本發(fā)明屬轉爐配件技術領域，具體涉及一種轉爐水冷爐口及其制備工藝。

背景技術：

國內(nèi)使用氧氣頂吹轉爐煉鋼均在1600℃以上的高溫下進行。轉爐爐體一般由爐帽、爐殼、爐底三部分組成，為延長爐帽的金屬殼和爐襯使用壽命，一般在爐帽頂部設有圓形爐口，以便工作時加料插入氧槍排出爐氣和倒渣，為了保護爐口，普遍采用循環(huán)水冷卻爐口。目前，通常的水冷爐口有兩種結構形式：一是，將“s”形鋼管預埋，灰口鑄鐵一次性澆注成圓弧塊。二是，用鋼板焊接成圓弧箱框。

目前使用的“鋼板箱框式”水冷爐口，由冷卻水同側雙進雙出式，冷卻水環(huán)繞一周后排出，安裝形式是卡板式焊接。這種轉爐水冷爐口的缺點是：爐口內(nèi)水流速度不均勻，水流不穩(wěn)定，造成熱交換能力差，水冷爐口各部位冷卻不一致，易發(fā)生汽化；局部蒸汽壓力很高時，水冷爐口易產(chǎn)生裂縫導致漏水；并且由于水壓不均衡，使得水管的進水口和出水口處沒有穩(wěn)定的冷卻水流量，從而導致水管的兩端容易被高溫燒壞。水冷爐口有效使用壽命短，只有2～3個月，用戶使用成本高。在更換安裝時，靠卡板焊接連接，焊接工作量大，更換一次需6～8h，嚴重影響生產(chǎn)。

預埋“s”形鋼管鑄鐵式水冷爐口，是在灰口鑄鐵澆注前，預先埋設一根“s”形鋼管，然后一次性澆注成各圓弧塊。在使用過程中，常見的現(xiàn)象是:爐口高溫狀態(tài)時通入冷卻水后，發(fā)現(xiàn)爐口很容易產(chǎn)生裂紋而導致其報廢，影響生產(chǎn)。究其主要原因，是由于鑄鐵材料的水冷爐口，在通入冷卻水后受冷急劇收縮，但是，埋設在內(nèi)部的“s”形冷卻鋼管，由于其結構為“s”形，既阻擋了鑄鐵材料的水冷爐口自身的收縮，同時，冷卻水管自身的變形量也較小，從而造成了構成水冷爐口的鑄鐵產(chǎn)生裂紋。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對“鋼板箱框式”水冷爐口存在因水流不均勻導致水管的兩端容易被高溫燒壞和預埋“s”形鋼管鑄鐵式水冷爐口存在水冷爐口的鑄鐵產(chǎn)生裂紋的問題，本實用新型提供一種轉爐水冷爐口及其制備工藝。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種轉爐水冷爐口，該轉爐水冷爐口由兩個結構相同的半圓形爐口箱體呈環(huán)形拼接組成，半圓形爐口箱體包括上下設置的半圓形面板和半圓形底板以及均與半圓形面板內(nèi)側、半圓形底板內(nèi)側固定連接的水管；半圓形面板和半圓形底板之間設置有均與水管平行的第一隔板和第二隔板，第一隔板與所述水管形成第一水流通道，第一隔板和第二隔板形成第二水流通道，第一水流通道和第二水流通道中至少一個的內(nèi)部設置有若干折流板，相鄰折流板交錯設置；水管、第一水流通道和第二水流通道順次連通形成冷卻水通道，水管連接有進水裝置，第二水流通道上連接有出水管。

優(yōu)選地，所述進水裝置為長方形空腔結構；長方形空腔結構的一邊均與第一隔板和第二隔板連接，長方形空腔結構上連接有進水管，長方形空腔結構的另一邊與所述水管連通且連通處開設有第三出水口，所述水管與長方形空腔結構連通的另一端開設有與所述第一水流通道連通的第一出水口，所述第一隔板與所述水管連通的另一端開設有與所述第二水流通道連通的第二出水口，所述第二水流通道與所述第一遠水流通道連通的另一端與所述出水管連接。

優(yōu)選地，所述第三出水口沿所述水管的截面圓的徑向設置有第一擋板組，第一擋板組與相鄰的水管端頭形成第一空腔；所述第一出水口沿所述水管的截面圓的徑向設置有第二擋板組，第二擋板組與相鄰的水管端頭形成第二空腔。

優(yōu)選地，所述第一擋板組與所述第三出水口水平設置，所述第一擋板組一端與所述水管的內(nèi)側壁面固定連接，所述第一擋板組的長度等于所述水管的直徑長度；所述第二擋板組與所述第一出水口水平設置，所述第二擋板組一端與所述水管的內(nèi)側壁面固定連接，所述第二擋板組的長度等于所述水管的直徑長度。

優(yōu)選地，所述半圓形底板上開設有若干安裝孔，所述半圓形底板上固定連接有若干加固筋板；所述長方形空腔結構的端頭焊接有密封板組，密封板組包括至少2塊相互焊接的密封板。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.冷卻爐口由兩個結構相同的半圓形爐口箱體呈環(huán)形拼接組成形成冷卻水的雙回路冷卻，相同流量的冷卻水在爐口出水端的溫度比單回路更低，避免了因渦流、滯汽過多出現(xiàn)在第一隔板和第二隔板焊接部位，導致爐口面板開裂；每個半圓形爐口箱體由水管、第一水流通道和第二水流通道形成三回程結構冷卻，在渦流和滯汽很少的情況下三回程結構使冷卻水在爐口內(nèi)的停留時間增長，增大了熱量的傳遞，從而節(jié)約了冷卻水的用量；在第一水流通道和第二水流通道中至少一個內(nèi)部設置若干折流板，增大冷卻水所流過的路程和增加冷卻水的流動速率，從而提高了傳熱的效率。

2.長方形空腔結構的一邊均與第一隔板和第二隔板連接起密封作用，避免高低溫度的冷卻水亂竄；第三出水口、第一出水口和第二出水口各自的設置位置，進一步增大冷卻水的流經(jīng)路程，在滿足渦流和滯汽很少的情況下，使得冷卻水的用量減小。

3第三出水口沿所述水管的截面圓的徑向設置的第一擋板組，使得第一擋板組和相鄰的水管端頭之間形成第一空腔和第一出水口沿所述水管的截面圓的徑向設置的第二擋板組，使得第二擋板組和相鄰的水管端頭之間形成第二空腔，可以儲存少量的冷卻水，避免了冷卻水流經(jīng)第三出水口和第一出水口時，導致水管兩端頭的冷卻水量非常小或是沒有，使得水管兩端頭很容易燒壞。

4.第一擋板組與第三出水口水平設置，第一擋板組一端與所述水管的內(nèi)側壁面固定連接，第一擋板組的長度等于所述水管的直徑長度，第二擋板組與第一出水口水平設置，第二擋板組一端與所述水管的內(nèi)側壁面固定連接，所述第二擋板組的長度等于所述水管的直徑長度；一方面便于第一擋板組和第二擋板組的安裝，另一方面便于冷卻水流經(jīng)第三出水口和第一出水口時能有少量的水進入第一空腔和第二空腔。

7.加固筋板防止因剛性不足受熱變形出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；密封板組避免長方形空腔結構的端頭被燒壞時而直接漏水的現(xiàn)象，密封板組包括至少2塊密封板，可以起到多層保護的作用。

一種轉爐水冷爐口的制備工藝，包括以下步驟：

1)準備采用低合金鋼制成的鋼管和平板，焊接材料，根據(jù)圖紙上的尺寸放樣；

2)將步驟1)中的鋼管煨制得到進水管、弧度為180度的水管以及出水管；

3)將步驟中的平板切割得到第一擋板組、密封板組、第二擋板組、第一隔板、折流板、第二隔板、底板、加固筋板和面板；

4)將步驟3)中得到的面板和底板切割成若干份；

5)將步驟2)、步驟3)以及步驟4)中得到的工件打磨去除氧化鐵和毛刺；

6)將第一隔板和第二隔板煨制成與步驟2)中水管相同的弧度；將步驟5)中得到的若干面板和底板煨制成弧形板，使得若干面板拼接形成半圓形面板以及若干底板拼接形成半圓形底板，半圓形面板和半圓形底板的弧度均與步驟中得到的水管弧度相同以及保證半圓形面板和半圓形底板與工作臺完全貼合；

7)將步驟6)中若干面板和底板的對接焊縫處打坡口，再將焊縫處進行焊接得到半圓形面板和半圓形底板；

8)將半圓形底板放置于工作臺上，將步驟6)中得到的具有弧度的第一隔板和第二隔板焊接于半圓形底板上；將步驟3)中得到的折流板交錯焊接于第一隔板和第二隔板上且折流板下端與半圓形底板焊接；

9)將半圓形面板與步驟8)中第一隔板、第二隔板和折流板的上端焊接；

10)將步驟5)所得的水管與半圓形面板和半圓形底板的凹面相貼合焊接；

11)將步驟5)所得的進水管與半圓形面板連通焊接，出水管與半圓形底板連通焊接；密封板組與進水管安裝位置處的半圓形底板、半圓形面板和第二隔板焊接；

12)在步驟2)中的水管的出水口開設第一出水口，在步驟6)中的第一隔板靠近進水管端開設有第二出水口；

13)在半圓形底板上焊接加固筋板以及鉆安裝孔；

14)由步驟1)到步驟13)得到第一半圓形爐口箱體；

15)將步驟14)得到的第一半圓形爐口箱體外圍密封和焊接；

16)重復步驟1)到步驟15)得到與步驟15)所得的第一半圓形爐口箱體左右對稱的且獨立的第二半圓形爐口箱體；

17)將步驟15)得到的第一半圓形爐口箱體100)與步驟16)得到的第二半圓形爐口箱體焊接得到轉爐水冷爐口；

18)將步驟17)所得的轉爐水冷爐口整體探傷；

19)步驟17)所得的轉爐水冷爐口經(jīng)過熱處理退火消除焊接應力；；

20)對步驟17)所得的轉爐水冷爐口進行水試壓。

進一步限定，步驟1)中所述低合金鋼采用q345r，焊接材料采用j507或j506。

進一步限定，步驟7)中將步驟6)中若干面板和底板的對接焊縫處打成v形坡口；焊接完成的坡口被打磨成v形坡口，再進行焊接，此過程重復3-5次。

進一步限定，步驟7)中所述坡口均開設于若干面板和底板的對接焊縫內(nèi)側。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.將面板和底板切割成若干份，便于面板和底板的運輸；采用先將若干底板和面板焊接成半圓形面板和半圓形底板，然后均將第一隔板、第二隔板和折流板的下端焊接于半圓形底板上，最后均將半圓形面板焊接于第一隔板、第二隔板和折流板上端從而避免各工件之間的漏焊現(xiàn)象的發(fā)生。

2.采用q345r的低合金鋼材料，使得爐口更加耐高溫和耐壓；焊接材料采用j507或j506使得焊接質量好。

3.若干面板和底板的對接焊縫處打成v形坡口；焊接完成的坡口被打磨成v形坡口，再進行焊接，此過程重復3-5次；避免了一次焊接造成部分焊縫沒能焊接完全，故而將焊接完成的焊縫打開重復焊接。

4.將若干面板和底板的對接焊縫坡口開在其內(nèi)側，避免高溫爐氣的直接沖刷導致熱疲勞發(fā)生的漏水現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為半圓形爐口箱的主視圖；

圖3為圖2中a-a截面圖；

圖4為圖3中f方向的視圖；

圖5為圖3中b-b截面圖；

圖6為圖3中c-c截面圖；

圖7為圖3中d-d截面圖；

圖8為圖3中e-e截面圖；

其中：1-進水裝置；101-進水管；102-第一擋板組；103-第三出水口；104-密封板組；2-水管；201-第一空腔；202-第二空腔；3-第一出水口；301-第二擋板組；4-第一隔板；5-折流板；6-第二隔板；7-半圓形底板；701-安裝孔；702-加固筋板；8-第二出水口；9-半圓形面板；10-出水管；11-第一水流通道；12-第二水流通道；100-半圓形爐口箱體。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。

實施例一

本實施例的技術方案是：一種轉爐水冷爐口，該轉爐水冷爐口由兩個結構相同的半圓形爐口箱體100呈環(huán)形拼接組成，半圓形爐口箱體100包括上下設置的半圓形面板9和半圓形底板7以及均與半圓形面板9內(nèi)側、半圓形底板7內(nèi)側固定連接的水管2；半圓形面板9和半圓形底板7之間設置有均與水管2平行的第一隔板4和第二隔板6，第一隔板4與所述水管2形成第一水流通道11，第一隔板4和第二隔板6形成第二水流通道12，第一水流通道(11)和第二水流通道12中至少一個的內(nèi)部設置有若干折流板5，相鄰折流板5交錯設置；水管2、第一水流通道11和第二水流通道12順次連通形成冷卻水通道，水管2連接有進水裝置1，第二水流通道12上連接有出水管10。

如圖1-3所示，冷卻水從進水裝置1進入水管2，冷卻水依次流經(jīng)水管2、第一水流通道11和第二水流通道12，最后從出水管10排出；冷卻水流經(jīng)折流板5時被改變流經(jīng)途徑使得流經(jīng)路程增大，換熱效率增加；結構相同的半圓形爐口箱體100呈環(huán)形拼接形成冷卻水的雙回路冷卻，相同流量的冷卻水在爐口出水端的溫度比單回路更低，避免了因渦流、滯汽過多出現(xiàn)在第一隔板4和第二隔板6焊接部位，導致爐口面板9開裂；每個半圓形爐口箱體100由水管2、第一水流通道11和第二水流通道12形成三回程結構冷卻，在渦流和滯汽很少的情況下三回程結構使冷卻水在爐口內(nèi)的停留時間增長，增大了熱量的傳遞，從而節(jié)約了冷卻水的用量；在第一水流通道11和第二水流通道12中至少一個內(nèi)部設置若干折流板5，增大冷卻水所流過的路程和增加冷卻水的流動速率，從而提高了傳熱的效率。

實施例二

在實施例一的基礎上，本實施例的技術方案為：所述進水裝置1為長方形空腔結構；長方形空腔結構的一邊均與第一隔板4和第二隔板6連接，長方形空腔結構上連接有進水管101，長方形空腔結構的一邊與所述水管2連通且連通處開設有第三出水口103，所述水管2與長方形空腔結構連通的另一端開設有與所述第一水流通道11連通的第一出水口3，所述第一隔板4與所述水管2連通的另一端開設有與所述第二水流通道12連通的第二出水口8，所述第二水流通道12與所述第一遠水流通道11連通的另一端與所述出水管10連接。

如圖3、圖6所示，冷卻水從第三出水口103流經(jīng)水管2，水管2中的冷卻水通過第一出水口3流進第一水流通道11；第一水流通道11內(nèi)的冷卻水通過第二出水口8流進第二水流通道12，第二水流通道12中的冷卻水通過出水管10流出圓形爐口箱體100；長方形空腔結構的一長邊均與第一隔板4和第二隔板6連接起密封作用，避免從進水管101進入長方形空腔結構的水直接進入第一水流通道11和第二水流通道12，從而使得水管2中的低溫度冷卻水量變小導致水管2中冷卻水汽化嚴重從而導致漏水的現(xiàn)象發(fā)生；第三出水口、第一出水口和第二出水口各自的設置位置，進一步增大冷卻水的流經(jīng)路程，在滿足渦流和滯汽很少的情況下，使得冷卻水的用量減小。

實施例三

在實施例二的基礎上，本實施例的技術方案為：所述第三出水口103沿所述水管2的截面圓的徑向設置有第一擋板組102，第一擋板組102與相鄰的水管2端頭形成第一空腔201；所述第一出水口3沿所述水管2的截面圓的徑向設置有第二擋板組301，第二擋板組301與相鄰的水管2端頭形成第二空腔202。

如圖3、圖6和圖8所示，當冷卻水流經(jīng)第三出水口103時，其中一小部分水進入第一空腔201內(nèi)，從而避免水管2靠近第一擋板組102的端頭因為缺水被燒壞的現(xiàn)象發(fā)生；當冷卻水流經(jīng)第一出水口3時，其中一小部分水進入第二空腔202內(nèi)，從而避免水管2靠近第二擋板組301的端頭因為缺水被燒壞的現(xiàn)象發(fā)生。

實施例四

在實施例三的基礎上，本實施例的技術方案為：所述第一擋板組102與所述第三出水口103水平設置，所述第一擋板組102一端與所述水管2的內(nèi)側壁面固定連接，所述第一擋板組102的長度等于所述水管2的直徑長度；所述第二擋板組301與所述第一出水口3水平設置，所述第二擋板組301一端與所述水管2的內(nèi)側壁面固定連接，所述第二擋板組301的長度等于所述水管2的直徑長度。

如圖3、圖6和圖8所示，一方面便于第一擋板組102的安裝，另一方面確保冷卻水流經(jīng)第三出水口103時能有少量的水進入第一空腔201；一方面便于第二擋板組301的安裝，另一方面確保冷卻水流經(jīng)第一出水口3時能有少量的水進入第二空腔202。

實施例五

在實施例一或二或三或四的基礎上，本實施例的技術方案為：所述半圓形底板7上開設有若干安裝孔701，所述半圓形底板7上固定連接有若干加固筋板702；所述長方形空腔結構遠離所述水管2的一端焊接有密封板組104，密封板組104包括至少2塊相互焊接的密封板。

如圖1-8所示，安裝孔701便于爐口與爐管的連接；加固筋板702防止因剛性不足受熱變形出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；密封板組104避免長方形空腔結構的端頭被燒壞時而直接漏水的現(xiàn)象，密封板組104包括3塊密封板，可以起到3層保護的作用，以延長轉爐水冷爐口的壽命。

實施例六

如圖1-8所示，轉爐水冷爐口的制備工藝，包括以下步驟：

1)準備采用q345r材料的鋼管和平板，使得爐口更加耐高溫和耐壓；焊接材料采用j507使得焊接質量好，根據(jù)圖紙上的尺寸放樣；

2)將步驟1)中的鋼管煨制得到弧度為60-90度的進水管101、弧度為180度的水管2以及弧度為60-90度的出水管10；

3)將步驟1中的平板切割得到第一擋板組102、密封板組104、第二擋板組301、第一隔板4、折流板5、第二隔板6、底板、加固筋板702和面板；

4)將步驟3)中得到的面板和底板切割成3等份；

5)將步驟2)、步驟3)以及步驟4)中得到的工件打磨去除氧化鐵和毛刺；

6)將第一隔板4和第二隔板6煨制成180度的弧度；將步驟5)中得到的若干面板和底板煨制成弧形板，使得3塊面板拼接形成半圓形面板9以及3塊底板拼接形成半圓形底板7，半圓形面板9和半圓形底板7的弧度均為180度以及保證半圓形面板9和半圓形底板7與工作臺完全貼合；

7)在步驟6)中3塊面板和底板的對接焊縫處內(nèi)側打v形坡口，避免高溫爐氣的直接沖刷導致熱疲勞發(fā)生的漏水現(xiàn)象；再用j507的焊條將焊縫處進行焊接得到半圓形面板9和半圓形底板7，焊接完成的坡口被打磨成v形坡口，再進行焊接，此過程重復3-5次；避免了一次焊接造成部分焊縫沒能焊接完全，故而將焊接完成的焊縫打開重復焊接。

8)將半圓形底板7放置于工作臺上，將步驟6)中得到的具有180度弧度的第一隔板4和第二隔板6焊接于半圓形底板7上；將步驟3)中得到的折流板交錯焊接于第一隔板4和第二隔板6上且折流板下端與半圓形底板7焊接；

9)將半圓形面板9與步驟8)中第一隔板4、第二隔板6和折流板5的上端焊接；

10)將步驟5)所得的水管與半圓形面板9和半圓形底板7的凹面相貼合焊接；

11)將步驟5)所得的進水管與半圓形面板9連通焊接，出水管10與半圓形底板7連通焊接；密封板組104與進水管101安裝位置處的半圓形底板7、半圓形面板9和第二隔板6焊接；

12)在步驟2)中的水管的出水口開設第一出水口3，在步驟6)中的第一隔板4靠近進水管101端開設有第二出水口8；

13)在半圓形底板7上焊接15塊加固筋板702，相鄰加固筋板702之間的距離相等，鉆16個安裝孔701，相鄰安裝孔701之間的距離相等；

14)由步驟1)到步驟13)得到第一半圓形爐口箱體100；

15)將步驟14)得到的第一半圓形爐口箱體外圍密封和焊接；

16)重復步驟1)到步驟15)得到與步驟15)所得的第一半圓形爐口箱體左右對稱的且獨立的第二半圓形爐口箱體；

17)將步驟15)得到的第一半圓形爐口箱體100與步驟16)得到的第二半圓形爐口箱體焊接得到轉爐水冷爐口；

18)將步驟17)所得的轉爐水冷爐口用帶有放射性元素的探傷裝置整體探傷；

19)使用超聲波應力消除裝置將步驟17)所得的轉爐水冷爐口經(jīng)過熱處理退火消除焊接應力；

20)對步驟17)所得的轉爐水冷爐口的出水口用堵頭堵住，通入清水，觀察爐口是否有漏水的現(xiàn)象；將第一出水口3用堵頭堵住，向水管2內(nèi)通入清水，觀察水管2是否有漏水的現(xiàn)象；將第一出水口3處的堵頭取下，將第二出水口8堵住，向水管2內(nèi)通入清水，觀察水管2和第一水流通道11是否有漏水的現(xiàn)象；進行水試壓。

如上所述即為本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不局限于上述實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。