专利名称：一种强制直冷式铜瓦的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种强制直冷式铜瓦。
背景技术：
矿热电炉铜瓦是在高温下长期工作的重要部件，要求有良好的导电、导热性能及优良的高温机械性能。现在使用的铜瓦有铸造铜瓦和锻造铜瓦两大类，冷却方式均为水冷式，铸造铜瓦的具有很好的高温机械强度、良好的低温导电性能，易于制造成各种外形结构的导电铜瓦，但由于导热性能差，使铜瓦工作温度高导至导电性能下降，机械性能降低，极易损坏，频繁更换铜瓦，严重影响电炉的经济指标，而锻造铜瓦虽导热性好，但高温机械强度低，易变形，容易引起“打弧”，导致铜瓦损坏，且制作成本高、价格昂贵，仅适合造形状比较简单的铜瓦，因而大量电炉还主要使用铸造铜瓦。目前各厂家生产的铸造铜瓦均采用预埋表面平滑的冷却管，此方法铜瓦本体材料和冷却管结合差，并存在大量显微间隙，导热系数低。在使用过程中由于两种材料工作环境温差大，热膨胀系数不一致，使冷却水管与本体材料进一步剥离，产生更大间隙，热阻急剧增加，铜瓦温度迅速上升，导电性能降低、电阻增大、导热下降、机械强度降低，从而进一步引发铜瓦本体材料和冷却管结合之间的机械强度下降，产生更大间隙，如此恶性循环，使铜瓦会在短期内损坏，导致电炉电耗上升、经济指标降低。因此铸造合金铜瓦的根本问题在于如何解决导热问题。
发明内容
本实用新型的目的在克服现有技术的缺点，发明一种在铜瓦本体内部装有外壁为凸凹相间的倒梯形(或燕尾槽形)冷却管，这种冷却管外壁让两种材料的接触面积加大、表层局部互熔，且克服两种材料膨胀所产生的间隙、传热效果更好的强制直冷式铜瓦。
本实用新型的结构是由铜瓦本体、冷却水管和抱紧斜铁槽结构的一种强制直冷式铜瓦，其特征是在铜瓦本体内装有至少一根外壁为凸凹相间倒梯形螺纹形状的冷却水管，铜瓦本体与冷却水管外壁倒梯形之间犬牙交错紧密相接；外壁为倒梯形螺纹形状的冷却水管的进出口可在铜瓦本体侧部或上部，冷却水管最好为一根；冷却水管的外壁还可为凸凹相间的单边倒梯形、蘑菇形、螺栓栓头形。
工作原理是由于本实用新型冷却水管(8)外壁为凸凹相间的倒梯形螺纹形状(或燕尾槽形形状)，因此以铜瓦本体(3)内部接触部位也呈正梯形形状，两种材料之间的接触面呈犬牙交错，当铜瓦受热时，铜瓦热胀冷缩，因铜瓦本体(3)与冷却水管(8)材料不一致，膨胀系数不同，铜瓦本体(3)与冷却水管(8)两种材料被犬牙交错的两个接触面相互扣紧，从而阻挡两种接触面之间在热胀冷缩时产生的间隙或者间隙进一步增大的可能性。一方面由于铜瓦本体(3)与冷却水管(8)两种材料之间是犬牙交错的倒梯形螺纹形状，使冷却水管(8)外壁接触面积增大近一倍，便于冷却，提高冷却效率；另一方面冷却效率的提高，也相对减少铜瓦本体(3)与冷却水管(8)接触面之间因热胀冷缩出现间隙产生剥落的可能性。此外，在实际使用过程中，由于铜瓦本体(3)与冷却水管(8)之间是倒梯形螺纹形状相接，冷却水管(8)倒梯形头部尖角部位在高温铜水浇铸过程中会局部熔化，两种材料紧密结合互溶，大大提高铜瓦整体传热效率。上述三种因素共同作用，有效地提高本实用新型强制直冷式铜瓦的冷却效率，延长每块铜瓦的使用寿命，实现发明目的。
本实用新型具有结构简单，制作容易，表层互溶，传热效率明显提高，显著降低铜瓦的温度，改善铜瓦的导电性能，提高电炉经济指标，每块铜瓦的使用寿命比原来延长2/3以上(达18月以上)，效果明显。
以下结合附图所示实施例，对本实用新型发明结构作进一步说明，但保护范围不限于此实施例。
图1为本实用新型强制直冷式铜瓦的结构示意图。其中铜瓦中冷却水管的进出水口(6)在铜瓦本体的上部。
图2为图1所示强制直冷式铜瓦F-F方向的剖视图。
图3为图1所示强制直冷式铜瓦的右视图。
图4为本实用新型强制直冷式铜瓦的P部位的局部放大图。
图5为本实用新型强制直冷式铜瓦的另一种结构示意图。其中铜瓦中冷却水管的进出水口(6)在铜瓦本体的侧部。
图6为图5所示强制直冷式铜瓦A-B-C-D方向的剖视图。
图7为图5所示本实用新型强制直冷式铜瓦的右视图。
图8为图7强制直冷式铜瓦冷却水管(8)进水口E-E方向的剖视图。
图9为本实用新型强制直冷式铜瓦的Q部位的局部放大图。
图10为本实用新型强制直冷式铜瓦安装在矿热电炉中使用状态示意图。
具体实施方式
如图1所示结构，冷却水管(8)采用厚壁铜管、铁管或者不锈钢管制作为外壁为凸凹相间的倒梯形螺纹形状冷却水管(8)，将冷却水管(8)放入砂型中，再用含铜量为98％的铬铜合金经高温熔化后，浇铸成尺寸为380mm×850mm矿热电炉用铜瓦本体(3)，铜瓦本体(3)的底部为凹弧状，铸件再依设计图纸要求机械加工即可。
1-炉壳；2-炉料；3-铜瓦本体；4-铜瓦外部冷却水的进出水管；5-电极；6-瓦中冷却水管的进出水口；7-导电座；8-铜瓦内部的倒梯形螺纹形状冷却水管；9-抱紧斜铁槽。
权利要求1.一种强制直冷式铜瓦，由铜瓦本体(3)、冷却水管和抱紧斜铁槽(9)组成，其特征是在铜瓦本体(3)内装有至少一根外壁为凸凹相间倒梯形螺纹形单边倒梯形形状、蘑菇形形状或螺栓栓头形形状的冷却水管(8)，铜瓦本体(3)与冷却水管(8)外壁倒梯形之间紧密相接。
2.根据权利要求1所述的一种强制直冷式铜瓦，其特征在于外壁为倒梯形螺纹形状的冷却水管(8)的进出口(6)可在铜瓦本体(3)侧部或上部，倒梯形螺纹形状的冷却水管(8)为一根。
专利摘要本实用新型涉及一种强制直冷式铜瓦，其特征是在铜瓦本体内装有至少一根外壁为凸凹相间倒梯形螺纹形状的冷却水管，铜瓦本体与冷却水管外壁倒梯形之间犬牙交错紧密相接；冷却水管的进出口可在铜瓦本体侧部或上部，冷却水管最好为一根；冷却水管的外壁还可为凸凹相间的单边倒梯形、蘑菇形、螺栓栓头形。本实用新型铜瓦具有结构简单，制作容易，表层互溶，传热效率明显提高，显著降低铜瓦的温度，改善铜瓦的导电性能，提高电炉经济指标，每块铜瓦的使用寿命比原来延长2/3以上(达18月以上)，效果明显。
文档编号H05B7/00GK2810092SQ20052002232
公开日2006年8月23日 申请日期2005年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者杨春国 申请人:杨春国