专利名称：高炉冷却水管道连接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高炉冷却机构，尤其涉及一种能使高炉冷却水循环系统中的冷却水流量分布均匀的变径管道连接结构，属于钢铁冶炼技术领域。
背景技术：
在高炉的冷却水软水密闭循环系统中，冷却水先经过主管进入围管，再经过围管进入周围的支管，最后经过支管直接接入冷却壁中。因此，冷却水的流量和温度决定了冷却壁的冷却能力。一般来说，降低冷却水初始温度或增加冷却水的流量可以提高冷却壁的冷却能力。然而，由于设备能力有限，降低冷却水的初始温度不易实现。因此，冷却壁的冷却能力主要取决于支管冷却水的流量。如果支管中的冷却水流量分布不均，导致支管某处的冷却水流量偏小，则即使提高冷却水的总流量亦难以改变该处流量偏小的情况，影响此处冷却壁的冷却能力，使高炉的炉衬易在此处形成不均匀侵蚀。·一般来说，高炉冷却水系统在主管11与围管12的连接上，存在一个或多个冷却水入口，入口呈水平进入或底部竖直进入围管。目前使用的高炉冷却水循环系统中，主管11与围管12、围管12与支管13之间的连接一般为垂直连接，连接处存在90°拐点(参阅图I)。由于主管入口处的冷却水流速较大，冷却水流向在拐点处发生变化，流体易在主管与围管连接处形成涡流，导致主管入口附近处围管内的冷却水流场分布不均，使冷却水进入支管的水量偏小，导致此处冷却壁的冷却能力不足，炉缸易在此处形成侵蚀。使用FLUENT流体计算软件计算了现有连接方式中的冷却水主管、围管及支管内的冷却水流动情况，发现主管和围管的连接处确实存在明显的涡流，流场分布非常不均匀，导致主管附近的支管的冷却水流量明显偏少(参阅图3)，严重影响该处冷却壁的冷却能力，导致高炉炉衬易在此形成侵蚀。因此，高炉冷却水系统中各管道的垂直连接方式易造成冷却水流量分布不均匀，使支管的冷却水流量偏小，严重影响冷却壁的冷却能力，容易造成炉缸的异常侵蚀。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种改良设计的高炉冷却水管道连接结构，其通过对高炉冷却水系统中主管和围管、围管和支管之间的连接方式进行调整，从而避免由于冷却水流场分布不均匀造成的高炉炉缸异常侵蚀。为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案一种高炉冷却水管道连接结构，包括至少一冷却水主管、一冷却水围管和复数冷却水支管，所述主管与围管连接处和/或至少是邻近主管设置的两根以上支管与围管的连接处采用沿主管向围管延伸的方向或沿支管向围管延伸的方向管径增大的变径连接结构。作为一种优选方案，所述主管与围管连接处的半径T1与主管的半径Ttl满足如下关
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系1 < 7 < I。，且主管变径处的长度h满足如下关系10_ < h < 5000mm。ro更为优选的，所述主管与围管连接处的半径A与主管的半径I*。满足如下关系2<i<10。ro尤为优选的，所述变径连接结构优选采用喇叭形。作为一种优选方案，所述支管与围管连接处的半径与支管半径的比值大于1，但小于10,且支管变径处的长度大于IOmm,但小于5000mm。更为优选的，所述支管与围管连接处的半径与支管半径的比值大于2，但小于10。与现有技术相比，本实用新型的优点在于在不提高冷却水总流量的前提下 ，通过改变主管和围管、围管和支管之间的连接方式，使每根支管的冷却水流量均匀分布，显著提高靠近主管处的支管的冷却水流量，消除由于管道内冷却水流量不均匀造成的高炉炉缸异常侵蚀。
图I为现有技术中冷却水主管、围管和支管的连接结构示意图；图2a为本实用新型一优选实施例中冷却水主管、围管和支管的连接结构示意图；图2b是图2a中所示主管与围管连接处的结构示意图；图3为采用现有管道连接方式(a)和采用本实用新型一优选实施例中的管道连接方式(b)的冷却水流量分布曲线图。
具体实施方式
以下结合附图及一优选实施例对本实用新型的技术内容进行详细描述。参阅图2a和图2b，本实施例中冷却水总管半径r(l为306mm，为水平入口。与主管相连接的围管呈正八边形，内接圆直径为9000mm，主管与围管的连接为喇叭形变径连接，变径连接处的半径:T1为1006mm,主管变径部分长度h为700mm,与围管相连接的支管为40根，其半径为63_，高度为32000_。主管附近的5根支管亦使用喇叭形变径连接，变径连接处的半径为163mm，支管变径部分长度为100mm。现假设冷却水主管的流量为3200Nm3/h，压力为700kPa，每根支管出口压力均为200kPa，使用FLUENT软件计算本实用新型连接方式中每根支管的冷却水流量(参阅图3)。使用传统的垂直连接方式，靠近主管入口处的支管冷却水流量明显偏低，而在相反方向支管的冷却水流量却明显偏高；使用本实施例提供的变径连接方式后，各个支管的冷却水流量分布均匀，主管入口附近的支管冷却水流量得到了显著地增加。现有支管冷却水流量差最大为4. 9kg/s,而使用本实施例的连接方式后，支管的冷却水流量差最大仅为1.9kg/s,降低了 61 %，显著减少了由于管道的垂直连接方式造成的支管冷却水流量不均匀现象。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
权利要求1.一种高炉冷却水管道连接结构,包括至少一冷却水主管、一冷却水围管和复数冷却水支管，其特征在于，所述主管与围管连接处和/或至少是邻近主管设置的两根以上支管与围管的连接处采用沿主管向围管延伸的方向或沿支管向围管延伸的方向管径增大的变径连接结构。
2.根据权利要求I所述的高炉冷却水管道连接结构，其特征在于，所述主管与围管连接处的半径A与主管的半径Ttl满足如下关系1 < f < 1G，且主管变径处的长度h满足如下rO关系10mm < h < 5000mm。
3.根据权利要求2所述的高炉冷却水管道连接结构，其特征在于，所述主管与围管连 接处的半径A与主管的半径r(l满足如下关系2 <丨< 10。
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4.根据权利要求I所述的高炉冷却水管道连接结构，其特征在于，所述变径连接结构优选采用喇叭形。
5.根据权利要求I所述的高炉冷却水管道连接结构，其特征在于，所述支管与围管连接处的半径与支管半径的比值大于1，但小于10，且支管变径处的长度大于10mm，但小于5000mmo
6.根据权利要求5所述的高炉冷却水管道连接结构，其特征在于，所述支管与围管连接处的半径与支管半径的比值大于2，但小于10。
专利摘要本实用新型公开了一种高炉冷却水管道连接结构，它包括至少一冷却水主管、一冷却水围管和复数冷却水支管，所述主管与围管连接处和/或至少是邻近主管设置的两根以上支管与围管的连接处采用沿主管向围管延伸的方向或沿支管向围管延伸的方向管径增大的变径连接结构。本实用新型通过在管道连接处使用变径连接方式，在不提高冷却水总流量的前提下，使每根支管的冷却水流量均匀分布，显著提高靠近主管处的支管的冷却水流量，消除由于管道内冷却水流量不均匀造成的高炉炉缸异常侵蚀。本实用新型结构简单，成本低廉，且易于加工维护。
文档编号C21B7/10GK202482334SQ20122003162
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者刘建波, 杜屏, 田口整司, 雷鸣 申请人:江苏省沙钢钢铁研究院有限公司