专利名称：组合式冷却模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高炉冷却壁，特别涉及一种组合式冷却模块及其制造方法。
背景技术：
目前，高炉的炉底、炉缸均采用灰铸铁或其它材质铸铁铸造的铸铁冷却壁，冷却壁中有铸铁高温浇注时铸入的钢质循环冷却水管。虽然，由于炉底、炉缸砖衬的寿命较长，这种冷却壁破损的危险性较小，对高炉寿命的影响程度较低。但与高炉其它部位使用的铸铁冷却壁一样，为防止钢质循环冷却水管在高温铸造时出现渗碳所采用的防渗碳涂料，在循环冷却水管与铸铁之间产生了高热阻的隔热层，降低了冷却壁的冷却效果；而且由于铸铁不能抵抗熔融铁水的高温破坏作用，一旦高炉内衬破损，熔融铁水接触到铸铁冷却壁表面时，铸铁冷却壁立即被熔化并导致突发灾难性事故；同时，在铸铁冷却壁缝隙中填充的不定型耐火材料与铸铁之间完全是一种物理接触，熔融铁水很容易突破这种物理型密封而导致炉缸烧穿。由于上述原因，为了防止高炉生产中突发炉缸烧穿事故，当冷却壁热面外砌筑的炉缸砖衬残余～300mm时就要进行高炉大修。这样，浪费了原本还能够继续使用的剩余砖衬、降低了高炉寿命，增加了企业生产成本，影响企业的经济效益。
发明内容
本发明的目的是，克服背景技术的不足，消除突发炉缸烧穿事故的危险，充分利用炉缸砖衬，并因此延长高炉寿命，提高企业经济效益，研制出组合式冷却模块及其制造方法。
本发明的技术方案是一种组合式冷却模块，含有冷却模块外匣体、冷却模块内体和循环冷却水管。在冷却模块外匣体内腔中套装镶嵌带有循环冷却水管的冷却模块内体。
冷却模块外匣体和冷却模块内体的结合面为竖向平面，或为向内倾斜的斜面，或为曲面，或者以一定间距设置有断面形状互为乳突状，或梯形状，或矩形状的条形凹槽或凸条的匹配竖向平面或向内倾斜的斜面，或曲面。
循环冷却水管位于冷却模块内体中或镶嵌于冷却模块内体与冷却模块外匣体的内腔底面之间。
循环冷却水管为U形管或蛇形管，循环冷却水管穿出或进入冷却模块内体冷面的部位有保护套管，冷却模块内体冷面有安装连接件。
一种组合式冷却模块的制造方法，将组成冷却模块外匣体的主体料A和煤沥青结合剂混合均匀为合成料A置于冷却模块外匣体的模具中振动或捣打成型入窑高温焙烧；将组成冷却模块内体的主体料B和树脂结合剂混合均匀为合成料B及冷却循环水管置于焙烧成型的冷却模块外匣体的内腔中捣打成型、低温烘干。按重量百分比，主体料A中含有电煅烧无烟煤60～65％、100～200目石墨粉8～12％、180～300目碳化硅粉20～25％、300～500目金属硅粉5～8％，合成料A含主体料A为82～87％，煤沥青18～13％；按重量百分比，主体料B中含电煅烧无烟煤70～80％、100～200目石墨粉5～15％、300～500目金属硅粉5～8％、180～300目碳化硅粉10～15％，合成料B中含主体料B为92～95％，树脂8～5％。
按重量百分比，主体料A也可为含电煅烧无烟煤80～85％、100～200目石墨粉8～16％、300～500目金属硅粉5～8％；按重量百分比，主体料B也可为含碳化硅80～85％、300～500目金属硅粉3～7％、100～200目石墨粉8～12％、500～1000目金属铝粉2～3％。高温焙烧温度1300～1450℃，低温烘干温度≤600℃。
在高温焙烧成的冷却模块外匣体内腔中捣打制成冷却模块内体时，在焊接有保护套管的循环冷却水管外表面涂敷碳质泥料，在冷却模块内体的冷面上设有预埋连接件。
本发明的有益积极效果为(1)组合式冷却模块的循环冷却水管与含碳耐火材料制成的冷却模块外匣体的内底面以及冷却模块内体紧密接触，传热效率高，冷却效果好。
(2)含碳耐火材料制成的冷却模块外匣体抵抗铁水高温作用和化学侵蚀能力强，即使直接接触熔融铁水时，也能使用较长时间，消除了突发灾难性事故的危险。这样，可充分利用砌筑在冷却模块外匣体热面的耐火砖衬，延长高炉寿命。
(3)组合式式冷却模块的比重较铸铁冷却壁小～80％，可大幅度降低设备重量与工程投资。
(4)组合式冷却模块可延长高炉寿命，降低建设投资，提高企业经济效益。
图1为具有U形弯曲循环冷却水管的组合式冷却模块结构示意图。
图2为图1的A-A剖面结构示意图。
图3为具有横向蛇形弯曲循环冷却水管的组合式冷却模块结构示意图。
图4为图3的B-B剖面结构示意图。
图5为具有纵向蛇形弯曲循环冷却水管的组合式冷却模块结构示意图。
图6为图5的C-C剖面结构示意图。
图7为具有横向蛇形弯曲循环冷却水管的组合式冷却模块结构示意图。
图8为图7的D-D剖面结构示意图。
(五)、具体实施例下面结合附图对本发明进一步详细说明。
实施例一，参见图1和图2。图中，1为将主体料A和煤沥青混配均匀后的合成料A置于模具中振动或捣打成型后烧成的冷却模块外匣体，2为镶嵌在冷却模块内体4中的U形循环冷却水管，3为U形循环冷却水管2在穿出或进入冷却模块内体4位置的保护套管，4为将主体料B和树脂混配均匀后的合成料B在冷却模块外匣体内腔中捣成的冷却模块内体，5为以一定间距分布于冷却模块外匣体1和冷却模块内体4的结合面上的梯形凹凸截面状匹配结构，6为设置于冷却模块冷面的连接件，7为高炉炉壳。
首先，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤60％、100～200目石墨粉10％、180～300目碳化硅粉22％、300～500目金属硅粉8％或含有电煅烧无烟煤82％、100～200目石墨粉12％、300～500目金属硅粉6％的冷却模块外匣体主体料A混合均匀，并与低温熔化后的煤沥青按冷却模块外匣体主体料A为84％、煤沥青16％的重量百分比混配为冷却模块外匣体合成料A。
接着，将冷却模块外匣体合成料A置于模具中振动或捣打成型为具有图示形状的坯体，于焙烧炉中在1300～1450℃的还原性气氛中烧成后，冷却。
同时，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤75％、100～200目石墨粉8％、300～500目金属硅粉6％、180～300目碳化硅粉11％或含有碳化硅82％、300～500目金属硅粉6％、100～200目石墨粉10％、500～1000目金属铝粉2％的冷却模块内体主体料B混合均匀，并与树脂按冷却模块内体主体料B为92％、树脂8％的重量百分比混配为冷却模块内体合成料B。
然后，将冷却模块内体混合料B捣打成型于冷却模块外匣体内腔中，同时埋置焊接有保护套管的循环冷却水管和连接件，在埋置循环冷却水管时，在循环冷却水管的外表面涂敷碳素泥料。
最后，将冷却模块置于低温下烘干。
实施例二，参见图3和图4。图中，编号与实施例一相同的，代表意义相同，不重述。不同点在于本实施例中，2为镶嵌于冷却模块内体4中的横向蛇形弯曲的循环冷却水管，5为以一定间距分布于冷却模块外匣体1和冷却模块内体4的结合面上的矩形凹凸截面状匹配结构。
首先，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤65％、180目石墨粉10％、300目碳化硅粉20％、300目金属硅粉5％或含有电煅烧无烟煤84％、180目石墨粉8％、500目金属硅粉8％的冷却模块外匣体主体料A混合均匀，并与低温熔化后的煤沥青按冷却模块外匣体主体料A为85％、煤沥青15％的重量百分比混配为冷却模块外匣体合成料A。
接着，将冷却模块外匣体合成料A置于模具中振动或捣打成型为具有图示形状的坯体，于焙烧炉中在1300～1450℃的还原性气氛中烧成后，冷却。
同时，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤70％、180目石墨粉13％、500目金属硅粉6％、180目碳化硅粉11％或含有碳化硅80％、300目金属硅粉7％、180目石墨粉11％、1000目金属铝粉2％的冷却模块内体主体料B混合均匀，并与树脂按冷却模块内体主体料B为93％、树脂7％的重量百分比混配为冷却模块内体合成料B。
然后，将冷却模块内体合成料B捣打于冷却模块外匣体内腔中，同时埋置焊接有保护套管的循环冷却水管和连接件，在埋置循环冷却水管时，在循环冷却水管的外表面涂敷碳素泥料。
最后，将冷却模块置于低温下烘干。
实施例三，参见图5和图6。图中，编号与实施例一相同的，代表意义相同，不重述。不同点在于本实施例中，2为镶嵌在冷却模块内体4中的纵向蛇形弯曲循环冷却水管。
首先，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤63％、100目石墨粉12％、180目碳化硅粉22％、300目金属硅粉3％或含有电煅烧无烟煤85％、180目石墨粉10％、300目金属硅粉5％的冷却模块外匣体主体料A混合均匀，并与低温熔化后的煤沥青按冷却模块外匣体主体料A为82％、煤沥青18％的重量百分比混配为冷却模块外匣体合成料A。
接着，将冷却模块外匣体合成料A置于模具中振动或捣打成型为具有图示形状的坯体，于焙烧炉中在1300～1450℃的还原性气氛中烧成后，冷却。
同时，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤78％、100目石墨粉7％、300目金属硅粉5％、180目碳化硅粉10％或含有碳化硅83％、300目金属硅粉7％、100目石墨粉8％、500目金属铝粉2％的冷却模块内体主体料B混合均匀，并与树脂按冷却模块内体主体料B为92％、树脂8％的重量百分比混配为冷却模块内体合成料B。
然后，将冷却模块内体合成料B捣打于冷却模块外匣体内腔中，同时埋置焊接有保护套管的循环冷却水管和连接件，在埋置循环冷却水管时，在循环冷却水管的表面涂敷碳素泥料。
最后，将冷却模块置于低温下烘干。
实施例四，参见图7和图8。图中，编号与实施例一相同的，代表意义相同，不重述。不同点在于本实施例中，2为镶嵌在冷却模块内体4中的横向蛇形弯曲的循环冷却水管，5为以一定间距分布于冷却模块外匣体1和冷却模块内体4的结合面上的乳突形凹凸截面状的匹配结构。
首先，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤60％、100目石墨粉8％、180目碳化硅粉25％、300目金属硅粉7％或含有电煅烧无烟煤80％、100目石墨粉15％、300目金属硅粉5％的冷却模块外匣体主体料A混合均匀，并与低温熔化后的煤沥青按冷却模块外匣体主体料A为87％、煤沥青13％的重量百分比混配为冷却模块外匣体合成料A。
接着，将冷却模块外匣体合成料A置于模具中振动或捣打成型为具有图示形状的坯体，于焙烧炉中在1300～1450℃的还原性气氛中烧成后，冷却。
同时，将按重量百分比含有电煅烧无烟煤80％、100目石墨粉5％、300目金属硅粉5％、180目碳化硅粉10％或含有碳化硅80％、300目金属硅粉5％、100目石墨粉12％、500目金属铝粉3％的冷却模块内体主体料B混合均匀，并与树脂按冷却模块内体主体料B为95％、树脂5％的重量百分比混配为冷却模块内体合成料B。
然后，将冷却模块内体合成料B捣打于冷却模块外匣体内腔中，同时埋置焊接有保护套管的循环冷却水管和连接件，在埋置循环冷却水管时，在循环冷却水管的表面涂敷碳素泥料。
最后，将冷却模块置于低温下烘干。
权利要求
1.一种组合式冷却模块，含有冷却模块外匣体、冷却模块内体和循环冷却水管，其特征是在冷却模块外匣体内腔中套装镶嵌带有循环冷却水管的冷却模块内体。
2.根据权利要求1所述的组合式冷却模块，其特征是冷却模块外匣体和冷却模块内体的结合面为竖向平面，或为向内倾斜的斜面，或为曲面，或者以一定间距设置有断面形状互为乳突状，或梯形状，或矩形状的条形凹槽或凸条的匹配竖向平面或向内倾斜的斜面，或曲面。
3.根据权利要求1所述的组合式冷却模块，其特征是循环冷却水管位于冷却模块内体中或镶嵌于冷却模块内体与冷却模块外匣体的内腔底面之间。
4.根据权利要求1所述的组合式冷却模块，其特征是循环冷却水管为U形管或蛇形管，循环冷却水管穿出或进入冷却模块内体冷面的部位有保护套管，冷却模块内体冷面有安装连接件。
5.一种如权利要求1所述的组合式冷却模块的制造方法，将组成冷却模块外匣体的主体料A和煤沥青结合剂混合均匀为合成料A置于冷却模块外匣体的模具中振动或捣打成型入窑高温焙烧，将组成冷却模块内体的主体料B和树脂结合剂混合均匀为合成料B及冷却循环水管置于焙烧成型的冷却模块外匣体的内腔中捣打成型、低温烘干，其特征是按重量百分比，主体料A中含有电煅烧无烟煤60～65％，100～200目石墨粉8～12％，180～300目碳化硅粉20～25％，300～500目金属硅粉5～8％，合成料A含主体料A为82～87％，煤沥青18～13%，按重量百分比，主体料B中含电煅烧无烟煤70～80％，100～200目石墨粉5～15％，300～500目金属硅粉5～8％、180～300目碳化硅粉10～15％，合成料B中含主体料B为92～95％，树脂8～5％。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征是按重量百分比，主体料A中含电煅烧无烟煤80～85％、100～200目石墨粉8～16％、300～500目金属硅粉5～8％，按重量百分比，主体料B中含碳化硅80～85％，300～500目金属硅粉3～7％，100～200目石墨粉8～12％，500～1000目金属铝粉2～3％，高温焙烧温度1300～1450℃，低温烘干温度小于或等于600℃。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征是在高温焙烧成的冷却模块外匣体内腔中捣打制成冷却模块内体时，在焊接有保护套管的循环冷却水管外表面涂敷碳质泥料，在冷却模块内体的冷面上设有预埋连接件。
全文摘要
本发明涉及一种高炉冷却壁，特别涉及一种组合式冷却模块，含有由含碳耐火材料制成的冷却模块外匣体和由含碳或含碳化硅捣打料于冷却模块外匣体内腔中捣制的冷却模块内体，以及U形或蛇形循环冷却水管。冷却模块内体套装于冷却模块外匣体内腔中；循环冷却水管镶嵌于冷却模块内体中或位于冷却模块内体与冷却模块外匣体内腔底面之间；冷却模块的冷面设置有冷却水管的保护套管和冷却模块安装连接件。本发明具有冷却效率高、抵抗熔融铁水高温破坏和化学侵蚀能力强、消除突发炉缸烧穿事故危险，充分利用炉缸耐火砖衬，节省工程投资、延长高炉寿命，提高企业经济效益的优势，适用于各种容积的现代高炉。
文档编号C21B7/10GK1405329SQ0213920
公开日2003年3月26日 申请日期2002年10月25日 优先权日2002年10月25日
发明者何汝生, 聂桂秋 申请人:何汝生, 聂桂秋