专利名称：制造用于冶金炉的冷却板的方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种制造用于冶金炉的冷却板的方法。
背景技术：
这种用于冶金炉的冷却板(也叫做立冷壁(staves))在本领域中是众所周知的。 它们用于覆盖冶金炉(例如，鼓风炉或电弧炉)的外壳的内壁，以提供(1)炉的内部与外 炉壳之间的排热保护屏；以及(2)锚定装置，用于耐火砖衬里、耐火喷浆或加工中在炉内产 生的增长层。最初，冷却板是其中铸有冷却管的铸铁板。作为铸铁立冷壁的替代方式，已研 发了铜立冷壁。现今，大多数用于冶金炉的冷却板由铜、铜合金制成，或者，更近地，由钢制 成。已经提出了用于铜立冷壁式冷却器的不同制造方法。最初，尝试通过在模具中铸 造来制造铜立冷壁，内部冷却剂通道由铸模中的砂芯形成。然而，在实践中未证明该方法是 有效的，因为铸造的铜板本体通常具有空穴和孔隙，这些对板本体的寿命产生非常大的负 面影响。难以从通道去除型砂，并且通常无法适当地形成通道。从DE 2907511C2中得知一种由锻造的或轧制的铜板材(slab)制成的冷却板。冷 却剂通道是通过深钻轧制的铜板材而形成的盲钻孔(blind borehole)。通过焊接堵塞物密 封盲孔。然后，从板本体的后侧向盲孔内钻出连接孔(connecting bore)。之后，用于冷却 剂供应或冷却剂返回的连接管端部被插入到这些连接孔中并焊接至立冷壁本体。通过这些 冷却板，避免了与铸造相关的上述缺点。尤其是，从根本上排除了板本体中的空穴和孔隙。 然而，以上制造方法在人力和材料上都相对昂贵。此外，由于立冷壁式冷却器暴露于相当大 的机械和热应力，在流体密封性方面，不同的焊接连接接头是非常重要的。另外，由于通道 与立冷壁本体制成一体，所以在冷却剂与炉内部之间仅有一层隔离，即，如果立冷壁本体裂 开，那么冷却剂将泄漏。然而，冷却剂流体泄漏到炉中会导致非常严重的爆炸危险，因此，无 论如何都要避免这种现象发生。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种改进的制造用于冶金炉的冷却板的方法，其中，该 方法没有显示上述缺点。通过根据权利要求1所述的方法来实现此目的。根据本发明的制造用于冶金炉的冷却板的方法包括步骤提供金属材料的板材， 该板材具有前面、相对的后面和四个侧边缘；以及通过在板材中钻出至少一个盲钻孔，为板 材提供至少一个冷却通道，其中，从第一边缘朝着相对的第二边缘钻出该盲钻孔。根据本发 明的一个重要方面，该方法包括另外的步骤以这样的方式使板材变形，使得板材的第一边 缘区域朝着板材的后面至少部分地弯曲；以及从板材的前面和后面加工多余的材料，以制 造具有板状本体的冷却板，其中，通向冷却通道的开口位于后面中。通过使板材朝着后面弯曲并随后从板材的前面和后面加工多余的材料，通向冷却 通道的开口位于后面中。与现有技术方法(例如，在DE 2907511C2中描述的)相比，不再需要通过焊接堵塞物来密封通向第一边缘中的冷却通道的开口。也不必在后面与冷却通道 之间钻出连接孔，以接近第一边缘区域中的冷却通道。这些工艺步骤的去除降低了人力和 材料成本。然而，更重要地，不用堵塞物提供了更可靠的冷却板。事实上，由于冷却板暴露于 相当大的机械和热应力，具体是在冷却板的边缘区域中，堵塞物必须被认为是弱点。如果堵 塞物的焊缝被破坏，那么无法再保证冷却通道的流体密封性，并且冷却剂会从冷却通道泄 漏至炉中。然而，无论如何都要避免冷却剂流入炉中的这种泄漏，因为这可能导致非常严重 的爆炸危险。由于不再将这种堵塞物焊接至根据本发明的方法制造的冷却板，所以避免了 通过这种堵塞物而出现的泄漏的危险。此外，与根据现有技术方法制造的冷却板相比，根据 本发明的方法制造的冷却板还在第一边缘区域中的前面上具有更大的材料厚度。增加的材 料厚度也有助于延长冷却板的寿命。优选地，在从板材的前面和后面加工多余的材料之后，该方法包括附加步骤在板 状本体的前面中形成槽和断续的片状肋，用于锚定耐火砖衬里。为了保证冷却板的前面上的片状肋和槽结构的良好的锚定功能以及冷却板的良 好的热成形稳定性，有利地，将槽形成为具有这样的宽度槽的入口处的宽度比槽的底部处 的宽度窄。例如，可将槽形成为具有鸽尾形横截面。优选地，该方法包括附加步骤为每个形成于板状本体中的冷却通道提供一连接 管；将每个连接管的具有开口的一端与布置于板状本体的后面中的相应冷却通道对准；以 及将连接管连接至板状本体的后面，以建立每个连接管与其相关联的冷却通道之间的流体 连接。可在板状本体与连接管之间布置适配器(adapter)，适配器具有中空截锥的形状。 适配器的较小底部可具有适于连接至连接管的直径。适配器的较大底部的尺寸被构造成覆 盖后面中的冷却通道的整个开口。事实上，由于冷却通道的弯曲和对后面的后续加工，冷却 通道在后面中可具有细长的开口。适配器的较大底部允许确保能够避免冷却板的后面处的 泄漏。优选地，板状本体的后面、连接管以及(如果可应用的话)适配器通过软焊 (soldering)(welding)根据本发明的第一实施例，该方法包括步骤通过在板材中钻出第一盲钻孔，为板 材提供第一冷却通道，其中，从第一边缘朝着第二边缘钻出第一盲钻孔；以及通过在板材中 钻出第二盲钻孔，为板材提供第二冷却通道，其中，从第一边缘朝着第二边缘钻出第二盲钻 孔。以这样的方式布置第一和第二冷却通道它们的端部在第二边缘区域中会合(meet)， 并在第一和第二冷却通道之间形成流体连通。第一和第二盲钻孔两者均从第一边缘朝着第二边缘相对于彼此成一定角度地钻 出，以这样的方式，使得它们的端部在第二边缘区域中会合。因此，产生的第一和第二冷却 通道形成组合的“V”形冷却通道，其中，冷却剂通过其中一个冷却通道朝着第二边缘区域流 动，然后，通过另一个冷却通道，返回至第一边缘区域。这种“V”形冷却通道允许将入口连 接管和出口连接管两者布置在第一边缘区域中。根据本发明的第二实施例，该方法包括步骤通过在板材中钻出第一盲钻孔，为板 材提供第一冷却通道，其中，从第一边缘朝着第二边缘钻出第一盲钻孔；以及通过在板材中钻出第二盲钻孔，为板材提供第二冷却通道，其中，从第二边缘朝着第一边缘钻出第二盲钻 孔。以这样的方式布置第一和第二冷却通道它们的端部会合，并在第一和第二冷却通道之 间形成流体连通。第一和第二盲钻孔均从相对的边缘朝着板材的中心区域钻出，以这样的方式，使 得它们的端部在中心区域中会合。因此，产生的第一和第二冷却通道形成从第一边缘延伸 至第二边缘的组合的冷却通道。当将制造具有特别大的高度的冷却板时，这尤其重要。事 实上，仅能将盲钻孔钻至特定深度。如果冷却通道超过此深度，通常从相对侧钻出第二盲钻 孔。在此实施例中，在从板材去除多余的材料之前，将第一边缘区域和第二边缘区域两者朝 着后面弯曲。因此，在后面中形成两个冷却通道开口，而不用必须在冷却通道的任一端部处 提供堵塞物。根据本发明的第三实施例，该方法包括步骤通过在板材中钻出第一盲钻孔，为板 材提供第一冷却通道，其中，从第一边缘朝着第二边缘钻出第一盲钻孔，其中，将第一盲钻 孔的一端部布置在板材的第二边缘区域中；以及，在第二边缘区域中，钻出从板材的后面延 伸至第一盲钻孔的端部的连接孔，并在第一冷却通道与连接孔之间形成流体连通。在第一边缘区域中，板材朝着后面弯曲，因此，在后面中形成通向冷却通道的开 口。另一方面，在第二边缘区域中，提供连接孔，以形成通向冷却通道的第二开口。通向冷 却通道的此第二开口的形成基本上与在现有技术方法中使用的方法相对应。此实施例适于 将第一边缘区域中的入口连接管与第二边缘区域中的出口连接管连接。优选地，冷却板由以下材料中的至少一种制成铜、铜合金或钢。
现在将参照附图并通过实例描述本发明的优选实施例，附图中图1是穿过根据本发明的制造冷却板的方法的根据第一步骤的板材的示意性横 截面；图2是穿过根据第二步骤的板材的示意性横截面；图3是穿过根据第三步骤的板材的示意性横截面；以及图4是穿过根据第四步骤的板材的示意性横截面。
具体实施例方式冷却板用来覆盖冶金炉(例如，鼓风炉或电弧炉)的外壳的内壁。这种冷却板的 目的是形成(1)炉的内部和外炉壳之间的排热保护屏；和(2)用于耐火砖衬里、耐火喷浆 或加工中在炉内产生的增长层的锚定装置。现在参照附图，将注意，通过从板材11 (例如，由铜、铜合金或钢的铸造或锻造本 体形成)形成为板状本体12来形成冷却板10。此板状本体12 (通过参照图4，将对其进行 更严密的描述)具有前面14(也叫做热面，其将面向炉的内部)和后面16(也叫做冷面，其 将面向炉壁的内表面)。参照图4，板状本体12总体上具有四边形的形状，具有一对长边缘 (未示出)和一对短的第一和第二边缘22、24。现今的冷却板大多具有范围在600至1300mm 的宽度和范围在1000至4200mm的高度。然而将理解，其中，冷却板的高度和宽度可适应于 冶金炉的结构条件并适应于源于其制造过程中的限制。
冷却板10进一步包括用于冷却流体(通常是水)的连接管26、28。这些连接管 26,28从板状本体12的后侧连接至布置于板状本体12内的冷却通道30。如图4所示，这 些冷却通道30延伸穿过后面16附近的板状本体12。根据所提出的制造方法(将在下面进 一步详细地对其进行描述)，通过钻孔来形成这种冷却通道30。每个冷却通道30通常设置 有适当的入口连接管26和/或出口连接管28，冷却流体通过入口连接管供应至冷却通道 30中，冷却流体通过出口连接管离开冷却通道30。进一步参照图4，将注 意，前面14由槽32细分成片状肋34。横向地限定出片状肋 34的槽32可以铣削在板状本体12的前面14中。片状肋34平行于第一和第二边缘22、24 而从板状本体12的第一长边缘(未示出)延伸至第二长边缘(未示出)。它们垂直于板状 本体12中的冷却通道30。当冷却板10安装在炉中时，槽32和片状肋34被水平地布置。 它们形成用于将耐火砖衬里、耐火喷浆或加工中产生的增长层锚定至前面14的锚定装置。为了保证将耐火砖衬里、耐火喷浆材料或加工中形成的增长层极好地锚定至前面 14，应注意，槽32具有鸽尾形(或燕尾形)横截面，即，槽32的入口宽度比其底部处的宽度 窄。片状肋34的平均宽度优选地小于槽32的平均宽度。槽32的平均宽度的典型值在，例 如，40mm至IOOmm的范围内。片状肋34的平均宽度的典型值在，例如，20mm至40mm的范 围内。片状肋34的高度(其相当于槽32的深度)通常为板状本体12的总厚度的20%至 40%之间。现在将参照图1至图4更严密地描述用于制造冷却板10的方法，这些图代表处于 制造方法的不同主要步骤时的冷却板10。在第一步骤中，如图1所示，提供例如由铜、铜合 金或钢的铸造或锻造本体制成的板材11。这种板材具有总体上的四边形形状，其具有前面 14、后面16、一对长边缘(未示出)和一对短的第一和第二边缘22、24。应注意，板材11的 尺寸超过板状本体12的期望尺寸。从第一边缘22向板材11中钻出至少一个盲钻孔40，并 且该盲钻孔延伸至第二边缘区域42。盲钻孔40具有布置于第二边缘区域42中的端部44。 在本方法的后续步骤中，如图2所示，板材11以这样的方式变形第一边缘区域46朝着板 材11的后面16弯曲。这导致盲钻孔40的相应弯曲。未弯曲的盲钻孔40的中心轴线50 与第一边缘22处的盲钻孔40的中心轴线52之间的弯曲角度α可在30至45度之间。然 而，不应将此弯曲角度α理解为是限制性的。例如，弯曲角度α可根据板材11的厚度或 盲钻孔40的直径而大幅变化。在板材11变形之后，沿着由图2中的虚线55指示的切割线从板材11去除多余的 材料。如图3所示，产生的板状本体12同样是总体上的四边形的形状，具有前面14、后面 16、一对长边缘(未示出)和一对短的第一和第二边缘22、24。在板状本体12中形成总体 上平行于后面16的由盲钻孔40形成的冷却通道30。在第一边缘区域46中，冷却通道30 弯曲并通向后面16中。根据本发明的一个实施例，板状本体12在第二边缘区域42中可设置有孔60，该孔 从冷却通道30延伸至后面16。在从板材11加工多余的材料之后，产生的板状本体12进一步经过铣削步骤，其中 在板状本体12的前面14中形成槽32和断续的片状肋34。如上所述，这些槽32和肋34形 成用于将耐火砖衬里、耐火喷浆或加工中产生的增长层锚定至冷却板10的前面14的锚定
直ο
最后，连接管26、28连接至板状本体12的后面16。入口连接管26流体连接至第 一边缘区域46中的冷却通道30的开口，以将冷却流体供应至冷却通道30中。出口连接管 28流体连接至第二边缘区域42中的孔60，以将冷却流体从冷却通道30中排出。参考标号的说明10冷却板11 板材12板状本体14 前面16 后面22第一边缘
24第二边缘26入口连接管28出口连接管30冷却通道32 槽34 肋40盲钻孔42第二边缘区域44 端部46第一边缘区域α弯曲角度50未弯曲的盲钻孔的中心轴线52第一边缘处的盲钻孔的中心轴线55切割线60 孔。
权利要求
1.一种制造用于冶金炉的冷却板的方法，所述方法包括以下步骤 提供金属材料的板材，所述板材具有前面、相对的后面和四个侧边缘；以及通过在所述板材中钻出至少一个盲钻孔而为所述板材提供至少一个冷却通道，其中， 所述盲钻孔从第一边缘朝着相对的第二边缘被钻出； 其特征在于以下步骤以这样的方式使所述板材变形所述板材的第一边缘区域至少部分地朝着所述板材的 所述后面弯曲；以及从所述板材的所述前面和后面加工多余的材料，以制造具有板状本体的冷却板，其中， 通向所述冷却通道的开口位于所述后面中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在从所述板材的所述前面和后面加工多余的材 料之后，所述方法包括以下附加的步骤在所述板状本体的所述前面中形成槽和断续的片状肋，用于锚定耐火砖衬里。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述槽形成为在所述槽的入口处的宽度窄于在 所述槽的底部处的宽度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述槽形成为具有鸽尾形横截面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下附加的步骤 为每个形成于所述板状本体中的冷却通道提供连接管；将每个连接管的一端与通向布置于所述板状本体的所述后面中的相应冷却通道的开 口对准；以及将所述连接管连接至所述板状本体的所述后面，以建立每个连接管与其相关联的冷却 通道之间的流体连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述板状本体与所述连接管之间布置适配器， 所述适配器具有中空截锥的形状。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述板状本体的所述后面、所述连 接管、以及如果应用的所述适配器通过软焊或焊接连接在一起。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括以下步骤通过在所述板材中钻出第一盲钻孔而为所述板材提供第一冷却通道，其中，所述第一 盲钻孔从所述第一边缘朝着所述第二边缘被钻出；通过在所述板材中钻出第二盲钻孔而为所述板材提供第二冷却通道，其中，所述第二 盲钻孔从所述第一边缘朝着所述第二边缘被钻出；其中，以这样的方式布置所述第一和第二冷却通道它们的端部在第二边缘区域中会 合并在所述第一和第二冷却通道之间形成流体连通。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括以下步骤通过在所述板材中钻出第一盲钻孔而为所述板材提供第一冷却通道，其中，所述第一 盲钻孔从所述第一边缘朝着所述第二边缘被钻出；通过在所述板材中钻出第二盲钻孔而为所述板材提供第二冷却通道，其中，所述第二 盲钻孔从所述第二边缘朝着所述第一边缘被钻出；其中，以这样的方式布置所述第一和第二冷却通道它们的端部会合并在所述第一和 第二冷却通道之间形成流体连通。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括以下步骤通过在所述板材中钻出第一盲钻孔而为所述板材提供第一冷却通道，其中，所述第一 盲钻孔从所述第一边缘朝着所述第二边缘被钻出，其中，所述第一盲钻孔的端部布置在所 述板材的第二边缘区域中；在所述第二边缘区域中，钻出从所述板材的所述后面延伸至所述第一盲钻孔的所述端 部的连接孔并在所述第一冷却通道与所述连接孔之间形成流体连通。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述冷却板由以下材料中的至少一 种制成铜、铜合金或钢。
全文摘要
一种制造用于冶金炉的冷却板(10)的方法，包括步骤提供金属材料的板材(11)，该板材(11)具有前面(14)、相对的后面(16)和四个侧边缘；以及通过在板材(11)中钻出至少一个盲钻孔(40)为板材(11)提供至少一个冷却通道(30)，其中，从第一边缘(22)朝着相对的第二边缘(24)钻出该盲钻孔(40)。根据本发明的重要方面，该方法包括另外的步骤以这样的方式使板材(11)变形，即使板材(11)的第一边缘区域(46)至少部分地朝着板材(11)的后面(16)弯曲；以及从板材(11)的前面和后面(14，16)加工多余的材料，以制造具有板状本体(12)的冷却板(10)，其中，通向冷却通道(30)的开口位于后面(16)中。
文档编号C21B7/10GK102047060SQ200980119238
公开日2011年5月4日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年6月6日
发明者尼古拉斯·穆塞尔, 尼古拉斯·马戈利, 柯劳德·普莱梅尔丁 申请人:保尔伍斯股份有限公司