CN117029504B - 一种三层铜钢复合炉底水套 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种三层铜钢复合炉底水套，为模块化的方形结构，三层铜钢复合炉底水套包括位于炉底内部的套体以及从套体延伸出的套沿，套体包括依次复合的第一钢层、第一铜层、第二钢层，第一钢层为套体的最内层，用于接触投入冶炼炉内的炉料，第二钢层为套体的最外层，套沿至少包括第一钢层，其中，在套沿的边沿沿着从炉底到炉身的方向凸设有炉底限位结构，炉底限位结构围设在套体的外部，炉底限位结构和套体之间形成安装槽，用于安装炉身水套。本申请实施例提出的三层铜钢复合炉底水套具有抗冲击能力强，以及后期焊接维护成本降低，相邻三层铜钢复合炉底水套之间产生间隙的可能性降低等优点。

Description

一种三层铜钢复合炉底水套

技术领域

本申请涉及冶炼设备技术领域，特别地涉及一种三层铜钢复合炉底水套。

背景技术

冶炼炉炉底水套常用钢水套或纯铜埋管铸造水套，其中，钢水套为厚度为10mm-20mm的碳钢板组焊而成，内部为碳钢隔板焊接组成换热水流回路。钢水套在使用过程中，不仅换热效果较差，局部位置强度还较差，在长期运行过程中，热料落点位置受到周期性高温物料冲击，常发生凹陷变形甚至漏水，有较大隐患。并且，在现有技术中，纯铜埋管水套在进行纯铜埋管时会受到弯管半径的限制，水循环即水路不好达到统一。钻孔水套只能钻直孔，要想产生回路需要封堵实现，也不好达到统一。且由于纯铜埋管水套和钻孔水套均是是纯铜结构，组装成炉底时只能靠水套钻通孔，用地脚螺栓进行固定，因此，现有技术中的纯铜埋管水套还具有安装难、不容易模块化生产的缺点。

另外，在现有技术中，作为炉底的纯铜埋管铸造水套之间仅用螺栓固定连接，由于连接强度不足，在运行过程中纯铜水套不耐高温不耐冲刷，又易于变形，会产生累积错位，引起水套间隙变大。在后期维护过程中，由于纯铜埋管水套需要使用铜焊接进行缝隙的维修，但是铜焊接要求很高且严格，纯铜埋管铸造水套之间不易连接和密封，现场不好操作，常常导致纯铜埋管铸造水套的维护成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种三层铜钢复合炉底水套，该三层铜钢复合炉底水套的抗冲击能力增强，以及后期焊接维护成本降低，相邻三层铜钢复合炉底水套之间产生间隙的可能性降低。

本申请实施例提供一种三层铜钢复合炉底水套，为模块化的方形结构，所述三层铜钢复合炉底水套包括位于炉底内部的套体以及从所述套体延伸出的套沿，所述套体包括依次复合的第一钢层、第一铜层、第二钢层，所述第一钢层为所述套体的最内层，用于接触投入冶炼炉内的炉料，所述第二钢层为所述套体的最外层，所述套沿至少包括第一钢层，其中，在所述套沿的边沿沿着从炉底到炉身的方向凸设有炉底限位结构，所述炉底限位结构围设在所述套体的外部，所述炉底限位结构和所述套体之间形成安装槽，用于安装炉身水套。

可选地，所述炉底限位结构包括沿着从炉底到炉身的方向依次叠加的第二铜层和第三钢层，所述第二铜层和所述第一钢层相邻。

可选地，所述炉身水套安装时，位于所述炉身水套最外层的钢层和所述炉底限位结构上的第三钢层之间通过设置焊接层固定。

可选地，在所述三层铜钢复合炉底水套和所述炉身水套形成的冶炼炉的炉身的四周设置有炉身限位装置，所述炉身限位装置包括架设在炉身四周的框架，所述炉身限位装置与所述炉身中部的所述炉身水套紧固连接，限制所述炉身中部的所述炉身水套的膨胀。

可选地，所述三层铜钢复合炉底水套的第二钢层为桁架式钢结构。

可选地，位于第二钢层至少一个边沿处的桁架梁沿着其长度方向延伸至所述三层铜钢复合炉底水套的外部，暴露在外部的桁架梁上开设有通孔，所述通孔用于相邻三层铜钢复合炉底水套连接时穿设紧固件。

可选地，在所述套体的复合内表面上沿着三层铜钢复合炉底水套的长度方向开设有挂渣槽，所述挂渣槽的深度小于第一铜层和第一钢层的厚度之和，其中，所述复合内表面是由第一铜层和第一钢层复合形成的复合层的用于接触炉料的表面。

可选地，所述挂渣槽沿着垂直于复合内表面方向获得的截面的形状为以下多种形状中的任意一种：矩形、燕尾形、V形、W形。

可选地，所述三层铜钢复合炉底水套的水道沿着所述三层铜钢复合炉底水套的长边方向设置在所述第一铜层中，与所述水道的入口和出口连接的水管折弯后从所述三层铜钢复合炉底水套的侧面引出，所述水道的入口和出口设置在三层铜钢复合炉底水套的背面。

可选地，所述水道沿着垂直于其轴向获得的横截面的形状为以下多者中的任意一种：矩形、马蹄形、齿形。

本申请提出了一种三层铜钢复合炉底水套，该三层铜钢复合炉底水套为三层复合结构，承受炉料冲击的最内层为钢结构，能够减少炉料冲击产生的形变，三层铜钢复合炉底水套的最外层也为钢结构，方便形成相邻三层铜钢复合炉底水套之间的焊接固定，并且相邻三层铜钢复合炉底水套之间的连接强度也能增强，焊接维护成本降低，在长期使用过程中，相邻三层铜钢复合炉底水套产生间隙的可能性降低。

附图说明

下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是本申请实施例的一种三层铜钢复合炉底水套的立体结构示意图；

图2是图1所示结构的A向视图；

图3是本申请实施例的一种设置有抱箍结构的铜钢复合冶炼炉的结构示意图；

图4是本申请实施例的另一种三层铜钢复合炉底水套的立体结构示意图；

图5是图4所示结构的B向视图；

图6是利用本申请实施例的三层铜钢复合炉底水套组装形成的冶炼炉的炉底的立体结构示意图；

图7是本申请实施例的一种三层铜钢复合炉底水套的水道的分布形式示意图。

附图标记说明：

101、套体；102、套沿；103、炉底限位结构；104、安装槽；30、抱箍结构；302、外部钢结构；303、第一安装耳；304、第二安装耳；305、千斤顶；40、铜钢复合冶炼炉；50、安装地基；60、炉壁水套；1001、第一三层铜钢复合炉底水套；1002、第二三层铜钢复合炉底水套；106、桁架梁；1061、通孔；107、第一水管；108、第二水管；109、入口；110、出口；112、水道；200、炉底；20、炉身。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

图1是本申请实施例的一种三层铜钢复合炉底水套的立体结构示意图。图2是图1所示结构的A向视图。结合图1和图2所示，三层铜钢复合炉底水套为模块化的方形结构，三层铜钢复合炉底水套包括位于炉底内部的套体101以及从套体101延伸出的套沿102。套体101包括依次复合的第一钢层、第一铜层、第二钢层，第一钢层为套体101的最内层，用于接触投入冶炼炉内的炉料。第二钢层为套体101的最外层，套沿102至少包括第一钢层，其中，在套沿102的边沿沿着从炉底到炉身的方向凸设有炉底限位结构103，炉底限位结构103围设在套体101的外部，炉底限位结构103和套体101之间形成安装槽104，用于安装炉身水套。

本申请提出的三层铜钢复合结构式的三层铜钢复合炉底水套能够缓解烟化炉入料时热料带来的急剧的冷热交替，以及高位入料时产生的高温下的热冲击等。相比于以往技术中使用的钢水套，本申请的三层铜钢复合炉底水套能够抵挡炉料落位处产生的冲击力，减少裂纹的产生，提高三层铜钢复合炉底水套的使用寿命。

在本申请的一些实施例中，可选地，炉底限位结构103包括沿着从炉底到炉身的方向依次叠加的第二铜层和第三钢层，其中，第二铜层和第一钢层相邻。第二铜层和第一钢层可以通过爆炸复合的方式连接在一起，也可以通过其它方式连接。除此之外，在本申请的一些实施例中，可选地，炉底限位结构103可以仅包括第三钢层，即炉底限位结构103为凸设在套沿102上的钢结构，炉底限位结构103可以通过焊接的方式设置在套沿102上，或者，炉底限位结构103的第三钢层是套体101上第一钢层延伸后形成的，即套沿102上的第一钢层和炉底限位结构103的第三钢层为一体成型结构，均是套体101上的第一钢层延伸后形成，但是套沿102上第一钢层的厚度和炉底限位结构103的第三钢层的厚度之和大于套体101上的第一钢层的厚度。

冶炼炉组装的时候，炉身水套（图中未示出）竖立安装在安装槽104中，位于炉身水套最外层的钢层和炉底限位结构103上的第三钢层之间通过设置的焊接层固定，即炉身水套最外层上的钢层和炉底限位结构103上的第三钢层可以通过焊接的方式固定在一起。最终在组装成冶炼炉时，多个三层铜钢复合炉底水套的炉底限位结构103形成围设在炉身四周，用于限制炉身发生形变的限位结构。由于该限位结构和炉身焊接在一起，能够提高该结构对于炉身形变的限制强度，另外，由于限位结构具有钢层，因此，在和炉身进行焊接的时候，方便现场操作，且焊接后的质量也比较高。

另外，在本申请的一些实施例中，可选地，在三层铜钢复合炉底水套和炉身水套形成的冶炼炉的炉身的四周设置有炉身限位装置（图中未示出），炉身限位装置包括架设在炉身四周的框架，炉身限位装置与炉身中部的炉身水套紧固连接，限制炉身中部的炉身水套的膨胀。例如，炉身限位装置可以是架设在炉身四周的抱箍结构（图中未示出）。图3是本申请实施例的一种设置有抱箍结构的铜钢复合冶炼炉的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，可选地，抱箍结构30具体包括围设在炉身外部的外部钢结构302、焊接在炉身20的第一安装耳303、焊接在外部钢结构302的第二安装耳304和千斤顶305，其中，外部钢结构302固定在铜钢复合冶炼炉40的安装地基50上，千斤顶305的两端分别和第一安装耳303、第二安装耳304连接，抱箍结构30与炉壁水套60固定在一起，起到限制炉身膨胀的作用。

图4是本申请实施例的另一种三层铜钢复合炉底水套的立体结构示意图。图5是图4所示结构的B向视图。为了区分两种三层铜钢复合炉底水套，将图1所示的三层铜钢复合炉底水套称为第一三层铜钢复合炉底水套，图4中所示的三层铜钢复合炉底水套称为第二三层铜钢复合炉底水套。结合图1-图5所示，第二三层铜钢复合炉底水套1002与第一三层铜钢复合炉底水套1001结构不完全相同。其中，主要的差别在于，第二三层铜钢复合炉底水套1002的三个边上均具有套沿102，且套沿102上均设置有炉底限位结构103。第一三层铜钢复合炉底水套1001和第二三层铜钢复合炉底水套1002的结构不同的原因在于，第一三层铜钢复合炉底水套1001在组装成冶炼炉的炉底时，其位于炉底的中间位置，而第二三层铜钢复合炉底水套1002则位于炉底的边沿位置。图6是利用本申请实施例的三层铜钢复合炉底水套组装形成的冶炼炉的炉底的立体结构示意图。如图6所示，第一三层铜钢复合炉底水套1001位于炉底200的中间位置，第二三层铜钢复合炉底水套1002位于炉底200的边沿位置。在炉底200上与第二三层铜钢复合炉底水套1002相对的一侧还有一种三层铜钢复合炉底水套的结构与第一三层铜钢复合炉底水套1001和第二三层铜钢复合炉底水套1002的结构均不相同，但是它的结构和第二三层铜钢复合炉底水套1002的结构对称，因此，本申请对于该种三层铜钢复合炉底水套的具体结构不做过多描述。

继续参见图2或图5所示，三层铜钢复合炉底水套的第二钢层为桁架式钢结构，即第二钢层为多个桁架梁106组成的网格状的结构，桁架梁106为钢材料制成的结构。三层铜钢复合炉底水套的第二钢层为桁架式钢结构，这样不仅使得三层铜钢复合炉底水套的性能稳固，可有效承载冶炼炉运行时整个重力和抗热震变形能力，还能够降低冶炼炉使用的钢材的成本。并且，相较于埋管铸造水套，本申请提出的具有桁架式钢结构的三层铜钢复合炉底水套的支撑强度和抗变形能力都优于埋管铸造水套，而且还能够节约大量贵重金属铜（例如原铜水套最薄176mm，转化为三层铜钢复合炉底水套用铜厚57mm，节约贵重金属铜约67.6%；原铜水套最厚246mm，转化为三层铜钢复合炉底水套用铜厚57mm，节约贵重金属铜约76.8%）。

在本申请的一些实施例中，可选地，第二钢层采用不锈钢材质，这样不仅能够增加三层铜钢复合炉底水套的强度，还易于现场水套间组装、连接紧固和焊接，以及减少底部冷凝水酸腐蚀的问题。

结合图1、图2和图6所示，位于第二钢层至少一个边沿处的桁架梁106沿着其长度方向延伸至三层铜钢复合炉底水套的外部，暴露在外部的桁架梁106上开设有通孔1061，通孔1061用于相邻三层铜钢复合炉底水套连接时穿设紧固件。另外，为了加强相邻三层铜钢复合炉底水套之间的连接强度，还可以将炉底上相邻的两个三层铜钢复合炉底水套之间相邻的桁架梁106焊接在一起。这样可以增强炉底上三层铜钢复合炉底水套之间的连接强度。

在本申请的一些实施例中，可选地，在套体101的复合内表面上沿着第一铜钢复合水套的长度方向开设有挂渣槽（图中未示出），挂渣槽的深度小于第一铜层和第一钢层的厚度之和，其中，复合内表面是由第一铜层和第一钢层复合形成的复合层的用于接触炉料的表面。挂渣槽沿着垂直于复合内表面方向获得的截面的形状为以下多种形状中的任意一种：矩形、燕尾形、V形、W形。另外，对于挂渣槽的分布形式，还可以是纵向排列、交叉网格式、W型，鱼鳞式等等。由于套体的复合内表面上设置的挂渣槽的顶部仍为第一钢层，因此，本申请提出的三层铜钢复合炉底水套不仅具有耐磨、耐高温、耐冲刷、耐腐蚀的性能，还有利于挂渣，保护水套。

继续参见图1-图4所示，三层铜钢复合炉底水套还包括水道（图中未示出），水道沿着三层铜钢复合炉底水套的长边方向设置在第一铜层中，第一水管107和第二水管108折弯后从三层铜钢复合炉底水套的侧面引出，水道的入口109和出口110设置在三层铜钢复合炉底水套的背面，第一水管107是与水道的入口109连接的水管，第二水管108是与水道的出口110连接的水管。其中，水道沿着垂直于其轴向获得的横截面的形状为以下多者中的任意一种：矩形、马蹄形、齿形。图7是本申请实施例的一种三层铜钢复合炉底水套的水道的分布形式示意图。三层铜钢复合炉底水套的水道112的走向和分布形式如图7所示。

由此可见，在本申请提出的三层铜钢复合炉底水套中，水道能够形成形状统一的回路，可有效换走骤然增热。另外，根据三层铜钢复合炉底水套的形状，还可以通过机械加工的方式形成水道，从而可以确保水道布局合理优化，换热更均匀。

综上，本申请提出的三层铜钢复合炉底水套具有以下多个优点：

1、本申请实施例提出的三层铜钢复合炉底水套的热面为钢层，尤其是在热面采用不锈钢材料的情况下，三层铜钢复合炉底水套不仅具有耐磨、耐高温、耐腐蚀的性能还能够增强抵抗高温物料冲击的能力，使得物料落点处的形变减少。并且热面复合不锈钢还易于加装功能性结构保护水套，进一步提高三层铜钢复合炉底水套抵抗冲击的能力，保护水套，提高水套使用寿命。

2、固定形式方便且多样性。利用本申请实施例提出的三层铜钢复合炉底水套能够形成模块化的水套，并且，三层铜钢复合炉底水套的冷面（最外层）全部为钢面，易于现场安装，便于组装形成冶炼工业窑炉的炉底。

3、冷却效果较好。根据实际使用及模拟分析，虽然三层铜钢复合炉底水套为铜钢复合结构，但是冷却效果等同于纯铜水套。

4、抗变形能力强。本申请实施例提出的三层铜钢复合炉底水套的背面（即冷面）覆盖钢层，多个三层铜钢复合炉底水套之间可以直接通过焊接钢层的方式进行连接，不仅连接强度能够提高，背面复合钢层还能够提高三层铜钢复合炉底水套的抗热、抗震和抗变形能力，减少连接间隙的产生，并且一旦出现变形，背面可直接焊接，避免炉内物质外泄，改善现场环境，相较于纯铜水套的焊接维护，成本能够得到降低。

上述实施例仅供说明本申请之用，而并非是对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本申请公开的范畴。

Claims (8)

1.一种三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，为模块化的方形结构，所述三层铜钢复合炉 底水套包括位于炉底内部的套体以及从所述套体延伸出的套沿，所述套体包括依次复合的第 一钢层、第一铜层、第二钢层，所述第一钢层为所述套体的最内层，用于接触投入冶炼炉内 的炉料，所述第二钢层为所述套体的最外层，所述套沿至少包括第一钢层，其中，在所述套 沿的边沿沿着从炉底到炉身的方向凸设有炉底限位结构，所述炉底限位结构围设在所述套体的外部，所述炉底限位结构和所述套体之间形成安装槽，用于安装炉身水套；

所述炉底限位结构包括沿着从炉底到炉身的方向依次叠加的第二铜层和第三钢层，所述第二铜层和所述第一钢层相邻；

所述炉身水套安装时，位于所述炉身水套最外层的钢层和所述炉底限位结构上的第三钢层之间通过设置焊接层固定。

2.根据权利要求 1 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，在所述三层铜钢复合炉底水套和所述炉身水套形成的冶炼炉的炉身的四周设置有炉身限位装置，所述炉身限位装置包括架设在炉身四周的框架，所述炉身限位装置与所述炉身中部的所述炉身水套紧固连接，限

制所述炉身中部的所述炉身水套的膨胀。

3.根据权利要求 1 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，所述三层铜钢复合炉底水

套的第二钢层为桁架式钢结构。

4.根据权利要求 3 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，位于第二钢层至少一个边沿处的桁架梁沿着其长度方向延伸至所述三层铜钢复合炉底水套的外部，暴露在外部的桁架梁上开设有通孔，所述通孔用于相邻三层铜钢复合炉底水套连接时穿设紧固件。

5.根据权利要求 1 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，在所述套体的复合内表面上沿着三层铜钢复合炉底水套的长度方向开设有挂渣槽，所述挂渣槽的深度小于第一铜层和 第一钢层的厚度之和，其中，所述复合内表面是由第一铜层和第一钢层复合形成的复合层的用于接触炉料的表面。

6.根据权利要求 5 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，所述挂渣槽沿着垂直于复合内表面方向获得的截面的形状为以下多种形状中的任意一种：矩形、燕尾形、V 形、W形。

7.根据权利要求 1 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，所述三层铜钢复合炉底水套的水道沿着所述三层铜钢复合炉底水套的长边方向设置在所述第一铜层中，与所述水道的入口和出口连接的水管折弯后从所述三层铜钢复合炉底水套的侧面引出，所述水道的入口和

出口设置在三层铜钢复合炉底水套的背面。

8.根据权利要求 7 所述的三层铜钢复合炉底水套，其特征在于，所述水道沿着垂直于其轴向获得的横截面的形状为以下多者中的任意一种：矩形、马蹄形、齿形。