CN203360470U

CN203360470U - 复合铜冷却柱

Info

Publication number: CN203360470U
Application number: CN 201320463574
Authority: CN
Inventors: 陈令坤; 胡正刚; 邹祖桥; 尹腾; 姜本熹
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型公开了一种复合铜冷却柱，包括内层铜冷却柱和外层铜冷却柱，外层铜冷却柱包括外层封管、设在内层柱体与外层封管之间的供水通道和出水通道、用于将供水通道和出水通道隔开的隔水板、设在外层封管上并与供水通道连通的外供水管、设在外层封管上并与出水通道连通的外出水管、设在外层封管上并开设有注浆孔的法兰、设在外层封管上并与注浆孔连通的灌浆管，外层封管的前端和内层柱体的前端通过前柱盖密封，外层封管的后端和内层柱体的后端之间设有间隙，供水通道与出水通道通过间隙连通，冷却水出水管穿过外层封管和内柱体与冷却水回水通道连通。该复合铜冷却柱具有更强的冷却能力，利于形成渣皮，从而延长铜冷却柱的使用寿命。

Description

复合铜冷却柱

技术领域

本实用新型涉及高炉设备技术领域，具体地指一种复合铜冷却柱。

背景技术

近年来2000m³以上的大型高炉大多采用软水密闭循环冷却，这些高炉在炉腹、炉身下部等高热负荷区多采用铜冷却壁进行冷却，铜冷却壁由于导热系数远远超过铸铁冷却壁，在渣皮脱落后可以很快形成操作渣皮，一般不会损坏，但近年来由于使用不当，铜冷却壁也存在破损的情况，如文献“马继文，《本钢五号高炉铜冷却壁破损原因分析及处理技术的研究》，金属世界，2009年6期”中有高炉铜冷却壁的冷却水管因炉壳和冷却壁之间的压力灌浆及高炉炉体钢甲膨胀的影响导致高炉铜冷却壁的冷却水管被剪裂、剪断漏水的案例，因铜冷却壁破损使高炉的稳定运行受到了严重影响。在高炉铜冷却壁或者铸铁冷却壁大量破损的情况下，高炉生产指标、安全系数都会恶化，尤其如果炉腹、炉身下部冷却水管破损总量超过50%，还会造成炉皮发红、鼓包现象，煤气泄露严重，存在严重的安全隐患。

一旦铜冷却壁或者铸铁冷却壁破损，一般采用铜冷却柱对破损冷却壁进行冷却能力的重建，近些年来，一些厂家，如马钢、宝钢、武钢等在炉役后期都会在破损冷却壁处加装铜冷却柱，以较低的成本恢复冷却效果，延长高炉使用寿命，这种方法取得了一定的效果，但有时效果也不明显，即在安装了铜冷却柱的情况下，并不能及时形成操作渣皮，或者形成渣皮后不稳定，渣皮很易脱落，并且安装的铜冷却柱也存在损坏的状况，因在安装铜冷却柱时需要在炉皮开孔，安装数量一多就会显著降低炉皮强度，在铜冷却柱不能充分发挥作用的情况下，炉皮尤其容易发红、开裂，这给生产造成了极大的隐患。这种情况在文献“陈昆南，《铜冷却柱使用效果调查及分析》，炼铁，2003年5月”中有充分的体现，该文献分析了马钢2500m³高炉采用铜冷却柱修复破损冷却壁的状况，停炉后分析发现，如果在冷却壁破损严重的情况下冷却壁残体不复存在，此时安装铜冷却柱，铜冷却柱只是单个孤立地支在炉壳上，由于冷却***大面积破损使得炉壳和炉料直接接触，灌入的耐材既难以很好地包裹住铜冷却柱，也难以在炉壳内表面形成一层与其他铜冷却柱灌浆料相连的保护层，没有保护层的炉壳内表面因生产期间的煤气流、熔融渣铁以及炉料所产生热量，难以通过铜冷却柱的冷却水导出，高温煤气所携带的热量还是传导到了炉壳上，依然遏止不了炉壳的发红，在这种情况下由于渣皮不稳定，使得暴露在炉料中的一部分铜冷却柱在炉料、煤气流以及熔融渣铁的磨蚀、冲刷之下极易弯曲变形和损坏。

现有的铜冷却柱，如图1所示包括冷却水进水管1、前柱盖2、冷却水出水管3、外柱体4、内柱体5、冷却水回水通道6和回水螺旋翼7、法兰11和灌浆管15，如果在冷却壁破损严重的情况安装这种铜冷却柱，铜冷却柱只是单个孤立地支在炉壳上，由于不能形成有效的操作渣皮，使得暴露在炉料中的一部分铜冷却柱在炉料、煤气流以及熔融渣铁的磨蚀、冲刷之下极易弯曲变形和损坏，弯曲、损坏的铜冷却柱很难从炉内取出，并且因铜冷却柱是在炉壳上开孔安装的，为减小多次焊接造成的应力集中，一旦铜冷却柱损坏在多数情况下只能听之任之了，不太可能在焊接的地方重新安装新铜冷却柱。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种复合铜冷却柱，该复合铜冷却柱具有更强的冷却能力，利于形成渣皮，从而延长铜冷却柱的使用寿命。

为实现此目的，本实用新型所设计的复合铜冷却柱，包括主要由冷却水进水管、前柱盖、冷却水出水管、外柱体、内柱体、冷却水回水通道和回水螺旋翼构成的内层铜冷却柱，其中，外柱体和内柱体组成内层柱体，其特征在于：它还包括外层铜冷却柱，所述外层铜冷却柱包括同轴套在内层柱体外部的外层封管、设置在内层柱体与外层封管之间的供水通道和出水通道、设置在内层柱体外侧壁与外层封管内侧壁之间并将供水通道和出水通道隔开的隔水板、设置在外层封管上并与供水通道连通的外供水管、设置在外层封管上并与出水通道连通的外出水管、设置在外层封管上并开设有注浆孔的法兰、设置在外层封管上并与注浆孔连通的灌浆管，其中，外层封管的前端和内层柱体的前端通过前柱盖密封，外层封管的后端和内层柱体的后端之间设有间隙，所述供水通道与出水通道通过间隙连通，所述冷却水出水管穿过外层封管和外柱体与冷却水回水通道连通。

进一步地，所述外层封管包括同轴固定连接的外层外封管和外层内封管，其中，外层内封管内侧壁与内柱体外侧壁之间设有多个水量分配板，其中，所述多个水量分配板分别在供水通道和出水通道内均匀布置。

进一步地，所述灌浆管的灌浆口位于外层外封管的侧面。

进一步地，所述内层柱体的外径范围为90~110mm，所述外层封管的外径范围为110~130mm，所述内层柱体的壁厚为5~7mm，外层封管的壁厚为5~7mm。

进一步地，所述灌浆管与注浆孔之间具有40~50度的夹角。

进一步地，所述冷却水出水管、外供水管和外出水管均设置在外层外封管上，所述冷却水出水管、外供水管和外出水管与外层外封管的衔接处呈弧形管道结构。

更进一步地，所述弧形管道结构的回转半径范围为120~150mm。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的冷却柱由双层独立冷却部分构成，内部冷却体采用传统的铜冷却柱设计，外部冷却体则包裹在内部冷却体外面，主要用于冷却铜冷却柱前端。它是一种独立供水通道，如果由于炉况异常导致前端发生烧毁，则外部冷却体进水管可以作为灌浆孔，用高导热填料将外冷却体填满，保证内冷却体发挥冷却作用。这种设计一方面加大冷却能力，利于形成渣皮，另一方面可以大大延长铜冷却柱的使用寿命，避免在外层损坏后更换铜冷却柱。

附图说明

图1为现有铜冷却柱的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视结构示意图；

图3为本实用新型的侧视剖视结构示意图；

图4为图2的A-A向剖视图。

图5为图2的B-B向剖视图。

其中，1—冷却水进水管、2—前柱盖、3—冷却水出水管、4—外柱体、5—内柱体、6—冷却水回水通道、7—回水螺旋翼、8—外层封管、8.1—外层外封管、8.2—外层内封管、9—外供水管、10—外出水管、11—法兰、11.1—注浆孔、12—水量分配板、13—供水通道、14—出水通道、15—灌浆管、16—内层柱体、17—隔水板、18—间隙。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

一种复合铜冷却柱，如图2~5所示，包括主要由冷却水进水管1、前柱盖2、冷却水出水管3、外柱体4、内柱体5、冷却水回水通道6和回水螺旋翼7构成的内层铜冷却柱，其中，外柱体4和内柱体5组成内层柱体16，它还包括外层铜冷却柱，所述外层铜冷却柱包括同轴套在内层柱体16外部的外层封管8、设置在内层柱体16与外层封管8之间的供水通道13和出水通道14、设置在内层柱体16外侧壁与外层封管8内侧壁之间并将供水通道13和出水通道14隔开的隔水板17、设置在外层封管8上并与供水通道13连通的外供水管9、设置在外层封管8上并与出水通道14连通的外出水管10、设置在外层封管8上并开设有注浆孔11.1的法兰11、设置在外层封管8上并与注浆孔11.1连通的灌浆管15，其中，外层封管8的前端和内层柱体16的前端通过前柱盖2密封，外层封管8的后端和内层柱体16的后端之间设有间隙18，所述供水通道13与出水通道14通过间隙18连通，所述冷却水出水管3穿过外层封管8和外柱体4与冷却水回水通道6连通。

上述技术方案中，外层封管8包括同轴固定连接的外层外封管8.1和外层内封管8.2，其中，外层内封管8.2内侧壁与内柱体5外侧壁之间设有多个水量分配板12，其中，所述多个水量分配板12分别在供水通道13和出水通道14内均匀布置。上述外层封管8是整个铜冷却柱露在炉皮外的外壳。上述水量分配板12用于将供水通道13和出水通道14内的冷却水进行均匀分配，保证外层封管8的均匀冷却。

上述技术方案中，灌浆管15的灌浆口位于外层外封管8.1的侧面。

上述技术方案中，所述内层柱体16的外径范围为90~110mm，所述外层封管8的外径范围为110~130mm，所述内层柱体16的壁厚为5~7mm，外层封管8的壁厚为5~7mm。

上述技术方案中，所述灌浆管15与注浆孔11.1之间具有40~50度的夹角。

上述技术方案中，所述冷却水出水管3、外供水管9和外出水管10均设置在外层外封管8.1上，所述冷却水出水管3、外供水管9和外出水管10与外层外封管8.1的衔接处呈弧形管道结构。

上述技术方案中，所述弧形管道结构的回转半径范围为120~150mm。

上述技术方案中，所述冷却水进水管1采用铸铜工艺制造，其内径取决于高炉的容积，一般采用外径为45~65mm，厚度为5mm的水管进行冷却，冷却水流速要满足大于1.8m/s的要求，以充分满足高炉冷却的要求。

所述前柱盖2同样采用铸铜焊接而成，中间开孔安装冷却水进水管1，外端焊接在外层封管8上，对于2000~3600m³的大型高炉，前柱盖2外径范围为110~130mm，开孔内径范围为50~70mm。

所述外柱体4是铸铜冷却柱伸出炉外的部分，其长度不可太长，但要满足灌浆管15开孔、法兰11和炉皮焊接的空间，其长度视高炉空间而定，一般外露120~180mm左右。外柱体4采用外径为90~110mm，厚度为6mm的铸铜制造。

所述内柱体5是铸铜冷却柱伸入高炉的部分，其长度取决于具体的高炉设计，长度应该大概等于炉皮厚度、灌浆层和冷却壁厚度之和，对于2000~3600m³的大型高炉，其长度范围为200~360mm，内柱体5外径范围为90~110mm，大小取决于高炉容积，管壁厚度6mm。

所述冷却水回水通道6在冷却水进水管1和内柱体5之间，回水通道按照螺旋线的轨迹进行加工，冷却水将按照螺旋线的通道,流经冷却水出水管3流出铸铜冷却柱。

所述法兰11用于将铸铜冷却柱固定在炉壳上，由于法兰11有一部分需要进行灌浆开孔，故法兰尺寸设定为内径110~130mm，外径170~120mm，厚度10mm；由于高炉炉皮是圆形，本身带有一定的弧度，所以法兰盘加工时也需要一定的弧度，以利于安装时的焊接。

所述外层内封管8.2是整个铜冷却柱露在炉内的外壳，其长度取决于具体的高炉设计，长度应该大概等于炉皮厚度、灌浆层、冷却壁厚度之和。

本实用新型安装时，先通过法兰11将外层封管8固定在炉壳上，通过注浆孔11.1，外层封管8将灌浆料灌入炉内，用灌浆料包裹外层内封管8.2，在炉皮和炉料之间人工形成渣皮，以保护炉壳，维持高炉的炉墙冷却能力。

本实用新型使用时，内层冷却水通过冷却水进水管1流入复合铜冷却柱中，并依次经由冷却水进水管1后端与内柱体5后端之间的间隙、回水螺旋翼7、冷却水回水通道6和冷却水出水管3流出复合铜冷却柱，冷却水在复合铜冷却柱中保持大于1.8m/s的流速对高炉的炉墙进行冷却。

外层冷却水通过外供水管9流入外层封管8内，并依次经由供水通道13、间隙18、出水通道14和外出水管10流出复合铜冷却柱，出水通道14和外出水管10内的外层冷却水被水量分配板12均匀分配到外层封管8的内表面。上述两个冷却体同时进行冷却，外部冷却体主要用于冷却铜冷却柱前端，这是一种独立供水通道，如果由于炉况异常前端发生烧毁，则外部冷却体进水管可以作为灌浆孔，用高导热填料将外冷却体填满，保证内冷却体发挥冷却作用。这种设计一方面加大冷却能力，利于形成渣皮，另一方面可以大大延长铜冷却柱的使用寿命，避免在外层损坏后更换铜冷却柱。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种复合铜冷却柱，包括主要由冷却水进水管（1）、前柱盖（2）、冷却水出水管（3）、外柱体（4）、内柱体（5）、冷却水回水通道（6）和回水螺旋翼（7）构成的内层铜冷却柱，其中，外柱体（4）和内柱体（5）组成内层柱体（16），其特征在于：它还包括外层铜冷却柱，所述外层铜冷却柱包括同轴套在内层柱体（16）外部的外层封管（8）、设置在内层柱体（16）与外层封管（8）之间的供水通道（13）和出水通道（14）、设置在内层柱体（16）外侧壁与外层封管（8）内侧壁之间并将供水通道（13）和出水通道（14）隔开的隔水板（17）、设置在外层封管（8）上并与供水通道（13）连通的外供水管（9）、设置在外层封管（8）上并与出水通道（14）连通的外出水管（10）、设置在外层封管（8）上并开设有注浆孔（11.1）的法兰（11）、设置在外层封管（8）上并与注浆孔（11.1）连通的灌浆管（15），其中，外层封管（8）的前端和内层柱体（16）的前端通过前柱盖（2）密封，外层封管（8）的后端和内层柱体（16）的后端之间设有间隙（18），所述供水通道（13）与出水通道（14）通过间隙（18）连通，所述冷却水出水管（3）穿过外层封管（8）和外柱体（4）与冷却水回水通道（6）连通。

2.根据权利要求1所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述外层封管（8）包括同轴固定连接的外层外封管（8.1）和外层内封管（8.2），其中，外层内封管（8.2）内侧壁与内柱体（5）外侧壁之间设有多个水量分配板（12），其中，所述多个水量分配板（12）分别在供水通道（13）和出水通道（14）内均匀布置。

3.根据权利要求2所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述灌浆管（15）的灌浆口位于外层外封管（8.1）的侧面。

4.根据权利要求2所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述内层柱体（16）的外径范围为90~110mm，所述外层封管（8）的外径范围为110~130mm，所述内层柱体（16）的壁厚为5~7mm，外层封管（8）的壁厚为5~7mm。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述灌浆管（15）与注浆孔（11.1）之间具有40~50度的夹角。

6.根据权利要求2~4中任意一项所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述冷却水出水管（3）、外供水管（9）和外出水管（10）均设置在外层外封管（8.1）上，所述冷却水出水管（3）、外供水管（9）和外出水管（10）与外层外封管（8.1）的衔接处呈弧形管道结构。

7.根据权利要求6中任意一项所述的复合铜冷却柱，其特征在于：所述弧形管道结构的回转半径范围为120~150mm。