專利名稱：用于冶金爐的冷卻板及具有該冷卻板的冶金爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型通常涉及一種用于冶金爐的冷卻設(shè)備，更具體地涉及一種冷卻板。冷 卻板特別地但并非唯一地被設(shè)計為用于豎爐，尤其是用于生鐵生產(chǎn)所用的鼓風(fēng)爐。
背景技術(shù)：
用于冶金爐的冷卻板(也叫做“冷卻元件”、“冷卻壁”、“板式冷卻器”或更簡單地 叫做“板條”)在本領(lǐng)域中是公知的。因為兩個主要原因，冷卻板用于覆蓋冶金爐(例如，鼓 風(fēng)爐或電弧爐)的外殼(或鎧板裝甲)的內(nèi)壁。冷卻板的第一功能是，通過冷卻板本體內(nèi) 部的與爐子的冷卻系統(tǒng)連接的冷卻劑管道，在爐子內(nèi)部和外爐殼之間提供排熱保護屏蔽。冷卻板的第二功能是，對耐火磚內(nèi)襯、耐火噴漿裝置或爐子內(nèi)部的加工產(chǎn)生的爐 結(jié)層(accretion layer)提供固定裝置。因此，為了改進加固，冷卻板典型地在其前面設(shè)置 有交錯的層狀肋和凹槽或者其它加固結(jié)構(gòu)。最初，冷卻板是在其中鑄造有冷卻管的鑄鐵板。作為鑄鐵板條的替代物，開發(fā)了銅 板條。現(xiàn)在，大多數(shù)用于冶金爐的冷卻板由銅、銅合金制造，或者更近一段時間用鋼制造。典型地，冷卻板包括具有通常矩形形狀的金屬本體?？稍诒倔w中鉆出內(nèi)部冷卻劑 管道，并經(jīng)由適當(dāng)?shù)倪B接管/通道將該冷卻劑通道與爐壁外部的冷卻劑回路連接。可替代 地，冷卻劑通道可以是鑲鑄通道或埋入式管道。在爐子中，將冷卻板安裝在多個環(huán)中，冷卻 板的后面對著爐壁。例如，在DE 290751UGB 1571789、W02004/090172或EP 1^6518中描 述了傳統(tǒng)的冷卻板及其制造。如本領(lǐng)域中已知的，雖然鼓風(fēng)爐在板條前側(cè)上一開始設(shè)置有耐火磚內(nèi)襯 (refractory brick lining)，但是此內(nèi)襯在使用過程中會磨損。具體地，已經(jīng)觀察到，在兩 個截面中，耐火內(nèi)襯相對快速地消失。雖然爐渣和爐料的爐結(jié)層之后會典型地形成于冷卻 板的熱側(cè)上，但是其實際上會連續(xù)地堆積并磨損，使得在一定時間周期的過程中，冷卻板直 接暴露于鼓風(fēng)爐內(nèi)的惡劣條件下。對爐結(jié)層的磨損的主要原因，以及對內(nèi)襯和冷卻板的磨損的的主要原因是，(1)熱 氣的向上流動以及(2)下沉爐料(煤、礦石等)的摩擦。關(guān)于熱氣的流動，磨損不僅是由于 熱負(fù)載，而且是由于上升氣體中所攜帶的顆粒的磨損。為了防止在相鄰冷卻板之間的間隙中向上流動的氣體所攜帶的顆粒產(chǎn)生的這種 磨損，已知可以交錯的方式布置兩個連續(xù)環(huán)(行)的冷卻板。連續(xù)環(huán)之間的冷卻板的對準(zhǔn) 布置將對熱氣提供垂直路徑，這使得熱氣在爐子中更容易上升并在爐子鎧板裝甲(armour) 上作用。然而，由于冷卻板的平行六面體的形狀，交錯的布置意味著部分區(qū)域比其它區(qū)域暴 露得更多，并由此受到更高的熱約束和磨損，而這導(dǎo)致更早的磨損或失效。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種改進類型的冷卻板，其避免了上述的缺點。此目的由根據(jù)本實用新型的冷卻板實現(xiàn)。[0011]根據(jù)本實用新型的一個重要方面，在投影的前視圖中看到，冷卻板的金屬本體具 有梯形形狀，該梯形在其底部具有一個銳角和一個鈍角，銳角的范圍是35°至85°。換句 話說，本冷卻板不具有矩形平行六面體的形狀，而是具有傾斜形狀，優(yōu)選地類似菱形。在優(yōu) 選實施方式中，銳角可以在50°至70°的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，冷卻板本體的這種傾斜形狀允許將冷卻板以對準(zhǔn)的(即，不交錯的)方 式布置在豎爐中。在這種情況中，雖然形成于相鄰冷卻板之間的間隙可在冷卻板的幾個環(huán) 上對準(zhǔn)，但是人們應(yīng)該認(rèn)識到，這種間隙不是垂直的而是傾斜的。因此，雖然熱氣可在這種 間隙中流動，但是灰塵和顆粒會碰到冷卻板本體的傾斜側(cè)面，并由此留在那里。因此，雖然 氣體可通過這些間隙逸出，但是其攜帶較少的顆粒，這由此顯著減少磨損現(xiàn)象的出現(xiàn)。此 外，趨向于垂直流動的上升氣體的流動，被迫流過這些傾斜的間隙，并且，由此使其上升速 度減慢并減小其破壞性效果。事實上，人們可認(rèn)識到，與噴漿層一起，板條間間隙形成用于 上升氣體的螺旋流路徑(在多個環(huán)上看到)，這比垂直間隙面對更大的流動阻力。典型地，冷卻板的這種對準(zhǔn)布置被傳統(tǒng)的矩形冷卻板所避免。本冷卻板提供的附加好處是由于其曲率，減少了比其它區(qū)域受到更多磨損的本體 區(qū)域的問題。優(yōu)選地，彎曲整個板體，這在爐殼的側(cè)面上和在爐子內(nèi)部的有用體積上增加了空 間。換句話說，在水平橫截面上看，金屬本體具有彎曲形狀。此曲率優(yōu)選地是豎直地定中心 的，因為冷卻板在典型地具有旋轉(zhuǎn)中心軸線的豎爐中使用。最佳地，分別地彎曲并定中心冷卻板本體和前面，使其分別適于冶金爐和鼓風(fēng)爐 殼體的曲率。在實踐中，冶金爐具有圓柱形或截頭圓錐形的外殼，將冷卻板以環(huán)狀方式抵靠 (against)著外殼安裝。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，當(dāng)安裝在圓柱形截面中時，直徑保 持相同，并且板體的形狀可實際上以平行四邊形為基礎(chǔ)，即，鈍角和銳角是互補的，并且，底 面和頂面具有基本上相同的寬度。然而，當(dāng)安裝在鼓風(fēng)爐的截頭圓錐形截面中時(例如，在爐腹或爐身區(qū)域中)，冷 卻板本體的底部和頂部處的爐子直徑是不同的，并且這優(yōu)選地要求底面和頂面的寬度有一 些適應(yīng)，以允許一致的環(huán)狀布置。因此，銳角和鈍角將是大致互補的；在180°的基礎(chǔ)上，可 有+/-0.5°至5°的變化，優(yōu)選地是1°至2°的變化。這是傾斜梯形形狀的典型情況。在本實用新型中描述了這些和其它優(yōu)選實施方式。
現(xiàn)在將參照附圖通過實例描述本實用新型，其中圖1是本冷卻板的前視圖；圖2是冷卻板的示意性投影前視圖；圖3是圖1的冷卻板的左視圖；圖4是沿著圖1的冷卻板的線A-A的水平橫截面視圖；圖5是圖1的冷卻板的透視圖；圖6是冷卻板處于鼓風(fēng)爐的爐身區(qū)域中的對準(zhǔn)布置的原理圖；圖7是冷卻板處于鼓風(fēng)爐的爐身區(qū)域中的交錯布置的原理圖。
具體實施方式
圖1中示出了本冷卻板10的優(yōu)選實施方式。冷卻板10典型地由平板(例如，由 銅、銅合金或鋼的鑄造或鍛造本體制成)形成為板狀本體12。此板狀本體12具有前面14， 也叫做熱面，其將面向爐子(未示出)的內(nèi)部；和后面16，也叫做冷面，其將面向爐殼(或 鎧板裝甲)的內(nèi)表面。板狀本體12進一步包括底面18和頂面20，以及兩個將前面14與后 面16連接的側(cè)面22。應(yīng)該理解，冷卻板本體12有利地具有彎曲的、傾斜的形狀。優(yōu)選地，從前面14看， 板體(不僅是前面)以凹入的方式彎曲，即，使側(cè)邊緣22向前。這可在圖4的水平橫截面 視圖中更好地看到。在展開的前視圖中看到(即，幾乎將板體變平為平面)，通過實際上與在底部具有 一個銳角和一個鈍角的梯形相對應(yīng)的本體的幾何形狀來獲得傾斜形狀。參照圖2，這表示當(dāng) 頂面20和底面18平行時，一個側(cè)面22與底部(即，底面18)形成銳角α，同時另一個側(cè) 邊緣22與底部18形成鈍角β。另外，銳角α在以下范圍內(nèi)選擇35° ^ α ^ 85°，優(yōu)選 地，50°彡α彡70°。設(shè)置銳角α，此外有利地設(shè)計鈍角β，使得產(chǎn)生的形狀接近平行四邊形。事實上，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，為了能夠以環(huán)狀方式將冷卻板抵靠爐殼的 內(nèi)表面適當(dāng)?shù)夭贾?，人們必須考慮直徑在由冷卻板覆蓋的高度上是否恒定。為了安裝在圓柱形截面中(在直徑保持恒定的地方)，底面和頂面可具有相同寬 度。在這種情況中，板體12的底部幾何形狀可以是平行四邊形，這意味著銳角和鈍角是相 當(dāng)精確地互補的(即，加起來等于180° )。應(yīng)當(dāng)注意，在這里將平行四邊形考慮成梯形的 特殊情況。換句話說，當(dāng)α =70°時，角度β將是大約110°。為了安裝在截頭圓錐形截面中(例如，安裝在鼓風(fēng)爐的爐腹或爐身區(qū)域中)，底面 和頂面的寬度(由此不相同)有利地適合于允許適當(dāng)?shù)沫h(huán)狀布置，因為爐子的直徑沿著由 冷卻板覆蓋的區(qū)域豎直地改變。在這種情況中，由于冷卻板的期望的整體形狀仍是傾斜平 行四邊形的形狀，所以板體的實際幾何形狀將是其中銳角α和鈍角β僅是大約互補的梯 形幾何形狀。對于大多數(shù)情況，考慮鼓風(fēng)爐的典型尺寸，α與β的和與精確值180°的偏 差不超過0.5°至5°，優(yōu)選地不超過1°至2°。對于沒有空間損失的最優(yōu)安裝，優(yōu)選地彎曲板體12，以使板體和其抵靠安裝的爐 殼部分的曲率基本匹配。此外，對于安裝在截頭圓錐形截面中，根據(jù)爐子的內(nèi)徑在所覆蓋的 部分上的變化，板體的曲率因此可從底面18到頂面20都是變化的。然而，不管冷卻板本體 12的曲率在其高度上是否恒定，此曲率都可典型地被豎直定中心，因為爐子的軸線是豎直 的。換句話說，板體的曲率半徑沿著水平線(平行于底面18)是恒定的。對于傳統(tǒng)的冷卻板，側(cè)邊緣的尺寸可能在大約1至細(xì)之間變化，并且底面的寬度 可在0. 6至1. ail之間變化。然而，將可理解，其中，冷卻板的尺寸可適應(yīng)于冶金爐的結(jié)構(gòu)條 件并適應(yīng)于由其制造過程產(chǎn)生的約束。傳統(tǒng)地，本體包括多個內(nèi)部冷卻劑通道30，在圖1中用虛線示出，其從一個邊緣的 區(qū)域到相對邊緣的區(qū)域(此處，在板的較大尺寸中)在后面16附近穿過本體12。可在本體 12中鉆出冷卻劑通道30，并經(jīng)由適當(dāng)?shù)倪B接管/通道將冷卻劑通道與爐壁外部的冷卻劑回路連接?？商娲?，冷卻劑通道30可以是鑲鑄通道或埋入式管道。冷卻劑通道30的末端 優(yōu)選地通向本體12的后面。典型地，通過凹槽32將冷卻板的前面14細(xì)分成層狀肋34。橫向地對層狀肋34劃 界的凹槽32可被銑削在板狀本體12的前面14中。層狀肋34彼此平行地延伸。當(dāng)將冷卻 板10安裝在爐子中時，優(yōu)選地基本水平地布置凹槽32和層狀肋34。如上所說明的，本冷卻板10的設(shè)計允許冷卻板在爐子中的對準(zhǔn)的環(huán)狀布置。圖6 示意性地示出了鼓風(fēng)爐的爐身區(qū)域中的這種布置。如本領(lǐng)域中顯而易見的，術(shù)語“對準(zhǔn)”意 味著，以面對的、重合的方式將第N個環(huán)的冷卻板的頂面與第(N+1)個環(huán)的位于上方的冷卻 板的底面布置在一起。雖然這種對準(zhǔn)布置被傳統(tǒng)的矩形冷卻板所避免，但是，因為本實用新型中在具有 相同環(huán)的相鄰冷卻板之間形成的對準(zhǔn)的豎直間隙36是傾斜的，所以這里是可以的。與豎直 間隙(將是具有矩形板條的情況)相比，傾斜間隙36對從鼓風(fēng)口區(qū)域上升的熱氣流具有更 大阻力。另外，所攜帶的顆粒撞擊板體的傾斜側(cè)壁22，因此其上升速度減慢。然而，如圖7所示的本冷卻板10的交錯布置是另一種可能的替代方式。可通過傳統(tǒng)工藝實現(xiàn)本冷卻板10的制造。一個可能性是，在具有期望的最終傾斜 幾何形狀和曲率的模具中鑄造冷卻板。在這種情況中，內(nèi)部冷卻劑管道可以是鑲鑄通道或 埋入式管道。然而，在工業(yè)上，制造平板看起來更可行，例如，通過連續(xù)鑄造，然后進行機加工來 獲得期望的傾斜的平面幾何形狀(與之前定義的投影圖相應(yīng))，然后彎曲板體以提供期望 的曲率。在此情況中，典型地，可在板體中鉆出內(nèi)部冷卻劑管道。參考標(biāo)記列表10冷卻板12本體14前面16后面18底面20頂面22側(cè)面30內(nèi)部冷卻劑通 道32凹槽；34肋權(quán)利要求1.一種用于冶金爐的冷卻板，包括具有至少一個內(nèi)部冷卻劑通道的金屬本體，所述金屬本體具有面向所述冶金爐的內(nèi)部 的前面以及具有相對的后面；其中，在水平橫截面中觀看，所述前面具有凹入的形狀，其特征在于，在展開的前視圖中觀看，所述本體具有梯形形狀，所述梯形形狀在其底部 具有一個銳角(α)和一個鈍角(β)，所述銳角(α)在35°至85°的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述銳角處于50°至70°的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述銳角(α)和所述鈍角(β)是補
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，在展開的前視圖中觀看，所述本體具有 平行四邊形的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述銳角(α)和所述鈍角(β)的和處 于175°至185°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的冷卻板，其特征在于，在水平橫截面中觀看，所述 金屬本體具有彎曲的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻板，其特征在于，根據(jù)其中安裝有所述本體的爐子截面 的曲率，彎曲并定心所述本體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述本體在其前面上包括多個層狀肋。
9.一種冶金爐，包括外殼，所述外殼的內(nèi)壁被以環(huán)狀方式布置的根據(jù)上述權(quán)利要求中 任一項所述的冷卻板覆蓋，其中，兩個連續(xù)環(huán)的冷卻板是交錯的或?qū)?zhǔn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冶金爐，其特征在于，所述冶金爐是鼓風(fēng)爐。
專利摘要一種用于冶金爐的冷卻板及具有該冷卻板的冶金爐，該冷卻板包括具有至少一個內(nèi)部冷卻劑通道的金屬本體，該金屬本體具有面向冶金爐的內(nèi)部的前面和相對的后面。在水平橫截面中可見，前面具有通常凹入的形狀。此外，在展開的前視圖中可見，該本體具有梯形形狀，該梯形在其底部具有一個銳角(α)和一個鈍角(β)，所述銳角(α)在35°至85°的范圍內(nèi)。
文檔編號C21B11/02GK201825973SQ201020229308
公開日2011年5月11日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者尼古拉·馬焦利 申請人:保爾伍斯股份有限公司