TW544466B - Method to manufacture a cooling plate - Google Patents

Description

544466 五、發明説明（1) 本發明一方面是有關於一種冷卻板，其根據申請專利 範圍第1項之前言部份中之特徵是使用於冶金爐’尤其 是熔爐或立式焙燒爐的內部襯裡中。 本發明另一方面是針對一種方法，用於製造對應於申 請專利範圍第5項前言部份中之特徵之冷卻ϋ 冶金爐是用於設有可更換之內部金屬襯裡之熱絕緣 、而可固定於墊絕緣材料（由耐火物質，像是例如耐火 黏土所構成）上。此種爐之內部所存在的溫度是如此的 高，以致須要將襯裡冷卻。在此方面可以使用具有整合 式冷卻劑通道之冷卻板。此種冷卻板通常配置介於爐 之外殼與爐之襯裡之間，並且靠近爐之冷卻系統°在® 向接近爐內部之面上通常設置具有耐火材料之&谷口 板° 冷卻板是爲所熟知，其中冷卻劑通道藉由以？堯鑄纟戴戶斤 鑄造的管所構成。此等冷卻板具有少許的熱量排除’ ^ 是由於澆鑄鐵之小的熱傳導能力，以及由於在冷谷卩胃1^ 板主體之間的藉由氧化物層或空氣縫隙所造成2 β 阻。 一種在基本上改善傳導能力之灰色鑄鐵具有銅1 @ ^ 合金。在此方面D E 2 9 0 7 5 1 1 C 2揭>τ) · -種用於立式培燒 爐之冷卻板，其由銅或低成份的銅合金所構成，並旦由 經錘打鍛造或輥壓的銅塊所製成。在此種結構式樣類 型中是存在藉由機械式的鑽深孔而產生之在冷卻板Θ 部中之冷卻劑管道。此在冷卻板中所引入之冷卻劑通 544466 五、發明説明（2) 道，藉由螺紋塞子的焊接或焊·上而密封。在冷卻板的反 面上存在至冷卻劑通道之流入孔，其被焊接或焊上用於 冷卻劑供應與排除所須之管套上。 此外，藉由D E 1 9 8 0 1 4 2 5 A 1而將此當作習知技術，此 冷卻劑通道藉由將在冷卻板中的材料以機械方式的整 平而引入，並且如此產生的通道結構以覆蓋板蓋上。因 此必須將覆蓋板在冷卻板上緊密的固定。然而，以上所 說明者特別由於其所須之焊接作業而不利。 關於冷卻劑通道，其本身是具有此種非圓形，即卵形 或橢圓形的橫截面，由於它提供較大之熱量傳送表面。 在此方面是以由銅原料所構成之鑄造冷卻板其具有非 圓形之冷卻劑通道而爲所熟知。然而這具有缺點，此原 料顆粒粗且不均勻。由此產生較差的熱傳導能力與提 早材料疲勞之危險。此外不利的是材料結構之缺陷或 損害像是在所鑄造冷卻板上之細微裂縫難以查出確 定。 . 本發明（其由習知技術改良而產生）因此以此目的爲 基礎，其設立一種品質改良的冷卻板其具有提升之冷卻 效果與高的效率，以及說明一種方法用於製造成本低廉 並具有冷卻劑通道之冷卻板。 此目的之標的部份是根據本發明申請專利範圍第1 項特徵而達成。 此種冷卻板是以板體爲其特徵，其在冷卻劑通道之終 端橫截面之造型下減少其厚度，其且具有細緻顆粒的結 -4- 544466 五、發明説明（3) 構，其平均顆粒大小是小於1 〇毫米（丨匪）。 此板體可以由一種經揉捏的銅材料（揉捏合金）所構 成，其具有細緻顆粒的結構。然而，可設想的還有輥壓 材料或鑄造材料。還有當在基本上銅材料之熱變形是 可行的，而根據本發明較佳是-種組合式的冷/熱變形， 尤其是輥壓技術所產生厚度的減少。 被認爲特別有利的是顆粒尺寸小於5毫米（臟1 )，較佳 是介於〇 . 0 0 5毫米至2毫米之間（申請專利範圍第2 項）。 根據申請專利範圍第3項之特徵，此冷卻劑通道以具 在厚度減少的板體中具有卵形，即橢圓形的終^_ 面。因此確保用於冷卻板之熱量排除或冷卻之最Μ /之 熱量傳送表面。 根據申請專利範圍第4項之特徵，以板體的’一側& 具有溝槽以容納耐火材料。 此根據本發明之冷卻板是藉由改善之冷卻U 0 々埶量分 向接近爐內側或溶化之表面上之較均勻_ l + I μ改善熱

佈而突顯其特色。此細緻顆粒的結構在基$ I 、洁$冬端検 其冷卻效 傳導能力。在具有尤其是橢圓形冷卻劑管道Ζ ^ 截面的組合中，冷卻板壁厚度之減少爲可行 果明顯地改善，此外可以達成材料之節省。

544466 五、發明説明（4) 塊（坯），其具有比板體終端厚度爲厚之末端厚度。此未 加Ί:條塊可以由揉捏合金、鑄造材料或輥壓材料所構 成。此未加工條塊然後藉由至少一變形步驟而減少厚 度，並且當然是在板體的終端厚度中。此厚度之減少可 藉由輥壓、錘打鍛造、壓擠或型壓而實施。還有可設 想的是此等方法特性之組合。在達成此終端厚度之前， 將冷卻劑管道導入此未加工條塊中或板體中，即，此冷 卻劑管道可以事先已經存在於未加工條塊中或是它在 厚度減少的進行中製成。因此可以設想在改變其橫截 面的情況下之同時的·一種階段式的製造。 此根據本發明的方法是在製造技術上合理、成本低 廉，並且提供高品質價値的冷卻板，其具有板體，其本身 藉由具有平均顆粒尺寸小於1 0毫米（mm )的結構而突顯 其特色。藉由變形還可以達成具有顆粒大小在0.005 毫米與2毫米（ιιιηι )之間之細緻之結構。 此在終端厚度減少的板體中，最後可以可以借助於超 聲波材料檢驗，對於材料之結構缺陷或意外的損害進行 硏究探討。 本發明有利的實施形式可見於申請專利範圍第6項 的特徵中。因此在此未加工的條塊或板體中在達成終 端厚度之前，將具有圓形橫截面之管道導入。此管道之 製造可以以所有已知的方法措施實施。然而若此未加 工條塊或板體變形至某終端厚度，則此管道（channel)的 橫截面同樣地變形，並且當然是卵形，所以是橢圓形。 544466 五、發明説明（5 ) 此橫截面有助於熱傳能力的改善。 一特別有利的製造措施是在於申請專利範圍第7項 的特徵中。在此情況中首先將未加工之條塊（粗坯）藉 由冷軋將其未端厚度減少。 因此比銅原料保持其未結晶之細緻顆粒結構，其中儘 可能地或完全消除此未加工件之銅鑄件之典型凝固的 結構。 然後在此厚度減少中的未加工條塊中，導入具有圓形 橫截面之管道。 隨後此未加工條塊在至少一個作業步驟中藉由熱軋 而減少至終端厚度，其中將管道圓形的橫截面變形至對 熱技術有利之冷卻劑管道之橢圓形橫截面。 此根據本發明的方法使得可以以成本低廉的方式製 造高品質價値的冷卻板，其具有高的效率與改善的冷卻 效果。其相對於由粗顆粒銅原料所製成之已知的冷卻 板是可以將其壁之厚度減少。此導致原料與成本之節 省。 此在未加工條塊中或在板體中的管道可以根據申請 專利範圍第8項以機械的方式鑽深洞而製成。 然而還可以設想，此根據申請專利範圍第9項之管道 已經鑄造於未加工的條塊中。 本發明以下根據在圖式中說明的實施例作進一步的 說明。 圖_式之簡單說明 -7- 544466

五、發明説明（6) 第1圖是於透視說明中的冷卻板。 第2圖是在二個製造情況中當製造冷卻扳時t… 術上簡化之方法過程。 1 <技 第1圖在透視之說明中顯示冷卻板，其使用於沪八 尤其是熔爐或立式焙燒爐像是高爐、還原裝/壙 爐之內部襯裡之中。 观 此冷卻板1包括由銅式銅合金所構成之板體2疒 中整合入卵形（橢圓形）之冷卻劑管道3。此板體2 t具 原料具有細緻顆粒的結構，其平均的顆粒尺寸< 銅 J」如1 〇 毫米（麵）。被認爲特別有利的是顆粒尺寸小於5萬、 •. 、笔米， 較佳是在〇. 〇 05毫米與2毫米之間。 在面4上板體2具有以後在其被導入之溝槽5中用 於容納耐火材料。 板體2之製造是根據第2圖而槪要圖式說明。A顯 示開始狀態，Ε代表結束狀態。 首先提供由一種銅原料所構成之澆鑄之末加工之條 塊6。在此未加工的條塊6中以機械式鑽深孔的方式 製成管道7。我們瞭解管道7在開始狀態Α中在基本 上具有圓形的橫截面Q1 ° 此未加工之條塊6具有…相當粗糙的顆粒結構。其 開始的厚度D 1是大於此後板體2之終端厚度D 2。在 一個至少一步驟之輕壓的過程中’此未加工條塊6之 開始厚度P 1被一直減少至板體2之終端厚度D 2，這是 在管道7的橫截面Q 1之變形爲終端橫截面Q 2之情況 下實施，其如同先前所提到，是卵形因此是橢圓形◦在此 544466 五、發明説明（7 ) 輥壓的變形中專業用語還提到的揉捏變形，板體2保持 在先前所提到之顆粒大小範圍中之細緻顆粒結構。 此方法使得可能以成本低廉的方式製成高品質價値 之冷卻板1，其在施加熱之表面之均句之熱分佈之中具 有改善之冷卻效果。因此相對於傳統之具有粗顆粒結 構之冷卻板可以減少冷卻板1之壁的厚度。 尤其還有利的是冷卻板1，由於在實際上以超音波技 術檢驗材料，可以用於偵測結構虛弱部位或缺陷。結構 虛弱之部位可以及早得知，而無須在作業中產生操作之 取消與有害之作業停止。 符號說明 1 ...冷卻板 2 ...板體 3 .冷卻劑管道 4 ... 2之面 5...在4中的溝槽 6 ...未加工條塊 7 ...通道 A...開始狀態 E ...結束狀態 Q i ... 7之橫截面 Q2 ... 3之終端橫截面 D 1 ... 6之開始厚度 D 2... 2之終端厚度 -9-

Claims (1)

1. 544466 六、申請專利範圍 第 9 0 1 1 1 9 3 6 號 1 六申請專利範圍 製造冷卻板所用ί方法」專利案 (9 1年1 〇月修正） 1. 一種製造冷卻板（1 )所用之方法，冷卻板（1 )包含一 終端厚度是D2之板體（2)及一橫截面（Q2)是橢圓形 之冷卻管道（3)，其特徵爲 首先提供由銅原料所構成之末加工條塊（6)，其具 有粗顆粒之結構及相較於板體（2 )之終端厚度（D2)還 大之開始厚度（Di )，且然後藉由至少一變形步驟在 形成一細緻顆粒結構（其平均之顆粒大小< 1 0mm )之情 況下，將此未加工條塊（6 )之開始厚度（Di)減少至板 體（2 )之終端厚度（D2)，其中直至到達終端厚度（D2) 爲止在未加工條塊（6 )中或在相對於開始厚度（Di)已 變小之板體（2 )中已形成管道（7 )(其具有圓形之橫切 面（(h))變形成具有橢圓形橫切面（Q2)之冷卻劑管道 (3卜 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中首先藉由冷軋將 未加工條塊（6)之開始厚度（DJ減少，然後在未加工 條塊（6 )中或開始厚度（Di )已減少之板體（2 )中形成 各具有圓形橫截面（QJ之管道（7)，且將此種已改變 之未加工條塊（6 )藉由熱軋在將管道（7 )變形爲具有 橢圓形橫截面（Q2)之冷卻劑管道（3 )之情況下減少至 板體（2)之終端厚度（〇2) ° 544466 六、申請專利範圍 3·如申請專利範圍第丨或2項之方法，其中管道（7)以 機械方式進行深鑽孔。 4·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中板體（2 )在 一側設有溝槽（5 ：)以容納耐火材料。 5.如申請專利範圍第3項之方法，其中板體⑺在一側 設有溝槽（5 )以容納耐火材料。