一種裝配式高爐冷卻裝置的制作方法

本發明屬于鋼鐵冶金領域，特別涉及一種裝配式高爐冷卻裝置。

背景技術：

高爐冷卻壁作為高爐本體的重要設備，能夠保護爐殼、支撐耐火材料，要求具有充足的冷卻能力，能夠把爐內傳遞給它的熱量通過冷卻水帶走，要求冷卻壁的工作熱面能夠形成渣皮保護層充當工作襯、抵抗熱流沖擊。為滿足上述功能，冷卻壁需要同時具備充足的冷卻能力和良好的機械性能。

理論和實踐研究已經表明，高爐的爐腹、爐腰、爐身下部的長壽不完全取決于耐火材料，而是取決于冷卻設備是否能長期可靠工作。實踐證明，要讓冷卻設備長期可靠工作，必須依靠穩定的渣皮，渣皮是最好的“內襯”，穩定的渣皮能夠有效保護冷卻壁、提高高爐壽命。

對于鑄鐵(鑄鋼)冷卻壁，其材質的導熱系數偏低，冷卻效果較差，難以生成穩定存在的渣皮保護層。銅冷卻壁由于其良好的導熱能力，具有很好的冷卻效果，可在短時間形成渣皮，它的使用被認為解決了爐腹、爐腰、爐身下部壽命問題。但是，銅冷卻壁在中國的使用卻不令人滿意，在大批高爐上出現了大面積損壞的情況。銅冷卻壁的致命缺點是冷卻過度，渣皮頻繁脫落，不穩定，使得冷卻壁本體不斷處于裸露狀態，不斷承受高溫氣流沖刷、化學侵蝕、高溫爐料磨損等，最終使得銅冷卻壁損壞。

另外，全銅冷卻壁一般為純銅鑄造或銅板鉆孔加工而成，耗銅量大、制造困難、價格昂貴。為了實現鋼和銅在性能與經濟上的優勢互補、保證冷卻效果的前提下降低成本，近些年出現了銅鋼結合的組合式冷卻壁。組合式冷卻壁大多是采用銅板和鋼板進行焊接加工制成雙金屬結構的冷卻壁，其內部形成冷卻水通道，提高冷卻效果。這種組合式冷卻壁的焊縫長度很大，長期處于高溫狀態下焊縫容易開裂，出現漏水現象。

基于以上原因，發明人充分利用鑄鐵(鑄鋼)冷卻壁的機械性能和銅材(或鋼材或鑄鐵)及冷卻循環水良好的導熱性能，研發了強化型高效冷卻裝置，以克服現有技術的缺陷，保證高爐長壽。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種裝配式高爐冷卻裝置，其結構簡單、容易制作、性能穩定、冷卻效果好。

為達到上述目的，本發明提出一種裝配式高爐冷卻裝置，安裝在高爐爐殼內壁上，其中，所述裝配式高爐冷卻裝置包括冷卻壁和至少一個冷卻條，所述冷卻壁具有朝向所述高爐爐腔的熱面，所述冷卻條安裝在所述熱面上，所述冷卻條包括冷卻條本體和兩個冷卻水管，所述冷卻條本體內具有沿所述冷卻條本體的軸向開設的冷卻水通道，所述冷卻水通道具有出水口和進水口，所述進水口和所述出水口分別連通所述冷卻水管，所述冷卻水管的一端與所述冷卻條本體通過密封管螺紋相連接，所述冷卻水管的另一端貫穿所述冷卻壁和所述高爐爐殼。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻條本體為銅冷卻條本體。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻條本體為鋼制冷卻條本體或鑄鐵冷卻條本體。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述進水口的內壁上和所述出水口的內壁上均開設有內螺紋，所述冷卻水管與所述冷卻條本體相接的一端的外壁上開設有外螺紋，所述外螺紋和所述內螺紋均為密封管螺紋。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻水管與所述冷卻條本體之間焊接連接。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻壁為鑄鐵冷卻壁或鑄鋼冷卻壁。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻裝置包括多個所述冷卻條，多個所述冷卻條間隔設置。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述熱面上具有設有多個間隔設置的凹槽，每個所述凹槽內均設有一個所述冷卻條。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，所述冷卻條本體凸出于所述熱面。

如上所述的裝配式高爐冷卻裝置，其中，多個所述凹槽均沿水平方向開設。

與現有技術相比，本發明具有以下特點和優點：

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置中冷卻壁和冷卻條相對獨立，冷卻壁、冷卻條本體和冷卻水管可以選用不同的材質加工而成，起保護和支撐作用的冷卻壁以及冷卻水管可以選用機械性能良好的材質，起冷卻作用的冷卻條本體可以選用導熱系數高、冷卻效果好的材質，進而使得裝配式高爐冷卻裝置整體同時具備充足的冷卻能力和良好的機械性能，也實現了性能與經濟上的優勢互補。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置其冷卻條本體和冷卻水管之間通過密封管螺紋連接的方式，保證了冷卻水管與冷卻條本體連接的嚴密性。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置其冷卻條本體的導熱系數高，并且導熱系數高的冷卻條本體內部流通冷卻水，冷卻條本體高出冷卻壁表面，有利于冷卻條本體高效傳熱、迅速形成渣皮保護層，保護冷卻條本體。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置其多個冷卻條間隔布置，各冷卻條的渣皮保護層相互連接成為一個整體，能夠有效保護整個冷卻裝置，延長其使用壽命。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發明的理解，并不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。

圖1為本發明裝配式高爐冷卻裝置安裝情況的軸測圖；

圖2為本發明裝配式高爐冷卻裝置安裝情況的俯視圖；

圖3為本發明中冷卻條本體的軸測圖；

圖4為本發明中冷卻條本體的剖視圖；

圖5為本發明中冷卻水管的剖視圖；

圖6為本發明中冷卻條本體與冷卻水管連接后組成的冷卻條的軸測圖；

圖7為本發明中冷卻壁的軸測圖；

圖8為本發明中冷卻壁的俯視圖。

附圖標記說明：

100裝配式高爐冷卻裝置；110冷卻壁；

111熱面；112凹槽；

113通孔；120冷卻條；

121冷卻條本體；122冷卻水通道；

123出水口；124進水口；

125冷卻水管；200爐殼；

300內螺紋；400外螺紋；

500焊縫。

具體實施方式

結合附圖和本發明具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但是，在此描述的本發明的具體實施方式，僅用于解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基于本發明的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本發明的范圍。

請參考圖1至圖8，本發明提一種裝配式高爐冷卻裝置100，安裝在高爐爐殼200的內壁上，該裝配式高爐冷卻裝置100包括冷卻壁110和至少一個冷卻條120，冷卻壁110具有朝向高爐爐腔的熱面111，冷卻條120安裝在熱面111上，冷卻條120包括冷卻條本體121和兩個冷卻水管125，冷卻條本體內具有沿冷卻條本體121的軸向開設的冷卻水通道122，冷卻水通道122具有出水口123和進水口124，進水口124和出水口123分別連通一個冷卻水管125，冷卻水管125的一端與冷卻條本體121通過密封管螺紋相連接，冷卻水管125的另一端貫穿冷卻壁110和高爐爐殼200。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置100中冷卻壁110、冷卻條本體121和冷卻水管125相對獨立，可以選用不同的材質加工而成，起保護和支撐作用的冷卻壁110可以選用機械性能良好的材質，起冷卻作用的冷卻條本體121可以選用導熱系數高、冷卻效果好的材質，進而使得裝配式高爐冷卻裝置整體同時具備充足的冷卻能力和良好的機械性能，也實現了性能與經濟上的優勢互補。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置100其冷卻條本體121和冷卻水管125之間通過密封管螺紋連接的方式，保證了冷卻水管125與冷卻條本體121連接的嚴密性。

導熱系數高的冷卻條本體121內部流通冷卻水，冷卻條本體121高出冷卻壁110表面，有利于冷卻條本體121高效傳熱、迅速形成渣皮保護層，保護冷卻條本體121。多個冷卻條120間隔布置，各冷卻條的渣皮保護層相互連接成為一個整體，能夠有效保護整個冷卻裝置100，延長其使用壽命。

本發明一個可選的例子中，進水口124的內壁上和出水口123的內壁上均開設有內螺紋300，冷卻水管125與冷卻條本體121相接的一端的外壁上開設有外螺紋400，外螺紋400和內螺紋300均為密封管螺紋。

在本發明一個可選的例子中，冷卻水管125與冷卻條本體121之間還通過焊接連接。冷卻條本體121和冷卻水管125之間通過密封管螺紋連接后進行焊接連接的方式，保證了冷卻水管125與冷卻條本體121連接的嚴密性。即，在將冷卻水管125通過密封管螺紋擰緊在冷卻條本體121上之后，在對冷卻水管125和冷卻條本體121進行焊接并形成焊縫500，焊縫500長度只相當于冷卻水管125的周長，焊縫500長度短，焊接質量高，焊縫500在高溫狀態下能夠保持性能穩定。這樣，通過密封管螺紋加焊接的方式，保證冷卻水管與冷卻條本體連接的嚴密性，避免漏水現象的發生。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置100其結構簡單、容易制作。

在本發明一個可選的例子中，冷卻條本體121為銅冷卻條本體。由于銅材具有良好的導熱性能，在流經冷卻條本體121內部冷卻水通道122中循環冷卻水的作用下，冷卻條120能夠快速傳遞高爐內部熱量，具有充足的冷卻能力。并且由于導熱性能良好，能夠迅速在冷卻條本體121表面形成渣皮保護層，減少高爐內部物料對冷卻條本體121的磨損。

在本發明一個可選的例子中，冷卻水管125可以為鋼管，由于冷卻條本體121和冷卻水管125之間密封管螺紋加焊接的連接方式，能夠完全保證冷卻條本體121和冷卻水管125之間連接的嚴密性，避免漏水現象的發生。

在本發明中，冷卻水管125穿過冷卻壁110和爐殼200后與高爐外部水冷系統相連接，實現冷卻循環水不斷流經冷卻通道122，進而實現冷卻條120的冷卻效果。

在本發明一個可選的例子中，冷卻壁110為鑄鐵冷卻壁或鑄鋼冷卻壁。不但充分利用了鐵材和銅材良好的機械性能，還降低了整個裝配式高爐冷卻裝置100的制造成本。

在本發明一個可選的例子中，裝配式高爐冷卻裝置100包括多個冷卻條120，多個冷卻條120間隔設置。間隔設置的冷卻條120避免了全銅冷卻壁冷卻過度、渣皮頻繁脫落的現象，形成穩定的渣皮保護層相互連接后覆蓋在本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置100的表面，能夠有效保護整個冷卻裝置，延長使用壽命。

在本發明一個可選的例子中，熱面111上具有設有多個間隔設置的凹槽112，每個凹槽112內均放置有一個冷卻條本體121。

在一個可選的例子中，多個凹槽112均沿水平方向開設，冷卻條本體121也水平設置于對應的凹槽112內。

在一個可選的例子中，冷卻條本體121緊貼在凹槽112的底面上，冷卻條本體121以冷卻壁110為依托。

本發明提出的裝配式高爐冷卻裝置100通過凹槽112對冷卻條本體121的支撐，優化了冷卻水管125和冷卻條本體121之間連接焊縫的受力狀態，使裝配式高爐冷卻裝置100在整體上擁有了更高的機械性能。

在另一個可選的例子中，多個凹槽112均沿豎直方向開設，冷卻條本體121也豎直設置于對應的凹槽112內。

在本發明一個可選的例子中，冷卻條本體121凸出于冷卻壁的熱面111，進一步保證了能夠充分利用冷卻條本體121銅材及冷卻水通道122中冷卻水循環良好的導熱性能。同時，由于強化了冷卻條120的有效傳熱，使得冷卻條120能夠迅速形成渣皮保護層，進而更有效地保護冷卻條120。

在本發明一個可選的例子中，凹槽112的底面開設有用于穿設冷卻水管125的通孔113。通孔113不但便于冷卻水管125的穿過，還能對冷卻水管125起到限位和固定作用，使得與冷卻水管125連接的冷卻條本體121能夠更穩固地設置在凹槽112內。

在本發明一個可選的例子中，進水口124和出水口123均開設在冷卻條本體121背向所述高爐爐腔的一面(也稱冷面)，冷卻條本體121緊貼在凹槽112的底面上，冷卻條本體121以冷卻壁110為依托。

當然，在本發明中冷卻條本體121的材質不限于銅，也可以采用鋼材或鑄鐵，或者也可以采用本領域技術人員熟知的其它已知材料；冷卻條本體121和冷卻水管125可以選用不同材質組裝而成，冷卻條本體121和冷卻水管125也可以采用統一材質通過一體成型制作而成。

冷卻壁110的材料也可以采用本領域技術人員熟知的其它已知材料；其中，選擇時，冷卻條本體121的材料主要考慮其導熱性能，冷卻壁110的材料主要考慮其機械性能及經濟價格，在此不進行贅述。針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在于對本發明進行解釋，以便于能夠更好地理解本發明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應被理解為能夠應用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。