CN214101841U - 一种矿热炉铜瓦 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿热炉铜瓦，包括铜瓦本体，铜瓦本体内设有冷却通道，冷却通道两端分别设有进水口和出水口；其特征在于：所述冷却通道由多个冷却水道单元组成，各冷却水道单元自左至右依次排列；冷却水道单元呈V形或U形，各冷却水道单元的下端互不连通且均处于所述铜瓦本体的下部；各冷却水道单元两端均开口于铜瓦本体的上端面上；各冷却水道单元依次首尾连通，形成所述冷却通道。这种矿热炉铜瓦的冷却效果较好，能够降低冷却通道漏水的风险，延长铜瓦的使用寿命。

Description

一种矿热炉铜瓦

技术领域

本实用新型涉及矿热炉技术领域，特别涉及一种矿热炉铜瓦。

背景技术

矿热炉又称电弧电炉，主要用于生产铁合金、工业硅、电石、黄磷等产品。

铜瓦是矿热炉上的大型导电元件，电流从变压器经过短网、水冷电缆、导电铜管传到铜瓦上，由铜瓦向矿热炉的电极供电。在矿热炉工作时，炉内的电弧热产生的温度很高，电极在传输大电流的同时自身也会产生较高的温度，铜瓦的工作环境基本处在高温、大负荷的条件下工作，因此铜瓦必须具有较好的导电性、较好的导热性能和较好的机械性能。

因锻造铜瓦具有材质致密，晶粒小，无裂纹、夹渣、气孔、砂眼等铸造缺陷，良好的机械性能，传热性能优良，没有气隙热阻等优点，目前锻造铜瓦已基本上取代铸造铜瓦。但因铜瓦内部需要有冷却通道，不可避免会有焊接。如图5所示，目前锻造铜瓦的冷却通道结构是采用锻造铜板通过钻孔形成的冷却通道01，这种冷却通道01包括横向通道段011和两条纵向通道段012，横向通道段011设置在铜瓦本体02的下部，两条纵向通道段012的下端均与横向通道段011连通；横向通道段011的端部焊接有一端部堵头013，两条纵向通道段012的上端分别构成冷却通道01的进水口与出水口，冷却通道01的进水口与出水口均焊接有水管03，这种铜瓦本体02的下部、水管03处均会存在焊缝04。然而，由于铜瓦本体02的底部温度最高，工况较为恶劣，而且铜瓦本体02的底部会有刺火的现象，因此铜瓦本体02底部是最容易损坏或烧损的位置；而铜瓦本体02下部的焊缝04十分接近铜瓦本体02底部，使得铜瓦本体02下部的焊缝04长期处在高温条件下，可能会出现焊缝裂开、烧损而导致漏水的情况；另外铜瓦本体02底部的刺火现象容易熔穿铜瓦本体02的底部、甚至熔穿至下部的横向通道段011，导致铜瓦本体02出现漏水的情况，缩短铜瓦的使用寿命。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种矿热炉铜瓦，这种矿热炉铜瓦的冷却效果较好，能够降低冷却通道漏水的风险，延长铜瓦的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种矿热炉铜瓦，包括铜瓦本体，铜瓦本体内设有冷却通道，冷却通道两端分别设有进水口和出水口；其特征在于：所述冷却通道由多个冷却水道单元组成，各冷却水道单元自左至右依次排列；冷却水道单元呈V形或U形，各冷却水道单元的下端互不连通且均处于所述铜瓦本体的下部；各冷却水道单元两端均开口于铜瓦本体的上端面上；各冷却水道单元依次首尾连通，形成所述冷却通道。

上述铜瓦本体内设置的多个冷却水道单元依次首尾连通，在铜瓦本体内形成一条蜿蜒曲折的冷却通道。上述各冷却水道单元的底部均处于铜瓦本体的底部，能够对铜瓦的底部起到良好的冷却效果，延长铜瓦的使用寿命。这种蜿蜒曲折的冷却通道无需在铜瓦本体下部设置横向通道段，无需设置端部堵头，从而省去铜瓦本体下部的端部堵头焊缝，避免焊缝长期处在高温条件下而出现裂开烧损导致漏水的现象，降低因局部位置刺火而导致漏水的风险，从而提高铜瓦的使用寿命。

另外，各冷却水道单元两端均开口于铜瓦本体的上端面上，即使在连通相邻冷却水道单元时需要焊接，此时产生的焊缝处于铜瓦本体的上端，将传统的铜瓦本体下部堵头焊缝的位置提高到铜瓦本体的上端，避开铜瓦本体工况较为恶劣的位置（即铜瓦的底部）。

作为本实用新型的优选方案，所述铜瓦本体的上端面上设有至少一个横向通水槽，横向通水槽的槽口开口于铜瓦本体的上端面上，前一冷却水道单元尾端的开口通过横向通水槽与相邻的后一冷却水道单元首端的开口连通；各横向通水槽的槽口分别安装有通水槽盖板，通水槽盖板盖合在横向通水槽的槽口上并与铜瓦本体焊接；首个冷却水道单元首端的开口与末尾冷却水道单元尾端的开口分别作为所述进水口、出水口。为了使铜瓦本体的上端面上相邻两个冷却水道单元相邻的开口连通，可采用钻、镗、铣等机械加工方式，在铜瓦本体的上端面上加工出多个横向通水槽，这些冷却水道单元通过横向通水槽依次首尾连通（相邻两个冷却水道单元中，一冷却水道单元尾端开口通过横向通水槽与另一冷却水道单元首端开口连通），再利用多个通水槽盖板盖合在对应横向通水槽的槽口上并与铜瓦本体焊接。通过这种设置，所有冷却水道单元依次串联在一起，再加上首个冷却水道单元首端的开口与末尾冷却水道单元尾端的开口均开口于铜瓦本体的上端面上，使得铜瓦本体内形成一条一进一出蜿蜒曲折的冷却通道。

作为本实用新型的优选方案，所述V形冷却水道单元由两条下端交叉的直线形通道段组成，两条直线形通道段上端均开口于铜瓦本体的上端面上。上述V形冷却水道单元的横截面形状可以是圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔。上述圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔都是以钻孔或其他机械加工方式形成的。上述复合孔是由两个以上相互连通的圆孔组成，复合孔中相邻两圆孔所在的圆相交，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。

作为本实用新型的优选方案，所述U形冷却水道单元包括左流道、中间流道、中间堵头和右流道，左流道、中间流道和右流道均沿纵向延伸并且自左至右依次排列，左流道上端、中间流道上端和右流道上端均开口于铜瓦本体的上端面上；中间流道中设有限位台阶，中间堵头处于中间流道的上段中，且中间堵头的外表面与中间流道上段的内侧壁紧密接触，中间堵头下端与限位台阶接触；左流道的下段通过中间流道的下段与右流道的下段连通。上述左流道的上段和右流道的上段之间由中间堵头隔断，左流道的下段和右流道的下段与中间流道的下段相互连通，形成U字形流道（这种U字形流道是一种U字形走向的“盲通”结构）。左流道的上段和右流道的上段均与横向通水槽相连通。实际加工时，可以在铜瓦本体上端与左流道、中间流道、中间堵头对应的位置加工一个横向通水槽，安装通水槽盖板时使通水槽盖板的下表面与中间堵头的上端紧密接触，阻止左流道上端和右流道上端之间的串水。

上述限位台阶作为中间流道的上段与下段的分界，对中间堵头起到限位和支撑的作用。在加工过程中，插入中间堵头后，当中间堵头下端接触到限位台阶时，中间堵头插入到位。在铜瓦的使用过程中，由于限位台阶的限位及支撑作用，使得中间堵头不会继续下降。

作为本实用新型更进一步的优选方案，所述左流道、中间流道和右流道均为纵向延伸的圆孔；在U形冷却水道单元的截面上，左流道所在的圆与中间流道所在的圆相交，中间流道所在的圆与右流道所在的圆相交。这样，左流道、中间流道和右流道相互连通的圆孔组成复合孔，复合孔是以钻孔或其他机械加工方式形成的，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。通常，复合孔中各圆孔相互平行。

第一种具体方案中，所述各冷却水道单元均呈V形。

第二种具体方案中，所述各冷却水道单元均呈U形。

第三种具体方案中，一部分所述冷却水道单元呈V形，其余冷却水道单元呈U形。

作为本实用新型的优选方案，所述进水口处设有进水管，进水管下端与所述铜瓦本体一体连接，进水管下端的开口与所述冷却通道的进水口连通；所述出水口处设有出水管，出水管下端与所述铜瓦本体一体连接，出水管下端的开口与冷却通道的出水口连通。上述进水管与出水管不仅能够通水，还具有导电功能。将进水管、出水管与铜瓦本体通过整体加工而成，进水管与出水管处均不存在焊缝，既能减少水管焊缝漏水的风险，又能防止电流击穿焊缝而导致漏水，提高了铜瓦的使用寿命。上述进水管、出水管在与外部导电管相连接时会承载一定的作用力，采用与铜瓦本体一体连接的进水管、出水管可增加水管根部的强度。

作为本实用新型的优选方案，所述进水口处设有进水管，进水管下端与所述铜瓦本体焊接，进水管下端的开口与所述冷却通道的进水口连通；所述出水口处设有出水管，出水管下端与所述铜瓦本体焊接，出水管下端的开口与冷却通道的出水口连通。

通常，上述铜瓦本体的材质为纯铜或铜合金。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

这种矿热炉铜瓦的冷却效果较好，能够降低冷却通道漏水的风险，延长铜瓦的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是图1中冷却通道的展开示意图；

图3是图1中A-A的剖面图；

图4是本实用新型实施例3的结构示意图；

图5是本实用新型背景技术中铜瓦的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行具体描述。

实施例1

如图1-3所示，本实施例中的矿热炉铜瓦，包括铜瓦本体1，铜瓦本体1内设有冷却通道11，冷却通道11两端分别设有进水口12和出水口13；冷却通道11由多个冷却水道单元111组成，各冷却水道单元111自左至右依次排列；一部分冷却水道单元111呈V形，其余冷却水道单元111呈U形；各冷却水道单元111的下端互不连通且均处于铜瓦本体1的下部；各冷却水道单元111两端均开口于铜瓦本体1的上端面上；各冷却水道单元111依次首尾连通，形成冷却通道11。

铜瓦本体1的上端面上设有横向通水槽14，横向通水槽14的槽口开口于铜瓦本体1的上端面上，前一冷却水道单元111尾端的开口通过横向通水槽14与相邻的后一冷却水道单元111首端的开口连通；各横向通水槽14的槽口分别安装有通水槽盖板15，通水槽盖板15盖合在横向通水槽14的槽口上并与铜瓦本体1焊接；首个冷却水道单元111首端的开口与末尾冷却水道单元111尾端的开口分别作为进水口12、出水口13。为了使铜瓦本体1的上端面上相邻两个冷却水道单元111相邻的开口连通，可采用钻、镗、铣等机械加工方式，在铜瓦本体1的上端面上加工出横向通水槽14，这些冷却水道单元111通过横向通水槽14依次首尾连通（相邻两个冷却水道单元111中，一冷却水道单元111尾端开口通过横向通水槽14与另一冷却水道单元111首端开口连通），再利用多个通水槽盖板15盖合在对应横向通水槽14的槽口上并与铜瓦本体1焊接。通过这种设置，所有冷却水道单元111依次串联在一起，再加上首个冷却水道单元111首端的开口与末尾冷却水道单元111尾端的开口均开口于铜瓦本体1的上端面上，使得铜瓦本体1内形成一条一进一出蜿蜒曲折的冷却通道11。

V形冷却水道单元111由两条下端交叉的直线形通道段112组成，两条直线形通道段112上端均开口于铜瓦本体1的上端面上。上述V形冷却水道单元111的横截面形状可以是圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔。上述圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔都是以钻孔或其他机械加工方式形成的。上述复合孔是由两个以上相互连通的圆孔组成，复合孔中相邻两圆孔所在的圆相交，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。

U形冷却水道单元111包括左流道113、中间流道114、中间堵头115和右流道116，左流道113、中间流道114和右流道116均沿纵向延伸并且自左至右依次排列，左流道113上端、中间流道114上端和右流道116上端均开口于铜瓦本体1的上端面上；中间流道114中设有限位台阶1141，中间堵头115处于中间流道114的上段中，且中间堵头115的外表面与中间流道114上段的内侧壁紧密接触，中间堵头115下端与限位台阶1141接触；左流道113的下段通过中间流道114的下段与右流道116的下段连通。上述左流道113的上段和右流道116的上段之间由中间堵头115隔断，左流道113的下段和右流道116的下段与中间流道114的下段相互连通，形成U字形流道（这种U字形流道是一种U字形走向的“盲通”结构）。左流道113的上段和右流道116的上段均与横向通水槽14相连通。实际加工时，可以在铜瓦本体1上端与左流道113、中间流道114、中间堵头115对应的位置加工一个横向通水槽14，安装通水槽盖板15时使通水槽盖板15的下表面与中间堵头115的上端紧密接触，阻止左流道113上端和右流道116上端之间的串水。

上述限位台阶1141作为中间流道114的上段与下段的分界，对中间堵头115起到限位和支撑的作用。在加工过程中，插入中间堵头115后，当中间堵头115下端接触到限位台阶1141时，中间堵头115插入到位。在铜瓦的使用过程中，由于限位台阶1141的限位及支撑作用，使得中间堵头115不会继续下降。

左流道113、中间流道114和右流道116均为纵向延伸的圆孔；在U形冷却水道单元111的截面上，左流道113所在的圆与中间流道114所在的圆相交，中间流道114所在的圆与右流道116所在的圆相交。这样，左流道113、中间流道114和右流道116相互连通的圆孔组成复合孔，复合孔是以钻孔或其他机械加工方式形成的，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。通常，复合孔中各圆孔相互平行。

处于首个的冷却水道单元111呈V形，处于第二个的冷却水道单元111呈U形，V形冷却水道单元111与U形冷却水道单元111依次交替排列；左流道113上端的开口通过横向通水槽14与相邻前一V形冷却水道单元111尾端的开口连通，右流道116上端的开口通过横向通水槽14与相邻后一V形冷却水道单元111首端的开口连通。

进水口12处设有进水管16，进水管16下端与铜瓦本体1一体连接，进水管16下端的开口与冷却通道11的进水口12连通；出水口13处设有出水管17，出水管17下端与铜瓦本体1一体连接，出水管17下端的开口与冷却通道11的出水口13连通。上述进水管16与出水管17不仅能够通水，还具有导电功能。将进水管16、出水管17与铜瓦本体1通过整体加工而成，进水管16与出水管17处均不存在焊缝，既能减少水管焊缝漏水的风险，又能防止电流击穿焊缝而导致漏水，提高了铜瓦的使用寿命。上述进水管16、出水管17在与外部导电管相连接时会承载一定的作用力，采用与铜瓦本体1一体连接的进水管16、出水管17可增加水管根部的强度。

这种矿热炉铜瓦的加工工艺流程包括如下步骤：

（1）先选用高纯度阴极电解铜，再将电解铜加入到工频感应炉中进行熔炼，熔化过程中在炉膛内加入木炭进行脱氧，再将工频感应炉内的温度加热到1180℃后，采用半连铸工艺拉出铜铸坯；

（2）将冷却后的铜铸坯通过液化气加热炉加热至950℃以上，再用液压机对铜铸坯进行反复锻压，得到铜锻坯；

（3）利用锯床或铣床将铜锻坯的四周和铜锻坯的上下两面加工成图纸要求的长方体板坯尺寸，得到铜瓦本体；再在铜瓦本体上加工出斜孔钻孔辅助台阶平面；

（4）在铜瓦本体上自上至下钻孔，得到四条直线形通道段，四条直线形通道段在铜瓦本体的上端面具有开口；前两条直线形通道段的下端交叉，后两条直线形通道段的下端交叉，形成两条V形冷却水道单元；

（5）在两条V形冷却水道单元之间的铜瓦本体上，自上至下钻孔得到沿纵向延伸的中间纵向孔，中间纵向孔在铜瓦本体的上端面具有开口；采用扩孔方式增大中间纵向孔上段的孔径，并在中间纵向孔中形成限位台阶；往中间纵向孔的上段中插入圆柱状棒材，圆柱状棒材的外表面与中间纵向孔上段的内侧壁紧密接触，并使圆柱状棒材下端与限位台阶接触；

（6）在中间纵向孔的左右两侧自上至下钻孔，得到沿纵向延伸的左纵向孔和右纵向孔，左纵向孔和右纵向孔在铜瓦本体的上端面具有开口，左纵向孔与前一个V形冷却水道单元连通，右纵向孔与后一个V形冷却水道单元连通，左纵向孔的下段和右纵向孔的下段均与对应的中间纵向孔的下段连通；钻左纵向孔和右纵向孔时圆柱状棒材左右两侧的材料被去除，形成中间堵头；

（7）利用镗床的加工工艺，在铜瓦本体的进水口处加工出竖直的进水管，在铜瓦本体的出水口处加工出竖直的出水管；

（8）利用弯板模具，将铜瓦本体在液压机上弯板成所需要的弧形；再按尺寸要求在铜瓦本体上加工出内弧面与盖板孔；

（9）通过氩弧焊的方式将通水槽盖板焊接在盖板孔中，并进行焊缝着色探伤检查，合格后进入下一道工序；

（10）在进水管头部采用加工或胀管的方式制得进水管头部接头，在出水管头部采用加工或胀管的方式制得出水管头部接头，接着用火枪将进水管与出水管处进行局部加热，利用模具将进水管与出水管弯制成所需的角度。

上述铜瓦本体1内设置的多个冷却水道单元111依次首尾连通，在铜瓦本体1内形成一条蜿蜒曲折的冷却通道11。上述各冷却水道单元111的底部均处于铜瓦本体1的底部，能够对铜瓦的底部起到良好的冷却效果，延长铜瓦的使用寿命。这种蜿蜒曲折的冷却通道11无需在铜瓦本体1下部设置横向通道段，无需设置端部堵头，从而省去铜瓦本体1下部的端部堵头焊缝，避免焊缝长期处在高温条件下而出现裂开烧损导致漏水的现象，降低因局部位置刺火而导致漏水的风险，从而提高铜瓦的使用寿命。

另外，各冷却水道单元111两端均开口于铜瓦本体1的上端面上，即使在连通相邻冷却水道单元111时需要焊接，此时产生的焊缝处于铜瓦本体1的上端，将传统的铜瓦本体1下部堵头焊缝的位置提高到铜瓦本体1的上端，避开铜瓦本体1工况较为恶劣的位置（即铜瓦的底部）。

实施例2

本实施例中的矿热炉铜瓦与实施例1的区别在于：

一部分冷却水道单元111呈V形，其余冷却水道单元111呈U形；处于首个的冷却水道单元111呈U形，处于第二个的冷却水道单元111呈V形，U形冷却水道单元111与V形冷却水道单元111依次交替排列；V形冷却水道单元111首端的开口通过横向通水槽14与相邻前一右流道116上端的开口连通，V形冷却水道单元111尾端的开口通过横向通水槽14与相邻后一左流道113上端的开口连通。

实施例3

如图4所示，本实施例中的矿热炉铜瓦与实施例1的区别在于：

各冷却水道单元111均呈V形。

实施例4

本实施例中的矿热炉铜瓦与实施例1的区别在于：

各冷却水道单元111均呈U形。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿热炉铜瓦，包括铜瓦本体，铜瓦本体内设有冷却通道，冷却通道两端分别设有进水口和出水口；其特征在于：所述冷却通道由多个冷却水道单元组成，各冷却水道单元自左至右依次排列；冷却水道单元呈V形或U形，各冷却水道单元的下端互不连通且均处于所述铜瓦本体的下部；各冷却水道单元两端均开口于铜瓦本体的上端面上；各冷却水道单元依次首尾连通，形成所述冷却通道。

2.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述铜瓦本体的上端面上设有至少一个横向通水槽，横向通水槽的槽口开口于铜瓦本体的上端面上，前一冷却水道单元尾端的开口通过横向通水槽与相邻的后一冷却水道单元首端的开口连通；各横向通水槽的槽口分别安装有通水槽盖板，通水槽盖板盖合在横向通水槽的槽口上并与铜瓦本体焊接；首个冷却水道单元首端的开口与末尾冷却水道单元尾端的开口分别作为所述进水口、出水口。

3.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述V形冷却水道单元由两条下端交叉的直线形通道段组成，两条直线形通道段上端均开口于铜瓦本体的上端面上。

4.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述U形冷却水道单元包括左流道、中间流道、中间堵头和右流道，左流道、中间流道和右流道均沿纵向延伸并且自左至右依次排列，左流道上端、中间流道上端和右流道上端均开口于铜瓦本体的上端面上；中间流道中设有限位台阶，中间堵头处于中间流道的上段中，且中间堵头的外表面与中间流道上段的内侧壁紧密接触，中间堵头下端与限位台阶接触；左流道的下段通过中间流道的下段与右流道的下段连通。

5.如权利要求4所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述左流道、中间流道和右流道均为纵向延伸的圆孔；在U形冷却水道单元的截面上，左流道所在的圆与中间流道所在的圆相交，中间流道所在的圆与右流道所在的圆相交。

6.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述各冷却水道单元均呈V形。

7.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述各冷却水道单元均呈U形。

8.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：一部分所述冷却水道单元呈V形，其余冷却水道单元呈U形。

9.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述进水口处设有进水管，进水管下端与所述铜瓦本体一体连接，进水管下端的开口与所述冷却通道的进水口连通；所述出水口处设有出水管，出水管下端与所述铜瓦本体一体连接，出水管下端的开口与冷却通道的出水口连通。

10.如权利要求1所述的矿热炉铜瓦，其特征在于：所述进水口处设有进水管，进水管下端与所述铜瓦本体焊接，进水管下端的开口与所述冷却通道的进水口连通；所述出水口处设有出水管，出水管下端与所述铜瓦本体焊接，出水管下端的开口与冷却通道的出水口连通。

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