一种新型复合冷却壁的制作方法

1.本实用新型涉及炼铁高炉的炉体冷却设备，具体涉及一种新型复合冷却壁。


背景技术：

2.在现有高炉中，铜冷却壁由于其优良的导热性，被广泛应用在高炉的炉身下部、炉腰和炉腹等炉况条件比较恶劣的区域，以加强炉体的防护并延长炉体的使用寿命，为高炉长寿起到重要作用。铜冷却壁作为一种先进的高炉炉体冷却设备，代表着高炉长寿的发展方向已是行业的共识，也在国内外高炉中得到大规模的应用。
3.然而，铜冷却壁在长期使用过程中，当铜冷却壁热面的耐火材料随着时间的推移被冲刷磨损而逐渐消失后，虽然铜冷却壁能依靠热面凹槽和自身优良的导热能力在短时间内重新挂渣以保护铜冷却壁，但部分高炉由于设计和使用的问题，高炉炉况波动激烈时，会导致铜冷却壁热面的渣皮频繁脱落和重建，使得铜冷却壁本体热面反复受到高温炉气流及炉料的冲刷磨损，从而使铜冷却壁上的热面凹槽逐渐被磨平；铜冷却壁的热面在没有热面凹槽的情况下，难以形成挂渣保护，容易因为铜冷却壁热面磨损漏水而影响生产。由于常规铜冷却壁的热面凹槽与铜冷却壁本体为一体式结构，在热面凹槽被磨平之后是无法修复的，因此在热面凹槽磨损后，只能停炉对整块铜冷却壁进行更换，其维修更换的工期较长、成本高，影响高炉生产效率。
4.另外，由于铜材为贵金属，所以铜冷却壁的整体造价较高。而且铜冷却壁进行制造时，在其热面通常还需预留一部分厚度(约30
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50mm)用于加工热面凹槽，铜冷却壁本体消耗铜材较多，材料利用率低且加工成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型复合冷却壁，这种新型复合冷却壁能有效节约维护时间和成本，并且能够延长冷却壁的使用寿命。
6.为了解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
7.一种新型复合冷却壁，包括冷却壁本体，冷却壁本体中设有至少一条冷却通道，其特征在于：所述新型复合冷却壁还包括多条金属肋，各条金属肋均固定安装在冷却壁本体的热面上，并且金属肋与冷却壁本体的热面紧密接触，相邻两条金属肋之间的间隙构成热面凹槽。
8.上述冷却壁本体使用时朝向高炉炉腔的一面为热面，背向高炉炉腔的一面为冷面。
9.上述新型复合冷却壁中，金属肋安装在冷却壁本体的热面上后，相邻的两条金属肋和冷却壁本体的热面之间会形成热面凹槽，热面凹槽中可以安装耐火砖或填充其他耐火材料，也可以安装钢砖。通过将冷却壁本体和金属肋分开制造后再进行连接，当金属肋在使用一段时间后出现损坏，导致热面凹槽被逐渐磨平时，只需要停炉后直接在炉内将金属肋拆下并快速更换损坏的金属肋，就能形成新的热面凹槽，无需将冷却壁整块拆下更换，能大
幅节约时间和成本，减少停炉时间。同时，热面凹槽无需采用加厚冷却壁本体厚度后再进行铣削的方式即可形成，能大幅减少冷却壁本体的铜材消耗（可以减少10
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30%的铜材用量），节约材料成本；金属肋可以作为冷却壁本体的加强筋，提高冷却壁本体的强度，延长冷却壁本体的使用寿命。
10.上述金属肋可以通过螺栓锁固或焊接的方式固定在冷却壁本体上。
11.一种优选方案中，所述金属肋上设有至少一个第一通孔和至少一个与第一通孔相对应的第一锁紧螺栓，所述冷却壁本体的热面上设有至少一个与第一锁紧螺栓相对应的第一螺孔，第一锁紧螺栓穿过第一通孔并与第一螺孔螺纹连接，第一锁紧螺栓的头部与冷却壁本体的热面共同将金属肋夹紧。
12.另一种优选方案中，所述冷却壁本体上设有至少一个第二通孔和至少一个与第二通孔相对应的第二锁紧螺栓，所述金属肋上设有至少一个与第二锁紧螺栓相对应的第二螺孔，第二锁紧螺栓穿过第二通孔并与第二螺孔螺纹连接，第二锁紧螺栓的头部与金属肋共同将冷却壁本体夹紧。
13.另一种优选方案中，所述金属肋焊接在冷却壁本体的热面上。
14.金属肋可以全部采用螺栓锁固在冷却壁本体上；金属肋也可以全部焊接在冷却壁本体上；也可以部分金属肋焊接在冷却壁本体的热面上，其余金属肋通过螺栓锁固在冷却壁本体上。
15.优选方案中，各条所述金属肋的截面形状均为梯形、长方形或台阶状。金属肋的截面形状也可以是其他异形结构。由相邻的两条金属肋和冷却壁本体的热面之间形成的热面凹槽会相应地为燕尾槽（横截面呈梯形，且槽口宽度小于槽底宽度）、方槽（横截面呈矩形）或t字形槽，或者横截面为其他形状的条形凹槽。
16.优选方案中，各条金属肋自上至下依次固定安装在冷却壁本体的热面上。金属肋通常横向设置。
17.优选方案中，各条金属肋相互平行。各条金属肋也可以互不平行，相邻两条金属肋和冷却壁本体的热面之间形成开口一端大另一端小的热面凹槽。
18.相邻金属肋之间的间距可以相等也可以不相等。
19.一种优选方案中，所述金属肋为一体结构。金属肋的材料可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢等，也可以采用纯铜或铜合金。
20.另一种优选方案中，所述金属肋由多节金属肋段拼接而成。各节的金属肋段可采用不同金属材料制成，形成交错间断的复合槽肋。各节的金属肋段也可采用同样的金属材料制成。更优选一条金属肋中，相邻两个金属肋段之间具有间隙，这些间隙自然形成应力槽，使冷却壁的变形更均匀，减小对高炉顺行的影响。金属肋段的材料可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢等，也可以采用纯铜或铜合金。
21.优选方案中，所述冷却壁本体中设有多条冷却通道，这多条冷却通道均为直线形冷却通道，各冷却通道相互平行，冷却通道的两端分别连接有进出水管，进出水管固定安装在冷却壁本体的冷面上。通常，各条冷却通道互不连通。一个冷却通道和两端的进出水管组成一个冷却水路，这样，冷却壁具有并排的多组冷却水路。工作时，冷却流体从一端的进出水管进入到冷却通道内，冷却流体流经冷却通道后从另一端的进出水管流出，能够有效带走冷却壁本体上的热量。上述冷却通道可采用钻孔或其他机械加工在冷却壁本体上去除材
料的方式得到（钻孔后其端部用端部堵头进行焊接封堵，并在冷面上相应的位置加工用于与进出水管连接的第三通孔）。冷却通道的截面可为圆孔、扁孔、椭圆孔或复合孔。上述复合孔是由两个以上相互连通的圆孔组成（通常，复合孔中各圆孔相互平行），复合孔中相邻两圆孔所在的圆相交，相邻两圆孔的圆心距小于两圆孔的半径之和。
22.上述冷却壁本体可以是直板，也可以是弧形板，相应的，冷却壁本体的热面是平面或弧面。
23.上述冷却壁本体可以整体采用纯铜或铜合金制成，冷却壁本体通常采用锻压铜板或轧制铜板制成。
24.上述冷却壁本体也可以铜质板和冷面加强板组成，冷面加强板的内表面与铜质板的外表面连接在一起。冷面加强板的外表面构成冷却壁本体的冷面，铜质板的内表面构成冷却壁本体的热面。铜质板采用的材料可以为纯铜或铜合金，冷面加强板可为钢板或铸铁板。冷面加强板能够增强整个冷却壁本体的机械强度，提高冷却壁的抗变形能力。上述冷面加强板与铜质板之间的连接，采用的连接工艺可以为分子间结合连接（如铸、锻、焊等工艺）、非分子间结合连接（如机械连接、粘接），或者以上两种连接工艺相结合。
25.本实用新型的有益效果在于：这种新型复合冷却壁当冷却壁本体上的热面凹槽被逐渐磨平时，可以通过在炉内直接对金属肋进行拆除更换，使铜冷却壁的热面上形成新的热面凹槽，无需将整块铜冷却壁进行拆卸更换，能有效节约维护时间和成本，减少停炉时间，并且能够延长冷却壁的使用寿命。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例1中新型复合冷却壁的侧视图；
27.图2为本实用新型实施例1中金属肋与冷却壁本体连接部位的剖视图；
28.图3为本实用新型实施例2中金属肋与冷却壁本体连接部位的剖视图；
29.图4为本实用新型实施例3中金属肋与冷却壁本体连接部位的剖视图；
30.图5为本实用新型实施例4中新型复合冷却壁的正视图；
31.图6为本实用新型实施例5中新型复合冷却壁的侧视图。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述：
33.实施例1
34.如图1
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2所示的一种新型复合冷却壁，包括冷却壁本体1和多条金属肋2，冷却壁本体1中设有多条冷却通道101，各条冷却通道101均为直线形冷却通道101，各冷却通道101相互平行，冷却通道101的两端分别连接有进出水管3，进出水管3固定安装在冷却壁本体1的冷面上；各条金属肋2均固定安装在冷却壁本体1的热面上，并且金属肋2与冷却壁本体1的热面紧密接触，相邻两条金属肋2之间的间隙构成热面凹槽4。
35.上述冷却壁本体1使用时朝向高炉炉腔的一面为热面，背向高炉炉腔的一面为冷面。
36.上述新型复合冷却壁中，金属肋2安装在冷却壁本体1的热面上后，相邻的两条金属肋2和冷却壁本体1的热面之间会形成热面凹槽4，热面凹槽4中可以安装耐火砖或填充其
他耐火材料，也可以安装钢砖。通过将冷却壁本体1和金属肋2分开制造后再进行连接，当金属肋2在使用一段时间后出现损坏，导致热面凹槽4被逐渐磨平时，只需要停炉后直接在炉内将金属肋2拆下并快速更换损坏的金属肋2，就能形成新的热面凹槽4，无需将冷却壁整块拆下更换，能大幅节约时间和成本，减少停炉时间。同时，热面凹槽4无需采用加厚冷却壁本体1厚度后再进行铣削的方式即可形成，能大幅减少冷却壁本体1的铜材消耗（可以减少10
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30%的铜材用量），节约材料成本；金属肋2可以作为冷却壁本体1的加强筋，提高冷却壁本体1的强度，延长冷却壁本体1的使用寿命。
37.各条冷却通道101互不连通。一个冷却通道101和两端的进出水管3组成一个冷却水路，这样，冷却壁具有并排的多组冷却水路。工作时，冷却流体从一端的进出水管3进入到冷却通道101内，冷却流体流经冷却通道101后从另一端的进出水管3流出，能够有效带走冷却壁本体1上的热量。
38.金属肋2上设有多个第一通孔201和多个第一锁紧螺栓202，冷却壁本体1的热面上设有多个与第一锁紧螺栓202相对应的第一螺孔102，第一锁紧螺栓202穿过第一通孔201并与第一螺孔102螺纹连接，第一锁紧螺栓202的头部与冷却壁本体1的热面共同将金属肋2夹紧。各条金属肋2的截面形状均为梯形。由相邻的两条金属肋2和冷却壁本体1的热面之间形成的热面凹槽4为燕尾槽。各条金属肋2自上至下依次固定安装在冷却壁本体1的热面上。金属肋2为一体结构，金属肋2横向设置，并且各条金属肋2相互平行；相邻金属肋2之间的间距相等；金属肋2的材料为碳钢。
39.上述冷却壁本体1直板。上述冷却壁本体1整体采用纯铜制成。
40.实施例2
41.本实施例与实施例1的区别在于：如图3所示，冷却壁本体1上设有多个第二通孔103和多个第二锁紧螺栓104，金属肋2上设有多个与第二锁紧螺栓104相对应的第二螺孔203，第二锁紧螺栓104穿过第二通孔103并与第二螺孔203螺纹连接，第二锁紧螺栓104的头部与金属肋2共同将冷却壁本体1夹紧。
42.实施例3
43.本实施例与实施例1的区别在于：如图4所示，金属肋2焊接在冷却壁本体1的热面上。
44.实施例4
45.本实施例与实施例1的区别在于：如图5所示，金属肋2由多节金属肋段204拼接而成。
46.实施例5
47.本实施例与实施例1的区别在于：如图6所示，冷却壁本体1’由铜质板105’和冷面加强板106’组成，冷面加强板106’的内表面与铜质板105’的外表面连接在一起。冷面加强板106’的外表面构成冷却壁本体1’的冷面，铜质板105’的内表面构成冷却壁本体1’的热面。铜质板105’采用的材料为纯铜，冷面加强板106’为钢板。冷面加强板106’能够增强整个冷却壁本体1’的机械强度，提高冷却壁的抗变形能力。