專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐及其水冷爐口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種轉(zhuǎn)爐及其水冷爐口。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐是煉鋼爐的一種，爐體圓筒形，架在一個(gè)水平軸架上，可以轉(zhuǎn)動，也用來煉銅。轉(zhuǎn)爐爐體一般由爐帽、爐殼(爐身)、爐底三部分組成，為了便于轉(zhuǎn)爐工作時(shí)加料、插入氧槍、排出爐氣和倒渣，在爐帽頂部設(shè)有圓形爐口。爐口工作時(shí)承受熱應(yīng)力、鋼渣重力、鋼渣沖刷和爐氣的熱輻射作用。爐口在短時(shí)間內(nèi)溫度波動頻繁，使?fàn)t口本體內(nèi)部存在較大的溫度梯度，從而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，熱應(yīng)力和鑄體內(nèi)部的鑄造應(yīng)力和組織應(yīng)力疊加，超過鑄件的屈服強(qiáng)度或極限強(qiáng)度時(shí)，爐口變形或開
ο為延長爐帽的金屬殼和爐襯的使用壽命，目前普遍采用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻的水冷爐口。其優(yōu)點(diǎn)是減少了爐口上的粘結(jié)物并且使粘結(jié)物易于清除，同時(shí)可以加強(qiáng)爐口剛性，減少爐口變形，從而延長轉(zhuǎn)爐爐殼、爐襯的使用壽命。但是，目前所用水冷爐口通常結(jié)構(gòu)形式為水平面結(jié)構(gòu)，對于80噸以上的中大型水冷爐口由于爐口自身尺寸和重量較大，承受的熱輻射也較大，水平面結(jié)構(gòu)堆積鋼渣較多不好清理,清理時(shí)內(nèi)環(huán)掛渣很容易被刮掉,而使?fàn)t口主體暴露在高溫下,加速了爐口的變形和開裂；爐口自身重力也是產(chǎn)生變形、開裂的主要原因。目前解決辦法主要有以下幾種I、加大供水量，提高爐口冷卻強(qiáng)度，保持鑄體的機(jī)械性能；2、控制原材料質(zhì)量,保證鐵水質(zhì)量從而保證鑄件的各項(xiàng)性能指標(biāo)；3、采用有效的鑄件時(shí)效處理方法以減少鑄件殘余內(nèi)應(yīng)力。但是，只是單一的從以上三方面還不能徹底解決爐口現(xiàn)場出現(xiàn)的問題。 因此，如何提高水冷爐口的使用壽命，避免過早開裂漏水現(xiàn)象，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐及其水冷爐口，以提高水冷爐口的使用壽命，避免過早開裂漏水現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種水冷爐口，包括爐口本體和設(shè)置于所述爐口本體內(nèi)的冷卻水管,所述爐口本體的頂部表面為斜面，且所述頂部表面外側(cè)邊緣處的豎直位置較低；所述爐口本體的內(nèi)環(huán)表面為斜面，且所述內(nèi)環(huán)表面外側(cè)邊緣處的豎直位置較高。優(yōu)選地,在上述水冷爐口中,所述頂部表面與所述內(nèi)環(huán)表面圓角過渡。優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，所述冷卻水管為蛇形管。優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，所述冷卻水管為無縫鋼管。
優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，所述爐口本體包括多個(gè)爐口半體,多個(gè)爐口半體通過螺栓和螺母連接成圓形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在上述水冷爐口 中，所述螺栓和螺母之間設(shè)有密封墊。 優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，每個(gè)所述爐口半體上布置一套冷卻水管,兩套冷卻水管的一端通過“U”形管相連通，另一端分別伸出所述各自對應(yīng)的爐口半體。優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，所述冷卻水管外伸于所述爐口半體的一端的端部設(shè)
有法蘭盤。優(yōu)選地，在上述水冷爐口中，所述“U”形管與所述冷卻水管通過連接管相連。一種轉(zhuǎn)爐，包括水冷爐口，所述水冷爐口為如上任一項(xiàng)所述的水冷爐口。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的水冷爐口，通過將外側(cè)表面設(shè)計(jì)為斜面，使垂直受力大大減少，爐口所受力矩幾乎為零。通過將頂部表面設(shè)計(jì)為斜面，更利于排渣，容易清理鋼渣；將內(nèi)環(huán)表面設(shè)計(jì)為斜面，更利于內(nèi)環(huán)掛渣，以便保護(hù)內(nèi)環(huán)本體，避免過早開裂。實(shí)踐證明，本發(fā)明使用初期無變形、無開裂、無漏水現(xiàn)象發(fā)生，爐口使用壽命大大提高，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式的水冷爐口均能滿足一個(gè)爐役的使用要求。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷爐口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I沿A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐及其水冷爐口，以提高水冷爐口的使用壽命，避免過早開裂漏水現(xiàn)象。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參閱圖I和圖2，圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷爐口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I沿A-A線的剖視圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷爐口，包括爐口本體I和設(shè)置于爐口本體I內(nèi)的冷卻水管13，其中，爐口本體I的頂部表面12為斜面，且頂部表面12外側(cè)邊緣處的豎直位置較低，以便于向爐口外側(cè)排渣。爐口本體I的內(nèi)環(huán)表面11為斜面，且內(nèi)環(huán)表面11外側(cè)邊緣處的豎直位置較高。本發(fā)明提供的水冷爐口，通過將外側(cè)表面設(shè)計(jì)為斜面，使垂直受力大大減少，爐口所受力矩幾乎為零。通過將頂部表面12設(shè)計(jì)為斜面，更利于排渣，容易清理鋼渣；將內(nèi)環(huán)表面11設(shè)計(jì)為斜面，更利于內(nèi)環(huán)掛渣，以便保護(hù)內(nèi)環(huán)本體，避免過早開裂。實(shí)踐證明，本發(fā)明使用初期無變形、無開裂、無漏水現(xiàn)象發(fā)生，爐口使用壽命大大提高，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式的水冷爐口均能滿足一個(gè)爐役的使用要求。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的頂部表面12與內(nèi)環(huán)表面11圓角過渡。
在本實(shí)施例中，冷卻水管13為蛇形管，即冷卻水管13在爐口本體I內(nèi)盤繞成蛇形。本發(fā)明提供的水冷爐口，將冷卻水管13的圓盤式結(jié)構(gòu)改為蛇形式結(jié)構(gòu)，即使水冷爐口開裂，其裂紋方向與冷卻水管中心線平行，不至被拉裂而漏水。本發(fā)明利用蛇形水管軸心線與爐口疲勞裂紋平行的特點(diǎn)，來達(dá)到水管不被爐口裂紋拉斷的目的。根據(jù)熱力學(xué)傳導(dǎo)原理，確定冷卻水管直徑和盤入爐 口本體內(nèi)冷卻水管的數(shù)量。計(jì)算如下I水冷爐口冷卻水量及進(jìn)出水管直徑計(jì)算I. I爐口承受爐氣高溫作用，其吸熱強(qiáng)度q可按下列數(shù)據(jù)考慮大型高爐(100T以上)q = (42-50. 4) X 103KJ/m2. h中型高爐(30-100T)q = (336-378) X 103KJ/m2· h小型高爐(30T以下)q = (252-294) X 103KJ/m2. hI. 2受熱面積為爐口內(nèi)側(cè)面積和頂面面積之和，因?yàn)閭?cè)面也受熱，所以計(jì)算時(shí)考慮安全系數(shù)，一般取I. 2-1. 5。2水冷爐口冷卻水用量Q計(jì)算Q = ( ε qF/c Δ t)式中ε -水冷爐口材料的輻射黑度，鋼為O. 8，鑄鐵為O. 87-0. 95 ；q-水冷爐口吸熱強(qiáng)度，千卡/平米·時(shí)或千焦/平米·時(shí)；F-水冷爐口傳熱面積，平米；C-水的比熱容4. 18千卡/千克.V ； At = (tft) 其中t「冷卻水進(jìn)水溫度，< 35 V ；t2-冷卻水出水溫度，< 45 0C -50 °C。3水冷爐口進(jìn)出水管直徑計(jì)算d = {(1/36 X IO5) (4KQ/3. 14vy)}1/2式中Q-水冷爐口冷卻水量，千克/時(shí)；K-安全系數(shù) I. 2-1. 5 ；y -冷卻水比重噸/立米；V-冷卻水流速，米/秒。當(dāng)冷卻水壓力為O. 3-0. 4MPa時(shí)，流速取2. 5-3米/秒。計(jì)算確定好水管直徑和數(shù)量后，據(jù)此來進(jìn)行冷卻水管排管密度以滿足技術(shù)要求，達(dá)到爐口冷卻強(qiáng)度需求。經(jīng)過改進(jìn)后沒有發(fā)生爐口水管開裂而使?fàn)t口提前報(bào)廢的情況。在本實(shí)施例中，冷卻水管13為無縫鋼管，爐口本體I包括多個(gè)爐口半體,多個(gè)爐口半體通過螺栓和螺母連接成圓形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，為了保持密封性，螺栓和螺母之間設(shè)有密封墊。每個(gè)爐口半體上布置一套冷卻水管，兩套冷卻水管的一端通過“U”形管相連通，兩套冷卻水管的另一端分別伸出各自對應(yīng)的爐口半體，用于通入冷卻水形成回路。冷卻水管外伸于爐口半體的一端的端部設(shè)有法蘭盤，該法蘭盤用于與外部冷卻水循環(huán)管路相連通，即與分別與外部的進(jìn)水管和出水管相連通。在本實(shí)施例中，“U”形管3與冷卻水管通過連接管相連。本發(fā)明實(shí)施例公開的轉(zhuǎn)爐，包括水冷爐口，所述水冷爐口為如上實(shí)施例公開的水冷爐口。由于本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)爐具有上述水冷爐口，因此兼具上述水冷爐口的所有技術(shù)效果，本文在此不再贅述，具體可參閱上述關(guān)于水冷爐口的描述。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施 例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種水冷爐口，包括爐口本體⑴和設(shè)置于所述爐口本體⑴內(nèi)的冷卻水管(13)，其特征在于，所述爐口本體(I)的頂部表面(12)為斜面，且所述頂部表面(12)外側(cè)邊緣處的豎直位置較低； 所述爐口本體(I)的內(nèi)環(huán)表面(11)為斜面，且所述內(nèi)環(huán)表面(11)外側(cè)邊緣處的豎直位置較高。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水冷爐口，其特征在于，所述頂部表面(12)與所述內(nèi)環(huán)表面(11)圓角過渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水冷爐口，其特征在于，所述冷卻水管(13)為蛇形管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水冷爐口，其特征在于，所述冷卻水管(13)為無縫鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水冷爐口，其特征在于，所述爐口本體(I)包括多個(gè)爐口半體，多個(gè)爐口半體通過螺栓和螺母連接成圓形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水冷爐口，其特征在于，所述螺栓和螺母之間設(shè)有密封墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水冷爐口，其特征在于，每個(gè)所述爐口半體上布置一套冷卻水管，兩套冷卻水管的一端通過“U”形管相連通，另一端分別伸出所述各自對應(yīng)的爐口半體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水冷爐口，其特征在于，所述冷卻水管外伸于所述爐口半體的一端的端部設(shè)有法蘭盤。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水冷爐口，其特征在于，所述“U”形管與所述冷卻水管通過連接管相連。
10.一種轉(zhuǎn)爐，包括水冷爐口，其特征在于，所述水冷爐口為如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的水冷爐口。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種水冷爐口，包括爐口本體和設(shè)置于所述爐口本體內(nèi)的冷卻水管，所述爐口本體的頂部表面為斜面，且所述頂部表面外側(cè)邊緣處的豎直位置較低；所述爐口本體的內(nèi)環(huán)表面為斜面，且所述內(nèi)環(huán)表面外側(cè)邊緣處的豎直位置較高。本發(fā)明通過將頂部表面設(shè)計(jì)為斜面，更利于排渣，容易清理鋼渣；將內(nèi)環(huán)表面設(shè)計(jì)為斜面，更利于內(nèi)環(huán)掛渣，以便保護(hù)內(nèi)環(huán)本體，避免過早開裂。實(shí)踐證明，本發(fā)明使用初期無變形、無開裂、無漏水現(xiàn)象發(fā)生，爐口使用壽命大大提高，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式的水冷爐口均能滿足一個(gè)爐役的使用要求。本發(fā)明還公開了一種具有上述水冷爐口的轉(zhuǎn)爐。
文檔編號C21C5/42GK102634631SQ20121012889
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者尹盼興, 沈猛, 翟宏斌, 鐵金燕 申請人:河北天宇高科冶金鑄造有限公司