[發明專利]一種銅冷卻板及其制造工藝

無效

• 申請號: 200910022605.X
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN101570801A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 于德弘;周嘉平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C21B7/10
• 分類號: C21B7/10;B22D19/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本發明涉及一種煉鐵高爐爐體冷卻設備的制備，尤其是涉及一種新型銅冷卻板及制造工藝。

背景技術

銅冷卻板和銅冷卻壁以優良的導熱性能取代鑄鋼和鑄鐵冷卻壁而普遍應用于現代大型高爐的爐體結構中，目前國內外高爐使用的銅冷卻板內腔水道截面的外緣為直線形，內腔水道散熱面積小，大多是采用鑄造工藝制造，雖然具有整體成型的優點，但由于常壓鑄造件的材料密度較低，未能充分發揮銅材的高導熱性能。此外鑄造件的外形精度較低，不能與高精度加工的耐火磚緊密砌筑而導致兩者之間界面的熱阻較大，影響傳熱效率。同時，為將銅冷卻板焊接安裝于高爐爐殼鋼殼上、通常在銅冷卻板一端焊接有一圈鋼環或鋼帶，由于焊接的焊縫的線狀焊合面積小、強度低，在使用過程中容易出現焊縫開裂、爐內煤氣泄露的現象。

國外公司有采用整體鑄造后，通過機械加工提高外形精度以便于爐墻耐火磚緊密砌筑的形式，但仍存在鑄件材料密度低和上述其他問題。

發明內容

本發明為了克服上述技術的不足之處，提供一種銅冷卻板及其制造工藝，其內腔水道截面的外緣為曲線形和梅花瓣形，提高了內腔水道散熱面積，并采用液態模鍛工藝方法制造銅冷卻板，大幅度提高了材料密度、導熱系數、外形精度和機械性能，同時又能保持整體成型的特點和保證銅冷卻板一端和鋼環或鋼帶的嚴密結合，防止爐內煤氣泄露。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

銅本體一端包裹有鋼帶或鋼環，該銅本體內設置內腔水道，內腔水道截面的外緣為曲線形。

所述的內腔水道截面的外緣曲線形為梅花瓣形或能增加內腔水道內表面散熱面積的齒形。

銅本體與鋼帶或鋼環整個連接面熔合為一體。

所述的連接面為齒形或能增加機械嚙合的凹凸形狀。

銅冷卻板的制造工藝，步驟如下：

1)用噴槍將涂料均勻噴涂于銅冷卻板液態模鍛模具型腔內表面和型芯表面，將預制的鋼芯或鋼絲內芯和鋼環或鋼帶固定于模具內，預熱模具至150～400℃；

2)將銅水注入模具，銅水的澆注溫度為：1100-1350℃；

3)澆注完成后，封閉模具加壓并保持壓力，比壓50-300MPa，保壓時間20～120秒；

4)打開模具，取出已凝固成型的銅冷卻板，并從凝固成型的銅冷卻板中抽出預放的鋼芯或鋼絲內芯；

5)去除銅冷卻板外形的多余部分，即得銅冷卻板。

本發明新型銅冷卻板內腔水道散熱面積增加，采用液態模鍛工藝方法制造：銅水在高壓下凝固成型，其材料密度、導熱系數、機械性能和外形精度均顯著高于普通常壓鑄造件；銅冷卻板用于與高爐爐殼焊接安裝用的鋼帶或鋼環在液態模鍛工藝過程中在高壓力銅水與銅冷卻板本體鑄為一體，其結合強度顯著高于普通電焊焊縫的結合；銅冷卻板內腔水道是用鋼絲束作為內芯鑄入銅冷卻板內，凝固后將鋼絲抽出形成水道空腔，水道截面則形成以鋼絲直徑為圓弧的梅花瓣形外緣，增加了內腔水道的散熱面積。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明內腔水道截面示意圖；

圖3為銅本體與鋼帶或鋼環連接示意圖。

下面結合附圖對本發明的內容作進一步詳細說明。

具體實施方式

參照圖1、圖2、圖3所示，銅本體2一端包裹有鋼帶或鋼環1，該銅本體2內設置內腔水道3，內腔水道3截面的外緣為曲線形。所述的內腔水道3截面的外緣曲線形為梅花瓣形或能增加內腔水道內表面散熱面積的齒形。銅本體2與鋼帶或鋼環整個連接面熔合為一體。所述的連接面為齒形或能增加機械嚙合的凹凸形狀。

本發明新型銅冷卻板采用液態模鍛工藝方法制造，整體成型，其材料密度、導熱系數、外形精度、機械性能均比常壓鑄造的有較大幅度的提高。內腔水道截面的外緣梅花瓣形，或其它曲線形，用以增加內腔水道的散熱面積。內腔水道是使用捆扎的鋼絲束作為內芯鑄入銅冷卻板內，凝固后將鋼絲抽出形成水道空腔，水道截面則形成以鋼絲外形為圓弧的梅花瓣形外緣，增加了內腔水道的散熱面積。銅冷卻板用于與高爐爐殼焊接安裝用的鋼帶或鋼環在液態模鍛工藝過程中在高壓力銅水下與銅冷卻板本體鑄為一體，其結合強度顯著高于普通電焊焊縫的結合。