CN201010658Y - 一种叠合式冷却壁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种叠合式冷却壁，包括基体层壁体、叠合在基体层壁体热面上的叠合层壁体及进出水管，所述的叠合层壁体和基体层壁体分别设置有叠合层壁体的冷却通道T和基体层壁体的冷却通道U，叠合层壁体和基体层壁体的冷面上各开设有连接冷却通道T和冷却通道U的进出水孔，本实用新型采用所述的技术方案，特别是采用基体层壁体和叠合层壁体各开设有相互独立的冷却通道这一新颖构思，使本实用新型具有冷却效果好，节约铜材，成本低，使用安全可靠等有益效果。

Description

一种叠合式冷却壁

一、技术领域

本实用新型属于高炉及高温壁体冷却设备领域，特别是涉及一种叠合式冷却壁。

二、背景技术

长寿高炉本体冷却设备，必须满足高炉内壁在冶炼条件下，能够牢固地挂上渣皮，形成永久炉衬的目的。为此，高炉使用的冷却壁不断更新换代，从使用材质来看，已从铸铁冷却壁和铸钢(或钢板钻孔)冷却壁发展到导热系数很高的铜冷却壁。铸铁冷却壁热稳定性差，不能形成永久型炉衬，严重影响高炉寿命。铸钢冷却壁浇注温度高，水管表面液化导致附加预应力，容易使水管产生裂纹，钢板钻孔冷却壁虽然不存在浇注工艺造成的缺陷，但因材质导热系数低，也不能形成永久型炉衬。而目前广泛采用的全铜冷却壁，它由铸铜制造或铜板钻孔加工而成，通常使用在高炉本体的高温区域，能够满足形成永久型炉衬的条件；但由于铜材强度较低，为保证冷却壁有足够的机械强度，铜冷却壁必须保持相应的厚度，因此耗铜量较大，价格昂贵。

实用新型专利03232865.6公开了一种“铜与含铁合金组合的高炉冷却壁”。该冷却壁是由冷面层和热面层组合而成的高炉冷却壁，热面层采用铜材，冷面层采用钢或生铁，冷面层与热面层由螺栓3结合并紧固，两层之间接触面上均实行密封，两层之间未接触面部位所形成的空腔为冷却水的通道。该冷却壁虽然能够减少铜材的用量，但是由于其冷却通道结构由冷、热面层分别开槽后合并而成，并以密封件密封，这种结构在高炉内高温的环境下，由于不可避免的热变形等原因，容易出现漏水现象，存在安全隐患。

实用新型专利02229151.2公开了一种组合式复合冷却壁。该冷却壁由内外冷却壁体通过紧固件连接组合，其冷却水管埋在凹槽内。该冷却壁同样可以减少铜材的用量，但是由于其冷却通道是采用埋管结构，不可避免存在接触间隙，使冷却功能大受影响。同时其内、外冷却壁体的结合面是机械配合面，由于冷却壁在高温环境下会产生变形，因此容易出现漏水缺陷。

三、实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，特别是解决全铜冷却壁冷却效果好但价格昂贵、现有的组合式冷却壁存在着漏水等安全隐患问题，提供一种结构新颖、使用安全的叠合式冷却壁。

本实用新型目的是这样实现的，所述的叠合式冷却壁，包括基体层壁体2、叠合在基体层壁体2热面上的叠合层壁体1及进出水管7，所述的叠合层壁体1和基体层壁体2分别设置有叠合层壁体1的冷却通道T4和基体层壁体2的冷却通道U10，叠合层壁体1和基体层壁体2的冷面上各开设有连接冷却通道T4和冷却通道U10的进出水孔5，所述进出水管7与进出水孔5连接，与叠合层壁体1的进出水孔5所对应的基体层壁体2上开设有可供叠合层壁体1的进出水管7穿过的通孔6，所述的通孔6与基体层壁体2的冷却通道10相互隔开，两者之间保证合理安全距离。

本叠合式冷却壁的基体层壁体2使用时面向炉心的一面为热面，面向炉壁的一面为冷面，其热面可以带燕尾槽，也可以为光面；所述的基体层壁体2由铸铁、铸钢或钢板制成，由铸铁或铸钢制成的基体层壁体2，其冷却通道U10通过铸造加工成截面形状W12为圆型或扁圆孔型或多边孔型；由钢板制成的基体层壁体2，其冷却通道U10通过钻孔加工成截面形状W12为圆型或多圆相互重叠的孔型。

本叠合式冷却壁的叠合层壁体1使用时面向炉心的一面为热面，与基体层壁体2叠合的一面为冷面，其热面既可以带燕尾槽，也可以为光面；所述的叠合层壁体1由铸铜或纯铜板制成，由铸铜制成的叠合层壁体1，其冷却通道T4通过铸造加工成截面形状V11为圆型或扁圆孔型或多边孔型；由铜板制成的叠合层壁体1，其冷却通道T4通过钻孔加工成截面形状V11为圆型或多圆相互重叠的孔型。

所述叠合式冷却壁叠合方式可以是基体层壁体2的热面整体叠合有叠合层壁体1，或局部叠合有叠合层壁体1，或多部位叠合有叠合层壁体1，叠合方式灵活多样，可根据需要通过设计确定。

所述的基体层壁体2与叠合层壁体1通过螺栓3或燕尾槽固定连接；为消除不同材料因高温变形而产生的应力差，基体层壁体2与叠合层壁体1之间设置有垫片8，所述的垫片8为单层垫片或多层垫片，多层垫片各层之间的间隙填充有高导热填充料9。

本叠合式冷却壁的叠合层壁体1和基体层壁体2均有各自独立的冷却通道，各冷却通道到各层表面的距离以不低于进出水管7的厚度为限，冷却通道数量及形状可根据需要确定，要求既保证叠合式冷却壁的整体冷却效果，又方便叠合式冷却壁各层之间的螺栓3连接和进出水管7的安装，各层冷却通道之间可采用水管串联，也可由各自独立的水管连接；叠合式冷却壁的叠合层壁体1具有全铜冷却壁的冷却效果，基体层壁体2能保证叠合式冷却壁的机械强度；由于叠合层壁体1和基体层壁体2均有各自独立的冷却通道，所以万一有个别冷却通道出现故障时，通过加大其他冷却通道的流速流量，使叠合式冷却壁整体还可以起到冷却作用，因此可以大幅度提高叠合式冷却壁使用安全性；本实用新型除可应用于炼铁高炉冷却设备领域外，还可应用于多种高温壁体冷却设备领域。

本实用新型的有益效果分析：

(1)在保证冷却壁的冷却效果和机械强度的同时，大幅度降低铜材消耗。现今采用的全铜冷却壁铜材消耗居高不下的主要原因是，由于铜材的强度较小，在保证强度的条件下全铜冷却壁的厚度无法进一步减薄。而铸铁或钢强度较大，用其做冷却壁的基体层壁体2，铜材做叠合层壁体1，既保证了冷却壁的强度要求，又可以利用铜材热传导效果好的优势。有了基体层壁体2的强度支持，便可以将叠合层壁体1的铜板厚度显著减薄，大幅度降低铜材消耗，降低造价。

(2)具有独立冷却结构的叠合式冷却壁具有更合理的冷却效果和更高的使用安全性。叠合式冷却壁的叠合层壁体1采用冷却效果较好的铜材制造，并且整体上具有多个独立的冷却结构，增大了冷却壁的换热面积，因此较之只有单一冷却结构的铜冷却壁具有更合理优化的冷却效果。

(3)具有独立冷却结构的叠合式冷却壁可以解决高炉本体特殊层面的冷却难题。如炉缸风口区处于高炉气、固、液三相并存的高温区域，该区域冷却壁上部为风口回旋带，铸铁冷却壁在此部位很容易被损坏；而该区域冷却壁下部处于渣铁水浸存区，但因有耐火材料保护，铸铁冷却壁可适应高炉长寿要求。因此在高炉风口区采用叠合层壁体1局部叠合的叠合式冷却壁，即在铸铁基体层壁体2上叠合部分超薄铜质叠合层壁体1，既可以解决传统的铸铁冷却壁局部易损难题，又可以节省投资。

(4)具有独立冷却结构的叠合式冷却壁可以实现冷却壁局部冷却强度与高炉内热流强度相匹配的技术效果。如高炉炉身中部至上部过渡区，热流强度变化较大，若采用全铜冷却壁，则投资太大，造成浪费，若采用铸铁、铸钢或钢板钻孔冷却壁，则在局部热流强度高的区域冷却能力不足，容易损坏。采用具有独立冷却结构的叠合式冷却壁，可以根据热流强度变化，在热流强度较高的区域叠合冷却能力较强的铜制叠合层壁体1，既满足高炉冷却的需要，实现高炉长寿的目的，又可以降低投资成本。

(5)采用本实用新型技术方案所述的叠合式冷却壁可以使高炉保持平稳顺畅的炉型。高炉本体冷却设备的配置原则是按炉内热流强度的大小配置不同冷却效果的冷却设备，客观上存在铜冷却壁与铸铁、铸钢或钢板钻孔冷却壁并存的混合配置结构。但是铜冷却壁厚度相对于铸铁或铸钢冷却壁厚度薄得多，因此，在保持冷却壁热面一致性的条件下，现有的铜冷却壁的冷面与高炉炉皮之间会存在大小不均的间隙，容易产生冷面窜高炉煤气流，损坏冷却壁基体件，造成冷却壁变形，威胁冷却壁的使用安全性。采用本实用新型的叠合式冷却壁由于在总厚度上可与铸铁或铸钢冷却壁保持一致，因此可以消除上述弊端，同时由于叠合层壁体1厚度减薄，可以按高炉炉皮形状做成弧型，构成平稳顺畅的高炉炉型。

综上所述，由于采用本实用新型所述的技术方案，特别是采用基体层壁体2和叠合层壁体1各开设有相互独立的冷却通道这一新颖构思，使本实用新型具有冷却效果好，节约铜材，成本低，使用安全可靠等有益效果。

四、附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为图1的A面视图；

图3为图1的B面视图；

图4为图1的C面视图；

图5为图1的D-D剖视图；

图6为图2的E-E局部剖视图；

图7为本实用新型实施例2的结构示意图；

图8为图7的F面视图；

图9为图7的G面视图；

图10为图7的H-H剖视图；

图11为本实用新型实施例3的结构示意图；

图12为图11的I面视图；

图13为图11的J面视图；

图14为图11的K-K剖视图；

图中：1、叠合层壁体；2、基体层壁体；3、螺栓；4、冷却通道T；5、进出水孔；6、通孔；7、进出水管；8、垫片；9、高导热填充料；10、冷却通道U；11、截面形状V；12、截面形状W；

具体实施方式：

五、具体实施方式；

实施例1：参照图1至图6，在本实用新型实施例1中，如图1至图6所示，所述的叠合式冷却壁包括基体层壁体2和叠合层壁体1，两者叠合面长、宽大小一致，采用完全叠合方式，由连接螺栓3紧固连接。叠合层壁体1由铜板钻孔加工制造，其冷却通道T4的截面形状V11为复合孔形或其他孔型。基体层壁体2由铸铁制造，其内部带有冷却通道U10，其截面形状W12为圆形或其他孔型。叠合层壁体1和基体层壁体2之间垫有垫片8，所述的垫片8为双层垫片，双层垫片之间的间隙填充有高导热填充料9。冷却通道T4和冷却通道U10到各自壁体表面的距离以不低于进出水管7的厚度为限。由于叠合层壁体1和基体层壁体2各自具有独立的冷却结构，保证了叠合式冷却壁使用的安全性。同时由于有基体层壁体2的高强度支撑，使叠合层壁体1的厚度可大大减薄。本实施例可用于高炉冷却壁或其他高温壁体冷却设备。

图2是图1中A面视图，表示了基体层壁体2的冷却通道U10的分布和形状，以及连接螺栓3的位置。

图3是图1中B面视图，表示了叠合层壁体1的冷却通道T4的分布和形状，以及连接螺栓3的位置。

图4是图1中C面视图，表示了叠合层壁体1与基体层壁体2的连接状态。

图5为图1的D-D剖视图，表示了叠合层壁体1的冷却通道T4的截面形状V11。

图6为图2的E-E局部剖视图，表示了基体层壁体2的冷却通道U10的截面形状W12。

实施例2：参照图7、图8、图9、图10，在本实用新型实施例2中，如图7所示，所述的叠合式冷却壁包括一个叠合层壁体1和一个基体层壁体2，采用部分叠合方式，叠合层壁体1与基体层壁体2上部叠合，由于高炉风口区温度较高，若采用完全铸铁冷却壁，则冷却壁上部因处于风口回旋带而容易损坏，而下部因有耐火材料层保护可满足高炉长寿要求；现采用独立冷却结构局部叠合的叠合式冷却壁，既可以提高风口区冷却壁使用安全性，又可以减薄铜冷却壁厚度，降低造价，实施例2可用于高炉风口区冷却壁或其他高温壁体冷却设备；本实用新型实施例2其余条件和效果同实施例1。

实施例3：参照图11、图12、图13、图14，在本实用新型实施例3中，如图11所示，所述的叠合式冷却壁包括多个叠合层壁体1和一个基体层壁体2，采用多部位叠合方式，由连接螺栓3紧固连接。采用本实施例可以实现冷却壁局部冷却强度与高炉内热流强度相匹配的技术效果，根据热流强度变化，在热流强度高的区域叠合冷却能力强的铜冷却壁，既满足高炉冷却的需要，实现高炉长寿的目的，又可以降低投资成本；实施例3可用于高炉炉身中部冷却壁或其他高温壁体冷却设备。本实用新型实施例3其余条件和效果同实施例1或实施例2。

本实用新型包括但不局限于上述实施例所描述的实施方式，还可根据本实用新型所述的技术方案结合具体的应用情况设计其他实施方式。

Claims (7)

1.一种叠合式冷却壁，包括基体层壁体(2)、叠合在基体层壁体(2)热面上的叠合层壁体(1)及进出水管(7)，其特征在于：所述的叠合层壁体(1)和基体层壁体(2)分别设置有叠合层壁体(1)的冷却通道T(4)和基体层壁体(2)的冷却通道U(10)，叠合层壁体(1)和基体层壁体(2)的冷面上各开设有连接冷却通道T(4)和冷却通道U(10)的进出水孔(5)，所述进出水管(7)与进出水孔(5)连接，与叠合层壁体(1)的进出水孔(5)所对应的基体层壁体(2)上开设有可供叠合层壁体(1)的进出水管(7)穿过的通孔(6)，所述的通孔(6)与基体层壁体(2)的冷却通道U(10)相互隔开，两者之间保证合理安全距离。

2.根据权利要求1所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的基体层壁体(2)由铸铁、铸钢或钢板制成，由铸铁或铸钢制成的基体层壁体(2)，其冷却通道U(10)通过铸造加工成截面形状W(12)为圆型或扁圆孔型或多边孔型；由钢板制成的基体层壁体(2)，其冷却通道U(10)通过钻孔加工成截面形状W(12)为圆型或多圆相互重叠的孔型。

3.根据权利要求1所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的叠合层壁体(1)由铸铜或纯铜板制成，由铸铜制成的叠合层壁体(1)，其冷却通道T(4)通过铸造加工成截面形状V(11)为圆型或扁圆孔型或多边孔型；由铜板制成的叠合层壁体(1)，其冷却通道T(4)通过钻孔加工成截面形状V(11)为圆型或多圆相互重叠的孔型。

4.根据权利要求1所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的基体层壁体(2)与叠合层壁体(1)通过螺栓(3)或槽形固定连接。

5.根据权利要求1所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的基体层壁体(2)的热面整体叠合有叠合层壁体(1)，或局部叠合有叠合层壁体(1)或多部位叠合有叠合层壁体(1)。

6.根据权利要求1所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的基体层壁体(2)与叠合层壁体(1)之间设置有垫片(8)。

7.根据权利要求6所述的叠合式冷却壁，其特征在于：所述的垫片(8)为单层或多层垫片，多层垫片各层之间的间隙填充有高导热填充料(9)。

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