CN1203192C - 用于竖炉的冷却件 - Google Patents
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Abstract
为了提供这样的竖炉冷却件，即它具有一个因设有至少一个内部冷却介质输送通道(9)而让冷却介质流经的区域(8)和一些其冷却性能得到改善的边缘区，在冷却介质流入和/或流出口的各冷却介质输送通道超过管件的通口区地延伸到冷却件边缘区中并且具有一个与内部通道(9)的横截面相比扩大的横截面并且具有一个沿冷却介质流动方向将该通道段(13)局部划分开的导流件(14)，该导流件用于将冷却介质引入冷却件边缘区以及与该流向相反地使冷却介质回流。
Description
技术领域
本发明涉及用于竖炉如高炉的冷却件，它具有一个因设有至少一个内冷却介质输送通道而让冷却介质(最好是水)流过的区域和一些边缘区，该通道与同该冷却件连接的冷却介质流入和流出用的管件连通。
背景技术
这种冷却件(也称为桶板)用来冷却高炉炉壁的，通常，它们设置在炉壳或炉体铠板与炉衬之间并在面向炉膛那侧装备有耐火材料。
知道了这样的冷却件，其中冷却通道由铸入铸铁中的管(一般用钢)构成。流经冷却件的冷却通道通常是垂直于基体纵轴线设置的。除铸铁外，这些板也可由铸铜制成。此外，还知道了由铜或低合金化铜合金锻造或轧制而成的冷却板，其冷却通道是垂直延伸的盲孔，这些盲孔是通过机械深钻或铣削而形成的。最后还知道这样的冷却件，它由一个或多个挤压或轧制的并具有位于其内的冷却介质通道的异型部制成。
在这里，已知桶板的共同点主要是，它们具有一个因设有冷却通道而让冷却介质流过的区域和一个边缘区，这些冷却通道通入对应的、穿过高炉炉壁的冷却介质流入和流出用管中，该边缘区基本上在管件对面延伸。这些边缘区当然不象被冷却通道贯穿的桶板区那样受到强烈冷却。边缘区的冷却强度较小的原因是，被冷却介质流过的桶板区域与其角或边棱即端部之间有相当大的距离。在那产生的热量必须通过导热被被传递给被冷却介质流过的横截面。这在角和边棱上导致了比桶板其余部位更高的温度并进而导致热应力、过热和提前磨损。尤其是铸铁桶板容易在角和边棱处遇到材料损失，结果，高炉铠板最终在这些地点上无法受到充分保护并进而需要更换有关的桶板。采用铜制桶板时，原则上会出现相同的问题，当然由于铜具有高得多的导热能力，所以这些问题出现得较晚并且不那么严重。
从几何学和加工技术的角度出发，冷却管不能任意远地伸入桶板边缘区中，以便由此改善冷却状况。在高炉铠板的外侧，安置有一些所谓的补偿器，这些补偿器用于气密地使冷却管从高炉铠板中伸出。由于几何尺寸的关系，这要求冷却管相互间保持一定的垂直和水平的中等距离。为了高炉铠板不致因相互靠得太近的孔列被过分削弱强度，上述中等距离是必需的。对具有铸入管的桶板来说，视外径和壁厚的情况而限制了管的弯角，结果，无法得到经过边缘区所需的那种弯曲形状。
如此利用如EP 94115821所述的冷却板来解决冷却件边角冷却较差的问题，即冷却板的边缘区配设有一些孔，这些孔具有比本来的冷却通道更窄的横截面。总的来说，由于为边缘区设置垂直孔和水平孔，所以提出了一种具有自身冷却介质流入口和排出口的自身冷却系统，它具有为此所需的并穿过高炉炉壁的管。
DE 3313998 A1公开了一种用于冶金炉的冷却板及其制造方法。该冷却板由铸造材料制成，其中冷却介质通道由钢管形成。为了在良好导热条件下获得带有未加铠装的钢管的冷却件，可以设置一个从铸体一个窄侧面延伸到铸体内的孔，其中一个与孔壁压配合连接的钢管被嵌入该孔中。由于很难将一个带有弯拐部的管插入一垂直孔中并且必须用耐火材料封闭在冷却板的头部和末端上的相当大的开口，所以提出如下建议：将冷却介质流入口和流出口组合在冷却板一面上。钢管成双壁管的形状，它在下端上借助一底部被封闭。冷却介质通过外环形区域流入冷却件中并再通过内管流回去。
发明内容
本发明的任务是提供上述类型的冷却件，它在其端区即边缘区内具有更好的冷却效果。
上述任务的技术解决方案在于一种用于竖炉的冷却件，它具有至少一个内部冷却介质输送通道以及边缘区，该通道与同冷却件相连的冷却介质流入和流出用管件连通，其中，各冷却介质输送通道在冷却介质流入和/或流出口处超过管件的通口区延伸到冷却件的边缘区中并且具有一个与内部冷却介质输送通道的横截面相比扩大了横截面的通道段，该通道段具有一个沿冷却介质流动方向用于局部划分的导流件，该导流件用于将冷却介质引入冷却件的边缘区以及与该流向相反地使冷却介质回流。
与现有技术不同的是，所提出的冷却系统不是一个具有自身管件的独立冷却系统(这些管件又会削弱高炉炉壁强度)，而是通过使穿过基体的冷却通道延伸到边缘区内来改变冷却介质引导结构，其中角部也属于上述边缘区。在边缘区内延伸的通道横截面比较大并如此配有一个(冷却介质)导流件，即在冷却介质流出的情况下，冷却介质从基体流过来地流入该边缘区中、转向并与上述流向基本相反地回流向管口。在冷却介质流入的情况下，冷却介质首先被导入边缘区，然后从那里转向基体中的冷却通道。在这种情况下，使冷却段横截面加倍是有利的，即原来用于往返流动的冷却通道的横截面保持不变，因而在冷却系统内保持均匀流速。
这样，在桶板边缘区或角部中的冷却效果得到改善，而又不改变高炉铠板上的冷却管流道或管件的间距，该间距由补偿器决定。总的来说，由此实现了冷却介质可一直到达桶板边缘区，在这里，被冷却水流经的和未被流经的区域之间的原来还保持不变的距离很关键地缩短了，确切地说，该间距缩短到这样的程度，即在冷却件的规则部分中，这样的间距对充分冷却是足够的了。
作为特别优选的实施形式提出了，冷却件的边缘区被设计成独立端头的形式，它配备有带导流件的冷却通道段。独立端头被固定在通入内部冷却通道中的基体上。该端头可以被做成是一体的如成铸件或锻件的形式，或者由多部分构成如呈焊接结构的形式。端头最好如此形成，即它已具有一个相应的孔来容纳冷却介质流入和流出用管件的口部，所述管件分别穿过竖炉炉壁。
在桶板配备有一个有多个垂直冷却通道的基体的情况下，最好设置这样的端头，即其冷却段的数目与内部垂直冷却通道的数目是匹配的。在桶板由多个型材组成的场合下，也可以考虑使用相应数量的端头。
附图说明
以下，示出了本发明冷却件的一个优选实施形式，其中：
图1是具有本发明所提出的端头件的两个重叠的局部所示的冷却件的侧视图；
图2是图1所示冷却件的从高炉铠板侧看的视图；
图3是根据现有技术的两个重叠的局部所示冷却件的侧视图；
图4是图3所示冷却件的从高炉铠板侧看的视图。
具体实施方式
图1局部示出了两块桶板1、2。在这里，如图所示，下桶板1的头端部配设有用于冷却介质流出的接设管件3，而上桶板2的底端部配设有用于冷却介质流入的接设管件4，管件3、4本身穿过开设于炉壁5内的孔6、7。
桶板1、2分别包括一个带有垂直冷却通道9的基体8。这些桶板由铜或低合金化铜合金制成。指向高炉内部地，桶板1、2配设有隔板和用于容纳耐火材料的槽10、11。在桶板1基体8的头部上焊接有一个按本发明提出的端头12。该端头在各垂直冷却通道9的或因横截面图之故而看不到的其它冷却通道的延长线上具有一个通道段13，与垂直冷却通道9的横截面相比，此通道段具有扩大的横截面并且借助一个导流件14被局部划分开。在所示实施形式中，导流件14在基体的可见通道的指向高炉铠板的通道侧壁15的延长直线上延伸。
在成铸件形式的情况下，按照管件3的高度，在独立端头上开设一个相应的孔，它与穿过高炉炉壁的管件连通。端头可以成焊接结构形式地由多个部分构成，在这里，这些部分通过焊缝相互连接。
以下描述在下桶板1的头部12内的水流导向情况，这种水流导向情况用箭头表示。通过所提出的端头13来引导冷却水，从而使冷却水先一直流到冷却件的紧邻边缘。随后，冷却水在180°转向后与原先流向相反地流过一个短暂路程，然后，再次掉转90°地流向管件3，以便经过管件3和一个未示出的弯头(在这里以虚线表示)被输送到位于其上方的桶板2的管件4中。然后，冷却水从最上方桶板被送入高炉冷却环路中。
管件3、4本身被补偿器16、17包围起来，这些补偿器对管件气密性来说是必需的。当然，尽管管件3、4的间距由补偿器16、17决定，仍可实现冷却件边缘区的最佳冷却。
最好在安装前给端头装配上管件3。
无论是桶板的头部还是其底部，都不一定要用本发明的具有改变的冷却水导引路径的端头来替换。如图所示，在边缘区中单面改变冷却水导引路径，这就能够在两个重叠桶板的边缘区中产生较高的冷却能力。有利的是，一块桶板只在一面上配设独立端头，尽管该端头与两个端头相比即在头部和底部上的两端头相比确实设计得长一些，但从制造上考虑，着具有经济的优点。
可从图2中看到桶板在高炉炉壁上的安装，这是由此产生的，即各桶板只在头部侧配备有端头。所示桶板1、2由挤压或轧制的型材组成，这些型材沿其纵侧被焊接在其横隔板上(参见虚线)。每个型材都在头部侧焊上一个具有本发明的冷却水导向路径的端头12，这点可通过焊缝19的虚线看清楚。用于冷却水流入和流出的各管件离两个重叠桶板1、2之间的接缝点18的远近是不相同的。因此，该接缝点不是布置在居中处(参照图4)。
图2中所示的线段A和A’表明了，如何通过给被冷却水流经的端头12配备相应的冷却水导流件14来缩短在桶板的外棱及其被冷却水流经的区域之间的距离并由此实现角和边棱区的冷却效果的改善。
还要说明的是，一个安置在头部侧端头具有这样的优点，即它起到悬置冷却件的固定点。相反，在冷却件下部安装一个端头则有这样的优点，即消除了形成空气室或蒸汽室的危险，这些空气室或蒸汽室因其绝缘作用而可能阻碍良好的冷却。
为对比起见，在图3中示出了在目前所知的桶板中的冷却水导流结构。上述冷却件的与图1所示一致的各部分具有相同的参考标记。在此所示的桶板20、21配备有作为冷却通道的铸入管22、23，这些管利用相应的护管24、25并通过相应的孔6、7穿过炉壁5。在两个桶板之间的冷却水流仍然用虚线表示。显然，与本发明提出的冷却件相比，大了许多的边缘区26、27没有被冷却，这些区域因此会遇到较大磨损。与图2对照，图4示出了根据现有技术的带有垂直延伸的冷却通道22、23的重叠冷却件20、21。在迄今常用的桶板结构中，在两个沿高炉炉壁垂直重叠而设的桶板之间的接缝部位原则上与冷却通道保持相同距离并进而位于各边缘区的中央。
Claims (6)
1.用于竖炉的冷却件(1，2)，它具有至少一个内部冷却介质输送通道(9)以及边缘区，该通道与同冷却件(1，2)相连的冷却介质流入和流出用管件(3，4)连通，其特征在于：各冷却介质输送通道(9)在冷却介质流入和/或流出口处超过管件(3，4)的通口区延伸到冷却件(1，2)的边缘区中并且具有一个与内部冷却介质输送通道(9)的横截面相比扩大了横截面的通道段(13)，该通道段(13)具有一个沿冷却介质流动方向用于局部划分的导流件(14)，该导流件用于将冷却介质引入冷却件(1，2)的边缘区以及与该流向相反地使冷却介质回流。
2.按权利要求1所述的冷却件，其特征在于：该边缘区包括带有导流件(14)的各冷却段(13)在内地被设计成至少一个独立端头的形式，该端头被固定在引导内冷却通道(9)的基体(8)上。
3.按权利要求2所述的冷却件，其特征在于：独立端头(12)是被设计成铸件或焊接结构的形式并与该基体焊接在一起。
4.按权利要求1-3之一所述的冷却件，其特征在于：通道段(13)的横截面尺寸与基体(8)中的冷却通道(9)的尺寸相比增大了一倍；该导流件是如此布置的，即它按照对应的尺寸将通道段(13)划分成两条冷却通道。
5.按权利要求1-3之一所述的冷却件，其特征在于：独立端头(12)在高炉铠板那侧配设有至少一个孔，用于冷却介质流入或流出的各管件(3、4)的通口区被插入该孔中并被焊接。
6.按权利要求1-3之一所述的冷却件，其特征在于：该冷却件包括一个基体(8)，该基体由至少两个焊接在一起的挤压或轧制的型材组成，这些型材分别被至少一条冷却通道(9)贯穿，该冷却件还包括数量与型材数目对应的端头(12)，这些端头在头侧或底侧与那些型材焊接在一起。
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