[发明专利]高炉铸铜冷却壁的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金系统高炉部件制造技术领域，特别是一种高炉铸铜冷却壁的加工方法。

背景技术

目前，铜冷却壁作为高炉的冷却部件正成为高炉长寿最新、最先进的技术之一。当前国内外的冶金企业，通过在高炉上进行的铜冷却壁试验和操作均取得了成功，尤其是在大型高炉上铜冷却壁的产品制造技术已得到了较为广泛的应用。

铜冷却壁的制造主要有三种，即轧制铜板钻孔、连铸式铸出带孔板坯和铸造直接成型。武钢近年来通过自主创新，全面采用铸造成型的铸铜冷却壁，分别应用于武钢的五座高炉上。铸造直接成型又分为直接成型和铸管式两种工艺路线，经过实践证明，直接成型无法回避接管焊接的工序，所以我们主要采用铸管式的工艺方案。目前武钢生产制造铸管式--铸铜冷却壁主要是圆管形状的。但圆管形状的铸铜冷却壁几何厚度过大，散热条件较差，生产成本较高，管子与壁体之间的冶金结合强度也不太好。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉铸铜冷却壁的加工方法，使其铜冷却壁的冷却效果好，生产成本低，管子与壁体之间的冶金结合强度高。

本发明的目的由以下技术方案来实现：

本发明在加工铸铜冷却壁时首先将其中的冷却管制成为扁形管，然后放入砂型中进行铸造。

上述所加工的扁形冷却管为呈迂回状的“蛇”形单管，或由多根平行单管构成。

上述加工扁形冷却管时选用钢管、铜管或合金管。

经研究与计算表明，所制作的扁管铸铜冷却壁比圆管铸铜冷却壁的冷却性能好，即在等过流截面、等流量和流速的情况下，扁管比圆管的冷却效果可提高14.4％左右。现计算比较如下：

1.冷却水管截面形状及过流截面积：

(1)圆管冷却壁：单根圆钢管的截面(见图1)。设圆截面的直径d＝80mm，管壁厚＝6mm，则过流截面积：A圆管＝πd²/4＝3.14×(80-6×2)²/4＝3630(mm)²。

(2)扁管冷却壁：单根扁钢管的截面(见图2)。过流截面面积：相当一个圆(由左右两个半圆构成)加上一个长方形。此扁管由上面Φ80mm圆管压成，此时小圆直径为52mm，长方形的“长”和“宽”分别为52mm和44mm。则A′扁管＝A小圆+A长方形＝3.14×(52-6×2)²/4+44×(52-6×2)＝3016(mm)²。

2.圆管与扁管的流量与流速：

(1)若保持扁管与圆管的平均流速相同，即V′＝V；∵Q＝V·A(圆管)，Q′＝V′·A′(扁管)；∴Q′(扁管)/Q(圆管)＝A′(扁管)/A(圆管)＝3016×/3630＝0.831；Q′(扁管)＝0.831Q(圆管)

即在扁管与圆管的平均流速相同的条件下，扁管的流量比圆管的流量低，约为圆管的83.1％。

(2)若保持扁管与圆管的流量相同，即Q′(扁管)＝Q(圆管)

V′/V＝A/A′＝3630/3016≈1.204

V′≈1.204V

即在扁管与圆管的流量相同的条件下，扁管的流速比圆管的流速高，约为圆管的1.2倍。在等过流截面、等流量和流速的情况下，扁管比圆管的冷却效果可提高14.4％左右。很显然，若在同等冷却强度条件下，扁管可以节约较多冷却水。同时还可以减少铸铜冷却壁的厚度，节约大量有色件原材料，降低产品的制造成本。此外还可提高管子与壁体之间的冶金结合强度。综上所述，虽然仅仅是将圆管压成了扁管，但扁管铸铜冷却壁在冷却性能等方面均比现有的圆管铸铜冷却壁要好得多。

附图说明

图1是现有的圆管铸铜冷却壁的结构示意图。

图2是本发明所加工的扁管铸铜冷却壁的结构示意图。

具体实施方式

以上图2所公开的结构是本发明中一个实施例的结构。

图中，1为冷却壁的壁体；2为冷却管。

参阅图2，实施时可将圆钢管通过弯管机，采用专用模具，将其轧弯如图2所示的扁管形状，并将其放入砂型之中进行铸造成型即可。所加工的扁形冷却管为呈迂回状的“蛇”形单管，也可由多根(如四根)平行单管构成。加工时所选材料除钢管以外还可采用铜管或合金管，具体实施方式相同。本发明也适用于轧制孔的铜冷却壁，即扁孔形状比圆孔形状冷却效果更好。

以上叙述中若有未详细说明的内容，应为本领域的技术人员公知或应知的技术，在此不再赘述。