CN2242249Y - 整体式铸钢冷却壁 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种整体式铸钢冷却壁,包括冷却壁本体、进出水管和保护套管。冷却壁本体是整体铸钢件,其内的水道为直管式,两端用丝堵密封,冷却壁通过保护套管垫圈与炉壳连接在一起,本实用新型具有制造工艺简单、冷却效果好、成本低、使用寿命长的优点,可延长高炉使用寿命到10年以上。

Description

整体式铸钢冷却壁
本实用新型属于一种高炉冷却用的整体式铸钢冷却壁,特别适用于炼铁高炉的冷却壁。
随着高炉的大型化和现代化,延长高炉寿命越来越引起炼铁工作者的关注。目前世界上各主要产钢国都在竞相延长高炉寿命,并取得了令人瞩目的成就。国内外在延长高炉寿命方面,采取了许多行之有效的技术措施。高炉冷却壁的改进就是其中之一,如改进冷却壁本体材质、改进冷却壁结构、冷却水管防渗碳处理、冷却壁整体退火等,使冷却壁的使用寿命得以延长。
高炉冷却壁在本体材质上经历了从普通灰铸铁向含铬铸铁和球墨铸铁的发展;在本体结构方面经历了从壁体埋设单层冷却水管、布置角部冷却水管和加设双层冷却水管的发展。尤其是冷却壁内冷却水管的布置结构的演变,暴露出冷却壁本体材质的缺陷。
高炉炉腹至炉身下部处于软熔带根部,该区域炉衬及冷却壁的工作环境十分恶劣,冷却壁要经受剧烈的温度波动造成疲劳破坏,高温煤气流及下降炉料的磨损,以及液态渣铁的化学侵蚀等。要求冷却壁本体材料必须具有较高的抗拉强度、耐热冲击性、抗裂性、韧性、导热性等,而普通铸铁和低铬铸铁已经难以满足上述要求。实践证明,以铸铁为基体的各种冷却壁,不同程度的存在着高温强度低、韧性差、耐热冲击性差,冷却水管容易渗碳而脆化和容易产生裂纹或龟裂等缺陷,致使铸铁冷却壁过早地破损,影响高炉寿命。究其原因,主要是铸铁的性能不能很好地适应高炉工作条件的要求,球墨铸铁的采用虽然延长了冷却壁的使用寿命,但仍难免上述问题的出现。新日铁公司开发的第四代铸铁冷却壁,虽有双层冷却水管,并在边角部位设有冷却水管,以及耐火材料同冷却壁一体化等措施,也不能完全克服这些不足。
就冷却壁的本体材质而言,铸钢具有较高的抗拉强度、延伸率、抗热冲击性、导热性等,特别是具有较高的延伸率和耐热冲击性。而且碳素铸钢的高温机械性能也优于一般铁素体球墨铸铁。用作冷却壁的低碳铸钢可选用ZG200-400,推荐采用的低碳铸钢成分为:[C]0.15-0.20%;[Si]0.15-0.40%;[Mn]0.35-0.65%;[P]≤0.04%;[S]≤0.03%。
如CN87101904A专利设计了一种焊接式铸钢冷却壁,其冷却壁本体是由冷面、热面或凸台等几个单独的低碳铸钢铸件焊接而成,但由于制造施工工艺复杂、加工量大、加工精度要求高、施工安装复杂、制造成本高等原因,难于在高炉上大面积使用。
本实用新型的目的就是要克服上述现有技术的不足,从而设计一种制造施工简便、经久耐用、成本低的整体式无芯管铸钢冷却壁。
本实用新型包括冷却壁本体、进出水管、保护套管等几部分。其主要特点是冷却壁本体为整体浇铸而成,冷却壁内无冷却芯管,冷却壁本体内的冷却水道铸造成型,冷却壁本体与炉壳的固定连接通过进出水管的保护套管和垫圈实现,没有专用的固定螺栓。整体式无芯管铸钢冷却壁不但可以克服铸铁冷却壁的各类缺陷,同时又可以做到制造施工简便、制造成本低、使用寿命长。
下面结合附图对本实用新型作详细的说明。
图1为整体式冷却壁结构与安装示意图
图2为冷却壁的正面视图
图3为冷却壁的剖面俯视图
冷却壁本体1为镶砖式冷却壁,其热面铸有楔形(或矩形)的镶砖槽,镶砖槽深度为75mm,高度推荐为65/85mm。冷却壁本体1的冷面及热面为弧形,热面弧长800-1200mm,进出水管中心线垂直于冷却壁圆弧的弦。冷却壁高度1500-2000mm,厚度200-265mm。冷却水道为直管式,在冷却壁内无弯道,水道截面为椭圆形、圆形或矩形,冷却水道的中心间距为180-220mm,冷却水道中心距冷却壁热面为155mm(含筋高75mm),冷却水道为椭圆形截面时,其长半轴为30-45mm,短半轴为20-25mm。
冷却壁本体1内直接铸有直管式冷却水道3,冷却壁本体1铸造完成后,先在冷却壁本体1的冷面、冷却水进出口处及保护套管相应的安装位置处加工内螺纹。将带有外螺纹的进出水管4和保护套管5安装在冷却壁本体1上。在椭圆形冷却水道3的两端加工内螺纹,拧入带有外螺纹的丝堵6密封,并将丝堵6与冷却壁本体1焊牢。
如图1所示,冷却壁本体1和炉壳8通过保护套管5、垫圈7与炉壳8连接在一起。冷却壁本体1上部中间的两个保护套管5与垫圈7焊接在一起,垫圈7与炉壳8焊接在一起,实现冷却壁与炉壳的固定连接,如图1的上半部所示。冷却壁本体1上其他的6个保护套管5与垫圈7焊接在一起,而垫圈7与炉壳8不焊接,即滑动连接,如图1的下半部所示。采用这种“固定—滑动”连接方式,使冷却壁受热时自由膨胀,这样可以防止在高温条件下,冷却壁和炉壳由于热膨胀量不同而造成的冷却水管切断,与对比技术相比,取消固定螺栓,简化制造安装工艺,降低制造成本。
在冷却壁本体1的热面直接铸出镶砖槽,在冷却壁加工完成后将耐火砖2镶入槽内。
为使进出水管能够上下自由伸缩,同时为防止高炉煤气泄漏,冷却壁进出水管4和炉壳8通过波纹补偿器9和密封罩10连接在一起,形成软连接。先将密封罩10焊在炉壳8上,再将波纹补偿器9焊在密封罩10的端盖上,进出水管4与波纹补偿器9的端盖焊在一起,最后将波纹补偿器的保护管11焊在密封罩的端盖上,如图1所示。
整体式无芯管铸钢冷却壁具有很多优点:
1、冷却壁本体材质为铸钢,其各项性能均优于铸铁,特别是具有较高的抗拉强度、耐热冲击性和延伸率,本发明可克服铸铁冷却壁的许多缺陷,预计其使用寿命可达到10年以上。
2、本实有新型为无芯管结构,这样一方面从根本上消除了铸铁冷却壁内芯管的渗碳问题,另一方面由于冷却壁内的冷却水道直接铸造成型,这不仅可以大大节省芯管的材料消耗、加工费用等投资,而且可以改善冷却效果,提高冷却强度。采用铸造成型的冷却水道可根据计算结果和冷却壁的实际热负荷进行设计,在冷却壁内可均匀地布置冷却水道,使冷却壁均匀冷却,有利于延长其使用寿命。
3、为增加冷却水道的换热面积,冷却水道为椭圆形截面,同圆形冷却水道相比,在截面积相同的条件下,椭圆形冷却水道截面的周长大于圆形冷却水道,因而换热面积也大于圆形冷却水道。这样可以在不增加水量的条件下,保证冷却水速在2.0m/s左右,提高冷却效率。
4、冷却水道为直管式,在冷却壁本体内无弯道,可降低冷却水的阻损,消除了冷却死区,特别是冷却壁边角部位的冷却得到了改善(见图2),提高了冷却效果;而且可以降低制造难度,使铸造工艺简单易行。
5、冷却壁与炉壳的固定连接,一般是通过螺栓来实现的,而本发明中取消了固定螺栓,利用进出水管的保护套管和垫圈与炉壳固定连接,不仅节省了投资,而且使制造安装工艺简化。
6、本发明为整体式铸钢结构,结构简单,制造加工工艺简便,省去了芯管的加工和铸造处理工艺,总体投资省,很容易在工业化生产中实现。
本实用新型的效果是提高冷却效率,加强对炉衬的冷却作用,延缓炉衬的侵蚀;即使在炉衬消失以后,冷却壁在裸露的条件下,仍能依靠其热面粘结的渣皮工作,使用寿命可达10年以上。
附图说明:
1、冷即壁本体             6、丝堵
2、冷却壁镶砖             7、垫圈
3、冷却水道               8、炉壳
4、进出水管               9、波纹补偿器
5、保护套管               10、密封罩
11、保护管
实施例:
作为本实用新型的实施例,现将500m3级、1000m3级、2000-2500m3级高炉用铸钢冷却壁具体技术参数列出:
1、500m3级高炉用铸钢冷却壁
冷却壁高度1500-1800mm冷却壁宽度(热面弧长)800-1000mm冷却壁厚度200-235mm冷却壁镶砖槽尺寸   65/85×75mm水道中心间距    180-200mm进出水管    φ45×62、1000m3级高炉用铸钢冷却壁冷却壁高度  1500-2000mm冷却壁宽度(热面弧长)800-1000mm冷却壁厚度  200-235mm冷却壁镶砖槽尺寸  65/85×75mm水道中心间距  200-220进出水管    φ60×63、2000-2500m3级高炉用铸钢冷却壁冷却壁高度  1500-2000mm冷却壁宽度(热面弧长)800-1200mm冷却壁厚度  200-265mm冷却壁镶砖槽尺寸  65/85×75mm水道中心间距  ~220mm进出水管    φ70×6

Claims (2)

1、一种整体式铸钢冷却壁,  特别适用于炼铁高炉冷却用冷却壁,包括冷却壁本体、进出水管、保护套管,其特征在于冷却壁本体为整体浇铸而成,冷却壁内无冷却芯管,冷却壁本体内的冷却水道铸造成形,冷却壁本体与炉壳的固定连接通过进出水管的保护套管和垫圈实现,没有专用的固定螺栓。
2、按照权利要求1所述的整体式铸钢冷却壁,其特征在于冷却壁本体上部中间的两个保护套管与垫圈焊接在一起,垫圈与炉壳焊接在一起;冷却壁的下部的保护套管与垫圈焊接在一起,而垫圈与炉壳不焊接。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Beijing Shougang Co., Ltd.

Assignor: Capital Iron & Steel General Company

Contract fulfillment period: In October 10, 2005, 3 years, the patent expires

Contract record no.: 200210042

Denomination of utility model: Integral cast steel cooling stave

Granted publication date: 19961211

License type: Pai Ta

Record date: 2002.6.3

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Name of requester: BEIJING SHOUDU STEEL CO., LTD.

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