TW462989B - Stave cooler - Google Patents

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A7 462989 B7 五、發明說明（1 ) 技術領域 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關貼設於高爐、電氣爐等冶金爐之爐壁而 使用的爐體冷卻用之板條冷卻器。 背景技術 習知之用以冷卻高爐等冶金爐的爐壁之冷卻裝置雖已 使用板條冷卻器，惟板條冷卻器若經過長期的使用，會發 生損耗和破損。如果板條冷卻器產生此種損耗和破損，則 其冷卻功能下降’對爐體之鐵皮的熱負荷也增大。而該熱 負荷之增大即成為鐵皮龜裂產生的原因。 —般’板條冷卻器係如第7圖所示，於形成板條本體1 之基體金屬（主要為球狀石墨鑄鐵）的壚外側將冷卻管2予 以冷淬’並於爐内側鍀塑做為耐火材料之耐火碑9所構成 。該板條冷卻器，係在被固定於鐵皮7的内側後，再於該 爐内側透過模沖材12將耐火磚8予以積廣。 其他取代積層耐火碑的方式係如第8圖所示，揭示具 有藉於板條冷卻器本體1之爐内側，以耐火磚1 〇 一段一段 的用基體金屬之肋條11失住的形態而鑄塑耐火磚1〇所成構 造之板條冷卻器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被鑄塑於板條冷卻器爐内側之耐火磚，其對應爐内的 高溫氣體之流動或原料下降必須要有優良的耐久性，而且 其防止因奪熱而致之熱效率下降的斷熱性能也要優良。又 ，板條冷卻器利用在冷卻管内使冷卻水流通的方式，以冷 卻爐壁，同時使爐内側之基體金屬及/或耐火碑的溫度下 降以維持其強度；而在爐内，當熱負荷增加時，也可以達 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公梦） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印龄

AT ________B7__ 五、發明說明（2 ) 到將爐内的原料下降所導致之基體金屬及,或耐火碑的摩 耗速度之增加予以抑制的作用。 但疋’如第7圖所示，在具有將耐火碑積層於壚内側 之構造的板條冷卻器中，並無支撐耐火磚的構件，耐火磚 由於是靠各該碑塊間之接著材的接著力本身而受到支撐， 故其構造本身並不安定。因此’在此種構造的板條冷卻器 中’例如’就像高爐内一樣，在高溫以及在摩耗性高的環 境中’耐火磚會有部分或者全面崩壞，結果，做為耐火構 造的壽命顯著地變短的缺點。 再者’如第8圖所示，在具有冷淬鑄造之耐火碑構造 的板條冷卻器中’由於耐火磚僅透過為防止該碑塊在鑄造 時產生裂痕的緩衝材（陶瓷氈）而受基體金屬的肋條夾持及 支樓’因此該構造支持耐火碑的能力薄弱。故而，該構造 之板條冷卻器因作業中之熱所產生的膨張.收縮乃造成肋 條的間隔變動，並終於導致耐火磚脫落或破損的缺點。 又’如果這種耐火碑之脫落或破損提早發生，而基體 金屬的肋條則殘存時，爐内面會形成凹凸，其結果，爐内 原料的下降變得既不連續也不安定。 再者’為了使來自爐内的吸熱量減少，耐火磚雖使用 斷熱性高的材料，但是耐火磚在早期就會有部分脫落，造 成板條冷卻器無法維持長期的斷熱性：反之，在耐火碑脫 落後，受到殘存於爐内側’且成為突出的形態之肋條的影 響，奪熱量有增加的傾向 供解決該問題之板條冷卻器的構造有.曰本特開平8. ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（3 ) *·、··'·.'·".·1,· 8-120313说公報中所揭示之’於板條冷卻器的表面上將斷 面形狀為圓形或多角形之柱狀磚塊垂直地，且磚塊相互間 隔地配置’而成為該碑塊從全部的方向被包圍住的構造者 :另，日本特開平5-320737號公報中揭示於耐火碑大略中 央部分所設置之圓錐狀（于一八狀）貫穿孔上嵌合碑塊支持 錨’將該碑塊配置成交錯狀並一體冷淬鑄成的構造。 然而，將耐火磚單獨的以一定間隔配置的方式，由於 必需對每個耐火碑都施以防止浮起的處理，而且難以決定 其位置，因此製造板條冷卻器所花費的時間多。 又’為防止因鑄造時的熱衝擊而產生裂痕，必需在对 火磚上貼附陶竞敦等的緩衝材；而在耐火碑單品上貼附緩 衝材的作業’其作業效率則是非常不良的。 又’在上述構造中，雖由於封火轉形成自所有的方向 被包圍住的構造’因此耐火磚拔出脫落的可能性小，但是 依然殘存起因於板條冷卻器本體之熱變形而導致耐火碑發 生裂痕，或者耐火磚剝落的現象之疑慮。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 462989

<請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者’日本實開平6-47347號中揭示，使用不銹鋼製的 鋼塊做為耐火材料，於板條冷卻器本體之爐内側上形成似 溝狀的嵌合凹部，並於該嵌合凹部的内面上塗覆調整間隙 用的砂漿，以嵌合.固定梯形斷面之不銹鋼製鋼塊所成的 構造；以及於上述爐内侧上形成複數的四角形斷面之嵌合 凹部，並於該嵌合凹部内嵌合四角形斷面之不銹鋼製的鋼 塊’再將爐内側表面焊接至板條冷卻器本體的構造β 但是，無論任何一種情形，將不銹鋼製的鋼塊嵌合· 6 本紙張尺度適用中园國家標準（CNS)A4規格（210x297公髮） 蛵濟部智弩財產局g、x消胬合作"km Λ7 -------«ΐ__ 五、發明說明（4 ) · 第891〇3 392號專利申請案修正頁 曰期：9〇年3月 固定於板條冷卻器本體之凹部的作業’都是鑄造板條冷卻 器之後的作業’而且由於不銹鋼製鋼塊和磚塊比起來重量 也大’因此其作業效率非常差。 又’梯形斷面之不銹鋼製鋼塊，由於係透過似溝狀的 凹部内之調整間隙用的砂漿而被嵌合，因此保持該鋼塊之 保持力弱，而有因板條冷卻器本體之熱變形而導致該鋼塊 脫落的疑慮。 又，四角形斷面之不銹鋼製鋼塊雖僅靠表面的焊接而 被固持，惟該焊接部因不銹鋼與基體金屬之球狀石墨鑄鐵 的熱膨脹率差而發生破損，而且因爐内原料的下降而發生 摩耗時，s亥鋼塊也和梯形斷面的不銹鋼製鋼塊同樣會有脫 落之虞。 再者，用不銹鋼的壓延鋼材加工鋼塊的情形，其製造 成本會變高。 發明之說明 本發明之目的係為解決上述課題，並以更價廉的方式 提供經過長時間仍能維持斷熱功能及耐摩耗性之長壽命的 板條冷卻器。 本發明之要點如下。 -種爐體冷卻用板條冷卻器.其係在爐外側的基體金 屬上鑄塑有用以冷卻基體金屬之冷卻管且在爐内倒之基 體金屬上幢有複數開⑽鋼者.其特徵在.於.該 . 裝·-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6298 9 A7 五、發明說明（5 > * 第89103392號專利申請案修正頁 曰期：90年3月 耐熱鋼係積層有複數片之具備複數個開口的耐熱鋼，且才目 鄰接之耐熱鋼的複數個開口的位置彼此不同。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該耐熱鋼為 格子狀或狹縫狀的耐熱鋼。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該積層之耐 熱鋼的厚度為3mm以上，且為板條冷卻器之厚度的2/3以下 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該積層之耐 熱鋼本身之體積為全體體積（耐熱鋼本身的體積與，因開口 所形成之空間的體積之和）的20〜60%。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該具備複數 個開口之耐熱鋼，其開口的最小寬度為30 mm以上’ 7〇 mm 以下。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵·在於，該具備複數 個開口之耐熱鋼係沃斯巧界系（austenite)或肥粒體系 (ferrite)财熱鋼。 本發明之要點進一步如下。 一種爐體冷卻用板條冷卻器，係具有於爐外側的基體 金屬上’鑄塑一用以冷卻基體金屬之冷卻管的構造者，其 特徵在於，將具備複數個開口的格子狀或狹縫狀耐熱鋼， 積層一月或複數片且成形為長方體，並將複數個該等長方 體鑄塑於爐内側的基體金屬上。 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格⑵Q x 297公£_)· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ----訂---------Jt 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 Λ7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社"欠 五、發明說明（6 ) 第89103392號專利_請案修正頁 日期：9G年3月 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於’該長方體之 厚度為3 mm以上，且為板條冷卻器之厚度的2/3以下。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該長方體中 ，一耐熱鋼之開口位置和鄰接的耐熱鋼之開口位置不同。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該長方體本 身之體積為全體體積(对熱鋼本身的體積與，因開口所形成 之空間的體積之和）的2〇〜<50% ; 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該長方體中 ，開口的最小寬度為3〇mm以上，7〇麵以下。 該爐體冷卻用板條冷卻器，其特徵在於，該耐熱鋼係 沃斯田體系或肥粒體系耐熱鋼。 圖式之簡單說明 第^⑷圊係將具備有複數個開D之格子狀耐熱鋼積層 複數片’並於板條冷卻器側面上以構成平面的方式 配設綠_ 第2⑷圖係將具備有複掏口之狹縫狀耐熱鋼，以 狹縫係與鄰接之耐熱鋼的狭縫益交又之方式積層複數片， 並於板條冷卻器之爐内側面上以構成平面的方式配設而成 之板條冷卻器的斷面圊。 第2⑹圖係第2⑷圖所示之板條冷卻器中的耐熱鋼之 裝--------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 46298 9 A7

五、發明說明（7 ) 交又形態的示意圖。 第2(c)圓係第2(a)圊所示之板條冷卻器的正面圈。 第3 (a)圖為具備複數個開口的财熱鋼之一例（例如， 多孔金屬板（extended metal))之示意圖。 第3(b)圖為具備複數個開口的狹縫狀財熱鋼之—例（ 於縱向形成狹縫）之示意圖。 第3(c)圖為具備複數個開口的狹縫狀耐熱胡之另一例 (於斜向形成狭縫）之示意圊。 第3(d)圖為具備複數個開口的耐熱鋼之其他例（具備 類似圓形的開口）之示意圖。 第4(a)圖係將積層複數片之具備複數個開口的格子狀 耐熱鋼所成形之長方體’以其長邊的一側沿高度方向，於 爐内側的面上’以構成曲面的方式而佈設之板條冷卻器的 斷面圖。 第4(b)圖為第4(a)圖所示之板條冷卻器的正面圖。 第5圖為第1圖所示之板條冷卻器的側斷面圊。 第6(a)圖為示意積層複數片具備複數個開口的格子狀 耐熱鋼所構成之積層體的態樣之斜視圖。 第6(b)圊係說明第6(a)圖所示之積層體的態樣中單位 網眼部的位置關係圊。 第7圖為習知之板條冷卻器的斷面圖。 第8(a)圖為習知之板條冷卻器的正面圖。 第8(b)圖為第8(a)圖所示之習知板條冷卻器的斷面圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先W讀背面之注意事項再填寫未頁) 裝--------訂---------鱗 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10

經濟部智慧財產局員工消費合作钍印S 1.1

AT ---------B7___ 五、發明說明（8 ) 實施發明之最佳態樣 本發明係製造於板條冷卻器之爐内側’鑄塑在高溫且 高摩耗性的環境下具有優良的耐摩耗性及抗裂化性之耐熱 鋼的構造。 上述耐熱鋼除上述的特性之外，亦要求優良的斷熱性 、尚溫強度 '高溫抗蝕性、高溫安定性（不會改變形態）等 特性。 如果是具有上述所需特性的耐熱鋼，則雖然以什麼樣 的成分組成的鋼都可以’惟實際上仍是要考慮板條冷卻器 所曝露的環境條件（溫度、成分等），以選擇最適當的耐熱 鋼。 例如，奧氏體系耐熱鋼（18Cr-8Ni鋼、22Cr-12Ni鋼、 25C卜20Ni鋼等）由於具備上述所需之特性，因而使用於本 發明中為最適合的耐熱鋼。 时熱鋼係使用格子狀或狹縫狀等，具有如第3圖所示 之複數個開σ者。其係藉冷料造的方式使耐熱鋼於基體 金屬上複合化成為一體。 又.本發明係將具備複數個開口的耐熱鋼一片或積層 複數片後’鱗塑於板條冷卻器之爐内側的基體金屬上所成 的構造。 再者、基體金屬基本上係使用球狀石墨鑄鐵。 將板狀鋼佈設於爐内側之基體金屬（球狀石墨 繙鐵）的全面上並冷淳鱗造時，由於製造時基艏金屬與耐 熱鋼發生焊接不良巧有困難惟本發明Φ .由於耐熱鋼具 -------------裝-------t訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6298 9 Α7 Β7 五、發明說明（9) 備複數個開口，因此可以將該耐熱鋼配置於板條於卻器之 爐内側的全區域上而冷鑄。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，由確保做為板條冷卻器之均質性及功能的觀點 ，對應爐内側板條冷卻器面積之包含開口面積的耐熱鋼面 積以爐内側板條冷卻器面積的60〜100%為宜，較佳為 80〜100°/。。若包含開口面積的耐熱鋼面積為爐内侧板條冷 卻器面積的60%以下’則無法達成本發明之目的。 又’本發明由於使用具備複數個開口之耐熱鋼，因此 與使用板狀耐熱鋼的情形相比，易於將其基體金屬與冷淬 鑄造材（上述格子狀耐熱鋼）的體積比全面性地維持均一。 再者，冷淬鑄造材為耐火碑的情形中，鑄造時，雖必 需有防止比重較炼融狀態的基體金屬小之耐火碑浮上的施 工’或防止耐火磚因熱衝擊或熱應力而裂化的施工（貼附 陶瓷氈等的緩衝材施工），惟本發明中，由於所鑄塑的是 具備複數個開口的耐熱鋼’因此並不需要此種浮上防止施 工或裂化防止施工，從而得以解決前述之作業性不良的狀 況。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制私 本發明中，一片或積層複數片之耐熱鋼的厚度以 以上，而且是板條冷卻器之厚度的2/3以下為宜。 上述对熱鋼之厚度可以在上述厚度範圍内，對應做為 目標之板條冷卻器的壽命而適當地選擇。 上述耐熱鋼之厚度如果不足3 mm，則於鋒造時，因 耐熱鋼部分熔解而無法維持所需的形狀’故上述耐熱鋼之 厚度的下限係設定為「3 mm」。 ' [紙張―s財賴娜----- -12 - 經濟部智慧財產局員工"'費合"社斤 形中：係口狹縫的万向 A7 B7 五、發明說明（10 ) 另一方面’上限值「板條冷卻器之厚度的2/3」係為 於冷淬鑄造時，確保板條冷卻器内冷淬鑄造冷卻管的區域 ，並且’於冷淬鑄造一片或積層複數片而成之耐熱鋼時， 確保所必需之預定的金屬熔漿壓力而設定者。 惟’於積層複數片具備複數個開口之耐熱鋼以進行冷 淬鑄造的情形中，該耐熱鋼相互之間以保持〇〜2〇 mm的間 隔為宜。 鑄造時，在上述耐熱鋼的周圍’為確保金屬熔漿之流 動性，並強固基體金屬與耐熱鋼的焊接，上述間隔乃是適 宜且必要的間隔。 在積層具備複數個開口的耐熱鋼時，係如下之說明般 地，錯開上下的耐熱鋼之開口位置以積層，在可以利用點 接觸以積層上下的耐熱鋼之場合中，該上下的耐熱鋼之間 ’特別地不需要保持預定的間隔，而即使錯開上述開口， 也可以在上下的时熱層之間形成面接觸區域的場合中，為 確保金屬炼聚之流動性，有必要保持最大2〇咖的間隔。 ”再者，上述間隔如果超20聰，則缉造後之板條冷卻 器的均一性差，並不適宜。 又’本發明在積廣具備複數個開口的耐熱鋼之場人中 ’係以一個耐熱鋼的開口位置不同於鄰接的对熱鋼之開口 位置，使開口處具有位相而積層的方式為較佳。 例如，積層格子狀对熱鋼的情形中，係以格 不會產生重叠的方式積層之：而積層狹縫狀耐熱鋼的情 會變成相同的方式積層之， -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之ii意事項再填寫本頁> 462989 A7 ----- B7 五、發明說明（11 ) 其理由在於’鑄造時’使上述耐熱鋼周圍的金屬熔漿 維持良好的熔漿流動性’同時使基體金屬和耐熱鋼更確實 地密接’並使其強固地複合化成—體。 若格子的交又部或狹縫重疊，則在上下方向會形成障 壁’使得金屬熔漿的流動方向受到限制。故而，格子的交 叉部或狹縫係設計成不重疊，以確保金屬熔漿之熔漿流動 性。 若以此種方式積層耐熱鋼，則由於金屬熔漿可以自由 地流動，因此也可以抑制金屬熔漿之溫度下降，並可以將 金屬溶楽·在高溫狀態下迅速地充填至对熱鋼的周圍0 又，藉由使格子的交又部或狹縫不重疊，可以同時將 基體金屬中之上述耐熱鋼的偏在抑制到最小，從而可以構 成更均質之複合材質的板條冷卻器。 再者，本發明之耐熱鋼中，藉由適當變更開口的態樣 ’可以調整每單位體積之該耐熱鋼與基體金屬（球狀石墨 鑄鐵）的界面面積，其結果’可以容易地調整基體金屬保 持上述耐熱鋼之保持力於期望值。 本發明為利用铸塑以使具備複數個開口之耐熱鋼更形 一體地複合化至基體金屬上，該耐熱鋼本身之體積以是為 該耐熱鋼全體的體積（耐熱鋼本身之體積與因開口而形成 的空間之體積的和）之20〜60%為適宜。 上述耐熱鋼本身的體積如果不足20%，則做為複合材 料的效果小；而如果超過60%，則因基體金屬而產生的保 持力降低’經過長期的使用後’有耐熱鋼自基體金屬剝離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 A7 B7 ! 1- —-[*1, -1二•3'··ι-,.·-~·二1··-···Γ - -'--•Ihllrl-vl--.ITyI.r-T·'··- 經-部智慧財產局員工漼費合作社-; 五、發明說明（12) ，板條冷卻器壽命變短之虞。 又’同樣地’為使具備複數個開σ之耐熱鋼更形一體 地複合化至基體金屬上，就耐熱鋼所具備之開口而言其 開口的最小寬度以30 mm以上’ 7〇mm以下為適宜/ 、 若上㈣口之最小寬度不滿3G _ ’則無法 金屬之充分的金屬料流動性；另一方面，如果超過7(；随 ，則無法在板條冷卻器的爐内側獲得所期望的特性。 上述耐熱鋼為鑄造材亦可，為壓延材亦佳’可以利用 —般的鑄造、機械加工等方法所製造之材料，使用市售的 多孔金屬扳做為格子狀耐熱鋼亦可。市售的多孔金屬板有 各種開口尺寸，由於自其中適當地選擇所要者，切斷成所 要的尺寸再重疊成多層’即可以容易地提供做為本發明 的耐熱鋼，因此相當的經濟。 又，藉模鎮以製S上述具備複數個開口的耐熱鋼之 形中’材質、形狀的自由度都大，而且可以歐予所期望 材料特性’及因應製品以設計形狀。 再者，本發明之爐體冷卻用板條冷卻胃的特徵在於， 將具備複數個開口的对熱鋼-片或積層複數片並成形為長 方體，再將該長方體複數個鑄塑於爐内側之基體金屬上。 例如，因為高爐為圓筒形狀的爐，因此設置在該爐 的板條冷卻器通常都被製作成與高爐各部位的爐㈣之 弧相符合的形狀特別[由於高爐之爐胸部及爐腹部 圊錐形·因此設置於該等部位之板條冷卻器其—個當 也在高度的方向形成不同的圓弧形狀..因此在冷淬鑄 中 情的 内圓 為中 造 丨— I 11 — I- * I — — I I I J 訂----I I 11 · (請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) 15 4 62 98 9 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（U) 習知之对火磚的構造中，爐内各部位的每一個圓弧形狀都 必須經過耐火磚之材質、冷淬鑄成構造的設計以進行製作 0 在本發明中，將複數個由具備複數個開口之耐熱鋼一 片或積層複數片所成形的長方體，於板條冷卻器之爐内側 的基體金屬上’例如，以其長邊側沿板條冷卻器的高度方 向而鑄塑的方式，可以廣泛地應用以對應高爐爐内各部位 的圓弧形狀。 例如’將上述長方體之短邊做成，例如相當於高爐内 徑之角度約1°的弦之尺寸，並藉由於板條冷卻器之爐内側 的面上，沿著圓周方向而配置多數個的方式，即可以形成 板條冷卻器之爐内側的面。又，此時，配置位置的調整係 利用高度方向上所形成之上述長方體間的接口寬度而施行 〇 又，如上所述’若將上述長方體以其長邊側係沿板條 冷卻器之高度方向的方式鑄塑於基體金屬上，該長方體的 長邊側即成為沿板條冷卻器之高度方向而形成基體金屬的 接口，其結果，因高爐作業中的熱負荷而造成之板條冷卻 器的變形乃可以受到抑制。 故而’在習知之具有於寬度方向上連續的耐火磚保持 用肋條的構造之板條冷卻器（請參照第8圖）中，對應熱變 形的抵抗弱’尤其’對高度方向的翹曲之抵抗弱；而根據 本發明之上述板條冷卻器則應熱變形的抵抗強，尤其，對 高度方向的魅曲之抵抗強。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公复） 16 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装

--- I —訂----—丨丨I A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 B7 五、發明說明（14) 可是，在習知構造的板條冷卻器中，耐火碑主要的損 耗形態是因爐内裝物的下降所造成之外摩耗，以及起因於 在熱負荷的變動中所發生之裂痕造成的剝落。本發明人等 ，實際地根據對設置於高爐内之高熱負荷部位（高爐軸下 方）的板條冷卻器之損耗狀況進行調查的結果，係如第8圖 所示’冷淬鑄成耐火磚構造之板條冷卻器的情形，其損耗 速度在冷泮铸造碑塊部為40〜50 mm/年，在铸塑碑塊部為 30〜40 mm/年，而在球狀石墨鑄鐵製的基體金屬部分則為 10 mm/年以下。 上述損耗主要是考慮因爐内裝物的下降所產生之「滑 動摩耗」’又，一般而言’由於考量鋼硬度愈高耐摩耗性 也優良，在對抗滑動摩耗上也顯示優良的抗性，因此可以 用硬度做為基準之一，以選擇本發明中所使用的耐熱鋼。 由於奥氏體系耐熱鋼之硬度為球狀石墨鑄鐵的硬度之 約2〜3倍’因此將該耐熱鋼與球狀石墨鑄鐵的基體金屬複 合化成一體之板條冷卻器，比起單獨用基體金屬之板條冷 卻器’具有優異的耐摩耗性。 又則述碑塊部之損耗速度中，除滑動摩耗之外，考 慮.到的還包括因板條冷卻器本體之熱變形所造成的碑塊脫 洛’或起因於在該熱變形中所發生的裂痕而造成之剝落； 而在將具備複數個開口之奥氏體系耐熱鋼冷鎮於基體金屬 (球A石墨鎢鐵）的情形中，由於該耐熱鋼係藉由基體金屬 丨墨铎鐵而確實地被—體複合化因此不會產生像 一、‘鑄蚵’、磚構造中畸發生之脫落剝落情形_ 規格 -------------裝--------訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .17 462989 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ 如此，當使用高溫強度高，而且韌性也優良之奥氏體 系耐熱鋼以做為板條冷卻器之爐内侧所鑄塑的耐熱鋼時， 由於該耐熱鋼之抗裂化性能也優異，因此可以製造比冷鋒 耐火磚之習知構造的板條冷卻器壽命更長之板條冷卻器》 鐵素體（ferrite)系耐熱鋼（例如，13Cr-低C鋼、18Cr鋼 等）雖然也可以使用於本發明中，惟因比起奥氏體系耐熱 鋼’其高溫安定性不佳，因此在使用的溫度上有其限度。 因此，鐵素體系耐熱鋼係使用於爐内溫度低之爐口部位。 奧氏體系耐熱鋼之熱膨脹率約為球狀石墨鑄鐵構成之 基體金屬的熱膨脹率之1.3倍，其雖差異大，惟藉冷鑄格 子狀的材料以緩和熱膨脹率的差異，可以獲得整體而言均 質之複合材料。 又’奧氏體系耐熱鋼之熱傳導率在金屬材料中雖屬於 低的’約為球狀石墨鑄鐵的1/2，但是比起習知之冷淬禱 造耐火磚則約為其3倍。因此，使用奥氏體系耐熱鋼做為 耐熱鋼時’無法獲得和冷淬鑄造耐火磚同等的耐熱性能， 特別是設置於高熱負荷部位上之板條冷卻器中，係如前所 述，由於碑塊部的損耗速度為加速板條冷卻器本體的壽命 之主要原因’所以與此成對比之本發明重視藉耐熱鋼與基 體金屬的一體複合化以提高耐摩耗性。 實施例 以下將以圖式為基礎進一步詳細說明本發明。 第1 (a)圖和第1 (b)圖所示者係在爐内側的面為平面之 板條冷卻器本體1中’將複數片（圖中為4片）具備複數個 本紙張尺度適用中國ϋ家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐〉 18 ------------^--------訂---------線"！J7 __ {靖先Μ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智 A7 _B7 _ 五、發明說明（16 ) 口之格子狀的耐熱鋼3予以積層，並將其格子面配置為構 成板條冷卻器之爐内側的平面之板條冷卻器。 該板條冷卻器由於爐内側之面為平面，因此當考慮作 業性時，可以將上述耐熱鋼的積層體予以分割配置，而且 也可以配置在爐内側之面的全面上。 第2(a)圖、第2(b)及（c)圖所示者係在爐内側的面為平 面之板條冷卻器本體1中，將複數片（圊中為4片）具備複數 個開口之狹縫狀的耐熱鋼3，以狹縫成交叉的方式予以積 層（參照第2(b)圖），並將其格子面配置為搆成板條冷卻器 之爐内側的平面之板條冷卻器。 第3(a)〜3 (d)圖所示者為本發明中所使用之具備複數個 開口的耐熱鋼之具體形態。例如第3(a)圖所示為多孔金屬 板，第3(b)圊所示為形成縱向狹縫之耐熱鋼，第3(c)圖所 示為形成斜向狹縫之耐熱鋼，第3(d)圖所示為具備類似圓 形的開口之耐熱鋼。 第4(a)圖和第4(b)圊者係在爐内側的面為曲面之板條 冷卻器本體1中，將複數片具備複數個開口之格子狀的奥 氏體系时熱鋼3予以積層，並使其成形為長方體，再將該 長方體以其長邊側沿高度方向的方式，配置於上述爐内側 之面上所構成的板條冷卻器： 該板條冷卻器的情形中1由於爐内惻的曲面係配合根 據高爐的内徑所形成之圓弧形狀而成的曲面，因此上述長 方體係.例如，將其短邊設為相當於高爐内徑之角度約為 π之弦的尺寸 再於圓周的方向上配豎多數個。 ---------I---裝--------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 462989 A7 、發明說明（17) 在上述爐内側之曲面中，雖然也可以將鄰接之上述長 方體配置成沒有間隙，惟因高爐之爐胸部或爐腹部的内面 都是形成圓錐狀的曲面，因此設置於該等部位之板條冷卻 器，必需在上述長方體之間留出間隙以供調整圓周方向的 配置。 藉由此種配置，在板條冷卻器之爐内側面的曲面上， 雖然基體金屬的接口沿著高度方向被形成，惟可藉由該接 口而將板條冷卻器之高度方向上的彎曲剛性增大。 再者’上述長方趙係如第4圈所示地配置成交錯狀， 由於基體金屬的接口部並不連續，而可望防止該接口部之 連績損耗。 第5圖所示者為將複數片（在圖中為5片）具備複數個開 口之格子狀耐熱鋼3予以積層並鑄塑於爐内側之基體金屬 上之板條冷卻器1在厚度方向的側斷面。 咐熱鋼與冷淬鎮造对火碍相比，由於耐摩耗性及耐裂 化性優良’而損耗速度慢，因此其為確保所需壽命之必要 的厚度，以較之習知内白鐵耐火磚所需要的厚度為薄即可 。例如，與習知使用200 mm厚之冷淬鑄造耐火碑層相比 1上述積層複數片格子狀耐熱鋼而冷淬鑄造成的情形中， 其厚度只要100 mm即已足夠。 第6(a)圖所示為積層複數片具備複數個開口之格子狀 耐熱鋼所成的積層體之構造圖。 耐熱鋼3可以使用例如，18Cr-8Ni鋼等之奥氏體系不 銹鋼製的市售多孔金屬板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） imln^.1----II 訂·--------線 yr V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 20

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印ί B7 五、發明說明（IS) 市售多孔金屬板有各種的單位網眼數，其網眼的大小 ，若考慮積層時在重疊部分周邊的金屬炫漿，則其短尺度 方向之中心間距離以30 mm以上者為所期望；而，為了確 保鑄造時之耐熔損性，板厚以3 mm以上者為宜。 藉由此種配置’可以在不妨礙基體金屬之金屬熔漿的 流動下，使基體金屬和上述的耐熱鋼一體的複合化。 再者’積層為所期望的厚度之耐熱鋼3，以金屬絲5綑 東，或者用焊接6等方式予以一體化（參照第6(a)圖）。 如第1(a)和1(b)圖，以及第4(a)和4ib)圖所示，積層具 備複數個開口之格子狀耐熱鋼3而成的積層體可以考慮其 作業性而適當地分割成所期望的尺寸。以人工進行作業的 場合中1考慮其作業的容易性，尺寸係以設定為單位重量 在20 Kg以下為宜。 上述積層體，或分割該積層體所成之長方體’在板條 冷卻器之鑄塑造型時，於爐内面側的位置上以心型撐等固 定亦可。 对熱鋼不同於耐火碑，由於在鎮造時不會有浮上的現 象，因而可以只放置在預定的位置上實施鑄造。 上述積層體或上述長方體，在造型之前不需要特別地 施以任何的處理’也不需要噴砂打光（AW仙⑴，或者貼 附緩衝材（陶瓷氈）笨^4 Λ Λ * 瓦此丨寺（¾知之冷淬鑄造耐火磚的場合有需 要）-但是，鑄造時，氐Λ阳 ^為確保金屬熔漿之熔漿流動性或防 止氣體缺陷的發洼辇，叔、M w & 寻取預熱刖充分地施以預熱、乾燥為 宜： 21 ---------------------訂 *------- {請先閱讀背面之汊意事項再填寫太頁> 46298 9 A7 _________B7 五、發明說明（19) 將本發明之板條冷卻器和習知之耐火磚冷鑄構造的板 條冷卻器設置於實際機爐内以比較二者的性能。 習知構造之板條冷卻器，其耐火磚在早期（約6個月之 後）即產生裂痕且斷熱性劣化，而本發明之板條冷卻器則 在12個月之後仍然維持健全的狀態，基體金屬之溫度也比 習知構造之板條冷卻器低，並維持安定。 如上所述，於板條冷卻器之爐内側面上，藉由將冷錡 耐火碑的方式’取代以將具備複數個開口之格子狀耐熱鋼 一片或複數片予以積層並冷淨鋒造的方式，即可以獲得以 下之優良的效果。 (1) 由於耐熱鋼和耐火碑及基體金屬（球狀石墨鋒鐵） 相比’其耐摩耗性及抗裂化性優異，因此可以使在板條冷 卻器之爐内側表面的損耗速度減小。 (2) 由於上述耐熱鋼係以格子的交又部或者狹縫不相 重疊的方式積層’因此可以構成更均質的複合體，而且可 以防止因板條冷卻器本體之熱變形所導致之耐熱鋼的脫落 或局部的損耗。 (3) 上述（2)之結果，使得板條冷卻器之爐内側的表面 在經過長時間之後仍能保持平滑的面，並因為可以維持爐 内之原料下降的平順’而得以確保高爐作業的安定性。 (4) 若將具備複數個開口之耐熱鋼一片或積層複數片 予以成形的長方體，以其長邊側沿板條冷卻器高度方向的 方式配置複數個於板條冷卻器之爐内側的面上，則特別是 ’基體金屬的接口成為縱向，彎曲剛性提高，其結果，由 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS)A4規格（210 X 297公g ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^- — 11--——訂---------錄 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 經濟^智慧財產局—工消費合作社^

AT -----------B7__ 五、發明說明（2〇) 於可以抑制板條冷卻器之熱變形，因此可以防止冷卻管之 破扣’或高爐内氣體朝鐵皮流出的情形，並可以達到延長 间爐畢命之目的。 (5) 在製造本發明之板條冷卻器的鑄造作業中，與習 知之冷淬鑄造耐火碑的作業不同，由於並不需要有將鑄塑 構件固定至鑄核的作業，或於該構件貼附緩衝材的作業， 因此可以達到全體作業效率提昇’成本下降的目的。 (6) 藉由縮短前述長方體之板條冷卻器寬度方向的尺 寸，由於可以泛用於對應爐内面之圓弧形狀，因此不需要 像習知般地設計與定製耐火碍，而可以達到成本下降以及 工期縮短的目的。 (7) 本發明之板條冷卻器由於其損耗速度小，因此板 條冷卻器之厚度可以做得薄，使得價廉地製造板條冷卻器 之情形成為可能。 產業上之可利用性 问爐等冶金爐係以作業中亦能維持爐内面於平滑狀態 的構造設計為基礎而被構成，但是就使作業安定並持續而 言亦是重要的； 習知之耐火碑鑄塑構造的板條冷卻器中’由於損耗速 度在耐火磚和基體金屬中並不相同因此耐火磚會先損耗 '、有基體金屬的肋條殘留成凸齒狀（铲夕狀），板條冷卻 器之爐内側面散亂成凹凸狀：相對的t以具有複數個開口 之格子狀耐熱鋼與基體金屬（球狀石墨鑄鐵 > 的複合體均質 地構成之板條的爐内側面，在作業中係均勻地損耗，而不 I ί _ I-1 n l n m. n 1 J I I 1 n K n ^^eJ. n .^1 n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 46298 9 A7 _B7______ 五、發明說明（21 ) 會在爐内側的面上形成凹凸狀。 因此’若根據本發明’由於可以在冶金爐的設計中， 將爐壁構造設計成作業中之爐壁面全體的損耗速度為均一 的形式，因此本發明可以對冶金爐之持續的安定作業給予 大貢獻。 (請先閲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*'1衣 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 4 62 98 9 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 ‘ 第89103392號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：90年3月 1. 一種爐體冷卻用板條冷卻器，其係在爐外側的基體金屬 上禱塑有用以冷卻基體金屬之冷卻管，且在爐内側之基 體金屬上鑄塑具有複數開口之耐熱鋼者，其特徵在於， 該耐熱鋼係積層有複數月之具備複數個開口的耐熱鋼 ’且相鄰接之耐熱鋼的複數個開口的位置彼此不同。 2. 如申請專利範圍第丨項之壚體冷卻用板條冷卻器，其中 該耐熱鋼為格子狀或狹縫狀的耐熱鋼。 3. 如令請專利範圍第丨項或第2項之爐體冷卻用板條冷卻 器，其中該積層之耐熱鋼的厚度為3mm以上，且為板條 冷卻器之厚度的2/3以下。 4. 如申請專利範圍第丨或2項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中该積層之耐熱鋼本身之體積為全體體積（耐熱鋼本身 的體積與’因開口所形成之空間的體積之和）的2〇〜6〇0/〇 〇 5. 如申清專利範圍第丨或2項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中該具備複數個開口之耐熱鋼，其開口的最小寬度為3〇 mm以上，7〇 mm以下。 6. 如申请專利範圍第丨或2項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中》玄具備複數個開口之耐熱鋼係沃斯田體系（austenite) 或肥粒體系（ferrite)耐熱鋼。 7·種爐體冷卻用板條冷卻器，係具有於爐外側的基體金 屬上鑄塑一用以冷卻基體金屬之冷卻管的構造者，其 .^--------訂--I--— -竣 (請先Μ讀背面之泫意事項再填寫本頁) 本紙張尺度顏悄ϋ家ϋ^)Α4規格(21〇·: 297公釐） 25 A8 B8 C8 '__D8 六、申請專利範圍 ‘ 特徵在於，將具備複數個開口的格子狀或狹縫狀耐熱鋼 ，積層一片或複數片且成形為長方體，並將複數個該等 長方體鑄塑於爐内側的基體金屬上。 8. 如申請專利範圍第7項之爐體冷卻用板條冷卻器，其中 該長方體之厚度為3 mm以上，且為板條冷卻器之厚度 的2/3以下。 9. 如申請專利範圍第7或s項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中該長方體中，一耐熱鋼之開口位置和鄰接的耐熱鋼之 開口位置不同。 1 0,如申請專利範圍第7或8項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中該長方體本身之體積為全體體積（耐熱鋼本身的體積 與’因開口所形成之空間的體積之和）的20~60%。 11. 如申請專利範圍第7或S項之爐體冷卻用板條冷卻器，其 中該長方體中，開口的最小寬度為30 mm以上，70 mm 以下0 12. 如申清專利範圍第7或8項之爐體冷卻用板條冷卻器’其 中^耐熱鋼係沃斯田體系或肥粒體系耐熱鋼。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智«>財產局員工消费合4杜(；.；.¾. .. -1-1 -·i f.{.i·...Λ · ..-.V -裝--------訂---------線-------