一种冷却壁进出水管加强结构制造技术

一种冷却壁进出水管加强结构，进出水管的内端焊接在冷却壁本体上，进出水管的外端穿出至炉壳外面，进出水管的外侧设有进出水管加强结构，其特征在于：所述进出水管加强结构包括钢板、水管护套和保护钢管；钢板紧固安装在冷却壁本体的冷面上；水管护套套接在进出水管的外侧，水管护套的内端与钢板固定连接，水管护套的外端通过密封材料与炉壳的内表面紧密接触；保护钢管套接在进出水管的外侧，保护钢管的内端紧固安装在钢板上，保护钢管的外端与进出水管紧固连接。本发明专利技术的冷却壁进出水管加强结构不仅在冷却壁本体发生位移时能够减小进出水管及进出水管焊缝所受的剪切力和弯曲应力，而且能够大幅提高进出水管的轴向拉伸强度。

A reinforced structure for inlet and outlet pipes of cooling stave

【技术实现步骤摘要】
一种冷却壁进出水管加强结构
本专利技术涉及高炉的炉体冷却设备，具体涉及一种冷却壁进出水管加强结构。
技术介绍
在现代高炉的冷却设备中，冷却壁特别是铜冷却壁以其优良的冷却性能，被广泛应用在高炉的炉身中下部、炉腰和炉腹等温度高、热应力大、炉况条件比较恶劣的区域，为高炉长寿起到重要作用。但由于部分高炉安装冷却壁进出水管用的炉壳开孔设计直径太小、或者冷却壁的安装不符合设计要求、或者炉壳的变形较大，造成冷却壁进出水管与炉壳之间的间隙太小，甚至进出水管接触到炉壳，导致冷却壁进出水管在使用过程中没有足够的活动空间，使进出水管受到炉壳的剪切。另外，冷却壁在长期高温高负荷的环境下会产生一定的累积变形，当冷却壁与炉壳之间的耐材保持不变时，冷却壁的变形会向炉内延伸，由于进出水管一端约束在炉壳上，另一端焊接在冷却壁本体上，因此进出水管在冷却壁热变形时受到轴向拉伸，特别是进出水管与冷却壁本体的焊接部位容易成为进出水管质量的薄弱位置而受损，长期可能导致进出水管漏水。针对上述存在问题，近年来业界提出一些优化改进方案，例如授权公告号CN201864735U的中国技术专利说明书公开的一种冷却壁进出水管保护装置，进出水管的一端穿过炉壳而焊接在冷却壁上，保护装置包括保护套管，保护套管位于进出水管与炉壳之间，且保护套管的一端焊接在冷却壁上。所述保护套管包括同心设置的第一套管和第二套管，第一套管、二套管之间通过环壁连接，第一套管的直径大于第二套管的直径，第一套管焊接在所述冷却壁上，第二套管位于所述进出水管与炉壳之间。通过保护装置的保护套管能有效地对进出水管形成保护，将进出水管与冷却壁之间的剪切应力转移到保护套管上。虽然这种结构能减小进出水管和进出水管根部的剪切和弯曲应力，对进出水管起到一定的保护作用，但由于保护套管中第一套管和第二套管之间通过环壁连接形成一个整体，再焊接在冷却壁本体上，这种结构存在两方面的缺点：一是由于保护套管为整体结构，保护套管外面是固化耐材，冷却壁在使用中热膨胀会产生位移，保护套管受力后会通过其与进出水管接触的位置，将力传导到进出水管，使进出水管该位置受到剪切力；二是这种结构没能提高进出水管的轴向拉伸强度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种冷却壁进出水管加强结构，这种冷却壁进出水管加强结构，这种加强结构不仅在冷却壁本体发生位移时能够减小进出水管及进出水管焊缝所受的剪切力和弯曲应力，而且能够大幅提高进出水管的轴向拉伸强度。采用的技术方案如下：一种冷却壁进出水管加强结构，进出水管的内端焊接在冷却壁本体上，进出水管的外端穿出至炉壳外面，进出水管的外侧设有进出水管加强结构，其特征在于：所述进出水管加强结构包括钢板、水管护套和保护钢管；钢板紧固安装在冷却壁本体的冷面上；水管护套套接在进出水管的外侧，水管护套的内端与钢板固定连接，水管护套的外端通过密封材料与炉壳的内表面紧密接触；保护钢管套接在进出水管的外侧，保护钢管的内端紧固安装在钢板上，保护钢管的外端与进出水管紧固连接。上述冷却壁本体朝向高炉炉腔的一面为热面，背向高炉炉腔的一面为冷面。上述进出水管、水管护套、保护钢管的内端是指其靠近高炉炉腔的一端，上述进出水管、水管护套、保护钢管的外端是指其远离高炉炉腔的一端。通常，冷却壁包括一个冷却壁本体和多个进出水管，每个进出水管分别配套设置一个进出水管加强结构。本专利技术中，保护钢管与水管护套为相互独立的分离结构，保护钢管与水管护套之间保持有足够的位移空间，这样，在使用过程中冷却壁本体发生位移时，水管护套受力后不会将力传导到保护钢管和进出水管，保护钢管不会对进出水管形成剪切，能够大大减小进出水管及进出水管焊缝所受的剪切力和弯曲应力；而且，由于保护钢管的内端紧固安装在钢板上（钢板紧固安装在冷却壁本体的冷面上），且保护钢管的外端与进出水管紧固连接，从而在轴向上有效对进出水管加固，能够大幅提高进出水管的轴向拉伸强度。优选上述冷却壁本体为铜冷却壁本体。铜冷却壁本体的材料可以是纯铜或铜合金。冷却壁本体可以是平板，也可以弧形板。上述钢板可通过螺栓或焊接紧固在冷却壁本体上，也可以采用螺栓和焊接相结合的方式紧固在冷却壁本体上（例如：在螺栓安装到位后，将钢板的边沿与冷却壁本体焊接；或者在螺栓安装到位后，将螺栓的头部与钢板焊接）。上述钢板的外形与冷却壁本体冷面上相应位置的形状相吻合（例如，在冷却壁本体是平板的情况下，钢板也为平板；在冷却壁本体是弧形板的情况下，钢板也为弧形板），使钢板能够紧贴冷却壁本体的冷面。具体设计时，可以在冷却壁本体的冷面上固定安装一整块大钢板，所有进出水管共用该整块大钢板（即各进出水管加强结构中的钢板连成整体）；也可以在冷却壁本体的冷面上固定安装多个独立钢板，一个进出水管对应一个独立钢板，或者几个进出水管共用一个独立钢板。通常，上述钢板上与进出水管对应的位置设有水管安装通孔，进出水管处在水管安装通孔中。一种优选方案中，上述保护钢管的内端与钢板焊接。另一种优选方案中，上述保护钢管的内端通过螺纹连接方式紧固安装在钢板上（例如钢板上的水管安装通孔内壁设有内螺纹，保护钢管的内端设有与其相匹配的外螺纹）。另一种优选方案中，上述保护钢管的内端通过螺纹连接和焊接相结合的方式紧固安装在钢板上（例如钢板上的水管安装通孔内壁设有内螺纹，保护钢管的内端设有与其相匹配的外螺纹；保护钢管内端旋入水管安装通孔到位后，将保护钢管与钢板焊接）。优选方案中，上述保护钢管的外端与进出水管的外壁焊接。上述保护钢管的长度可大可小。优选上述保护钢管的外端伸出至炉壳外面（可使保护钢管的外端仅伸出炉壳一小段距离，也可使保护钢管覆盖进出水管的大部分）。上述保护钢管的外端也可以在炉壳内部。优选方案中，上述水管护套的内端通过环形焊缝与钢板焊接。焊接后，在水管护套的内端与钢板之间的连接处形成密封。优选方案中，上述水管护套由钢材制成。设于水管护套的外端与炉壳的内表面之间的密封材料（安装时水管护套的外端将密封材料压紧在炉壳的内表面上），能够消除水管护套的外端与炉壳的内表面之间的间隙，确保密封效果，能更好地防止灌浆时灌浆料进入水管护套内部而导致进出水管失去缓冲余地；另外，密封材料能在冷却壁本体与炉壳之间起到缓冲作用。优选方案中，上述水管护套的外端与炉壳的内表面之间的密封材料为密封圈。密封圈通常采用耐高温且有弹性的材料制成，优选橡胶、硅胶或橡胶-石棉复合板。优选方案中，上述进出水管的外侧套接有波纹补偿器，波纹补偿器的内端焊接在炉壳的外表面上。更优选方案中，上述进出水管的外侧套接有钢套管，钢套管焊接在进出水管上，波纹补偿器的外端焊接在钢套管上。在设有钢套管的情况下，保护钢管的外端可以焊接在钢套管上,也可以将保护钢管与钢套管制成一体（即采用一根钢管，其靠近冷却壁本体的部分构成保护钢管，其远离冷却壁本体的部分构成钢套管），也可以保护钢管的外端直接焊接在进出水管的外壁上。本专利技术通过设置相互独立的保护钢管与水管护套对进出水管进行加强，保护钢管与水管护套之间保持有足够的位移空间，在使用过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷却壁进出水管加强结构，进出水管的内端焊接在冷却壁本体上，进出水管的外端穿出至炉壳外面，进出水管的外侧设有进出水管加强结构，其特征在于：所述进出水管加强结构包括钢板、水管护套和保护钢管；钢板紧固安装在冷却壁本体的冷面上；水管护套套接在进出水管的外侧，水管护套的内端与钢板固定连接，水管护套的外端通过密封材料与炉壳的内表面紧密接触；保护钢管套接在进出水管的外侧，保护钢管的内端紧固安装在钢板上，保护钢管的外端与进出水管紧固连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷却壁进出水管加强结构，进出水管的内端焊接在冷却壁本体上，进出水管的外端穿出至炉壳外面，进出水管的外侧设有进出水管加强结构，其特征在于：所述进出水管加强结构包括钢板、水管护套和保护钢管；钢板紧固安装在冷却壁本体的冷面上；水管护套套接在进出水管的外侧，水管护套的内端与钢板固定连接，水管护套的外端通过密封材料与炉壳的内表面紧密接触；保护钢管套接在进出水管的外侧，保护钢管的内端紧固安装在钢板上，保护钢管的外端与进出水管紧固连接。


2.根据权利要求1所述的冷却壁进出水管加强结构，其特征是：所述冷却壁本体为铜冷却壁本体；铜冷却壁本体的材料是纯铜或铜合金。


3.根据权利要求1或2所述的冷却壁进出水管加强结构，其特征是：所述钢板通过螺栓或焊接紧固在冷却壁本体上，或者采用螺栓和焊接相结合的方式紧固在冷却壁本体上。


4.根据权利要求1或2所述的冷却壁进出水管加强结构，其特征是：所述钢板上与进出水管对应的位置设有水管安装通孔，进出水管处在水管安装通孔中。

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【专利技术属性】
技术研发人员：佘京鹏，沈大伟，李立鸿，吴博伟，陈名炯，陈焕涛，
申请(专利权)人：汕头华兴冶金设备股份有限公司，汕头华兴饶平铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44