[发明专利]一种新型铜冷却板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种新型铜冷却板，其特征是：包括铜冷却板本体和盖板，铜冷却板本体上设有至少一条通水槽，通水槽的槽口开口于铜冷却板本体的侧壁上，盖板安装在通水槽的槽口上并且将通水槽的槽口封盖，并且盖板与铜冷却板本体的侧壁焊接，通水槽的内壁和盖板共同围成冷却通道；冷却通道由多个通道段组成，最接近铜冷却板本体热面的通道段为热面通道段，热面通道段的内部设有扰流结构。本发明还提供上述新型铜冷却板的一种制造方法。这种新型铜冷却板在热面通道段的内部增设扰流结构，能够减少冷却流体的边界层，提高了整个冷却通道的换热性能，提高了铜冷却板的冷却强度，延长了铜冷却板的使用寿命。

技术领域

本发明涉及高温冶炼炉领域，特别涉及一种新型铜冷却板及其制造方法。

背景技术

铜冷却板广泛应用于高炉、电弧炉、矿热炉等高温冶炼炉炉体，通过带走炉体耐材热量，保证冶炼炉长时间正常作业。例如高炉炉体的工作温度很高，局部温度能达到1600摄氏度以上。而常规高炉除了采用铜冷却壁，部分也采用铜冷却板。铜冷却板通过冷却水换热方式，带走多余热量，及时在炉内形成渣皮，延长了高炉使用寿命。但是工作过程中避免不了受到炉料和铁水对铜冷却板热面的冲刷。现有的铜冷却板（如图1所示），以铸造工艺为主，一般含铜量≥99.5%，允许工作温度为150℃，密度为8.4g/cm³，抗拉强度只有170MPa，硬度为35-45HB，换热系数为340W/(m·K)，容易产生气孔、疏松和裂纹等缺陷，使得铜冷却板热面的有效厚度得不到保障，经过一段时间使用，受到磨损或烧损后容易暴露铸造缺陷，严重时短时间就造成漏水而失效。

现有的铜冷却板也有采用埋管方式铸造的，像已经获得授权的中国实用新型专利“CN201520920274.2”中，公开了一种高炉多管强化冷却板，由铜板壁、耐磨合金衬板、水冷管及含镍耐热肋筋组成；在四块铜板壁框架的上下两面分别焊接有耐磨合金衬板，形成一中空的扁箱体，扁箱体内均布有至少4根通有工业水或软水的“U”形水冷管。这种高炉多管强化冷却板一般含铜量≥99.5%，换热系数为320W/(m·K)，且“U”形水冷管与冷却板之间难以形成冶金结合，在传热过程会存在气隙热阻，冷却强度降低，冷却板表面热量聚集，导致耐磨合金衬板的硬度和耐磨性降低，缩短了使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种新型铜冷却板及其制造方法，这种新型铜冷却板冷却强度高，使用寿命长。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种新型铜冷却板，其特征是：包括铜冷却板本体和盖板，铜冷却板本体上设有至少一条通水槽，通水槽的槽口开口于铜冷却板本体的侧壁上，盖板安装在通水槽的槽口上并且将通水槽的槽口封盖，并且盖板与铜冷却板本体的侧壁焊接，通水槽的内壁和盖板共同围成冷却通道；冷却通道由多个通道段组成，最接近铜冷却板本体热面的通道段为热面通道段，热面通道段的内部设有扰流结构。

通常，上述铜冷却板本体朝向高温冶炼炉炉腔的一面为热面，背向高温冶炼炉炉腔的一面为冷面。上述冷却通道的进水口和出水口一般设置在铜冷却板本体的冷面上。

通常，上述热面通道段通常为直线形通道段并且平行于铜冷却板本体热面。

上述铜冷却板本体通过机加工（如铣削）去除材料或者增材制造的方式在铜冷却板本体侧壁得到所需要的通水槽，或者采用锻造加工方式形成通水槽；接着通过机加工（如铣削）或者增材制造的方式制得所需要的盖板，最后将盖板安装在通水槽的槽口上并且将通水槽的槽口封盖，此时通水槽的内壁与盖板之间构成一冷却通道，使冷却流体能够在冷却通道中通行。

采用在铜冷却板本体侧面加工通水槽后封盖盖板的方式形成冷却通道，可采用铣削等机械加工方式或增材制造的方式在铜冷却板本体形成通水槽，通水槽加工更为方便，且其路线和横截面形状可根据需要灵活设置，从而形成所需路线和横截面形状的冷却通道。在保证刀具可达性的情况下，冷却通道的截面形状多样（如半圆型，矩形，三角形、长圆形、抛物线型等），实现不同位置、不同应用部位对冷却强度的需求。