[发明专利]冷却板及其制造方法

说明书

本发明一方面涉及如权利要求1前序特征所述的、用在冶金炉且尤其是熔炉或竖炉的内炉衬中的冷却板。另一方面，本发明的目标是如权利要求5前序特征所述的制造冷却板的方法。

冶金炉为了绝热而配备有可更换的内金属炉衬，由耐热材料如耐火粘土构成的绝热材料被固定在炉衬上。炉内温度是如此之高，以至需要冷却炉衬。与之有关地采用了设有成一体的冷却剂流槽的冷却板。这样的冷却板通常设置在炉壳和炉衬之间并且与炉子的冷却系统相连。在面对炉内的侧面上，冷却板一般涂有耐火材料。

知道了这样一种冷却板，其中冷却剂流槽是通过在铸铁中注入的管形成的。这种冷却板因铸铁导热性差并且因冷却管与板体之间的阻力而散热较少，这是由氧化层或空气间隙造成的。

铜和铜合金具有相对灰口铸铁而明显改善的导热性。DE 2907511C2与之有关地披露了一种竖炉用冷却板，它由铜或低合金化铜合金构成并且是由锻造或轧制的铜锭制成的。在这种结构方式中，通过机械式钻深孔而形成的冷却剂流槽位于铜板内。钻到冷却板中的冷却剂流槽通过焊接或钎焊螺纹塞而被密封起来。通向冷却剂流槽的进口管位于冷却板背面，它们被焊接或钎焊到输送冷却剂或排出冷却剂所需的管接头上。

此外，根据DE 19801425 A1所述，通过机械磨蚀材料而把冷却剂流槽引入冷却板中并且用盖板覆盖如此形成的槽路被视作是现有技术。此外，盖板必须密封地被固定在冷却板上。但是，这种拟定方式因所必须进行焊接而非常不利。

就冷却剂流槽而言，事实证明了具有非圆形即椭圆形或长圆形横截面的冷却剂流槽是有效的，这是因为它们提供了比较大的传热面。与之有关地，知道了具有非圆形冷却剂流槽的铸造铜质冷却板。但它们具有这样的缺陷，即材料是粗晶的并且不均匀。由此导致了较差的导热性和材料过早疲劳的危险。难于确定在铸造冷却板上的材料结构缺陷或损伤如微裂纹也是不利的。

因此，基于现有技术，本发明的任务是提供一种冷却效果提高的且质量得到改善的高效冷却板以及描述一种低成本制造具有冷却剂流槽的冷却板的方法。

根据本发明，完成上述任务实体部分的解决方案在于权利要求1特征部分的特征。

这样一个冷却板的特征是它具有一个板体，所述板体在使冷却剂流槽变形成最终横截面的情况下减薄并且具有平均晶粒尺寸小于10毫米的细晶组织。

这种板体可以由具有细晶组织的塑性化铜材(塑性合金)构成。但也可以想象到轧制材料或铸造材料。当原则上可以实现铜材热变形时，根据本发明，优选组合式冷/热变形且尤其是采用轧制技术的减厚。

晶粒尺寸小于5毫米并最好为0.005毫米-2毫米被认为是很有利的。

根据权利要求3的特征，冷却剂流槽的最终横截面成椭圆形即长圆形。由此一来，确保了最佳传热面以便散热或冷却冷却板。

根据权利要求4的特征，板体在一侧具有用于容纳耐火材料的槽。

本发明的冷却板以更强的冷却能力和在面对炉内侧或熔融物上的面上的均匀热截面形状而著称。细晶组织明显改善了导热性能。在尤其是与长圆形冷却剂流槽最终横截面的组合方案中，可以减小冷却板的壁厚。冷却效果明显改善。为此，可以获得材料节约。

根据方法，通过权利要求5特征部分的特征完成了本发明所提出的任务。

此后规定了，首先提供一个由铜材制成的且其初始厚度大于板体的最终厚度的管。所述管由塑性合金、铸造材料或轧制材料构成。随后，通过至少一个变形步骤减小管厚，确切地说，将管减小到板体最终厚度。减薄可以通过轧制、锻造、压制或挤压实现。也可以设想到组合采用这些加工方式。在达到最终厚度前，在管或板体中形成冷却剂流槽，就是说，冷却剂流槽可以事先位于管中或者在减小厚度过程中形成冷却剂流槽。在这种情况下，可以设想到在同时改变其横截面的情况下进行分级加工。

本发明的方法加工技术合理以及成本低廉并且提供了一种质量出色的且具有这样的板体的冷却板，即所述板体的特点是它具有平均晶粒尺寸小于10毫米的组织。通过变形，可以得到晶粒尺寸等于0.005毫米-2毫米的更细的组织。

最后，被减小到最终厚度的板体可以借助超声波材料检测来寻找组织缺陷或可能有的损伤。

在权利要求6的特征中提出了本发明的一个有利的实施例。在这里，在达到最终厚度之前，在管或板体中开设了具有圆形横截面的槽。槽的成型可以利用所有已知的加工措施来实现。随后，管或板体被减小到最终厚度，而槽的横截面也同样变形，确切地说是变成了椭圆形，因此成长圆形。槽的横截面有助于提高导热性。