專利名稱：冷卻水套及其制造方法和具有其的高溫熔煉設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉和化工領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫熔煉設(shè)備用冷卻水套及其 成形方法以及具有其的高溫熔煉設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的例如閃速爐、煉鐵高爐等冶煉爐內(nèi)工作條件惡劣，爐內(nèi)溫度高達(dá) 1300°C-1600°C。由此，爐襯必須同時(shí)承受高溫氣流沖刷、爐料的磨損和熔渣的侵蝕等。因 此，對(duì)爐襯的保護(hù)提出了較高的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常在砌磚之間埋設(shè)純銅材質(zhì)冷卻水 套，從而需要對(duì)爐壁實(shí)行強(qiáng)制冷卻，以減輕爐襯磨損和腐蝕。德國(guó)MAN -GHH公司于1979年研制了一種用于煉鐵高爐的銅冷卻水套。由于銅冷 卻水套對(duì)爐襯超強(qiáng)的冷卻效果，從而使?fàn)t襯表面能夠被迅速冷卻，而與該爐襯表面接觸的 熔渣被迅速冷卻，并快速地形成渣皮。在高溫下，該渣皮最大程度地保護(hù)爐襯。目前，在煉 鐵高爐上已經(jīng)開始廣泛安裝銅冷卻水套。銅冷卻水套制造方法主要有以下兩種軋制銅板 鉆孔式制造方法和預(yù)埋銅管鑄銅式制造方法。下面將結(jié)合圖1來說明現(xiàn)有的銅冷卻水套的 制造方法。軋制銅板鉆孔式銅冷卻水套的制造方法是將銅錠預(yù)先軋制為板材101’、再用機(jī) 床按水路走向進(jìn)行鏜鉆，以獲得該銅冷卻水套100’，所述銅冷卻水套100’上形成有通孔 102’、103’，如圖1中所示。除進(jìn)水、出水通孔外，其余的孔被密封。這種水套銅質(zhì)密實(shí)，缺 陷少，熱導(dǎo)率高。但是，所述板材101’的封頭(未示出)需進(jìn)行處理，否則，封頭在高溫環(huán)境 下存在滲水、漏水的可能。由于鉆孔式水套上封頭很多，有的一塊冷卻水套有8 10多個(gè) 通孔需要進(jìn)行密封堵塞。而且在常溫狀態(tài)下即使檢測(cè)漏水合格，在高爐的高達(dá)1300多度的 爐體溫度下，在高溫?zé)嵘鞆堊饔孟?，又?huì)發(fā)生漏水。另外，該鉆孔銅冷卻水套100’的制造技 術(shù)存在下述缺陷首先，采用鉆孔形成冷卻通道的缺點(diǎn)是不能在壁體內(nèi)自由布置冷卻通道； 其次，“鉆孔”、“接管”、“堵孔”機(jī)械加工成本很大；再次，鉆孔及加工會(huì)產(chǎn)生大量的銅屑，這 將增加了銅冷卻水套的成本，同時(shí)銅屑的回收及再利用要消耗能源。另一方面，在預(yù)埋銅管鑄銅式水套的制造方法中，首先將純銅管預(yù)先彎曲成形，再 放入砂箱中與銅水一起澆鑄成型。此處的成形要求是，銅管不被熔穿，并與澆鑄銅緊密結(jié) 合，且無間隙率達(dá)到80%以上。所述預(yù)埋銅管鑄銅式水套的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水、出水管伸在爐外， 在爐內(nèi)沒有水管接頭，可靠性大。水套內(nèi)部嵌鑄蛇形銅管，以便最大限度地將銅套熱量傳遞 給銅管內(nèi)的冷卻水。使用結(jié)果表明，這類鑄銅冷卻水套與軋制銅冷卻水套冷卻能力相當(dāng)。但 是，該制造方法的缺點(diǎn)在于，純銅管的熔點(diǎn)較低，且如果預(yù)埋銅管在澆鑄銅板的過程中被熔 穿，高爐因純銅水套受損漏水而停爐大修的比例也超過27%，而且純銅存在導(dǎo)熱性過高易 使水結(jié)垢的缺點(diǎn)。在澆鑄銅板產(chǎn)生裂紋的條件下，預(yù)埋銅管鑄銅式水套也會(huì)發(fā)生漏水，這就 會(huì)引起耐火材料的粉化膨脹，導(dǎo)致跑銅等重大事故的發(fā)生。在一些情況下，如果冷卻水流入 爐內(nèi)，則會(huì)引起高爐爆炸等事故。進(jìn)一步地，純銅水套過高的導(dǎo)熱性能容易使冷卻水溫過高，甚至導(dǎo)致冷卻水的沸騰。而當(dāng)水沸騰時(shí)，水中的鈣離子和鎂離子以氧化物形式沉淀起來并產(chǎn)生水垢。該水垢的 熱導(dǎo)率極低，這降低了所述水套的冷卻效率，甚至引起冷卻水套的燒損。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明需要提供一種用于高溫爐窯的冷卻水套，所述冷卻水套不僅克服上 述因熔點(diǎn)低易被熔穿發(fā)生漏水，而且可以延長(zhǎng)其使用壽命。此外，本發(fā)明需要提供一種用于高溫爐窯的冷卻水套，所述冷卻水套可克服純銅 水套導(dǎo)熱性過高易使水易于結(jié)垢的缺點(diǎn)。此外，本發(fā)明需要提供一種用于高溫爐窯的冷卻水套的制造方法，所述制造方法 可以克服純銅水套的制造工藝難度大的問題，并提高防漏性能。由此，本發(fā)明還需要提供一種設(shè)有上述的冷卻水套的高溫熔煉設(shè)備，該高溫熔煉 設(shè)備不僅提高了安全性，而且生產(chǎn)率得以提高。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括水套主 體，所述水套主體為板材狀；預(yù)成形的合金管，所述合金管被鑄造在所述水套主體中，用于 冷卻的流體可從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被排出。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述合金管為銅合金管或者其他金屬管，且所述銅合金管 中含有鉻、鉬、鎳、鈦、鋯或者稀土。根據(jù)本發(fā)明的一方面，合金管的出口和入口位于所述水套主體的同一側(cè)面上。根 據(jù)本發(fā)明的一方面，所述水套主體為銅板材或者銅合金板材。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述合金管為U形管或者蛇形管。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述水套主體和合金管之間的熔接處的無間隙率不小于 85%。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括水套主 體，所述水套主體為板材狀；以及至少一個(gè)預(yù)成形的純鈦管或者純鉬管，所述純鈦管或者純 鉬管被鑄造在所述水套主體中，且純鈦管或者純鉬管的出口和入口位于所述水套主體的同 一側(cè)面上，用于冷卻的流體可從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被 排出。由此，在本發(fā)明中，通過采用合金管或者其他金屬管(例如純鈦管或者純鉬管)， 降低了管在鑄造的過程中被熔穿的可能性，且所述合金管或者其他金屬管的導(dǎo)熱性能使得 在合金管的內(nèi)壁上不容易發(fā)生結(jié)垢，從而防止了由于結(jié)垢的緣故導(dǎo)致冷卻水套不能被及時(shí) 冷卻而發(fā)生的熔穿現(xiàn)象。此外，由于采用銅液或者銅合金液鑄造冷卻水套的水套主體，從而材料的結(jié)構(gòu)相 似性會(huì)使得水套主體與該合金管的熔接部分處砂眼、氣孔、縮松、縮孔、夾砂等缺陷得以減 輕或者消除，并獲得很高的無間隙率。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種高溫熔煉設(shè)備，包括反應(yīng)塔；沉淀池，所述沉淀池 設(shè)置在反應(yīng)塔的下部并容納從反應(yīng)塔中反應(yīng)后落下的熔體；以及煙道，所述煙道與所述反 應(yīng)塔、沉淀池連通并排出反應(yīng)塔中所產(chǎn)生的煙氣，其中所述反應(yīng)塔的爐壁中設(shè)有至少一個(gè) 如上所述的冷卻水套。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述反應(yīng)塔的爐壁中設(shè)置有多個(gè)第一冷卻水套，且所述冷卻水套與爐壁中的耐火磚層沿著反應(yīng)塔的高度方向設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述沉淀池的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)如上所述的冷卻水套。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述沉淀池的側(cè)壁中設(shè)置有多個(gè)第二冷卻水套，且所述冷 卻水套與沉淀池的側(cè)壁內(nèi)的耐火磚層沿著沉淀池的高度方向垂直或水平設(shè)置。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種高溫爐窯用的冷卻水套的制造方法，包括1)將合金管 預(yù)成形；2)形成鑄型，以形成具有板材狀的水套主體；3)將所述預(yù)成形的合金管放入所述 鑄型中，且將合金管的入口和出口放置在鑄型的外部；以及4)將銅液或者銅合金液澆鑄到 所述鑄型中，且所述銅液或者銅合金液的溫度不高于所述合金管的熔點(diǎn)溫度，從而一體地 形成所述冷卻水套。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述合金管被預(yù)成形為U形或者蛇形。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述合金管為銅合金管或者其他金屬管，且所述銅合金管 中含有鉻、鉬、鎳、鈦、鋯或者稀土。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述步驟4)進(jìn)一步包括在澆鑄的過程中，所述銅液或者 銅合金液的溫度控制成使得所述合金管與銅液或者銅合金液之間的無間隙率達(dá)到85%以 上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述銅液或者銅合金液的溫度為1000-1300°C。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，克服了現(xiàn)有的純銅水套的制造工藝難度 大、容易發(fā)生熔穿并導(dǎo)致漏水的問題、以及由于純銅的緣故導(dǎo)熱性過高而易使水結(jié)垢的缺 點(diǎn)，從而延長(zhǎng)了冷卻水套的使用壽命本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1顯示了現(xiàn)有的銅冷卻水套的示意圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高溫爐窯的示意圖；圖3顯示了圖2中部分A的放大示意圖；圖4顯示了圖2中的部分B的放大示意圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一層冷卻水套的布置示意圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的銅合金冷卻水套的示意圖，該冷卻水套用 于冷卻反應(yīng)塔的爐壁，其中圖6A顯示了銅合金冷卻水套的俯視圖，圖5B顯示了沿著圖5A 中C-C的剖視圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的銅合金冷卻水套的示意圖，該冷卻水套用 于冷卻沉淀池的側(cè)壁，其中圖7A顯示了銅合金冷卻水套的俯視圖，圖7B顯示了沿著圖7A 中D-D的剖視圖；以及圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高溫爐窯用的冷卻水套的制造方法的流 程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。此說明性實(shí)施方式的描述應(yīng)與相應(yīng)的圖例相結(jié)合，圖示應(yīng)作為完整的說明書的一 部分。此處實(shí)施例的描述，有關(guān)方向和方位的任何參考，均僅是為了便于描述，而不能理解 為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的任何限制。相關(guān)術(shù)語(yǔ)，如“頂部”、“底部”、“內(nèi)側(cè)”、“外側(cè)”、“頂面”、 “底面”、“上”、“下”等均應(yīng)被解釋為說明中描述或圖中顯示的討論對(duì)象的指代方位。這些相 關(guān)術(shù)語(yǔ)僅僅為了方便描述，而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)設(shè)備的解釋或者在特定方位上的具體操作。下面將以高溫爐窯作為示例來說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高溫熔煉設(shè)備，普 通技術(shù)人員在閱讀了下述的技術(shù)方案之后，顯然可以將其應(yīng)用到其他高溫熔煉設(shè)備上，例 如煉鋼、煉鐵熔煉爐等。如圖2中所示，本發(fā)明提供了一種高溫爐窯1，包括反應(yīng)塔2 ；沉淀池3，所述沉淀 池3設(shè)置在反應(yīng)塔2的下部并容納從反應(yīng)塔2中反應(yīng)后落下的熔體5 ；以及煙道4，所述煙 道4與所述反應(yīng)塔2、沉淀池3連通并排出反應(yīng)塔2中所產(chǎn)生的煙氣，其中所述反應(yīng)塔2的 爐壁21中設(shè)有冷卻水套(未示出)。在工作狀態(tài)下，所述反應(yīng)塔2的內(nèi)部溫度可達(dá)到1300-1600°C。由此對(duì)設(shè)置在爐壁 21中的冷卻水套的耐高溫性能提出了嚴(yán)酷的要求。如圖2中所示，所述沉淀池3中設(shè)置有 分隔件32，所述分隔件32設(shè)置在沉淀池3的懸頂上，用于將沉淀池3分成第一部分和第二 部分，所述第一部分和第二部分通過分隔件32下部的開口(未示出)連通。在根據(jù)本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施例中，所述分隔件32可以形成為分隔墻，需要說明的是，普通技術(shù)人員可以用 本領(lǐng)域任何已知的分隔件來將所述沉淀池3分隔成兩部分。從而，通過所述分隔件，可以將 沉淀池中的化學(xué)反應(yīng)物理地分成兩個(gè)反應(yīng)空間，以方便工藝上進(jìn)一步進(jìn)行處理的需要。下面將參照?qǐng)D3、4來說明根據(jù)本發(fā)明的冷卻水套在所述高溫爐窯1上的具體設(shè)置 方式和位置。其中圖3顯示了圖2中部分A的放大示意圖，圖4顯示了圖2中的部分B的 放大示意圖。在鉛、銅等精礦的冶金熔煉過程中，反應(yīng)速度取決于氣相、液相、固相兩相之間的 傳熱與傳質(zhì)效果。因此，為了獲得迅速而完全的反應(yīng)，所述物料必須充分地懸浮在反應(yīng)氣體 之中。通過將物料加入到反應(yīng)塔2的空間中、籍由外部熱或者自身的反應(yīng)熱，在懸浮的 狀態(tài)下進(jìn)行熔煉。該熔煉法在不同程度上以自熱熔煉為基礎(chǔ)，即利用精礦中的硫化物氧化 的反應(yīng)熱來熔化反應(yīng)產(chǎn)物。由此，在熔煉的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱以及熔渣，并產(chǎn)生高溫氣 流。如圖3中所示，所述爐壁21由耐火磚層7和至少一個(gè)冷卻水套6沿著反應(yīng)塔2的 高度方向垂直或者水平地交替疊置而成，并形成所述反應(yīng)塔2的內(nèi)壁，所述層的冷卻水套6 可以根據(jù)沉淀池的側(cè)壁形狀進(jìn)行布置。所述內(nèi)壁21要承受在高達(dá)1300-1600°C的高溫氣流的沖刷、爐料的磨損和熔渣的 侵蝕等。而冷卻水套6通過將熔渣進(jìn)行冷卻而形成渣皮來保護(hù)耐火磚層和冷卻水套。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一層水套中設(shè)有八個(gè)冷卻水套6，如圖5中所示。但是，顯然本發(fā)明不限于此，普通技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，調(diào)整一層水套中的冷卻水套的數(shù)目，例如 4個(gè)、6個(gè)、12個(gè)等。同樣地，沉淀池3的側(cè)壁也是由耐火磚層8和至少一層冷卻水套9沿著沉淀池的 高度方向垂直或水平地交替疊置形成，以減小高溫氣體以及熔體對(duì)側(cè)壁31的侵蝕。所述層 的冷卻水套9可以根據(jù)沉淀池的側(cè)壁形狀進(jìn)行布置。下面將參照?qǐng)D6、7來描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的冷卻水套。在下面的實(shí)施例 中，為清楚地描述根據(jù)本發(fā)明的冷卻水套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將以銅合金冷卻水套為示例來進(jìn)行 描述，但是普通技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明的下述的實(shí)施例之后，顯然可以使用任何其他合 金管來形成上述冷卻水套，例如鈦合金等。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的銅合金冷卻水套包括水套主體，所述水套主體為板 材狀；預(yù)成形的銅合金管，所述銅合金管被鑄造在所述水套主體中，且銅合金管的出口和入 口位于所述水套主體的同一側(cè)面上，用于冷卻的流體可從銅合金管的入口流入所述冷卻水 套并從所述銅合金管的出口被排出。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的銅合金冷卻水套6的示意圖，該冷卻水套 6用于冷卻反應(yīng)塔2的爐壁21，其中圖6A顯示了銅合金冷卻水套6的俯視圖，圖5B顯示了 沿著圖5A中C-C的剖視圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的銅合金冷卻水套9的示 意圖，該銅合金冷卻水套9用于冷卻沉淀池3的側(cè)壁31，其中圖7A顯示了銅合金冷卻水套 9的俯視圖，圖7B顯示了沿著圖7A中D-D的剖視圖。如圖6中所示，該銅合金冷卻水套6包括水套主體61，所述水套主體61為具有預(yù) 定厚度的板材狀；形成為U形的兩個(gè)銅合金管62、63，所述銅合金管被鑄造在所述水套主體 61中，且銅合金管的出口 64和入口 65位于所述水套主體61的同一側(cè)面上，用于冷卻的流 體可從銅合金管62、63的入口流入所述冷卻水套6并從所述銅合金管62、63的出口 64被 排出。所述水套主體61的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行改變。需要說明的是，普通技術(shù)人員 可以根據(jù)冷卻的需要，在所述水套主體61中設(shè)置多個(gè)銅合金管。為增加在鑄造的過程中， 水套主體61的材料和銅合金管62、63之間的兼容性能，在所述銅合金管可加入鉻、鉬、鎳、 鋯、鈷或者稀土等合金材料。由此使得水套主體61和銅合金管62、63之間的熔接處的無間 隙率不小于85%。此外，為了固定所述銅合金冷卻水套6，在所述出口 64和入口 65的附近形成有多 個(gè)定位孔，用于對(duì)安裝的銅合金冷卻水套6進(jìn)行固定。此外，與設(shè)有入口 65和出口 64的一 側(cè)相對(duì)的另一側(cè)形成有預(yù)定的弧度，用于與反應(yīng)塔2的內(nèi)壁的形狀相匹配。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述水套主體61可以為銅板材或者銅合金板材。 此外，本發(fā)明的銅合金管62、63不限于U形管，普通技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要預(yù)成形為 任何所需的形狀，例如蛇形、W形等。由于鑄造過程中材料的匹配的緣故導(dǎo)致會(huì)在兩種材料的熔接處產(chǎn)生氣泡以及其 他鑄造缺陷，所謂無間隙率指的是沒有上述缺陷的百分比，該鑄造缺陷會(huì)導(dǎo)致純銅管的導(dǎo) 熱性能下降。為提高所述冷卻水套的無間隙率，在所述銅合金管62、63中加入鉻、鉬、鎳、 鋯、鈦、鈷或者少量稀土材料，由此可使得所述水套主體61和銅合金管62、63之間的熔接處 的無間隙率不小于85%。在使用時(shí)，所述銅合金冷卻水套可以根據(jù)需要如圖5中所示的方式布置在反應(yīng)塔
8中，并與耐火磚層交替疊置。如圖7中所示，該銅合金冷卻水套9包括水套主體91，所述水套主體61為具有 預(yù)定厚度的板材狀；形成為蛇形的銅合金管92，所述銅合金管92被鑄造在所述水套主體91 中，且銅合金管的出口 94和入口 95位于所述水套主體91的同一側(cè)面上，用于冷卻的流體 可從銅合金管92的入口 95流入所述冷卻水套9并從所述銅合金管92的出口 94被排出。 所述水套主體91的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行改變。由于該冷卻水套9是用于冷卻沉淀 池3的側(cè)壁31，所以所述水套主體91形成為長(zhǎng)方體形。需要說明的是，普通技術(shù)人員可以 根據(jù)冷卻的需要，在所述水套主體91中設(shè)置多個(gè)銅合金管，以增加所述冷卻水套9的冷卻 效率。為增加在鑄造的過程中，水套主體91的材料和銅合金管92之間的兼容性能，在所述 銅合金管92可加入鉻、鉬、鎳、鋯、鈦、鈷或者稀土等合金材料。由此使得水套主體91和銅 合金管92之間的熔接處的無間隙率不小于85%。此外，為了固定所述銅合金冷卻水套9，在所述出口 94和入口 95的附近形成有多 個(gè)定位孔，用于對(duì)安裝的銅合金冷卻水套9進(jìn)行固定。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述水套主體91可以為銅板材或者銅合金板材。 此外，本發(fā)明的銅合金管92不限于蛇形管，普通技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要預(yù)成形為任 何所需的形狀，例如U形、W形等。需要說明的是，所述冷卻水套也可以使用其他金屬管來實(shí)現(xiàn)。由此，根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括水套主體，所述水套主體為 板材狀；以及至少一個(gè)預(yù)成形的純鈦管或者純鉬管，所述純鈦管或者純鉬管被鑄造在所述 水套主體中，且純鈦管或者純鉬管的出口和入口位于所述水套主體的同一側(cè)面上，用于冷 卻的流體可從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被排出。在上述的實(shí) 施例中，需要說明的是，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入的研究發(fā)現(xiàn)，使用純鈦管和純鉬管也可以 用來解決本發(fā)明的上述技術(shù)問題，由此也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。下面將參照?qǐng)D8來描述上述冷卻水套的制造方法。該制造方法包括1)將合金管 預(yù)成形；2)形成鑄型，以形成具有板材狀的水套主體，3)將所述預(yù)成形的合金管放入所述 鑄型中，且將合金管的入口和出口放置在鑄型的外部；以及4)將銅液或者銅合金液澆鑄到 所述鑄型中，且所述銅液或者銅合金液的溫度不高于所述合金管的熔點(diǎn)溫度，從而一體地 形成所述冷卻水套。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述合金管可以被預(yù)成形為U形或者蛇形寸。如上所述，為了保持所制造的銅合金冷卻水套中銅合金管的導(dǎo)熱性能，在澆鑄的 過程中，所述銅液或者銅合金液的溫度控制成使得所述合金管與銅液或者銅合金液之間 的無間隙率達(dá)到85%以上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述銅液或者銅合金液的溫度為 1000-1300°C。下面將結(jié)合不同的銅合金管來詳細(xì)描述上述的銅合金冷卻水套的制造方法。實(shí)施例1在該實(shí)施例中采用U型銅3(|鎳m合金管作為流體冷卻的通道。接著，將銅合金管 放入砂型，并在大氣條件下熔煉純銅并將純銅澆入烘干的砂型，完成所述冷卻水套的制備 過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以按照閃速爐反應(yīng)塔用具體水套的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)
9行砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)，并加工好工裝模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小時(shí)。將內(nèi)徑 Φ26πιπι、壁厚3-4mm的銅3(1鎳7(1合金管彎成U型，固定在烘干的砂型中。在大氣下熔煉純 銅，為防止純銅被氧化，可以將一定量的木炭加入到熔煉爐坩堝的底部，加入量以能覆蓋住 銅液表面50 IOOmm厚度為宜，熔煉過程中木炭不斷燃燒損失，要隨時(shí)補(bǔ)加并保持高度，防 止銅液暴露被氧化。進(jìn)一步地，在該過程中，可以采用磷銅中間合金來進(jìn)一步脫氧。在該工 藝的過程中，可將銅液溫度控制在1250-1300°C，然后澆鑄到砂型中。鑄型中的銅3(1鎳7。合 金管不能被熔穿。在澆鑄好之后，可以采用通冷卻水、水蒸氣進(jìn)行冷卻，或灌砂保護(hù)，或流態(tài) 粒子保護(hù)。經(jīng)過0. 5小時(shí)左右的冷卻，可以獲得銅-銅鎳合金水套。實(shí)施例2本實(shí)施例中采用U型鉬管作為流體冷卻的通道。接著，將鉬管放入砂型，在大氣條 件下熔煉純銅并將純銅澆入烘干的砂型，完成閃速爐反應(yīng)塔用的冷卻水套的制備過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按照閃速爐反應(yīng)塔用具體水套的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行砂型 鑄造工藝設(shè)計(jì)，加工好工裝模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小時(shí)。將內(nèi)徑Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的鉬管彎成U型，固定在烘干的砂型中。在大氣下熔煉純銅，將干燥的木炭加入到 熔煉爐坩堝的底部，加入量以能覆蓋住銅液表面50 IOOmm厚度為宜，熔煉過程中木炭不 斷燃燒損失，要隨時(shí)補(bǔ)加并保持高度，防止銅液暴露被氧化。進(jìn)一步地，在該過程中，可以采 用磷銅中間合金來進(jìn)一步脫氧。在該工藝過程中，將銅液溫度控制在1300°C左右，然后澆鑄 到砂型中，經(jīng)過0. 5小時(shí)左右的冷卻，可以獲得銅-鉬合金冷卻水套。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，采用U型銅5(|鉬5(|合金管作為流體冷卻的通道。接著，將銅合金管 放入砂型，在大氣條件下熔煉純銅并將純銅澆入烘干的砂型，完成所述冷卻水套的制備過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按照閃速爐反應(yīng)塔用的冷卻水套的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行砂 型鑄造工藝設(shè)計(jì)，加工好工裝模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小時(shí)。將內(nèi)徑Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的銅鉬合金管彎成U型，固定在烘干的砂型中。在大氣下熔煉純銅，將干燥的木炭 加入到熔煉爐坩堝的底部，加入量以能覆蓋住銅液表面50 IOOmm厚度為宜，熔煉過程中 木炭不斷燃燒損失，要隨時(shí)補(bǔ)加并保持高度，防止銅液暴露被氧化，并采用磷銅中間合金脫 氧。將銅液溫度控制在1300°C左右，然后澆鑄到砂型中。鑄型中的銅5(1鉬5(1合金管不能被 熔穿。在澆鑄好之后，可以采用通冷卻水、水蒸氣進(jìn)行冷卻，或灌砂保護(hù)，或流態(tài)粒子保護(hù)。 經(jīng)過0. 5小時(shí)左右的冷卻，可以獲得銅-銅鉬合金冷卻水套。實(shí)施例4本實(shí)施例中采用蛇形銅3(|鎳m合金管作為流體冷卻的通道。接著，將銅合金管放 入砂型，在大氣條件下熔煉純銅并將純銅澆入烘干的砂型，完成閃速爐沉淀池用水套的制 備過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按照閃速爐沉淀池用具體水套的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行砂型 鑄造工藝設(shè)計(jì)，加工好工裝模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小時(shí)。將內(nèi)徑Φ26πιπι、壁 厚3-4mm的銅鎳合金管彎成蛇形，固定在烘干的砂型中。在大氣下熔煉純銅，將干燥的木炭 加入到熔煉爐坩堝的底部，加入量以能覆蓋住銅液表面50 IOOmm厚度為宜，熔煉過程中 木炭不斷燃燒損失，要隨時(shí)補(bǔ)加并保持高度，防止銅液暴露被氧化，并采用磷銅中間合金脫氧。將銅液溫度控制在1250-1300°C，然后澆鑄到砂型中。鑄型中的銅3(1鎳7(1合金管不能被 熔穿。在澆鑄好之后，可以采用通冷卻水、水蒸氣進(jìn)行冷卻，或灌砂保護(hù)，或流態(tài)粒子保護(hù)。 經(jīng)過1小時(shí)左右的冷卻，可以獲得銅_銅鎳合金冷卻水套。實(shí)施例5本實(shí)施例中采用蛇形銅85鉻15合金管作為流體冷卻的通道。接著，將銅合金管放 入砂型，在大氣條件下熔煉純銅并將純銅澆入烘干的砂型，完成閃速爐沉淀池用水套的制 備過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按照閃速爐沉淀池用具體水套的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行砂型 鑄造工藝設(shè)計(jì)，加工好工裝模具。造好砂型后，在200°C下烘干4小時(shí)。將內(nèi)徑Φ26πιπι、壁厚 3-4mm的銅鉻合金管彎成蛇形，固定在烘干的砂型中。在大氣下熔煉純銅或者銅合金，將干 燥的木炭加入到熔煉爐坩堝的底部，加入量以能覆蓋住銅液表面50 IOOmm厚度為宜，熔 煉過程中木炭不斷燃燒損失，要隨時(shí)補(bǔ)加并保持高度，防止銅液或者銅合金液暴露被氧化， 并采用磷銅中間合金脫氧。將銅液或者銅合金液溫度控制在1300°C左右，然后澆鑄到砂型 中，經(jīng)過1小時(shí)左右的冷卻，可以獲得銅-銅鉻合金冷卻水套。由此，通過采用銅液或者銅合金液鑄造冷卻水套的水套主體，從而材料的結(jié)構(gòu)相 似性會(huì)使得水套主體與該合金管的熔接部分處砂眼、氣孔、縮松、縮孔、夾砂等缺陷得以減 輕或者消除，并獲得很高的無間隙率(> 85% )。此外，通過上述的制造方法，也克服了純 銅管易被熔穿且容易發(fā)生漏水的問題，而且可以延長(zhǎng)其使用壽命。進(jìn)一步地，所述冷卻水套 可克服純銅水套導(dǎo)熱性過高易使水易于結(jié)垢的缺點(diǎn)，且克服純銅水套的制造工藝難度大的 問題，并提高防漏性能。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
一種用于高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括水套主體，所述水套主體為板材狀；以及至少一個(gè)預(yù)成形的合金管，所述合金管被鑄造在所述水套主體中，用于冷卻的流體可從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻水套，其特征在于，所述合金管為銅合金管，且所述銅合 金管中含有鉻、鉬、鎳、鈦、鋯或者稀土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻水套，其特征在于，所述水套主體為純銅板材或者銅合 金板材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻水套，其特征在于，所述合金管為U形管或者蛇形管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻水套，其特征在于，所述水套主體和合金管之間的熔接 處的無間隙率不小于85%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻水套，其特征在于，合金管的出口和入口設(shè)置在所述水 套主體的同一側(cè)面上。
7.—種高溫熔煉設(shè)備，包括反應(yīng)塔；沉淀池，所述沉淀池設(shè)置在反應(yīng)塔的下部并容納從反應(yīng)塔中反應(yīng)后落下的熔體；以及煙道，所述煙道與所述反應(yīng)塔、沉淀池連通并排出反應(yīng)塔中所產(chǎn)生的煙氣，其中所述反應(yīng)塔的爐壁中設(shè)有至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的冷卻水套。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫熔煉設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)塔的爐壁中設(shè)置有多 層冷卻水套，且所述冷卻水套與爐壁中的耐火磚層沿著反應(yīng)塔的高度方向設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫熔煉設(shè)備，其特征在于，所述沉淀池的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有至少 一個(gè)如權(quán)利要求1所述的冷卻水套。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高溫熔煉設(shè)備，其特征在于，所述沉淀池的側(cè)壁中設(shè)置有多 個(gè)冷卻水套，且所述冷卻水套與沉淀池的側(cè)壁內(nèi)的耐火磚層沿著沉淀池的高度方向垂直或 水平設(shè)置。
11.一種高溫爐窯用的冷卻水套的制造方法，包括1)將合金管預(yù)成形；2)形成鑄型，以形成具有板材狀的水套主體，3)將所述預(yù)成形的合金管放入所述鑄型中，且將合金管的入口和出口放置在鑄型的外 部；以及4)將銅液或者銅合金液澆鑄到所述鑄型中，且所述銅液或者銅合金液的溫度不高于所 述合金管的熔點(diǎn)溫度，從而一體地形成所述冷卻水套。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中，所述合金管被預(yù)成形為U形或者蛇形。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中，所述合金管為銅合金管，且所述銅合金管 中含有鉻、鉬、鎳、鈦、鋯或者稀土。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中，所述步驟4)進(jìn)一步包括在澆鑄的過程中，所述銅液或者銅合金液的溫度控制成使得所述合金管與銅液或者銅 合金液之間的無間隙率達(dá)到85%以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其中，所述銅液或者銅合金液的溫度為1000-1300°C。
16. 一種用于高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括 水套主體，所述水套主體為板材狀；以及至少一個(gè)預(yù)成形的純鈦管或者純鉬管，所述純鈦管或者純鉬管被鑄造在所述水套主體 中，且純鈦管或者純鉬管的出口和入口位于所述水套主體的同一側(cè)面上，用于冷卻的流體 可從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被排出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫熔煉設(shè)備的冷卻水套，包括水套主體，所述水套主體為板材狀；預(yù)成形的合金管，所述合金管被鑄造在所述水套主體中，用于冷卻的流體從合金管的入口流入所述冷卻水套并從所述合金管的出口被排出。此外，本發(fā)明還提供一種具有該冷卻水套的高溫熔煉設(shè)備和用于該冷卻水套的制造方法。由此，本發(fā)明的冷卻水套克服了現(xiàn)有的純銅水套因熔點(diǎn)低易發(fā)生漏水、導(dǎo)熱性高易結(jié)垢、以及制造工藝難度大的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了冷卻水套的使用壽命。
文檔編號(hào)F27B14/00GK101900491SQ20091014385
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者盧百平, 張文海, 李元元 申請(qǐng)人:中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司