專利名稱：用于冶金爐的冷卻板的制作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及一種用于冶金爐的冷卻板及其制造方法。
背景技術：
用于冶金爐的冷卻板也叫作冷卻壁(stave)，在本領域中是眾所周知的。出于兩個 主要原因，這些冷卻板被用來覆蓋冶金爐(例如高爐或電弧爐)的外殼的內壁。冷卻板的 第一功能是在爐子的內部和外部爐殼之間提供排熱保護屏。 最初，冷卻板是其中鑄有冷卻管的鑄鐵板。作為鑄鐵冷卻壁的替代物，已改良出銅 冷卻壁。現(xiàn)在，大多數(shù)用于冶金爐的冷卻板都由銅、銅合金制成，或者更近期地由鋼制成。 冷卻板的第二功能是提供用于爐內的由加工中產生的爐結層、耐火磚襯、或者耐 火噴涂的錨定裝置。因此，為了改善錨定，這些冷卻板典型地在其前側上設置有交替的薄片 狀的肋和槽。 US 4， 437， 651描述了一種高爐，其包括安裝在高爐護板的內壁側上的鑄鐵冷卻
板。傳統(tǒng)地，冷卻板具有板狀的本體，該本體中布置有冷卻通道。冷卻板的前側，即，朝向爐
內部的且其上固著有耐火內襯的一側，包括交替的肋和槽。槽具有鳩尾形的橫截面形狀，并
且，具有相應的梯形形狀的插入物附于槽內并從前側伸出。插入物由金剛砂制成，并且當澆
鑄冷卻板的鐵時，被置于原位。其用來改善鑄鐵和耐火內襯之間的連接。 在爐子中，帶有其混凝土 /耐火內襯的冷卻板經受由于高爐中的強力流而導致的
重大熱變形和機械變形。混凝土 /耐火內襯對這種機械應力尤其敏感，并且還經受經由高
爐中落下的爐料所引起的磨損而導致的嚴重磨損。
實用新型內容本實用新型的一個目的是，提供一種較少受到爐子中爐料的磨損的可替代冷卻 板。 根據(jù)本實用新型，用于冶金爐(尤其是高爐)的冷卻板包括具有正面和相對的背 面的本體，所述本體中具有至少一個冷卻劑通道；以及其正面上的多個薄片狀的肋，兩個連 續(xù)的肋被槽隔開。插入物固定在槽中并從正面伸出。 根據(jù)本實用新型的一個重要方面，插入物具有從直接位于上方的肋的下緣伸出的 上側，該上側被構造成形成收集表面，所述收集表面的尺寸根據(jù)所述爐料的堆積角而設置， 在使用中，爐料在收集表面上堆積至直接位于上方的肋的上緣，從而使肋的整個高度都被 爐料覆蓋。 本實用新型基于這樣的原理當爐料在插入物的收集表面上堆積從而用爐料填充 兩個相鄰插入物之間的凹槽時，此堆積的爐料形成用于冷卻板正面的保護層。事實上，由于 堆積的爐料位于肋前面且處于插入物之間，所以落下的爐料通常不與冷卻板本身的表面接 觸，而是與堆積的爐料接觸。因此，在堆積的爐料和落下的爐料之間出現(xiàn)摩擦，避免了與正 面的直接摩擦，從而限制了冷卻板的磨損。 冶金爐中的爐料主要呈顆粒狀的形式，所述爐料包括含鐵原料(主要是礦石、熔 渣或粉球)以及焦炭和熔爐操作需要的其它材料。因此，為了確保適當填充安裝在兩個相鄰凹槽中的插入物之間限定的凹槽，考慮爐料的堆積角(angle of r印ose，休止角)而有利 地進行堆積表面的設計。如本領域所公知的，對于顆粒狀材料，術語"堆積角"表示一堆這 種顆粒狀材料的穩(wěn)定斜坡的最大角度。事實上，如所公知的，當大量顆粒狀材料被倒在水平 基準面上時，形成錐形堆。堆的表面和基準面之間的內角被認為是堆積角；本質上，堆積角 是堆和水平面形成的角度。 收集表面可以是基本平的或凹入的。優(yōu)選地，收集表面被構造為當冷卻板安裝在 冶金爐中時收集表面是基本水平的或朝著冷卻板傾斜的。關于這一點，需要注意的是，如本 領域所公知的，根據(jù)冷卻板是否豎立在爐腹、爐腰或爐身區(qū)域中，冷卻板以相對于垂直線不 同角度布置在高爐的高度上。因此，在本實用新型中，插入物有利地被設計成根據(jù)將安裝插 入物的壁部的傾斜度而適當?shù)貥嬙觳迦胛锏氖占砻妗?為了考慮爐料的堆積角，插入物有利地被構造成使得豎直線與穿過插入物上前緣 及上方肋的上緣的線之間的角度不小于P ， |3計算如下|3 = 90-a ，其中，a代表爐料的 堆積角的角度。 考慮到高爐中通常采用爐料的粒度測量，典型的堆積角是大約40。，例如35°到 45°之間。因此，插入物優(yōu)選地應被構造成使得其上前緣離正面足夠遠，從而使豎直線與穿 過上前緣及直接位于上方的肋的上緣的線之間的角度P不小于55° ，或優(yōu)選地13不小于 50° ，或優(yōu)選地P不小于大約45°至50° 。 如本領域的技術人員應理解的，當應用于高爐時，由于使用允許爐料在插入物上 大量堆積以避免與冷卻板直接接觸的本實用新型插入物而使得由摩擦產生的磨損減少是 為穩(wěn)定狀態(tài)操作而設計的。然而，對于所謂的開爐(blowing-in)(如本領域所公知的，使用 特殊布置的材料和爐料與焦炭比來起動高爐的過程)，本冷卻壁優(yōu)選地被正面上的噴漿混 凝土層或其他保護層覆蓋。 在肋的熱表面上、在插入物之間可形成爐結層，這里，液體材料可能凝固。而且，插 入物優(yōu)選地壓配合到凹槽中，以確保銅冷卻壁和插入物之間的最優(yōu)熱傳遞，從而允許插入 物凝固液體材料并形成爐結層。 至于將插入物安裝在凹槽中，當冷卻板處于熱狀態(tài)時，插入物優(yōu)選插入在凹槽中， 從而從其熱膨脹中獲益。當冷卻時，金屬收縮將產生導致插入物的良好固定(鎖定)以及 與冷卻板的良好熱交換的緊密(干涉、過盈，interfering)接觸。優(yōu)選地，凹槽具有鳩尾形 的橫截面形狀，并且，裝配于其中的插入物的基部具有相匹配的形狀，所述插入物由耐磨材 料制成。 在一個實施例中，插入物具有伸出部，該伸出部具有在遠離所述冷卻板正面的方 向上至少部分地逐漸變小的橫截面形狀，所述插入物的伸出部相對于所述基部形成一角 度。這便于材料流到下面的凹槽中。然而，更多矩形或其他橫截面形狀能夠用于插入物，只 要這些插入物伸出得離正面足夠遠，從而使材料可在伸出的上側(形成收集表面)上堆積。 根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種冶金爐，其包括外殼，外殼的內壁被本冷卻 板覆蓋。 根據(jù)又一方面，本實用新型還涉及一種用于冷卻板的插入物，插入物具有基部和 伸出部，該基部鎖定在冷卻板正面中的凹槽中，當插入物固定在凹槽中時該伸出部從冷卻 板正面延伸。插入物基部和凹槽具有相匹配的形狀，例如，鳩尾形的橫截面。伸出部優(yōu)選地在遠離基部的方向上逐漸變小(從而遠離冷卻板正面)。然而，伸出部被構造成使得在使用 中其上側是基本水平的或朝著冷卻板的正面傾斜。在插入物用在待被安裝在高爐的爐身或 爐腹中的冷卻板上的情況下，插入物的基部和伸出部的中心線之間可能由此而具有明顯的 角度。此外，插入物的伸出部有利地被構造成考慮了爐料的堆積角。由此可以這樣設計插入 物，從而使得爐料在插入物的上表面上堆積至直接位于上方的插入物?？商娲兀梢哉{節(jié) 冷卻板的傾斜度、插入物收集表面的長度以及由直接位于上方的插入物提供的陰影，從而， 盡管收集表面未被設計為允許材料在直接位于上方的肋的整個高度上堆積，但是其上部被 直接位于上方的插入物所提供的陰影保護。

現(xiàn)在將參考附圖以實例的方式描述本實用新型的優(yōu)選實施方式，附圖中 圖1是本實用新型冷卻板的優(yōu)選實施例的透視圖，其中切掉了側邊； 圖2是穿過圖1的冷卻板的豎直截面圖；以及 圖3是穿過本實用新型冷卻板的另一實施例的截面圖，該冷卻板被構造成用于例 如高爐的爐身區(qū)域中。
具體實施方式圖1和圖2中示出了本實用新型冷卻板10的優(yōu)選實施例。冷卻板10典型地由板 材形成，例如，由銅的鑄造或鍛造本體，銅合金或鋼制成的板狀本體12。此板狀本體12具 有正面14，也叫作熱面，其將朝向爐子的內部，還具有背面16，也叫作冷面，其將朝向爐壁 的內表面。傳統(tǒng)地，板狀本體12具有平行六面體的形態(tài)。大多數(shù)新式冷卻板具有600mm至 1300mm范圍的寬度以及1000mm至4200mm范圍的高度。然而，將理解的是，可根據(jù)冶金爐的 結構條件并根據(jù)由其制造過程所導致的約束而對冷卻板的高度和寬度進行調整，還可以對 其他內容進行調整。 多個冷卻劑通道18鄰近背面16地延伸穿過本體12，從一個側邊20的區(qū)域延伸 至相對的側邊(未示出)的區(qū)域。冷卻劑通道18可在本體12中鉆出，并經由適當?shù)倪B接 管/連接通道與爐壁外的冷卻劑回路連接?？商娲?，冷卻劑通道可以是鑄入的通道或嵌 入的管道。 冷卻板的正面14被凹槽22再分成薄片狀的肋24。橫向限定薄片狀的肋24的凹 槽22可軋制在板狀本體12的正面14中。薄片狀的肋24彼此平行地延伸。這些肋優(yōu)選地 垂直于板狀本體12中的冷卻通道18。當冷卻板10安裝在爐子中時，凹槽22和薄片狀的肋 24基本垂直于豎直線地布置。 應理解的是，插入物26固定在凹槽22中并從正面14伸出。如能夠從圖中看出的， 插入物26具有從直接位于上方的肋24的下緣27伸出的上側28，該上側28被構造為形成 用于冶金爐中的爐料的收集表面。尤其應理解的是，此收集表面28被構造成使得爐料可堆 積至直接位于上方的肋24的上緣。 此外，收集表面28的尺寸有利地形成為考慮爐子中的顆狀爐料的堆積角。這意味 著收集表面應具有足夠的寬度W(從直接位于上方的肋至插入物的上前緣的距離)，從而使 材料可在限定在兩個相鄰插入物26之間的凹槽的整個高度上、靠著相應的肋24堆積。[0032] 另一種表達此條件的方式是插入物26必須設計成使得其上前緣30被這樣定位， 從而使得豎直線與穿過插入物的上前緣30及直接位于上方的肋的上緣32的線之間的角度 不小于P， 13計算如下P =90_0，其中，a代表爐料的堆積角的角度(見圖2)。 考慮到高爐中通常使用爐料的粒度測量，典型的堆積角是大約40。，例如35°到 45°之間。因此，插入物應優(yōu)選地具有被構造成水平的或是朝著正面14傾斜的收集表面， 并且，插入物30的上前緣離正面14足夠遠，從而使豎直線與穿過上前緣30及直接位于上 方的肋的上緣32的線之間的角度13不小于大約45。至50° 。 如本領域的技術人員所知道的，在諸如高爐的冶金爐中，冷卻板僅在爐腰區(qū)域中
豎直地布置，但是，在爐腹和爐身區(qū)域中，爐壁是傾斜的，并且冷卻板以相同的方式傾斜。因
此，插入物26優(yōu)選地應適應于冷卻板的預期安裝區(qū)域，從而可適應收集表面28的構造。圖
1和圖2的實施例涉及一種用于安裝在高爐的爐腰區(qū)域中的冷卻板，同時，圖3示出了本實
用新型冷卻板的另一實施例，其中，插入物26'適于安裝在高爐的爐身區(qū)域中。 通常，收集表面28可以是基本平的或凹入的。其優(yōu)選地被這樣設計，從而當安裝
在爐壁上時，其在水平面中延伸，或在遠離正面14的方向上向上傾斜的平面中延伸。圖2
和圖3之間的對比清楚地示出了如何根據(jù)冷卻板的安裝角來調整插入物26的伸出部的構
造。似乎是，當插入物被設計為用于將被安裝在高爐的爐身(或爐腹)區(qū)域中的冷卻板上
時，插入物的基部和伸出部的中心線之間具有很大的角度。 有利地，插入物26由耐磨鋼或鑄鐵、或諸如SiC的硬陶瓷材料制成。 優(yōu)選地，插入物26被布置成使得其在冷卻板10的整個寬度上延伸(即，每個凹槽
22在其整個長度上被插入物26填充)。這可通過使用具有與冷卻板的寬度相對應的長度
的單個插入物來實現(xiàn)。但是在本實施例中，若干插入物26成排地布置在每個凹槽22中，以
覆蓋冷卻板的寬度。 為了將插入物26穩(wěn)固安裝在凹槽22中，凹槽優(yōu)選地具有鳩尾形的橫截面形狀，并 且插入物26的基部(裝配在凹槽中)具有相匹配的形狀。為了進一步增加鎖定效果，當冷 卻板10處于熱狀態(tài)中時，插入物26裝配在凹槽22中，從而使得當冷卻時金屬收縮將導致 凹槽22和插入物26之間的過盈配合。 為了改善爐料在爐子中的行進，插入物26的伸出部優(yōu)選地具有在遠離正面14的 方向上至少部分地逐漸變小的橫截面形狀。插入物26的下前緣的此類切斷形成了便于材 料流到位于下方的凹槽中的流動邊緣，并避免了湍流。 附圖標記列表
14正面 20側邊 26插入物 30上前緣
10冷卻板 16背面 22凹槽 27肋下緣 32上緣。
12本體
18冷卻劑通道
24肋
28收集表面
權利要求一種用于冶金爐的冷卻板，包括本體，具有正面和相對的背面，所述本體中具有至少一個冷卻劑通道；位于所述本體的正面上的多個薄片狀的肋，兩個連續(xù)的肋被凹槽隔開；插入物，固定在所述凹槽中并從所述正面伸出；其特征在于，所述插入物具有從直接位于上方的肋的下緣伸出的上側，所述上側被構造成形成收集表面，在使用中，爐料在所述收集表面上堆積至所述直接位于上方的肋的上緣。
2. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述收集表面的尺寸根據(jù)所述爐料的 堆積角而設置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，豎直線與穿過所述插入物的上前緣及 上方的肋的上緣的線之間的角度不小于P ， |3計算如下|3 = 90-a ，其中，a代表所述爐 料的堆積角的角度。
4. 根據(jù)權利要求3所述的冷卻板，其特征在于，a是40° ，并且13不小于50° 。
5. 根據(jù)權利要求4所述的冷卻板，其特征在于，13不小于55° 。
6. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物通過過盈配合固定在所述 凹槽中。
7. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物由耐磨材料制成。
8. 根據(jù)權利要求7所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物由鑄鐵或鋼制成。
9. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述凹槽具有基本上為鳩尾形的橫截 面形狀，并且裝配于其中的所述插入物的基部具有相匹配的形狀。
10. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物具有伸出部，所述伸出部 具有在遠離所述冷卻板正面的方向上至少部分地逐漸變小的橫截面形狀。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物被構造成使得 其收集表面在使用中是水平的或朝著所述正面傾斜。
12. 根據(jù)權利要求9或權利要求10所述的冷卻板，其特征在于，所述插入物的伸出部相 對于所述基部形成一角度。
13. —種冶金爐，包括外殼，所述外殼的內壁被根據(jù)前述權利要求中任一項所述的冷卻 板覆蓋。
專利摘要一種用于冶金爐的冷卻板(10)，包括本體(12)，其具有正面(14)和相對的背面(16)以及位于其中的冷卻劑通道(18)；位于其正面上的多個薄片狀的肋(24)，兩個連續(xù)的肋(24)被凹槽(22)隔開；以及固定在凹槽(22)中并從正面(14)伸出的插入物(26)。插入物(26)具有從直接位于上方的肋的下緣伸出的上側，所述上側被構造成形成收集表面(28)，在使用中，爐料在收集表面堆積至所述直接位于上方的肋(24)的上緣(32)。
文檔編號F27B3/24GK201540027SQ20092016183
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年4月14日
發(fā)明者尼古拉·馬焦利, 達拉斯·加拉特 申請人:保爾伍斯股份有限公司