顶壁 62出口端口

22、122底壁 64金属套环

24侧壁 168 U形元件

26前壁 170第一分隔板

28、128后壁 172第五分隔板

30、130开口 174 U形元件的连接腹板

32、132冷却回路 176第一孔口

34、134入口 178台阶形表面

36、136出口 180近侧面

40第一分隔板 182远侧面

42第二分隔壁 184定位台阶

43第三分隔板 186第四分隔板

44舌状部 188第三分隔板

46、146槽 190第二分隔板

48衬垫 192第二孔口

50、150覆盖板

Claims (11)

1.一种用于冶金炉的冷却箱，所述冷却箱包括从前端部延伸到相反的后端部的伸长的中空本体，所述后端部在使用中连接到所述炉的壁；

所述本体具有外部壁，所述外部壁包括顶壁、相反的底壁以及将所述本体的顶壁和底壁的边缘连接的周缘壁；

所述本体还包括具有冷却回路的内室，所述冷却回路被构造成在该冷却回路中在至少一个入口和至少一个出口之间接收冷却剂流体的流；

所述冷却箱还包括至少一个分隔板，所述至少一个分隔板通过形状配合连接被装配在所述内室中，以形成所述冷却回路，其中，所述分隔板从所述顶壁延伸到所述底壁；

所述顶壁和所述底壁分别包括面向彼此的至少一个槽，以接收所述分隔板。

2.根据权利要求1所述的冷却箱，其中，所述冷却箱的后端部包括后壁，所述后壁具有由金属覆盖板密封的开口。

3.根据权利要求2所述的冷却箱，其中，所述覆盖板具有分别与所述内室的所述入口和所述出口连通的至少一个入口端口和至少一个出口端口。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的冷却箱，其中，所述分隔板通过所述覆盖板固定在所述内室的内部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却箱，其中，所述分隔板包括与所述顶壁和所述底壁的槽对应的舌状部，以便使所述分隔板与所述顶壁和所述底壁接合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却箱，其中，所述分隔板包括孔口，以使所述冷却剂流体穿过所述分隔板。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却箱，其中，所述分隔板包括U形元件。

8.根据权利要求7所述的冷却箱，其中，所述顶壁和所述底壁具有台阶形表面，所述台阶形表面具有形成用于所述分隔板的抵接台阶的远侧面和近侧面。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的冷却箱，其中，所述冷却箱还包括在所述后壁和所述覆盖板之间的衬垫。

10.用于制造冷却箱的方法，所述方法包括以下步骤：

提供从前端部延伸到相反的后端部的伸长的中空本体，所述后端部在使用中连接到炉的壁；所述本体具有外部壁和内室，所述外部壁包括顶壁、相反的底壁以及将所述本体的顶壁和底壁的边缘连接的周缘壁，所述内室形成在所述外部壁之间，所述内室被构造成在该内室中在至少一个入口和至少一个出口之间接收冷却剂流体的流；其中，所述后端部包括开口；

分别在所述顶壁和所述底壁中机械加工自所述后端部的开口起的、面向彼此的至少一个槽；

通过所述本体的后端部的开口将分隔板插入到所述内室中，从而形成冷却回路。

11.根据权利要求10所述的方法，将分隔板插入到所述内室中的步骤还包括通过使分隔板在所述顶壁和所述底壁的自后部面起的对向槽中滑动来将所述分隔板插入在所述内室中的步骤，优选地，还包括使用覆盖板密封地封闭所述后端部的开口的步骤，所述覆盖板具有至少一个入口和至少一个出口，以使冷却流体的流进入和离开所述内室。

Images