一种用于液态炉渣余热回收的凝固模复合冷却壁的制作方法

（一）技术领域

本实用新型涉及液态炉渣余热回收领域，特别涉及一种用于液态炉渣余热回收的凝固模复合冷却壁。

（二）

背景技术：

高温液态炉渣是金属冶炼过程产生的一种副产品，产量大，温度高，热焓值高，属于高品质的余热资源。在回收热量时，高温液态炉渣首先被注入余热回收装置的凝固模的换热组件中进行冷却、降温，在模壁即冷却壁上生成固态渣壳，并逐渐长大增厚，直至完全凝固，放出的热量通过冷却壁被冷却介质水带走以被利用。

在液渣凝固过程中，组成立方体形凝固模换热组件的一对相对的侧面冷却壁，可在外力作用下进行挤压操作，以促使固态渣壳与冷却壁脱离接触，提高凝固效率。组成冷却壁主体结构的是铜板，其特点是导热性好、传热效率高，但耐磨性能低，长期与高温炉渣接触并作相对运动，会产生一定损伤，而导致寿命降低，尤其是铜板的下部，在凝固完毕移出固态渣壳时，渣壳对下口处铜板的摩擦损伤更大。

（三）

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种传热效率高、耐磨性好、使用寿命长的用于液态炉渣余热回收的凝固模复合冷却壁。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种用于液态炉渣余热回收的凝固模复合冷却壁，包括铜板，铜板朝向凝固模中心轴线的一面为热面，另一面为冷面，其特征在于：所述铜板的热面下方设置有阶梯型缺口，且该缺口内附加有与铜板成为一体的复合钢板；铜板的冷面上设置有若干介质流通槽，铜板的冷面上连接有对介质流通槽进行封闭并对复合冷却壁进行支撑的背板。

本实用新型的主体结构采用铜板，铜板面向凝固模中心轴线的一面，即铜板的内侧面的上部与注入的高温液态炉渣接触，构成复合冷却壁之热面的上半部分；铜板内侧下部加装一块耐热耐磨的复合钢板，并使复合钢板的内侧面与炉渣接触，构成复合冷却壁之热面的下半部分。这样，上半部分可保证高效传热，下半部分解决耐磨问题，使凝固模冷却壁在满足工艺要求的前提下，使用寿命得到提高。

本实用新型的更优技术方案为：

所述复合钢板上设置有若干个贯穿板面的紧固套件安装孔，铜板在与复合钢板的对应位置上设置有若干个铜板连接套件孔，连接紧固套件连接在对应的紧固套件安装孔和铜板连接套件孔内；实现复合钢板与铜板的一体连接。

所述铜板的冷面上设置有若干个背板连接安装孔，背板连接安装孔内安装有连接背板的连接螺栓套件；铜板上部设置有贯穿整个铜板的顶离装置通行孔；便于复合冷却壁后面背板的安装，同时留出复合冷却壁外凝壳顶离装置在铜板上的通道。

所述安装连接紧固套件的紧固套件安装孔内在热面一端填充有耐火填塞料，耐火填塞料的外表面与铜板的热面平齐，防止炉渣进入紧固套件安装孔内，使得连接紧固套件及紧固套件安装孔受热损坏。

所述紧固套件安装孔为阶梯状圆孔，且靠近热面的一端直径较大，靠近铜板的一端直径较小；铜板连接套件孔的直径尺寸与连接紧固套件的端头尺寸相匹配。

所述连接紧固套件包括两端分别安装外端头螺母和内外螺母的双头螺柱，双头螺柱在外端头螺母一端上由外向内依次套设有外端头螺母、环一、环二、圆板一、圆板二；实现连接紧固套件与复合钢板及对应铜板的分别连接。

所述双头螺柱上没有螺纹的中间位置设置有沿中心轴线对称、间隔距离小于直径尺寸的相互平行的一对操作夹持面，这一对平行的操作夹持面可配合安装扳手工作，作为扳手接触的受力区，使得在将双头螺柱向内外螺母内拧紧或松下操作时更加方便，避免损伤。

所述铜板连接套件孔内设置有连接螺纹，连接螺纹与内外螺母相匹配，实现内外螺母在铜板上的安装。

应该指出，铜板下部加设了复合钢板后，虽因复合钢板的导热系数低些而牺牲了一定的传热效率，但由于凝固模下部先于上部与注入的液态炉渣接触，下部的炉渣的凝固传热时间会相对长些，这样就会有充足的时间导出热量，不会降低总的传热效果。另外，下部冷却传热速率适当降低一些，可适当减缓下部凝固渣壳形成，在一定程度上实现与上部凝固速率的同步，同时也抑制了下部凝固渣壳过早形成、长大，从而减轻冷却壁铜板在工艺过程中实施由外向内挤压操作时所产生的上下部位受力不均问题。

本实用新型中，复合钢板可拆卸，当磨损到一定程度后，可更换新的复合钢板，从而提高凝固模设备的整体使用寿命。

本实用新型采用复合式结构，在保证传热效率的前提下，解决冷却壁耐磨性能低的问题，以提高冷却壁的使用寿命，降低生产成本，提高作业率及生产效率。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型凝固模换热组件的立体结构示意图；

图2为本实用新型侧壁组合的剖面结构示意图；

图3为本实用新型冷面的结构示意图；

图4为图3所示b-b面剖面示意图；

图5为图3所示a-a面剖面示意图；

图6为图4所示c部位的分离结构示意图；

图7为本实用新型连接紧固套件的结构示意图；

图8为图7所示d-d面剖面示意图。

图中，1固定侧壁组合，2活动侧壁组合，3封底装置，4复合冷却壁，5背板，6热面，7冷面，8铜板，9复合钢板，10介质流通槽，11连接紧固套件，12紧固套件安装孔，13铜板连接套件孔，14耐火填塞料，15顶离装置通行孔，16背板连接安装孔，17外端头螺母，18环一，19环二，20圆板一，21圆板二，22双头螺柱，23内外螺母，24操作夹持面。

（五）具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。该实施例的主体结构由导热性能良好的铜板8和装配在铜板8下部的耐热耐磨的复合钢板9组成。

（一）基本情况

凝固模装置是炉渣余热回收装置的核心部件，液态炉渣在其中降温并凝固，释放出所携带的热量，通过冷却介质进行热量置换，实现热量回收、利用的目的。

本实用新型复合冷却壁4是一款已进行创新改进的、应用于凝固模换热组件的核心部件，优化取代凝固模上原有的可实现相同功能的单一结构的铜板冷却壁。凝固模换热组件为立方体结构的容器，由4块侧面冷却壁组合及安装在其下面的封底装置3一起围成一个空腔，用于容纳高温炉渣，使炉渣在内部冷却降温、凝固，并放出所含热量，通过冷却水带走利用。

（二）复合冷却壁式凝固模的组成与功能

立方体结构的复合冷却壁式凝固模，由四套侧壁组合围成立方体状的换热组件的侧面，包括两套固定侧壁组合1和两套活动侧壁组合2，且均两两相对平行布置；下面设一套封底装置3（本实用新型不包含封底装置3）。

每套侧壁组合由一块复合冷却壁4和一块对应配套的背板5构成，见图2，复合冷却壁4的一个表面朝向凝固模中心轴线，并与炉渣接触，叫热面6；另一个相对的表面叫冷面7，这个面与背板5配合，紧固连接在一起。复合冷却壁4由两部分构成，主体部分为导热性能良好的铜板8，其下部装配一块复合钢板9。铜板8的高度占据凝固模装置的全部有效高度，且在高度方向上呈阶梯状，上部厚度大、下部厚度小；呈阶梯状的一面为朝向凝固模中心轴线的那个面，上部凸出的部分，其表面构成复合冷却壁4的热面6的上半部分；下部凹下的位置，加装复合钢板9；复合钢板9的朝向凝固模中心轴线的表面与铜板8之阶梯状上端的凸出部分处于同一个平面，共同构成复合冷却壁4的热面6。铜板8的冷面7上开设若干介质流通槽10，用于流通传热用冷却介质，介质流通槽10的深度应小于铜板8最薄处的厚度；铜板8的冷面7与相应背板5配合在一起时，介质流通槽10的外缘即被背板5表面封闭，形成闭合的介质通道。见图3、图4及图5。介质流通槽10具有一定的横截面积，低温介质从一个端头流入，在流通过程中吸收来自炉渣的热量而被加热升温，通过整个流通距离后，低温的介质变成高温介质，从另一个端头流出，将热量传递给余热利用装置。横向传热过程是，在凝固模的上部，高温炉渣中的热量，首先传递到铜板8的热面6，之后沿铜板8厚度方向传递到冷面7后，被介质流通槽10中流动的介质带走；在凝固模的下部，因安装有复合钢板9，热量将从复合钢板9的表面逐渐沿复合钢板9及铜板8方向向冷面7传递。一般可用水作冷却介质。

根据工艺运动方式的不同而分别定义为固定侧壁组合1和活动侧壁组合2的4套侧壁组合，按附图1的表达的方式组成凝固模侧面换热组件。固定侧壁组合1固定安装在凝固模装置上；活动侧壁组合2则为活动组件，工作时可在外力驱动下作向内或向外的相对运动。固定侧壁组合1和活动侧壁组合2的工艺功能及结构原理相同，均由复合冷却壁4及配套的背板5组合而成，通过特定的连接件组合成一体，如附图2所示。

（三）复合冷却壁4的结构

复合冷却壁4的组成包括铜板8及安装在铜板8下部的复合钢板9；铜板8自上而下设计成阶梯状，上部厚度大，下部厚度小。上部呈现阶梯凸起的一面，作为复合冷却壁4的热面6的上段部分；下部凹下的部位，辅加一复合钢板9，该复合钢板9的朝向凝固模中心轴线的表面，构成复合冷却壁4热面6的下段部分；热面6的上段部分和下段部分处于同一平面上。复合钢板9通过若干个连接紧固套件11与铜板8的凹下部分紧密连接。

复合钢板9上设置若干阶梯状圆孔，贯穿整个厚度，为紧固套件安装孔12，且靠近热面6的一端直径较大，靠近铜板8的一端直径较小，圆孔的直径尺寸与连接紧固套件11的相关直径尺寸匹配。在铜板8的凹下部位，亦设置相应的圆孔，为铜板连接套件孔13，直径尺寸与连接紧固套件11的相应部位尺寸匹配，圆孔的深度小于铜板8之凹下区域的厚度，一般避免贯通。

复合冷却壁4组装完毕并通过连接紧固套件11连接后，圆孔的靠近热面6的一端，一般会剩余一段长度，需用耐火填塞料14填满，防止炉渣进入圆孔中，使得连接紧固套件11及紧固套件安装孔12受热损坏；耐火填塞料14外表面与复合冷却壁4的热面6平齐。

为便于理解铜板8、复合钢板9、连接紧固套件11、紧固套件安装孔12、铜板连接套件孔13及耐火填塞料14的相对位置关系与功能，将图4的c部位进行局部放大，并将此处的各个零件平行移动、分离开来加以说明，用图6表示。图6中所标注的直径尺寸均为数码代号，并非实际数值。设置在复合钢板9上的紧固套件安装孔12为阶梯状圆孔，靠近热面6一端的孔径较大，靠近另一端的孔径较小。较小的孔使得连接紧固套件11的双头螺柱22通过；较大的孔用于容纳连接紧固套件11的外端头螺母17、环一18、环二19、圆板一20、圆板二21等件，且孔径应适当大于外端头螺母17等件的最大横向尺寸，以保证在进行拧紧或松开外端头螺母17操作时，能够顺利放置套筒板手等工具。在铜板8下部凹下的区域，设置铜板连接套件孔13，其内部设有连接螺纹，与连接紧固套件11上的内外螺母23配套，使二者紧固在一起，进而通过连接紧固套件11的其他件使铜板8与复合钢板9紧固在一起。

复合冷却壁4上相应位置，设置若干个贯通整个厚度的圆孔，称为顶离装置通行孔15，作为凝固模装置的另一部件凝壳顶离装置上的运动部件的伸出、缩回时的运行通道，保证该运动部件工作顺利，实现其功能（本实用新型不包含凝壳顶离装置本身）。

在铜板8的冷面7一侧，设置若干开口于冷面7、深度小于铜板8厚度的背板连接安装孔16，用来放置连接螺栓套件，以使复合冷却壁4与相应的背板5连接并紧固成为一体（本实用新型不包含背板部件本身）。

铜板8可采用导热性能良好的铜金属材质，并经过相应的热处理来改善强度、硬度、耐磨性等指标；铜板8的热面覆设金属镀层，如镀铬、镀镍等，改善硬度、耐磨性，提高使用寿命。复合钢板9采用耐热耐磨性能良好的钢种，以保证使用过程变形、磨损尽可能小。

（四）连接紧固套件11的组成

连接紧固套件11用于对铜板8和复合钢板9进行连接，其组成见图7和图8，包括外端头螺母17、环一18、环二19、圆板一20、圆板二21、双头螺柱22、内外螺母23。内外螺母23安装在铜板8凹下区域的铜板连接套件孔13内，其内腔及外壁均设置连接螺纹，其外连接螺纹与铜板连接套件孔13内的内螺纹配合，其内连接螺纹与双头螺柱22的冷端头上的外螺纹配合，将双头螺柱22紧固在铜板8上。沿着双头螺柱22的自由端装入复合钢板9，并使之紧贴铜板8的凹下区域的表面。在双头螺柱22露出复合钢板9的一端，依次套上圆板二21及圆板一20；这是两块带孔圆板，内孔的直径稍大于双头螺柱22的基本直径，保证可以顺利套入；外缘的直径大于阶梯状紧固套件安装孔12底部的较小孔径并稍小于外部的较大孔径，使两块圆板可贴压在紧固套件安装孔12之小孔周围的铜板阶梯平台上。之后再在圆板的外面依次垫上内径及外径合适的环二19及环一18，最后在端头拧上外端头螺母17。安装紧固完毕，紧固套件安装孔12的外端仍然会剩余一定长度，在这段空间中填满耐火填塞料14，以起防热保护作用。

在圆柱型的双头螺柱22上靠近中间部位的没有加工螺纹的区域，设置一定长度的、关于双头螺柱22中心轴线对称的、间隔距离稍小于其所处位置基本直径尺寸且相互平行的一对操作夹持面24；这一对平行的操作夹持面24可配合安装板手工作，作为板手接触的受力区，使得在将双头螺柱22向内外螺母23内拧紧或松下操作时更加方便，且避免对双头螺柱22和内外螺母23的损伤，见附图7及附图8。

采用内外螺母23对铜板8和双头螺柱22进行固定连接，有一定的优越性，其与铜板8连接后，一般在相对较长时间内不进行拆卸，仅当需要更换双头螺柱22时，才需将双头螺柱22从内外螺母23中拧出以使二者分离；另外，只有在内外螺母23损坏需要更换时，才将其从铜板连接套件孔13内拧下。这种安装方式与双头螺柱22不通过内外螺母23而直接拧在铜板8上的安装方式相比，生产准备及维修维护时，可有效避免因双头螺柱22的频繁拆卸而导致铜板8过早损坏的情况发生，同时可减轻安装操作时对铜板8的外力冲击，从而提高铜板8使用寿命。

（五）技术效果

（1）组合式可拆分式的复合冷却壁4，有效使用寿命长，成本低；

（2）复合冷却壁4上半部分采用铜板8，导热系数大，热量传递效率高；下半部分采用耐热耐磨复合钢板9，解决侧面冷却壁下端部位磨损问题，综合效果好；

（3）复合钢板9易更换，维护、维修简单，劳动强度低；

（4）铜板8与复合钢板9采用连接紧固套件11固定连接，操作方便可靠；

（5）采用耐火填塞料14填充安装完毕的紧固套件安装孔12的剩余空间，可防止炉渣进入孔内导致连接紧固套件11及紧固套件安装孔12本身的损坏；

（6）铜板8的热面覆设金属镀层，改善硬度、耐磨性，提高使用寿命；

（7）铜板8冷面上开设沟状的介质流通槽10，与采用环状水缝式结构相比，铜板8结构刚性好，不易变形，且铜板8与背板5组合时，接触更紧密；

（8）双头螺柱22相应部位设置一对关于其中心轴线对称且平行的操作夹持面24，作为装卸时板手接触受力区，使得操作更加方便，且保护双头螺柱22等件不被损伤；

（9）采用内外螺母23对铜板8和双头螺柱22进行固定连接方式，可避免双头螺柱22直接拧在铜板8上的安装方式下的频繁拆卸所导致的铜板8过早损坏，且可减轻安装操作时对铜板的外力冲击。