本發(fā)明涉及一種冶煉爐爐體冷卻設(shè)備，特別涉及一種銅冷卻板及其水道設(shè)置方法。

背景技術(shù)：

冷卻板是較早出現(xiàn)的高爐冷卻設(shè)備之一，冷卻板的基本原理是通過點(diǎn)式冷卻來冷卻耐火材料磚襯并使其始終保持一定厚度，進(jìn)而通過耐火材料磚襯保護(hù)高爐爐殼。因此，冷卻板對(duì)耐火材料磚襯的冷卻效果越好，越能有效延長耐火材料磚襯的使用壽命，進(jìn)而影響高爐的長壽。

目前國內(nèi)外大多數(shù)高爐的冷卻板，是采用高導(dǎo)熱的純銅或銅合金作為冷卻板本體，具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，能夠承受較高的熱流強(qiáng)度和熱震沖擊。

傳統(tǒng)銅冷卻板，主要有鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板、埋管鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板、銅管和銅板/鋼板焊接結(jié)構(gòu)的冷卻板、銅板鉆孔焊堵頭結(jié)構(gòu)的銅冷卻板。傳統(tǒng)銅冷卻板的主要技術(shù)難點(diǎn)有：

如圖1-2所示，鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板，包括冷卻板本體1、水道2和水孔3，由于鑄造成型工藝的原因，冷卻板本體1容易出現(xiàn)疏松、氣孔、裂紋和漏水等質(zhì)量問題，不僅導(dǎo)熱率偏低，成品合格率也較低。

如圖3所示，埋管鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板，包括冷卻板本體1、水道2和銅管4，由于澆注溫度敏感，銅水澆注銅管4時(shí)，容易出現(xiàn)澆鑄間隙和氣孔問題，影響冷卻板本體1的換熱效果。

如圖4所示，銅管和銅板/鋼板焊接結(jié)構(gòu)的冷卻板，包括冷卻板本體1、水道2、水孔3和銅管4，水道2通過法蘭5嵌套固定，銅管4之間形成的空腔區(qū)域填充有導(dǎo)熱材料6,由于冷卻板本體1是由銅管4與銅板/鋼板焊接而成，焊接量很大，而且銅管4之間形成的空腔區(qū)域需要依靠銅板/鋼板把熱量傳導(dǎo)到銅管4上，換熱效率較低，即便空腔區(qū)域填充導(dǎo)熱材料6，增加了一個(gè)間接換熱，也難以有效提高換熱效率。

如圖5所示，銅板鉆孔焊堵頭結(jié)構(gòu)的銅冷卻板，包括冷卻板本體1、水道2和水管3，這種銅板鉆孔焊堵頭結(jié)構(gòu)的銅冷卻板，組織結(jié)構(gòu)致密，冷卻效果好，但為了實(shí)現(xiàn)水道循環(huán)，需要在冷卻板本體1內(nèi)部加工至少一個(gè)橫向水道7，這樣會(huì)使銅冷卻板在爐內(nèi)前端產(chǎn)生堵頭8及焊縫9，增加漏水的風(fēng)險(xiǎn)，而且如果焊縫位置出現(xiàn)漏水之后，很難進(jìn)行修復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種銅冷卻板及其水道設(shè)置方法，它減少了鉆孔銅冷卻板在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)，有效提高銅冷卻板的使用壽命；同時(shí)，它克服和避免了鑄造銅冷卻板存在疏松、氣孔、裂紋和漏水等鑄造缺陷，提高銅冷卻板的冷卻效果。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種銅冷卻板，包括冷卻板本體，其特征是：所述冷卻板本體內(nèi)部設(shè)有至少兩個(gè)水道，所述水道中間設(shè)有隔離裝置，所述隔離裝置的長度小于水道深度，所述隔離裝置將水道分隔形成u型水道單元，各u型水道單元組成冷卻通道，所述冷卻通道為并聯(lián)通道、串聯(lián)通道或者串并聯(lián)混合通道。上述結(jié)構(gòu)中，利用隔離裝置將水道分隔形成一個(gè)u型水道單元，將原來的水道一分為二，使冷卻板本體無需加工橫向水道，可以減少冷卻板本體在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)；這種銅冷卻板對(duì)比傳統(tǒng)的冷卻板，它減少了鉆孔銅冷卻板在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)，有效提高銅冷卻板的使用壽命；同時(shí)，它克服和避免了鑄造銅冷卻板存在疏松、氣孔、裂紋和漏水等鑄造缺陷，提高銅冷卻板的冷卻效果。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述并聯(lián)通道由至少兩個(gè)u型水道單元并列組成。通過這種并聯(lián)通道，各個(gè)并列的u型水道單元是獨(dú)立的，它們有自己的進(jìn)出水管；當(dāng)任何一個(gè)u型水道單元損壞，都不會(huì)影響其它u型水道單元，便于維修人員檢測及維修。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述串聯(lián)通道由至少兩個(gè)通過鋼蓋板焊接或外置水管聯(lián)接的u型水道單元組成。通過這種設(shè)置，把一個(gè)u型水道單元的進(jìn)水口和另一個(gè)u型水道單元的出水口用鋼蓋板焊接或外置水管聯(lián)接起來，這種串聯(lián)通道可以減少進(jìn)出水口，節(jié)約用水。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述串并聯(lián)混合通道由至少一個(gè)串聯(lián)通道和至少一個(gè)u型水道單元組成。這種串并聯(lián)混合通道可以由一個(gè)串聯(lián)通道和一個(gè)u型水道單元組成，它綜合了串聯(lián)通道和并聯(lián)通道各自的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際高爐冷卻的需要進(jìn)行設(shè)置。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述串并聯(lián)混合通道由至少一個(gè)串聯(lián)通道和至少一個(gè)并聯(lián)通道組成。這種串并聯(lián)混合通道可以由一個(gè)串聯(lián)通道和一個(gè)并聯(lián)通道（即兩個(gè)并列的u型水道單元）組成，它綜合了串聯(lián)通道和并聯(lián)通道各自的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際高爐冷卻的需要進(jìn)行設(shè)置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述隔離裝置為銅棒或銅隔板。在水道中間安裝一個(gè)銅棒或銅隔板的結(jié)構(gòu)，使得原來的水道被一分為二形成u型水道單元，使冷卻板本體無需加工橫向水道，這樣做的好處是，可以減少冷卻板在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)，將所有的焊縫都集中在爐殼外部，即便銅冷卻板在使用后期因綜合因素出現(xiàn)焊縫漏水，也便于檢測及修復(fù)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述u型水道單元的截面呈多孔復(fù)合型、扁孔型或橢圓型。u型水道單元的截面由原來的單圓孔改變?yōu)槎嗫讖?fù)合型、扁孔型或橢圓型，使該孔內(nèi)壁與孔內(nèi)流水接觸面積增大，增加了u型水道單元內(nèi)壁的散熱面積，因而大大提高了冷卻效果。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述多孔復(fù)合型由直徑相同或不同的多個(gè)圓孔組成。這種截面為多孔復(fù)合型的u型水道單元是由多條直徑相同或不同的單圓孔水道通過機(jī)械加工去除材料的方式制成的；通過這種設(shè)置，大大增加了u型水道單元內(nèi)壁與u型水道單元內(nèi)流水的接觸面積，增加了u型水道單元內(nèi)壁的散熱面積，提高了冷卻效果。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述冷卻板本體的材質(zhì)為純銅或銅合金。由于壓延銅板的材料性能具有含銅純度高、導(dǎo)熱性能好、晶粒細(xì)化、致密度密、機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，采用壓延銅板進(jìn)行熱軋制或熱鍛造制得純銅或銅合金的冷卻板本體，它在最大程度上克服和避免了鑄造過程中無法消除的材料缺陷，例如：氣孔、裂紋等；由于純銅或銅合金具有很好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，對(duì)大氣和水的抗蝕能力很高，有很好的鑄造性能，因此，冷卻板本體采用純銅或銅合金材料，可以提高冷卻板本體的導(dǎo)熱能力，從而保證冷卻板本體較好的散熱效果，增加冷卻板本體的強(qiáng)度和耐用性。

本發(fā)明還提供一種采用上述銅冷卻板的水道設(shè)置方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1：采用鉆孔或其他機(jī)械加工去除材料的方式得到若干個(gè)水道，將銅棒或銅隔板固定于水道中間，將水道分隔形成u型水道單元；

步驟2：將至少兩個(gè)u型水道單元連接組合成冷卻通道。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟2中的冷卻通道為并聯(lián)通道，將至少兩個(gè)u型水道單元并列組合成并聯(lián)通道。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟2中的冷卻通道為串聯(lián)通道，將至少兩個(gè)u型水道單元串行組合成串聯(lián)通道，把一個(gè)u型水道單元的進(jìn)水口和另一個(gè)u型水道單元的出水口用鋼蓋板焊接或外置水管聯(lián)接起來。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟2中的冷卻通道為串并聯(lián)通道，將至少一個(gè)串聯(lián)通道和至少一個(gè)u型水道單元組合成串并聯(lián)混合通道。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

這種銅冷卻板設(shè)有隔離裝置，使得原來的水道被一分為二形成u型水道單元，使冷卻板本體無需加工橫向水道，這樣做的好處是，可以減少銅冷卻板在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)，將所有的焊縫都集中在爐殼外部，即便銅冷卻板在使用后期因綜合因素出現(xiàn)焊縫漏水，提高銅冷卻板的使用壽命，也便于檢測及修復(fù)；同時(shí)，它克服和避免了鑄造銅冷卻板存在疏松、氣孔、裂紋和漏水等鑄造缺陷，提高銅冷卻板的冷卻效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中背景技術(shù)一種鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中背景技術(shù)另一種鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中背景技術(shù)埋管鑄造結(jié)構(gòu)的銅冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中背景技術(shù)銅管和銅板/鋼板焊接結(jié)構(gòu)的冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中背景技術(shù)傳統(tǒng)銅冷卻板增加橫向水道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明中實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明中實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明中實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明中實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明中實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。

實(shí)施例1

如圖6所示，本實(shí)施例中的一種銅冷卻板，包括冷卻板本體1，冷卻板本體1內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)水道，水道中間設(shè)有隔離裝置2，隔離裝置2的長度小于水道深度，隔離裝置2將水道分隔形成u型水道單元3，各u型水道單元3組成冷卻通道，冷卻通道為并聯(lián)通道4；并聯(lián)通道4由兩個(gè)u型水道單元3并列組成；隔離裝置2為銅棒；u型水道單元3的截面呈扁孔型，這種扁孔型的特點(diǎn)是三個(gè)圓的直徑相同；冷卻板本體1的材質(zhì)為純銅。

這種銅冷卻板的水道設(shè)置方法，包括以下步驟：

步驟1：采用鉆孔或其他機(jī)械加工去除材料的方式得到兩個(gè)水道，將銅棒固定于水道中間，將水道分隔形成u型水道單元3；

步驟2：將兩個(gè)u型水道單元3連接組合成冷卻通道。

步驟2中的冷卻通道為并聯(lián)通道4，將兩個(gè)u型水道單元3并列組合成并聯(lián)通道4。

實(shí)施例2

如圖7所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述冷卻通道為串聯(lián)通道5；串聯(lián)通道5由兩個(gè)通過鋼蓋板11焊接的u型水道單元3組成。通過這種設(shè)置，把一個(gè)u型水道單元3的進(jìn)水口和另一個(gè)u型水道單元3的出水口用鋼蓋板11焊接聯(lián)接起來，這種串聯(lián)通道5可以減少進(jìn)出水口，節(jié)約用水。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例2的區(qū)別在于：

串聯(lián)通道由兩個(gè)通過外置水管聯(lián)接的u型水道單元組成。通過這種設(shè)置，把一個(gè)u型水道單元的進(jìn)水口和另一個(gè)u型水道單元的出水口用外置水管聯(lián)接起來，這種串聯(lián)通道可以減少進(jìn)出水口，節(jié)約用水。

實(shí)施例4

如圖8所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述串并聯(lián)混合通道6由一個(gè)串聯(lián)通道5和一個(gè)u型水道單元3組成。這種串并聯(lián)混合通道6綜合了串聯(lián)通道5和并聯(lián)通道4各自的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際高爐冷卻的需要進(jìn)行設(shè)置。

實(shí)施例5

如圖9所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述串并聯(lián)混合通道6由一個(gè)串聯(lián)通道5和一個(gè)并聯(lián)通道4組成。這種串并聯(lián)混合通道6可以由一個(gè)串聯(lián)通道5和一個(gè)并聯(lián)通道4（即兩個(gè)并列的u型水道單元3）組成，它綜合了串聯(lián)通道5和并聯(lián)通道4各自的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際高爐冷卻的需要進(jìn)行設(shè)置。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述隔離裝置為銅隔板。在水道中間安裝一個(gè)銅隔板的結(jié)構(gòu)，使得原來的水道被一分為二形成u型水道單元，使冷卻板本體無需加工橫向水道，這樣做的好處是，可以減少冷卻板在爐內(nèi)前端堵頭及焊縫的存在，減少焊縫漏水風(fēng)險(xiǎn)，將所有的焊縫都集中在爐殼外部，即便銅冷卻板在使用后期因綜合因素出現(xiàn)焊縫漏水，也便于檢測及修復(fù)。

實(shí)施例7

如圖10所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述u型水道單元3的截面呈扁孔型，這種扁孔型的特點(diǎn)是兩端的圓直徑相同，中間的圓直徑小一些。

實(shí)施例8

如圖11所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述u型水道單元3的截面呈多孔復(fù)合型，所述多孔復(fù)合型由直徑相同或不同的多個(gè)圓孔組成。這種截面為多孔復(fù)合型的u型水道單元3是由多條直徑相同或不同的單圓孔水道通過機(jī)械加工去除材料的方式制成的；u型水道單元3的截面由原來的單圓孔改變?yōu)槎嗫讖?fù)合型，使該孔內(nèi)壁與孔內(nèi)流水接觸面積增大，增加了u型水道單元3內(nèi)壁的散熱面積，因而大大提高了冷卻效果。

實(shí)施例9

如圖12-13所示，本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述u型水道單元3的截面呈橢圓型。u型水道單元3的截面由原來的單圓孔改變?yōu)闄E圓型，使該孔內(nèi)壁與孔內(nèi)流水接觸面積增大，增加了u型水道單元3內(nèi)壁的散熱面積，因而大大提高了冷卻效果。

實(shí)施例10

本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述冷卻板本體的材質(zhì)為銅合金。冷卻板本體采用銅合金材料，可以提高冷卻板本體的導(dǎo)熱能力，從而保證冷卻板本體較好的散熱效果，增加冷卻板本體的強(qiáng)度和耐用性。

實(shí)施例11

本實(shí)施例中的銅冷卻板與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

所述并聯(lián)通道由三個(gè)u型水道單元并列組成。通過這種并聯(lián)通道，各個(gè)并列的u型水道單元是獨(dú)立的，它們有自己的進(jìn)出水管；當(dāng)任何一個(gè)u型水道單元損壞，都不會(huì)影響其它u型水道單元，便于維修人員檢測及維修。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其各部分名稱等可以不同，凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。