TW434320B - Cooling panel for a furnace for producing iron or steelmaking furnace - Google Patents

Description

4 3 4-320 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（I ) 本發明係關於煉鐵或鋼爐冷卻板。 冷卻板設置於爐殼內，且有內部冷卻管道。藉由從冷 卻板背面突起的連接件’將冷卻板連接於爐殼外之高爐冷 卻系統，冷卻板面對爐內部之表面’通常排列著耐火材料 〇 大部分的冷卻板由鑄鐵製成，因爲銅具有比鑄鐵更好 的熱導性，有流行使用銅或銅合金製成的冷卻板趨勢’同 時數種生產銅冷卻板的方法被提出。 起初試圖以類似鑄鐵冷卻板的模鑄方法製造銅冷卻板 ，由鑄模中的砂心成型內部冷卻管道，此方法實務上被證 明無效，因爲銅鑄造冷卻板比鑄鐵冷卻板，更常出現凹穴 和孔，而眾所周知，該凹穴和孔對冷卻板的壽命和熱導性 具有極度負面效果。 從GB-A-1571789已知，如何由銅或高級鋼預先成型 的金屬管線圏取代冷卻板鑄模中之砂心，管線圏一體鑄造 成型於冷卻板體模內，成型螺線形冷卻管道，管線圏之兩 端從冷卻板體突出，作爲連接件。此方法在實務上尙未證 明有效。銅冷卻板體和一體鑄造成型的管線圏之間存在著 高熱傳導阻抗，以致板的冷卻效果相對地差。甚且，不能 以此方法有效地防止銅中的凹穴和孔。 從DE-A-2907511可知由鍛造或輥軋銅錠製成冷卻板 。此案之冷卻管道爲盲孔，其係於輥軋銅錠以機械深孔鑽 孔而成，盲孔以具螺紋的柱塞熔接或焊接而密封，連接孔 到盲孔係由板的背面鑽孔而成，用於供給和回收冷卻液的 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------11½------ί 訂----！-線 (請先閱讀背面之注意事項再'境给本頁) 434320 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（>) 連接件，插入連接孔’並熔接或焊接於其內。最後，具有 較大直徑的管連接件焊接或熔接作爲墊片，且與板背面的 連接件同軸。 1997年1月8日申請，尙未公告的LU 90003專利申 請案描述連續鑄造冷卻板的方法。在連續鑄造模中，鑄造 管道的插入件生產與連續鑄造方向同方向的管道，在冷卻 板成品中成型直的冷卻管道。此等一體鑄造成型的管道， 其截面較佳地具有最小尺寸的長方形，且垂直於冷卻管道 。結果，此種冷卻板之厚度較鑽孔管道之冷卻板之厚度薄 ，因此可節省銅，且增加爐的有用容積。長方形截面的另 一優點爲，在冷卻板之冷卻液側可獲得較大得熱交換區域 。以垂直於鑄造方向的兩切割刀，將冷卻板切離連續鑄造 程序，同時成型具有對應於冷卻板所需間隔長度的兩端面 。在下一生產步驟，終止於管道的孔，垂直於後表面地鑽 孔入冷卻板，且管道的終止端封閉。如上所述，連接件插 入連接孔。 在DE-A-2907511和LU 90003描述之方法，皆可從銅 或銅合金生產高級冷卻板體。在LU 900〇3描述的方法， 其特徵在於特別低的生產成本。但兩種方法生產的冷卻板 成品，相較於一體鑄造成型的管線圏或模鑄的冷卻板，有 如下缺點，亦即從連接件至冷卻管道之過渡區，顯示出相 對高的壓力損失。正如在LU 900〇3中所描述的，此方法 不排除特別運用具有長方形截面的冷卻管道。 爲了完整性，亦應提及在EP-A-0144578所描述的具 4 ---I I I -------* I - (請先閱讀背面之注意事項再<寫本頁) 言 Γ ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 3 4 3 2 0 a? B7 五、發明說明（3) (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 有一體鑄造成型冷卻管的鑄鐵冷卻板，在其直截面具有橢 圓形截面，但在出口和入口爲圓形截面。 本發明的任務在創造一過渡區以確保從連接件至冷卻 管道間，相當順利的流動’以避免重蹈前述模鑄冷卻板體 或具有一體鑄造成型冷卻管的冷卻板體之缺點’此問題由 申請專利範圍的冷卻板解決。 -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社卬製 本發明之冷卻板包含銅冷卻板體’其至少具有一個與 冷卻板體背面大致平行延伸的冷卻管道；和至少一個連接 件，其設置於冷卻板體之背面，且終止於冷卻板體之至少 —個冷卻管道。依據本發明之冷卻板其插入件插入冷卻板 體之凹口，而於連接件開口進入冷卻管道的區域’形成供 冷媒用的斜面。.從流動的觀點看’冷媒的入口’從連接件 進入冷卻管道，或從冷卻管道進入連接件’能由此斜面改 善爲極度簡單的方式。結果，冷卻板內之壓力損失實質地 減少，當然對冷卻流體媒介循環所耗的能量產生有利的效 果。從冷卻管道至連接件間，由於局部的高壓力損失所造 成的蒸汽泡之危險大幅減少。甚且’當塡充流體媒介於冷 卻板時之空氣排除，亦由本發明之斜面予以簡化D換言之 ，本發明之斜面防止冷卻管道內形成空氣泡而產生所謂^ 熱點」。亦應注意，本發明亦可運用於DE-A-29〇7511和 LU 90003中描述方法所製造的冷卻板體，關於減少壓力損 失具有極佳的結果。因此，此等冷卻板體可用於'要求極不 可能之低壓力損失時。 在本發明之非常簡單的實施例中，插入件設置於冷卻 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 434320 Δ7 B7 五、發明說明（lV ) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 管道的軸向延伸，斜面成型於其端面。若冷卻管道(例如） 由形成開口進入冷卻板體端面之管道所形成’插入件爲柱 塞，其插入於開口，並延伸至連接件之開口 ’而進入冷卻 管道，於該處形成供冷媒用之斜面。從流動的觀點看，爲 改善連接件和冷卻管道間之過渡區，藉由插入件的傾斜端 成型爲斜面已足夠。斜面最好具有內凹弧度’以更進一步 減少局部壓力損失。 插入件可爲預鑄的過渡件，例如銅模鑄件，其插入於 冷卻板體之適當凹口並密封外圍’冷卻管道在其內形成開 口。過渡件具有彎曲的內部過渡管道’其於過渡件形成第 一和第二開口 °第一開口終止於連接件。相反地’弟—開 口在冷卻板體，係相對於冷卻管道之開口。彎曲的過渡管 道可以模鑄件一體成型’例如’由流通之觀點而言’從連 接件到冷卻管道間形成比直接熔接或焊接於冷卻板體之孔 內之管連接更佳的過渡區。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具有插入過渡件的冷卻板有如下之優點，即連接件和 冷卻管道間之過渡區’總是由標準化的預鑄過渡件所形成 ，因此在個別的冷卻管路中的損失’更容易預先決定和調 整。從機械觀點看’過渡件較佳地直接熔接或焊接連接件 於冷卻板體之孔。 本發明藉由過渡件減少損失，主要係因爲具有長方形 截面冷卻管道的冷卻板。在此等冷卻板中，從冷卻管道的 長方形截面至冷卻液連接的圓形截面間的轉變’事實上’ 在過渡件的彎曲過渡管道中，慢慢依序變化’因此可避免 __；_6_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐) "" 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 434 32 0 A7 B7 五、發明說明（<) 流動模式中之不連續性。 過渡件具有堅固的肩部，其從冷卻板的背面突出形成 墊片。在組裝的冷卻板中，此肩部同時將密封壓入爐殻的 連接件套筒內，因此不須再焊接或熔接額外的元件於冷卻 板背面的連接件周圍，所以簡化冷卻板的生產程序。甚且 ，過渡件上相對堅固的肩部有助於連接件的組合。 供過渡件用的凹口，最好從銅冷卻板體的背面切割進 去，凹口的深度比冷卻板體的厚度小。本實施例之冷卻板 面對爐內部的前側可保持不接觸。 供過渡件甩的凹口，最好終止於冷卻板體的一端，因 此其可更容易製造，且冷卻管道可延伸至非常鄰近冷卻板 體末端之點。甚且應注意關於本發明實施例之過渡件在末 端封閉且密封冷卻管道。因此，可免除在DE-A-290751 1 和LU 90003中所描述之將柱塞熔接或焊接於冷卻管道開 口內，所以其後之操作步驟皆可省略。 第一實施例之冷卻板體係如DE-A-2907511中所描述 的由銅錠鍛造或輥軋而成，冷卻管道由機械深孔鑽孔成盲 孔。 較佳實施例係如LU 90003中所描述的，銅冷卻板體 由連續鑄造而成。但冷卻管道係於連續鑄造中，沿鑄造方 向生產爲通孔管道。 此種冷卻板的生產非常簡單，但其仍比銅鑄造的冷卻 板具有更佳的機械性質和熱性質。 爲了得到本發明及其優點較佳之圖解說明.，例示的實 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） :------------)'裝—— (請先閱請背面之注意事項再，填寫本頁) tr-_ 線. 434320 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（t) 施例將由揭露圖式之助，更詳細地說明。 圖1係本發明冷卻板背面的平面視圖； 圖2係圖1中之冷卻板的立體剖面圖； 圖3係具有連接件的過渡件之細節立體圖； 圖4係圖3中之過渡件插入冷卻板體末端凹口之細節 立體圖； 圖5係冷卻管道和連接件間之過渡區域，依據本發明 之冷卻板另一實施例之剖面； 圖6係圖5所示冷卻管道和連接件間之過渡區實施例 之插入件的視圖。 圖1顯示用於高爐(尤其是鼓風爐)的冷卻板10 °此冷 卻板亦名「板條」，係設置於爐殼內部且連接至爐之冷卻 系統。顯示於圖1之冷卻板10的背面π相對於爐殼。 冷卻板10主要包含由銅或銅合金製成且具矩形表面的 冷卻板體12。四條直的冷卻管道I4與冷卻板體12 一體成 型，從冷卻板體的一端穿經板體延伸至另一端’並與該表 面平行。冷卻板體12由LU 90003專利申請案(未公告)所 描述的方法製造。冷卻板體12由連續鑄造模連續地鑄造而 成，且棍棒狀的嵌入物產生沿鑄造流動方向冷卻管道14 ^ 如圖2所示，一體成型的鑄造管道14其截面呈最小尺寸的 長方形，且與冷卻板成直角。冷卻板由與鑄造方向成直角 的的兩切割刀切斷而脫離連續鑄造程序’冷卻板體12的兩 端面16和18因此成型。槽19與冷卻板之縱向成直角’且 於冷卻板體12兩表面之一面切割而成(參考圖2)°具有切 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公髮） ^--------^-----”裝-------：—11·---1-—----線 ·· (請先閱讀背面之注意事項再域寫本頁). 434320 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（rf ) 割槽19之表面爲冷卻板體12的前側25，其面對爐之內部 。組裝冷卻板10於鼓風爐內後，冷卻板體12之前側25可 設有耐火材料.，而槽19確保耐火材料較佳地黏著。 在冷卻板10的背面，每一冷卻管道]Lv4於其每一端各 具有一連接件20或22。此等連接件20、22與冷卻板體I2 的表面成直角。連接管件被引導穿過爐殻而至爐外，連接 件於該處連接於鄰近冷卻板的連接件，以便冷卻板倂入爐 殼的冷卻管路中。連接件20充作(例如)冷卻板1〇的供給 輸入端，而連接件22充作輸出回收端。 本發明之連接件20、22，連接於連接板體12之冷卻 管道14，藉由圖2至圖4之助，將更詳細說明。圖3顯示 用於本發明連接用的過渡件24，其由銅或銅合金模鑄較佳 。因爲用於製造過渡件24之材料的熱導性並不重要，所以 可選擇(例如）適於模鑄之銅合金，及比冷卻板體之銅合金 具較高機械強度的銅合金。冷卻板體事實上應該具有良好 熱1 導性之特徵。一件式的過渡件包含角柱形的底部26，其 具有兩圓角28、30和一圓柱肩部32。連接件22熔接、焊 接、或螺設於肩部32的孔中，或同時鑄造而呈直角地突出 於肩部32的自由表面33。孔的內徑對應於連接件22的外 徑。彎曲的過渡管道34，於模鑄過渡件24時一體成型鑄 造於內部。過渡管道成型開口 36於肩部32的連接件22內 ，開口具有與連接件22大致相同的圓形自由截面。過渡管 道34的第二開口 38設於角柱形的底部26的側面區，第二 開口 38具有與冷卻板體中之冷卻管道14相同長方形截面 9 ------------ -裝-------_--訂----1 ----線 (請先閱讀背面之注意事項^:坑寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434320 A7 _ B7 _ 五、發明說明（2 ) 。一體鑄造成型的過渡管道34設計爲從長方形逐漸轉變成 圓形截面，即沒有會使流動之冷媒產生局部渦旋和壓力損 失的明顯不連續處。 如圖1、2和4所示，模鑄的過渡件24之底部26 ’插 入銅製的冷卻板體12之冷卻管道14每一端的配合凹口。 此等凹口較佳地從銅製冷卻板體之背面切入，底部26的圓 角28和30簡化凹口的切割。如圖4所示，每一凹口終止 於冷卻板體12的兩端16 ' 18，凹口的深度較冷卻板體12 的厚度小’以使冷卻板體12前面的切槽19保持完整(參考 圖4)。於凹口中之模製過渡件24的過渡管道34，其第二 開口 38，恰相對應於冷卻管道的開口。冷卻板體和插 入凹口之底部26的間隙’環繞其表面被熔接或焊接’以使 冷媒不致從間隙流出。圖2和4顯示此接合線的路徑相對 地簡單，因此亦可容易地以機械熔接或焊接。 如圖2和4所示，肩部32從冷卻板體12突出作爲壓 入元件，當組裝冷卻板時’肩部將一密封壓入爐殼中的連 接件套筒內。 如前已述，彎曲的過渡管道34 —體成型鑄造於模鑄過 渡件24中，從連接件20、22至冷卻管道I4間的流動觀點 看，比管連接件直接熔接或焊接於冷卻板體之孔更有助於 流動。冷卻板10內之壓力損失因而實質地減少，此當然對 冷郤流體媒介循環所耗的能量產生有利的效果。甚至從冷 卻管道至連接件間，由於局部的高壓力損失所造成的蒸汽 泡之危險大幅減少。本發明之冷卻板10皆具有如下之優點 10 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱） ：------------)裝-------_—訂----.——線 <請先閱讀背面之注意事項^填、寫本頁) 43 432 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（f ) ，即由於從連接件20、22至冷卻管道14的過渡間’皆以 相同標準化的模鑄過渡件24,因此在個別的冷卻管路中的 損失，更容易預先決定和調整。從機械觀點看，本發明較 佳的解決方法係直接熔接或焊接連接件於冷卻板體之孔。 插入連接件20、22的堅固肩部，在此方面亦有重大貢獻。 最後，應注意本發明冷卻板之冷卻板體’亦可由DE-A-2907511中所描述的盲孔方法製造。但由上述連續鑄造 生產較簡單且更佳。此外，一體成型鑄造管道的截面’具 有最小尺寸的長方形且與冷卻板相垂直。因此連續鑄造的 冷卻板可比具有鑽孔冷卻管道的冷卻板，製造得更小的板 厚，結果節省了銅，且爐之有用容積增加。本發明具有圓 形自由截面，更有利地降低發生於至連接件20、22之過渡 區的較高壓力損失。 本發明連接件20和冷卻管道14間之過渡區域的簡化 實施例顯示於圖5。連接件直接插入冷卻板體12中並焊接 於其上。插入件U4於冷卻管道I4的軸向延伸插入冷卻板 體12之凹口 126，於連接件20的開口進入冷卻管道14的 區域，形成用於冷媒之斜面134。如圖6所示，插入件 124(例如）爲一柱塞，插入冷卻管道的開口端，且延伸至連 接件20的開口，而進入冷卻管道14中。供冷媒用的斜面 ，係於其前端面128傾斜45度。如圖5所示，連接件 2〇開口上方的管道14之截面，略大於實際冷卻管道14的 截面。此在管14內形成肩部區域130，插入件柱塞124的 對應肩部區域132停置其上，以使斜面134精確定位於連 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------一訂----^-----線 (請先閱讀背面之注意事項厂v'寫本頁) 434320 A7 B7 五、發明說明（f ) 接件20之開口進入冷卻管道14處之下方。 在圖5和6中，冷卻管道14和柱塞124具有長方形 截面，但當然兩者亦可爲圓形截面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐）

Claims (1)

1. 434320 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . ~種煉鐵或鋼爐冷卻板，包含銅冷卻板體（12) ’其 具有至少一個與冷卻板體（12)背面大致平行延伸的冷卻管 道（14);和 至少一個連接件(20、22)，其設置於冷卻板體（12)之背 面，且終止於冷卻板體（12)之至少一個冷卻管道（14); 其特徵在於插入件插入冷卻板體（12)之凹口’而於連 接件（20、22)開口進入冷卻管道的區域’形成供冷媒用的 斜面。 2 .如申請專利範圍第1項所述之冷卻板’其特徵在 於插入件設置於冷卻管道的軸向延伸，前述斜面成型於其 端面。 3 .如申請專利範圍第2項所述之冷卻板’其特徵在 於冷卻管道由形成開口進入冷卻板體端面之管道所形成’ 插入件爲柱塞，其插入於開口’並延伸至連接件(20、22) 之開口，而進入冷卻管道（12) ’於該處形成供冷媒用之斜 面。 4 .如申請專利範圍第2項所述之冷卻板，其特徵在 於斜面由插入件的傾斜端形成。 5.如申請專利範圍第1項所述之冷卻板，其特徵在 於插入件爲預鑄的過渡件（24) ’其內部具有彎曲的過渡管 道(34)當作斜面，其在過渡件(24)形成第一和第二開口，過 渡件(24)被插入於銅冷卻板體（12)之適當凹口中’並於外圍 密封，冷卻管道（14)形成開口於其內，過渡管道(34)的第一 開口（36)相通於連接件(2〇、22) ’而冷卻板體（12)中之過渡 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 缓· 、-口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消背合作社印製 4 3 4 3 2 0 ‘ A8 B8 CS D8 六、申請專利範圍 管道（34)的第二開口（38)，位於冷卻管道（H)進入凹口之開 口的相對位置。 6.如申請專利範圍第5項所述之冷卻板，其特徵在 於冷卻板體（12)內之冷卻管道（14)具有第一截面’而在連接 件(20、22)處有第二截面，於過渡件(24)的過渡管道(34)中 ，從第一至第二截面間之轉變係逐漸發生的。 7 .如申請專利範圍第6項所述之冷卻板，其特徵在 於冷卻板體（12)之冷卻管道（14)具有長方形截面’而連接件 (20、22)爲圓形截面，於過渡件(24)的過渡管道(3句中’從 長方形至圓形截面間之轉變係逐漸發生的。 8 .如申請專利範圍第5項所述之冷卻板，其特徵在 於過渡件(24)具有從冷卻板（10)背面突出的肩部(32)。 9 .如申請專利範圍第5項所述之冷卻板’其特徵在 於連接件(20 ' 22)熔接或焊接於過渡件(24)。 1〇 ·如申請專利範圍第5項所述之冷卻板’其特徵在 於供過渡件(24)用之凹口，係切割銅冷卻板體（12)之背面而 成，凹口之深度較冷卻板體(12)的厚度小。 11 _如申請專利範圍第5項所述之冷卻板’其特徵在 於供過渡件（24)用之凹口’終止於冷卻板體（12)之端面（16 、18)，且過渡件(24)在此端面封閉冷卻管道（14) ° 12.如申請專利範圍第1至Π項中任一項所述之冷 卻板，其特徵在於至少一個冷卻管道（I4)爲盲孔’其係由 鑽孔進入冷卻板體（12)而成。 13·如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之冷 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ；--------Μ裝----"--：訂----：---棘 (請先閱讀背面之注意事碩再填寫本頁) 434320 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 卻板，其特徵在於冷卻板體（Π)爲連續鑄造冷卻板’其中 至少一個冷卻管道（14)於連續鑄造中成型爲連續管道。 14·如申請專利範圍第5至11項中任一項所述之冷 卻板，其特徵在於預鑄的過渡件，係由銅或銅合金模鑄而 成。 15 .如申請專利範圍第14項所述之冷卻板，其特徵 在於冷卻板體（I2)和過渡件(24)插入之凹口間的間隙，以熔 接或焊接。. I 1 '—, ”裝.—. J Γ 訂 . 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）