專利名稱：高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，尤其是大型高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置。
背景技術(shù)：
煉鐵高爐的爐底結(jié)構(gòu)主要是導(dǎo)熱材料構(gòu)成如半石墨炭磚結(jié)合陶瓷杯，由于爐內(nèi)的溫度高達(dá)1600℃左右，必須進(jìn)行冷卻，現(xiàn)有的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置是單層直通水冷管，平行設(shè)置在爐底，以軟水密閉循環(huán)冷卻大中型煉鐵高爐，冷卻水從直通水冷管的一端流入從另一端流出，把爐底的熱量帶出。一般容量為1000m3以上的煉鐵高爐特別是1650m3以上的高爐，投產(chǎn)后爐缸、爐底初始溫度就比同類型高爐高，高爐開(kāi)爐不久爐缸、爐底溫度逐步升高，隨著高爐冶煉不斷強(qiáng)化，在高爐利用系數(shù)較低時(shí)，如2.0時(shí)，用直通水冷管的冷卻裝置還可以正常生產(chǎn)，當(dāng)高爐利用系數(shù)提高到2.4時(shí)，這類爐底冷卻裝置就不能滿足高爐生產(chǎn)要求，因爐缸、爐底冷卻系統(tǒng)與耐火砌體之間熱阻過(guò)大，炭搗料層導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)低，為0.786～2.096W/m.k，達(dá)不到要求，整體傳熱效果差，導(dǎo)致磚襯熱量積蓄，爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量帶不出來(lái)，從而造成爐底與爐缸溫度異常升高，如容量為1650m3的高爐，以高爐爐底中心標(biāo)高6.5 m位置的溫度高達(dá)932℃，7.3m位置的溫度升高到914℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了高爐正常的溫度范圍，有導(dǎo)致高爐爐缸燒穿的危險(xiǎn)，嚴(yán)重危及高爐的安全生產(chǎn)。高爐利用系數(shù)只能降低到2.0，日產(chǎn)量只有3300噸，直接影響到鐵產(chǎn)量?，F(xiàn)在為了增加鐵產(chǎn)量，必須提高舊高爐的利用系數(shù)，需在舊高爐增設(shè)爐底冷卻裝置，需要有適應(yīng)于舊高爐的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置的上述不足提高舊高爐的利用系數(shù)，本實(shí)用新型提供一種傳熱效果好的在舊高爐增設(shè)的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置。
本實(shí)用新型的構(gòu)思是采用內(nèi)水管與外水管構(gòu)成的雙層水冷卻裝置，內(nèi)水管為進(jìn)水管，外水管為出水管即冷卻管，在水冷管外灌注高導(dǎo)熱炭持材料，提高導(dǎo)熱效率，外水管把高爐爐底的熱量帶出，降低高爐爐缸與爐底的溫度。
本實(shí)用新型包括水冷管，水冷管設(shè)置在高爐底的炭搗料層，其特征是所說(shuō)的水冷管具有外水管與內(nèi)水管，外水管為無(wú)縫鋼管，外水管的直徑為Φ50-Φ70mm，內(nèi)水管為不銹鋼管，內(nèi)水管的直徑為Φ30-Φ34mm，外水管的兩端焊接著密封板，在作為進(jìn)出水的后端焊接著作為出水的斜水管，斜水管與外水管相通，在外水管焊接斜水管一端的密封板的中部有通孔，內(nèi)水管安裝在外水管內(nèi)并有一端由該通孔伸到外水管外，該通孔與內(nèi)水管之間焊接密封，水冷管的另一端為前端，內(nèi)水管伸到外水管內(nèi)的前端與水冷管前端的密封板之間有不小于300mm的距離，在內(nèi)水管與外水管之間有墊塊并有均勻的間隙。在外水管下焊接著與外水管并列的長(zhǎng)度相等的用于安裝熱電偶的熱電偶鋼管與排氣鋼管，熱電偶鋼管與排氣鋼管的直徑為Φ8-Φ10mm。熱電偶插到熱電偶鋼管內(nèi)，檢測(cè)的溫度點(diǎn)為水冷管前端頭的溫度，把溫度電信號(hào)顯示在主控室的計(jì)算機(jī)畫(huà)面上。為了保證水冷管安裝后水冷管前端能夠灌漿飽滿，在外水管的前端焊接著長(zhǎng)50-120mm一至三個(gè)支桿，即水冷管安裝后，水冷管與深孔的頂端留有一定的空間，確保灌漿時(shí)高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料流動(dòng)通暢與漿料飽滿，并能正常排汽和漿料的溢流，安裝排氣鋼管便于在灌高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料時(shí)排氣灌實(shí)。
本高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置的水冷管是這樣設(shè)置的，水冷管的前端穿過(guò)爐殼爐底分布的通孔伸向高爐中心，水冷管由高爐中心向外幅射設(shè)置在高爐爐底的炭搗料層，一般沿爐底的徑向設(shè)置，在炭搗料層與水冷管之間有高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料，水冷管的后端與斜水管在爐殼外。水冷管的長(zhǎng)度分為三至四種，有三至五根長(zhǎng)水冷管，長(zhǎng)水冷管的前端與爐底中心的距離為300-500mm，有六至九根次長(zhǎng)水冷管，次長(zhǎng)水冷管的前端與爐底中心的距離為800-1200mm，有八至十二根次短水冷管，次短水冷管的前端與爐底中心的距離為1400-1700mm，有十四至十八根短水冷管，短水冷管的前端與爐底中心的距離為2500-2900mm。
為了增加爐殼與水冷管之間的密封性，在爐殼外焊接著緊貼爐殼的爐殼密封板，在爐殼密封板有一通孔，在爐殼密封板緊貼爐殼的一側(cè)有進(jìn)漿槽，進(jìn)漿槽的一端與爐殼密封板的通孔相通，在該通孔旁爐殼密封板的另一側(cè)焊接著灌漿管，灌漿管伸到爐殼密封板內(nèi)的一端與進(jìn)漿槽相通，在爐殼密封板的通孔內(nèi)側(cè)有兩個(gè)位置與熱電偶鋼管及排氣鋼管相對(duì)應(yīng)的弧形凹槽。爐殼密封板的通孔與爐殼的通孔位置相對(duì)應(yīng)。爐殼密封板由通孔套在水冷管后把水冷管穿過(guò)爐殼的通孔伸進(jìn)爐底，該通孔與外水管之間焊接密封，兩個(gè)弧形凹槽套在熱電偶鋼管與排氣鋼管。兩個(gè)弧形凹槽與熱電偶鋼管和排氣鋼管之間用粘接膠粘接密封。同時(shí)把爐殼密封板的通孔在兩弧形凹槽之間的部分與外水管之間也用粘接膠粘接密封。
在舊高爐的炭質(zhì)爐底冷卻裝置上方位置增設(shè)本冷卻裝置時(shí)，在爐底爐殼外打直徑大于外水管的深孔，把水冷管插入深孔后，把高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料灌到深孔與水冷管之間并充滿兩者之間的間隙，同時(shí)充滿水冷管前端與深孔底之間的空間。使用時(shí)內(nèi)水管的外端作為進(jìn)水端與進(jìn)水管聯(lián)接通，外水管的斜水管作為出水端與回水管聯(lián)接通。測(cè)量高爐內(nèi)溫度的熱電偶安裝在熱電偶鋼管內(nèi)，用導(dǎo)線接到溫度顯示器。
本高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置采取上述結(jié)構(gòu)，尤其適用于大型高爐炭磚爐底強(qiáng)化冷卻，與僅安裝現(xiàn)有的直通水冷管的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置相比，明顯提高了導(dǎo)熱效率，爐底爐基的溫度大幅度下降，如容量為1650m3的高爐，高爐爐底中心標(biāo)高5.5m、6.5m位置的溫度，采用現(xiàn)有高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置溫度分別為270℃與932℃，增設(shè)本高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置后溫度分別降低到150℃與680℃-700℃，并且很快穩(wěn)定。高爐利用系數(shù)由2.0提高到2.3-2.4，日產(chǎn)量由3300噸提高到3800噸。另外水冷管選用外水管作為回水管，用內(nèi)水管作為進(jìn)水管，確保水冷管的壽命，一代爐役(≥10年)不漏水；外水管前端焊接著密封板，確保焊縫無(wú)漏水，以保水冷管的壽命。在內(nèi)水管的前端位置焊接一個(gè)墊塊，內(nèi)水管的進(jìn)水端用密封板固定密封，保證水冷管與外環(huán)回水管的整體圓周上的均勻間隙，從而保證水流通暢，無(wú)死角；水速≥2.6m/s，水量為11.6t/h，水溫差2.2℃，冷卻介質(zhì)為軟水，不結(jié)垢。為了保證水冷管安裝后水冷管前端能夠灌漿飽滿，外水管前端焊接支桿，即水冷管安裝后，水冷管與深孔的孔底留有一定的空間，確保灌漿飽滿，外水管外焊接排氣鋼管，作為灌漿時(shí)的排汽溢流管，能保證正常排汽和漿料的溢流。安裝后取得了明顯的效果，有效地避免了高爐爐缸、爐底燒穿的隱患，提高了高爐的安全系數(shù)，延長(zhǎng)了高爐的使用壽命，延緩了高爐大修的時(shí)間。水冷管由高爐中心向輻射設(shè)置，冷卻強(qiáng)度比較合理，并且冷卻場(chǎng)均勻。本高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，用于舊高爐的改裝，尤其適用于容量1000m3至高2000m3的煉鐵舊高爐的改裝。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的水冷管的縱向剖視圖。
圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖。
圖3是與圖1相對(duì)應(yīng)的水冷管前端的俯視圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)水冷管在高爐底的安裝圖，沿圖7中的D-D線剖開(kāi)。
圖5是沿圖4中B-B線的剖視圖，相對(duì)圖1放大。
圖6是沿圖5中C-C線的剖視圖，相對(duì)圖1放大。
圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的水冷管實(shí)施例在高爐底的安裝圖，圖中是沿高爐底的水平面剖開(kāi)，相對(duì)圖1縮小。
上述圖中1、前端 2、雙面成型焊縫 3、水冷管 4、密封板5、外水管內(nèi)腔 6、間隙 7、內(nèi)水管 8、外水管 9、焊接縫10、斜水管 11、后端 12、焊接縫 13、焊接縫 14、進(jìn)水端15、密封板 16、通孔 17、導(dǎo)線 18、熱電偶鋼管19、內(nèi)水管內(nèi)腔 20、墊塊 21、出水端 22、熱電偶 23、支桿24、排氣鋼管 25、爐殼 26、通孔 27、爐殼密封板 28、通孔29、回水管 30、進(jìn)水管 31、炭搗料層 32、高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料33、深孔 34、灌漿管 35、粘接膠 36、粘接膠 37、弧形凹槽38、焊接縫 39、焊接縫 40、進(jìn)漿槽 41、長(zhǎng)水冷管42、次長(zhǎng)水冷管 43、次短水冷管 44、短水冷管
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
不局限于下述的實(shí)施例。
本高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置的組成包括水冷管3，水冷管3是高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置的關(guān)鍵的部件，設(shè)置在高爐爐底的炭搗料層。圖1與圖2描述的水冷管3具有外水管8與內(nèi)水管7，外水管為無(wú)縫鋼管，外水管8的直徑與管壁為Φ60×8mm，內(nèi)水管為不銹鋼管，內(nèi)水管7的直徑與管壁為Φ32×3.5mm，外水管8的兩端分別焊接著密封板4與密封板15，在作為進(jìn)出水的后端11焊接著作為出水的斜水管10，斜水管10的直徑與管壁為Φ42×4mm，斜水管10與外水管8相通。在密封板15的中部有通孔16，內(nèi)水管7安裝在外水管8內(nèi)并有一端由通孔16伸到外水管8外，即進(jìn)水端14在通孔16外，通孔16與內(nèi)水管7之間焊接密封，水冷管3的另一端為前端1，內(nèi)水管7的出水端21伸到外水管8內(nèi)的前端1與密封板4之間相距300 mm。在內(nèi)水管7的出水端21與外水管8內(nèi)的前端1之間有墊塊20，這樣內(nèi)水管7與外水管8之間有均勻的間隙6。在外水管8下焊接著與外水管8并列的長(zhǎng)度相等的用于安裝熱電偶22的熱電偶鋼管18與排氣鋼管24，熱電偶鋼管18與排氣鋼管24的直徑與管壁為Φ8×1.5mm。在外水管8前端1焊接著兩根長(zhǎng)50mm的支桿23，見(jiàn)圖3。本實(shí)施例的密封板4為δ＝12mm鋼板，圓周開(kāi)45°V型坡口與外水管8前端內(nèi)側(cè)焊接時(shí)單面焊接雙面成型。
本實(shí)施例是為容量1650m3的高爐設(shè)置的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，安裝在現(xiàn)有直通水冷管高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置上方，爐殼底的直徑為12.4m，它的水冷管3是這樣設(shè)置的，見(jiàn)圖4，水冷管3的前端1穿過(guò)爐殼25爐底分布的通孔26伸向高爐中心，水冷管3由高爐中心向外幅射設(shè)置在高爐爐底的炭搗料層31，本實(shí)施例是沿爐底的徑向設(shè)置，參見(jiàn)圖7，在炭搗料層31與水冷管3之間有高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料32，水冷管3的進(jìn)出水的后端11與斜水管10在爐殼25外。本實(shí)施例在爐殼25有三十六個(gè)通孔26，每個(gè)通孔26安裝一根水冷管3，本實(shí)施例的水冷管3的長(zhǎng)度分四種，有四根長(zhǎng)水冷管41，長(zhǎng)水冷管41的前端與爐底中心的距離為400mm，有八根次長(zhǎng)水冷管42，次長(zhǎng)水冷管42的前端與爐底中心的距離為1000mm，有八根次短水冷管43，次短水冷管43的前端與爐底中心的距離為1600mm，有十六根短水冷管44，短水冷管44的前端與爐底中心的距離為2700mm。
為了增爐殼23與水冷管3之間的密封性，在爐殼25外焊接著緊貼爐殼25的爐殼密封板27，在爐殼密封板27有一通孔28，參見(jiàn)圖4與圖6，在爐殼密封板27緊貼爐殼25的一側(cè)有進(jìn)漿槽40，進(jìn)漿槽40的一端與爐殼密封板27的通孔28相通，在通孔28旁爐殼密封板27的另一側(cè)焊接著灌漿管34，灌漿管34伸到爐殼密封板27內(nèi)的一端與進(jìn)漿槽40相通，在通孔28內(nèi)側(cè)有兩個(gè)位置與熱電偶鋼管18及排氣鋼管24相對(duì)應(yīng)的弧形凹槽如弧形凹槽37。爐殼密封板27的通孔28與爐殼25的通孔26位置相對(duì)應(yīng)。爐殼密封板27由通孔28套在水冷管3后把水冷管3穿過(guò)爐殼25的通孔26伸進(jìn)爐底，通孔28與外水管3之間焊接密封，兩個(gè)弧形凹槽37套在熱電偶鋼管18與排氣鋼管24。兩個(gè)弧形凹槽37與熱電偶鋼管18和排氣鋼管24之間用粘接膠粘接密封。同時(shí)把通孔28在兩弧形凹槽37之間的部分與外水管8之間也用粘接膠粘接密封，參見(jiàn)圖5。
本實(shí)施例用的高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料是北京五聯(lián)同創(chuàng)新材料技術(shù)有限公司生產(chǎn)的YBP-C炭質(zhì)泥漿，使用的粘接膠是太原新天山科技有限公司生產(chǎn)的維力固98滲漏修補(bǔ)劑。
權(quán)利要求1.一種高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，它包括水冷管，水冷管設(shè)置在高爐底的炭搗料層，其特征是所說(shuō)的水冷管具有外水管與內(nèi)水管，外水管的直徑為Φ50-Φ70mm，內(nèi)水管的直徑為Φ30-Φ34mm，外水管的兩端焊接著密封板，在作為進(jìn)出水的后端焊接著作為出水的斜水管，斜水管與外水管相通，在外水管焊接斜水管的一端的密封板的中部有通孔，內(nèi)水管安裝在外水管內(nèi)并有一端由該通孔伸到外水管外，該通孔與內(nèi)水管之間焊接密封，水冷管的另一端為前端，內(nèi)水管伸到外水管內(nèi)的前端與水冷管前端的密封板之間有不小于300mm的距離，在內(nèi)水管與外水管之間有墊塊并有均勻的間隙；在外水管下焊接著與外水管并列的長(zhǎng)度相等的用于安裝熱電偶的熱電偶鋼管與排氣鋼管，熱電偶鋼管與排氣鋼管的直徑為Φ8-Φ10mm；在外水管的前端焊接著長(zhǎng)50-120mm一至三個(gè)支桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，其特征是水冷管的前端穿過(guò)爐殼爐底分布的通孔伸向高爐中心，水冷管由高爐中心向外幅射設(shè)置在高爐爐底的炭搗料層，在炭搗料層與水冷管之間有高導(dǎo)熱炭質(zhì)漿料，水冷管的后端與斜水管在爐殼外；水冷管的長(zhǎng)度分為三至四種，有三至五根長(zhǎng)水冷管，長(zhǎng)水冷管的前端與爐底中心的距離為300-500mm，有六至九根次長(zhǎng)水冷管，次長(zhǎng)水冷管的前端與爐底中心的距離為800-1200mm，有八至十二根次短水冷管，次短水冷管的前端與爐底中心的距離為1400-1700mm，有十四至十八根短水冷管，短水冷管的前端與爐底中心的距離為2500-2900mm；在爐殼外焊接著緊貼爐殼的爐殼密封板，在爐殼密封板有一通孔，在爐殼密封板緊貼爐殼的一側(cè)有進(jìn)漿槽，進(jìn)漿槽的一端與爐殼密封板的通孔相通，在該通孔旁爐殼密封板的另一側(cè)焊接著灌漿管，灌漿管伸到爐殼密封板內(nèi)的一端與進(jìn)漿槽相通，在爐殼密封板的通孔內(nèi)側(cè)有兩個(gè)位置與熱電偶鋼管及排氣鋼管相對(duì)應(yīng)的弧形凹槽；爐殼密封板由通孔套在水冷管，該通孔與外水管之間焊接密封，兩個(gè)弧形凹槽套在熱電偶鋼管與排氣鋼管；兩個(gè)弧形凹槽與熱電偶鋼管和排氣鋼管之間用粘接膠粘接密封，爐殼密封板的通孔在兩弧形凹槽之間的部分與外水管之間也用粘接膠粘接密封。
專利摘要一種高爐炭質(zhì)爐底冷卻裝置，它包括設(shè)置在高爐底的炭搗料層的水冷管，其特征是水冷管具有外水管與內(nèi)水管，外水管的兩端焊接著密封板，在作為進(jìn)出水的后端焊接著斜水管，在外水管焊接斜水管的一端的密封板的中部有通孔，內(nèi)水管安裝在外水管內(nèi)并有一端由該通孔伸到外水管外，水冷管的另一端為前端，內(nèi)水管伸到外水管內(nèi)的前端與水冷管前端的密封板之間有不小于300mm的距離，在內(nèi)水管與外水管之間有均勻的間隙；在外水管下焊接著與外水管并列的長(zhǎng)度相等的熱電偶鋼管與排氣鋼管，在外水管的前端焊接著長(zhǎng)50－120mm一至三個(gè)支桿。本冷卻裝置傳熱效果好，安裝在舊高爐爐底提高了舊高爐的利用系數(shù)，提高了高爐的安全系數(shù)。
文檔編號(hào)C21B7/10GK2892875SQ20062002417
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者梁津原, 薛樹(shù)紅, 黃立國(guó), 陳新貴 申請(qǐng)人:太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司