專利名稱：冷卻板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一方面涉及如權(quán)利要求1前序特征所述的、用在冶金爐且尤其是熔爐或豎爐的內(nèi)爐襯中的冷卻板。另一方面，本發(fā)明的目標(biāo)是如權(quán)利要求5前序特征所述的制造冷卻板的方法。
冶金爐為了絕熱而配備有可更換的內(nèi)金屬爐襯，由耐熱材料如耐火粘土構(gòu)成的絕熱材料被固定在爐襯上。爐內(nèi)溫度是如此之高，以至需要冷卻爐襯。與之有關(guān)地采用了設(shè)有成一體的冷卻劑流槽的冷卻板。這樣的冷卻板通常設(shè)置在爐殼和爐襯之間并且與爐子的冷卻系統(tǒng)相連。在面對(duì)爐內(nèi)的側(cè)面上，冷卻板一般涂有耐火材料。
知道了這樣一種冷卻板，其中冷卻劑流槽是通過(guò)在鑄鐵中注入的管形成的。這種冷卻板因鑄鐵導(dǎo)熱性差并且因冷卻管與板體之間的阻力而散熱較少，這是由氧化層或空氣間隙造成的。
銅和銅合金具有相對(duì)灰口鑄鐵而明顯改善的導(dǎo)熱性。DE 2907511C2與之有關(guān)地披露了一種豎爐用冷卻板，它由銅或低合金化銅合金構(gòu)成并且是由鍛造或軋制的銅錠制成的。在這種結(jié)構(gòu)方式中，通過(guò)機(jī)械式鉆深孔而形成的冷卻劑流槽位于銅板內(nèi)。鉆到冷卻板中的冷卻劑流槽通過(guò)焊接或釬焊螺紋塞而被密封起來(lái)。通向冷卻劑流槽的進(jìn)口管位于冷卻板背面，它們被焊接或釬焊到輸送冷卻劑或排出冷卻劑所需的管接頭上。
此外，根據(jù)DE 19801425 A1所述，通過(guò)機(jī)械磨蝕材料而把冷卻劑流槽引入冷卻板中并且用蓋板覆蓋如此形成的槽路被視作是現(xiàn)有技術(shù)。此外，蓋板必須密封地被固定在冷卻板上。但是，這種擬定方式因所必須進(jìn)行焊接而非常不利。
就冷卻劑流槽而言，事實(shí)證明了具有非圓形即橢圓形或長(zhǎng)圓形橫截面的冷卻劑流槽是有效的，這是因?yàn)樗鼈兲峁┝吮容^大的傳熱面。與之有關(guān)地，知道了具有非圓形冷卻劑流槽的鑄造銅質(zhì)冷卻板。但它們具有這樣的缺陷，即材料是粗晶的并且不均勻。由此導(dǎo)致了較差的導(dǎo)熱性和材料過(guò)早疲勞的危險(xiǎn)。難于確定在鑄造冷卻板上的材料結(jié)構(gòu)缺陷或損傷如微裂紋也是不利的。
因此，基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種冷卻效果提高的且質(zhì)量得到改善的高效冷卻板以及描述一種低成本制造具有冷卻劑流槽的冷卻板的方法。
根據(jù)本發(fā)明，完成上述任務(wù)實(shí)體部分的解決方案在于權(quán)利要求1特征部分的特征。
這樣一個(gè)冷卻板的特征是它具有一個(gè)板體，所述板體在使冷卻劑流槽變形成最終橫截面的情況下減薄并且具有平均晶粒尺寸小于10毫米的細(xì)晶組織。
這種板體可以由具有細(xì)晶組織的塑性化銅材(塑性合金)構(gòu)成。但也可以想象到軋制材料或鑄造材料。當(dāng)原則上可以實(shí)現(xiàn)銅材熱變形時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選組合式冷/熱變形且尤其是采用軋制技術(shù)的減厚。
晶粒尺寸小于5毫米并最好為0.005毫米-2毫米被認(rèn)為是很有利的。
根據(jù)權(quán)利要求3的特征，冷卻劑流槽的最終橫截面成橢圓形即長(zhǎng)圓形。由此一來(lái)，確保了最佳傳熱面以便散熱或冷卻冷卻板。
根據(jù)權(quán)利要求4的特征，板體在一側(cè)具有用于容納耐火材料的槽。
本發(fā)明的冷卻板以更強(qiáng)的冷卻能力和在面對(duì)爐內(nèi)側(cè)或熔融物上的面上的均勻熱截面形狀而著稱。細(xì)晶組織明顯改善了導(dǎo)熱性能。在尤其是與長(zhǎng)圓形冷卻劑流槽最終橫截面的組合方案中，可以減小冷卻板的壁厚。冷卻效果明顯改善。為此，可以獲得材料節(jié)約。
根據(jù)方法，通過(guò)權(quán)利要求5特征部分的特征完成了本發(fā)明所提出的任務(wù)。
此后規(guī)定了，首先提供一個(gè)由銅材制成的且其初始厚度大于板體的最終厚度的管。所述管由塑性合金、鑄造材料或軋制材料構(gòu)成。隨后，通過(guò)至少一個(gè)變形步驟減小管厚，確切地說(shuō)，將管減小到板體最終厚度。減薄可以通過(guò)軋制、鍛造、壓制或擠壓實(shí)現(xiàn)。也可以設(shè)想到組合采用這些加工方式。在達(dá)到最終厚度前，在管或板體中形成冷卻劑流槽，就是說(shuō)，冷卻劑流槽可以事先位于管中或者在減小厚度過(guò)程中形成冷卻劑流槽。在這種情況下，可以設(shè)想到在同時(shí)改變其橫截面的情況下進(jìn)行分級(jí)加工。
本發(fā)明的方法加工技術(shù)合理以及成本低廉并且提供了一種質(zhì)量出色的且具有這樣的板體的冷卻板，即所述板體的特點(diǎn)是它具有平均晶粒尺寸小于10毫米的組織。通過(guò)變形，可以得到晶粒尺寸等于0.005毫米-2毫米的更細(xì)的組織。
最后，被減小到最終厚度的板體可以借助超聲波材料檢測(cè)來(lái)尋找組織缺陷或可能有的損傷。
在權(quán)利要求6的特征中提出了本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例。在這里，在達(dá)到最終厚度之前，在管或板體中開(kāi)設(shè)了具有圓形橫截面的槽。槽的成型可以利用所有已知的加工措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨后，管或板體被減小到最終厚度，而槽的橫截面也同樣變形，確切地說(shuō)是變成了橢圓形，因此成長(zhǎng)圓形。槽的橫截面有助于提高導(dǎo)熱性。
一個(gè)特別有利的加工措施在權(quán)利要求7的特征中。在這種情況下，首先通過(guò)冷軋來(lái)減小管的初始厚度。
由此一來(lái)，銅材獲得了再結(jié)晶后的細(xì)晶粒組織，其中盡可能或完全消除管的典型的銅組織固化結(jié)構(gòu)。
隨后，在厚度減小的管中開(kāi)設(shè)具有圓形橫截面的槽。
所述管隨后在至少一個(gè)加工步驟中通過(guò)熱軋被減小到最終厚度，其中槽的圓形橫截面變形成從熱技術(shù)角度考慮是有利的冷卻劑流槽的橢圓形橫截面。
本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)低成本地制造質(zhì)量出色的且具有更強(qiáng)冷卻效果的高效冷卻板。與已知的且由粗晶銅材構(gòu)成的冷卻板相比，可以減小壁厚。這導(dǎo)致了材料和成本的節(jié)約。
如權(quán)利要求8所述，通過(guò)機(jī)械方式深鉆孔地在管或板體中形成了槽。
還可以想象到的是，如權(quán)利要求9所述地將槽注入管中。
以下，結(jié)合附圖所示的一個(gè)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1以透視圖畫出了冷卻板。
圖2從工程角度簡(jiǎn)單地畫出了在三個(gè)工站中制造冷卻板的工藝過(guò)程。
圖1以透視圖畫出了一塊用在冶金爐且尤其是豎爐或熔爐如高爐、還原設(shè)備或電弧爐的內(nèi)襯中的冷卻板1。
冷卻板1具有一個(gè)銅制或銅合金制的板體2，橢圓形(長(zhǎng)圓形)冷卻劑流槽3一體成型于板體2中。板體2的銅材具有平均晶粒尺寸小于10毫米的細(xì)晶組織。小于5毫米且最好是0.005毫米-2毫米的晶粒大小是特別有利的。
在一側(cè)4上，板體2具有事后開(kāi)設(shè)于其中的且用于容放耐火材料的槽5。
板體2的加工過(guò)程如圖2所示。A表示初始狀態(tài)，E描述了最終狀態(tài)。
首先，提供一根銅質(zhì)鑄管6。在管6中，通過(guò)機(jī)械方式深鉆出槽7。人們可以看到，槽7在初始狀態(tài)A下具有大致成圓形的橫截面Q1。
管6具有比較粗的晶體組織，其初始厚度D1大于隨后的板體2的最終厚度D2。在至少一級(jí)的軋制過(guò)程中，管6的初始厚度D1被減小到板體2的最終厚度D2。這是在槽7的橫截面1變形到橫截面Q2的情況下實(shí)現(xiàn)的。橫截面Q2如上所述地成橢圓形，或確切地說(shuō)成長(zhǎng)圓形。在軋制變形過(guò)程中(技術(shù)術(shù)語(yǔ)稱為塑性變形)，板體2獲得了處于預(yù)選晶粒尺寸范圍內(nèi)的細(xì)晶組織。
這種方法使得以適宜的價(jià)格制成質(zhì)量出色的且在受熱面具有均勻熱截面的同時(shí)具有提高的冷卻效果的冷卻板1成為可能。由此一來(lái)，與常見(jiàn)的具有粗晶組織的冷卻板相比，冷卻板1的壁厚可以減小。
這種冷卻板1是非常有利的，因?yàn)閷?shí)際上可以進(jìn)行超聲波材料檢查以便檢測(cè)出組織薄弱部位或者缺陷?？梢员M早發(fā)現(xiàn)薄弱部位，而不會(huì)在工作中出現(xiàn)故障和不利的停機(jī)生產(chǎn)。
附圖標(biāo)記一覽表1-冷卻板；2-板；3-冷卻劑流槽；4-2的側(cè)面；5-4中的槽；6-管；7-槽；A-初始狀態(tài)；E-最終狀態(tài)；Q1-7的橫截面；Q2-3的橫截面；D1-6的初始厚度；D2-2的最終厚度；
權(quán)利要求
1．一種用在冶金爐且尤其是熔爐或豎爐的內(nèi)爐襯中的冷卻板，它具有一個(gè)具有成一體的冷卻劑流槽(3)的且由銅材構(gòu)成的板體(2)，其特征在于，板體(2)在冷卻劑流槽(3)變形到最終橫截面(Q2)的情況下減小厚度并且板體(2)的銅材具有平均晶粒尺寸小于10毫米的細(xì)晶組織。
2．如權(quán)利要求1所述的冷卻板，其特征在于，晶粒尺寸小于5毫米并最好為0.005毫米-2毫米。
3．如權(quán)利要求1或2所述的冷卻板，其特征在于，冷卻劑流槽(3)的最終橫截面(Q2)成橢圓形。
4．如權(quán)利要求1-3之一所述的冷卻板，其特征在于，板體(2)在一側(cè)具有用于容納耐火材料的槽(5)。
5．一種生產(chǎn)具有板體(2)的冷卻板(1)的方法，其特征在于，首先提供一個(gè)由銅材制成的且其初始厚度(D1)大于板體(2)的最終厚度(D2)的管(6)，隨后通過(guò)至少一個(gè)變形步驟將管(6)的初始厚度(D1)減小到板體(2)的最終厚度(D2)，其中在達(dá)到最終厚度(D2)之前，在管(6)或板體(2)中形成冷卻劑流槽(3)。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在達(dá)到最終厚度(D2)之前，在管(6)或板體(2)中開(kāi)設(shè)具有圓形橫截面(Q1)的槽(7)，在把板體(2)減小到最終厚度(D2)時(shí)，將具有圓形橫截面(Q1)的槽(7)變形為具有橢圓形橫截面(Q2)的冷卻劑流槽(3)。
7．如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，首先通過(guò)冷軋縮小一個(gè)管(6)的初始厚度(D1)，隨后在厚度減小的管(6)中開(kāi)設(shè)圓形橫截面(Q1)的槽(7)，最后，厚度減小的且設(shè)有具有圓形橫截面(Q1)的槽(7)的管(6)在使槽(7)變形為具有橢圓形橫截面(Q2)的冷卻劑流槽(3)的情況下通過(guò)熱軋被縮小到板體(2)的最終厚度(D2)。
8．如權(quán)利要求5-7之一所述的冷卻板，其特征在于，具有圓形橫截面(Q1)的槽(7)通過(guò)機(jī)械方式深鉆孔成型于管(6)或板體(2)中。
9．如權(quán)利要求5-7之一所述的冷卻板，其特征在于，槽(7)被注入管(6)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用在冶金爐且尤其是熔爐或豎爐的內(nèi)爐襯中的冷卻板以及一種制造冷卻板的方法。所述冷卻板具有一個(gè)具有成一體的冷卻劑流槽(3)的且由銅材構(gòu)成的板體(2)。為了制造這樣的冷卻板,首先提供一個(gè)由銅材制成的且其初始厚度(D
文檔編號(hào)F27D1/12GK1326005SQ0111925
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月19日
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