CN107299172B - 一种铜冷却板及其水道设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜冷却板及其水道设置方法，其中铜冷却板包括冷却板本体，其特征是：所述冷却板本体内部设有至少两个水道，所述水道中间设有隔离装置，所述隔离装置的长度小于水道深度，所述隔离装置将水道分隔形成U型水道单元，各U型水道单元组成冷却通道，所述冷却通道为并联通道、串联通道或者串并联混合通道。本发明中的铜冷却板，它减少了钻孔铜冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，有效提高铜冷却板的使用寿命；同时，它克服和避免了铸造铜冷却板存在疏松、气孔、裂纹和漏水等铸造缺陷，提高铜冷却板的冷却效果。

Description

一种铜冷却板及其水道设置方法

技术领域

本发明涉及一种冶炼炉炉体冷却设备，特别涉及一种铜冷却板及其水道设置方法。

背景技术

冷却板是较早出现的高炉冷却设备之一，冷却板的基本原理是通过点式冷却来冷却耐火材料砖衬并使其始终保持一定厚度，进而通过耐火材料砖衬保护高炉炉壳。因此，冷却板对耐火材料砖衬的冷却效果越好，越能有效延长耐火材料砖衬的使用寿命，进而影响高炉的长寿。

目前国内外大多数高炉的冷却板，是采用高导热的纯铜或铜合金作为冷却板本体，具有优异的导热性能，能够承受较高的热流强度和热震冲击。

传统铜冷却板，主要有铸造结构的铜冷却板、埋管铸造结构的铜冷却板、铜管和铜板/钢板焊接结构的冷却板、铜板钻孔焊堵头结构的铜冷却板。传统铜冷却板的主要技术难点有：

如图1-2所示，铸造结构的铜冷却板，包括冷却板本体1、水道2和水孔3，由于铸造成型工艺的原因，冷却板本体1容易出现疏松、气孔、裂纹和漏水等质量问题，不仅导热率偏低，成品合格率也较低。

如图3所示，埋管铸造结构的铜冷却板，包括冷却板本体1、水道2和铜管4，由于浇注温度敏感，铜水浇注铜管4时，容易出现浇铸间隙和气孔问题，影响冷却板本体1的换热效果。

如图4所示，铜管和铜板/钢板焊接结构的冷却板，包括冷却板本体1、水道2、水孔3和铜管4，水道2通过法兰5嵌套固定，铜管4之间形成的空腔区域填充有导热材料6,由于冷却板本体1是由铜管4与铜板/钢板焊接而成，焊接量很大，而且铜管4之间形成的空腔区域需要依靠铜板/钢板把热量传导到铜管4上，换热效率较低，即便空腔区域填充导热材料6，增加了一个间接换热，也难以有效提高换热效率。

如图5所示，铜板钻孔焊堵头结构的铜冷却板，包括冷却板本体1、水道2和水管3，这种铜板钻孔焊堵头结构的铜冷却板，组织结构致密，冷却效果好，但为了实现水道循环，需要在冷却板本体1内部加工至少一个横向水道7，这样会使铜冷却板在炉内前端产生堵头8及焊缝9，增加漏水的风险，而且如果焊缝位置出现漏水之后，很难进行修复。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种铜冷却板及其水道设置方法，它减少了钻孔铜冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，有效提高铜冷却板的使用寿命；同时，它克服和避免了铸造铜冷却板存在疏松、气孔、裂纹和漏水等铸造缺陷，提高铜冷却板的冷却效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种铜冷却板，包括冷却板本体，其特征是：所述冷却板本体内部设有至少两个水道，所述水道中间设有隔离装置，所述隔离装置的长度小于水道深度，所述隔离装置将水道分隔形成U型水道单元，各U型水道单元组成冷却通道，所述冷却通道为并联通道、串联通道或者串并联混合通道。上述结构中，利用隔离装置将水道分隔形成一个U型水道单元，将原来的水道一分为二，使冷却板本体无需加工横向水道，可以减少冷却板本体在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险；这种铜冷却板对比传统的冷却板，它减少了钻孔铜冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，有效提高铜冷却板的使用寿命；同时，它克服和避免了铸造铜冷却板存在疏松、气孔、裂纹和漏水等铸造缺陷，提高铜冷却板的冷却效果。

作为本发明的优选方案，所述并联通道由至少两个U型水道单元并列组成。通过这种并联通道，各个并列的U型水道单元是独立的，它们有自己的进出水管；当任何一个U型水道单元损坏，都不会影响其它U型水道单元，便于维修人员检测及维修。

作为本发明的优选方案，所述串联通道由至少两个通过钢盖板焊接或外置水管联接的U型水道单元组成。通过这种设置，把一个U型水道单元的进水口和另一个U型水道单元的出水口用钢盖板焊接或外置水管联接起来，这种串联通道可以减少进出水口，节约用水。

作为本发明的优选方案，所述串并联混合通道由至少一个串联通道和至少一个U型水道单元组成。这种串并联混合通道可以由一个串联通道和一个U型水道单元组成，它综合了串联通道和并联通道各自的优点，根据实际高炉冷却的需要进行设置。

作为本发明进一步的优选方案，所述串并联混合通道由至少一个串联通道和至少一个并联通道组成。这种串并联混合通道可以由一个串联通道和一个并联通道（即两个并列的U型水道单元）组成，它综合了串联通道和并联通道各自的优点，根据实际高炉冷却的需要进行设置。

作为本发明的优选方案，所述隔离装置为铜棒或铜隔板。在水道中间安装一个铜棒或铜隔板的结构，使得原来的水道被一分为二形成U型水道单元，使冷却板本体无需加工横向水道，这样做的好处是，可以减少冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，将所有的焊缝都集中在炉壳外部，即便铜冷却板在使用后期因综合因素出现焊缝漏水，也便于检测及修复。

作为本发明的优选方案，所述U型水道单元的截面呈多孔复合型、扁孔型或椭圆型。U型水道单元的截面由原来的单圆孔改变为多孔复合型、扁孔型或椭圆型，使该孔内壁与孔内流水接触面积增大，增加了U型水道单元内壁的散热面积，因而大大提高了冷却效果。

作为本发明进一步的优选方案，所述多孔复合型由直径相同或不同的多个圆孔组成。这种截面为多孔复合型的U型水道单元是由多条直径相同或不同的单圆孔水道通过机械加工去除材料的方式制成的；通过这种设置，大大增加了U型水道单元内壁与U型水道单元内流水的接触面积，增加了U型水道单元内壁的散热面积，提高了冷却效果。

作为本发明的优选方案，所述冷却板本体的材质为纯铜或铜合金。由于压延铜板的材料性能具有含铜纯度高、导热性能好、晶粒细化、致密度密、机械性能好等优点，采用压延铜板进行热轧制或热锻造制得纯铜或铜合金的冷却板本体，它在最大程度上克服和避免了铸造过程中无法消除的材料缺陷，例如：气孔、裂纹等；由于纯铜或铜合金具有很好的导电、导热性，对大气和水的抗蚀能力很高，有很好的铸造性能，因此，冷却板本体采用纯铜或铜合金材料，可以提高冷却板本体的导热能力，从而保证冷却板本体较好的散热效果，增加冷却板本体的强度和耐用性。

本发明还提供一种采用上述铜冷却板的水道设置方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：采用钻孔或其他机械加工去除材料的方式得到若干个水道，将铜棒或铜隔板固定于水道中间，将水道分隔形成U型水道单元；

步骤2：将至少两个U型水道单元连接组合成冷却通道。

作为本发明的优选方案，所述步骤2中的冷却通道为并联通道，将至少两个U型水道单元并列组合成并联通道。

作为本发明的优选方案，所述步骤2中的冷却通道为串联通道，将至少两个U型水道单元串行组合成串联通道，把一个U型水道单元的进水口和另一个U型水道单元的出水口用钢盖板焊接或外置水管联接起来。

作为本发明的优选方案，所述步骤2中的冷却通道为串并联通道，将至少一个串联通道和至少一个U型水道单元组合成串并联混合通道。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

这种铜冷却板设有隔离装置，使得原来的水道被一分为二形成U型水道单元，使冷却板本体无需加工横向水道，这样做的好处是，可以减少铜冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，将所有的焊缝都集中在炉壳外部，即便铜冷却板在使用后期因综合因素出现焊缝漏水，提高铜冷却板的使用寿命，也便于检测及修复；同时，它克服和避免了铸造铜冷却板存在疏松、气孔、裂纹和漏水等铸造缺陷，提高铜冷却板的冷却效果。

附图说明

图1是本发明中背景技术一种铸造结构的铜冷却板的结构示意图；

图2是本发明中背景技术另一种铸造结构的铜冷却板的结构示意图；

图3是本发明中背景技术埋管铸造结构的铜冷却板的结构示意图；

图4是本发明中背景技术铜管和铜板/钢板焊接结构的冷却板的结构示意图；

图5是本发明中背景技术传统铜冷却板增加横向水道的结构示意图；

图6是本发明中实施例1的结构示意图；

图7是本发明中实施例2的结构示意图；

图8是本发明中实施例4的结构示意图；

图9是本发明中实施例5的结构示意图；

图10是本发明中实施例7的结构示意图；

图11是本发明中实施例8的结构示意图；

图12是本发明中实施例9的结构示意图；

图13是本发明中实施例9的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行具体描述。

实施例1

如图6所示，本实施例中的一种铜冷却板，包括冷却板本体1，冷却板本体1内部设有两个水道，水道中间设有隔离装置2，隔离装置2的长度小于水道深度，隔离装置2将水道分隔形成U型水道单元3，各U型水道单元3组成冷却通道，冷却通道为并联通道4；并联通道4由两个U型水道单元3并列组成；隔离装置2为铜棒；U型水道单元3的截面呈扁孔型，这种扁孔型的特点是三个圆的直径相同；冷却板本体1的材质为纯铜。

这种铜冷却板的水道设置方法，包括以下步骤：

步骤1：采用钻孔或其他机械加工去除材料的方式得到两个水道，将铜棒固定于水道中间，将水道分隔形成U型水道单元3；

步骤2：将两个U型水道单元3连接组合成冷却通道。

步骤2中的冷却通道为并联通道4，将两个U型水道单元3并列组合成并联通道4。

实施例2

如图7所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述冷却通道为串联通道5；串联通道5由两个通过钢盖板11焊接的U型水道单元3组成。通过这种设置，把一个U型水道单元3的进水口和另一个U型水道单元3的出水口用钢盖板11焊接联接起来，这种串联通道5可以减少进出水口，节约用水。

实施例3

本实施例中的铜冷却板与实施例2的区别在于：

串联通道由两个通过外置水管联接的U型水道单元组成。通过这种设置，把一个U型水道单元的进水口和另一个U型水道单元的出水口用外置水管联接起来，这种串联通道可以减少进出水口，节约用水。

实施例4

如图8所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述串并联混合通道6由一个串联通道5和一个U型水道单元3组成。这种串并联混合通道6综合了串联通道5和并联通道4各自的优点，根据实际高炉冷却的需要进行设置。

实施例5

如图9所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述串并联混合通道6由一个串联通道5和一个并联通道4组成。这种串并联混合通道6可以由一个串联通道5和一个并联通道4（即两个并列的U型水道单元3）组成，它综合了串联通道5和并联通道4各自的优点，根据实际高炉冷却的需要进行设置。

实施例6

本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述隔离装置为铜隔板。在水道中间安装一个铜隔板的结构，使得原来的水道被一分为二形成U型水道单元，使冷却板本体无需加工横向水道，这样做的好处是，可以减少冷却板在炉内前端堵头及焊缝的存在，减少焊缝漏水风险，将所有的焊缝都集中在炉壳外部，即便铜冷却板在使用后期因综合因素出现焊缝漏水，也便于检测及修复。

实施例7

如图10所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述U型水道单元3的截面呈扁孔型，这种扁孔型的特点是两端的圆直径相同，中间的圆直径小一些。

实施例8

如图11所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述U型水道单元3的截面呈多孔复合型，所述多孔复合型由直径相同或不同的多个圆孔组成。这种截面为多孔复合型的U型水道单元3是由多条直径相同或不同的单圆孔水道通过机械加工去除材料的方式制成的；U型水道单元3的截面由原来的单圆孔改变为多孔复合型，使该孔内壁与孔内流水接触面积增大，增加了U型水道单元3内壁的散热面积，因而大大提高了冷却效果。

实施例9

如图12-13所示，本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述U型水道单元3的截面呈椭圆型。U型水道单元3的截面由原来的单圆孔改变为椭圆型，使该孔内壁与孔内流水接触面积增大，增加了U型水道单元3内壁的散热面积，因而大大提高了冷却效果。

实施例10

本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述冷却板本体的材质为铜合金。冷却板本体采用铜合金材料，可以提高冷却板本体的导热能力，从而保证冷却板本体较好的散热效果，增加冷却板本体的强度和耐用性。

实施例11

本实施例中的铜冷却板与实施例1的区别在于：

所述并联通道由三个U型水道单元并列组成。通过这种并联通道，各个并列的U型水道单元是独立的，它们有自己的进出水管；当任何一个U型水道单元损坏，都不会影响其它U型水道单元，便于维修人员检测及维修。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铜冷却板，包括冷却板本体，其特征是：所述冷却板本体采用压延铜板进行热轧制或热锻造制得；所述冷却板本体内部设有至少两个水道，所述水道采用钻孔或其他机械加工去除材料的方式得到；所述水道中间设有隔离装置，所述隔离装置的长度小于水道深度，所述隔离装置将水道分隔形成U型水道单元，各U型水道单元组成冷却通道，所述冷却通道为并联通道、串联通道或者串并联混合通道。

2.如权利要求1所述的铜冷却板，其特征是：所述并联通道由至少两个U型水道单元并列组成。

3.如权利要求1所述的铜冷却板，其特征是：所述串联通道由至少两个通过钢盖板焊接或外置水管联接的U型水道单元组成。

4.如权利要求1所述的铜冷却板，其特征是：所述串并联混合通道由至少一个串联通道和至少一个U型水道单元组成。

5.如权利要求4所述的铜冷却板，其特征是：所述串并联混合通道由至少一个串联通道和至少一个并联通道组成。

6.如权利要求1所述的铜冷却板，其特征是：所述隔离装置为铜棒或铜隔板。

7.如权利要求1所述的铜冷却板，其特征是：所述U型水道单元的截面呈多孔复合型、扁孔型或椭圆型。

8.如权利要求7所述的铜冷却板，其特征是：所述多孔复合型由直径相同或不同的多个圆孔组成。

9.一种铜冷却板的水道设置方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：将压延铜板进行热轧制或热锻造制得冷却板本体，在冷却板本体内部采用钻孔或其他机械加工去除材料的方式得到若干个水道，将铜棒或铜隔板固定于水道中间，将水道分隔形成U型水道单元；

步骤2：将至少两个U型水道单元连接组合成冷却通道。

10.如权利要求9所述的铜冷却板的水道设置方法，其特征是：

所述步骤2中的冷却通道为并联通道，将至少两个U型水道单元并列组合成并联通道；

所述步骤2中的冷却通道为串联通道，将至少两个U型水道单元串行组合成串联通道，把一个U型水道单元的进水口和另一个U型水道单元的出水口用钢盖板焊接或外置水管联接起来；

所述步骤2中的冷却通道为串并联通道，将至少一个串联通道和至少一个U型水道单元组合成串并联混合通道。