耐磨、单个穿透处的冷却壁冷却器制造技术

所有铸铁或铸铜冷却壁冷却器的重量均通过背面上的单个气密钢圈支撑在熔炉安全壳内。每个冷却器中的所有冷却管道具有相应的外部连接，通过该单个钢圈将每一个外部连接聚集和循路径在一起。磨损保护屏障设置在热面上。这样限定以包括至少一水平排的肋和通道，其保留金属插入物或耐火砖、或凹坑，其有助于保持可浇铸水泥和/或从熔体冻结就位的积层，或在焊道、交叉阴影线或编织图案上焊接的表面硬化区域的应用。

Wear resistant, single penetration cooling stave cooler

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐磨、单个穿透处的冷却壁冷却器
本专利技术涉及用于带有钢制安全壳的圆形熔炉的冷却壁冷却器，更具体地说，涉及一种具有钢制壳的单次穿透需求的铸铁和铸铜冷却壁冷却器，以容纳能完全支撑熔炉内冷却壁冷却器的重量的钢圈，且它将所有管道入口和出口集中在一组进行液体冷却。以这种方式构造钢圈的目的是通过使用类似的合金来使单个穿透处中的膨胀系数相匹配，以使应力最小化并避免与安全壳的连接焊缝的粘结和脆化问题。
技术介绍
在全球范围内,钢铁和有色金属在带有钢制安全壳的圆形熔炉中冶炼。其中一些使用面板式冷却壁冷却器，其完全衬砌内壁以冷却安装在其热面上的耐火砖。它们的单独冷却作用是由液体冷却剂传递的，这些液体冷却剂通过管道在每个冷却壁冷却器内循环，所述管道穿过钢制安全壳的穿透处进入外部热交换器。钢制安全壳的每个穿透处都需要可靠的焊接和密封，以确保危险的工艺气体既在熔炉内，同时远离其操作人员。现在，现代高炉的生产率已达到每天每工作容积立方米三吨铁水以上。通过使用改良的装料、更好的装料分配技术、更严格的过程控制、非常高的热风温度、氧气富集技术、煤粉喷射和天然气燃料的富集，使其成为可能。所有这些都会导致高出许多的平均热负荷和落在安装在最新高炉的钢制安全壳中的冷却壁冷却器上的波动。综合钢铁厂使用高炉向自己提供用于炼钢的生铁。熔炉生产力的巨大提高也对冷却系统的能力提出了巨大的需求。于1960年代末期首次开发的高炉中的液冷冷却壁冷却器已经不足。自1970年代后期以来，一直需要高电导率的铜冷却壁冷却器，因为它们能够更好地处理当今最先进的，高强度熔炉中产生的强烈工艺热量。铜冷却壁冷却器还已证明自己有能力提供超过15年的熔炉使用寿命。冷却壁冷却器将承受的平均热负荷水平取决于其在高炉中的放置位置以及熔炉的运行方式。如图1。铸铁冷却壁仍然可以成功地用于要求不高的高炉炉身中部和炉身上部区域，但是在炉身下部、炉腰、炉腹、风口水平和炉底的较高平均热量负荷都需要使用性能更高，但成本更高的铜冷却壁。铸铁冷却壁的冷却效率不如铜冷却壁，因为铸铁金属的导热系数相对要低许多。如果负载太大，它们固有的热阻会使热量堆积得太高。内部粘合不良可能不必要地增加整体热阻。否则，铸铁中会产生裂纹，裂纹会传播到钢管本身中。铸铁冷却壁具有增加到隔热层的分离层，该隔热层位于在其内部水冷管中循环的冷却剂与铸铁冷却壁主体的热面之间。这两种效果都有助于降低铸铁冷却壁的整体传热能力。当热面温度上升到700℃以上时，铸铁冷却壁传热性能的这种低效率会给铸铁冷却壁带来过大的压力。热变形很难避免。在非常高的温度下操作时，铸铁冷却壁主体也可能遭受相-体积转变。常见的故障是疲劳裂纹，冷却壁主体材料剥落以及直接暴露于熔炉热量的冷却管。冷却壁冷却器还可用在用来生产直接还原铁(DRI)的还原容器中。ToddSmith在2015年12月31日出版的美国公开专利申请US-2015-0377554-A1中描述了一种冷却壁冷却器。摘要写道，冷却壁包括外壳，内部管道回路，所述内部管道回路包括容纳在所述外壳体内的各个管道，其中各个单独管道分别具有入口端和出口端，并且其中每个管道可以或可以不与另一管道机械连接，和歧管，与壳体成一体或设置在壳体上或壳体内；其中，每个单独管道的入口端和/或出口端设置在歧管中或由歧管容纳。歧管可以由碳钢制成，而壳体可以由铜制成。ToddSmith进一步补充，“每个单独管道的每个入口端和出口端可以在歧管的壳体内被铸铜部分地包围。”当将液冷冷却壁冷却器放置在冶炼熔炉的钢制安全壳内时，每个常规的冷却液连接件必须在外壳中具有相应的穿透处或进入窗口，以在外部完成软管连接。而且，按照惯例，每个冷却壁冷却器必须用螺栓固定或以其他方式机械地固定在钢制安全壳上，以为其自身提供垂直支撑，并且在其热面上衬砌它的耐火砖支撑和冷却。熔炉内的热熔会产生非常热，有毒且通常易燃的工艺气体，这些气体会在耐火砖之间、冷却壁冷却器之间找到漏出途径以及从安全壳内的任何开口中逸出。因此这些穿透位置必须具有良好的气密性。一个穿透处比几个穿透处更容易密封和保持密封。而两个或多个固定点会导致热诱发的机械应力。但是，由于冷却壁冷却器、安全壳和耐火砖都受到热膨胀力的影响，使用寿命期间不断地来回工作会损害气密性。如ToddSmith所描述的冷却壁冷却器一样，冷却壁冷却器内部有许多独立的冷却管道回路，每个回路都产生成对的冷却剂连接端，这些连接端必须向外传回并通过安全壳。ToddSmith描述了在可以由铜制成的壳体背面上的可能由碳钢制成的“歧管”。他指出，他的冷却壁100易于安装，因为它减少了炉壳51中进/出管道108通过炉壳51进/出100所需的所需的进入孔或开口的数量。并且他说，在第[0094]段中，冷却壁100的结构非常坚固，可提供安装在炉壳51上的冷却壁100所需的大部分支撑。因为与炉壳的各个管道连接已被消除，由于熔炉内温度变化而导致的冷却壁膨胀/收缩的影响降至最低。并且，冷却壁100减少了与炉壳51的管道连接中的焊接破坏，因为已经消除了这种连接。ToddSmith进一步说，他的冷却壁100降低了帮助冷却壁100支撑在炉壳51上所需的任何支撑螺栓的重要性/关键程度，因为自歧管106承载了将冷却壁100支撑在炉壳51上所需的大部分负载以后，不再依赖这些螺栓来独立支撑冷却壁100。在这个行业中需要一种冷却壁冷却器，该冷却器具有唯一的总是用合适的钢环绕的直头通颈(through-bulkheadneck)，以控制工艺气体的密封和控制。单个矩形铸铜主体内的所有冷却回路中的所有冷却管道必须通过单个紧密组(tightgroup)，然后在钢制安全壳外部进行外部连接。这样可以将热膨胀和收缩的不利影响降至可控水平。将通过炉壳的各个管道连接紧密地成组将限制工作中的日益恶化的力。为此，通过将所述直头的单个悬挂在所述安全壳的相应单个穿透处，冷却壁冷却器必须完全依赖其垂直机械支撑。仅承担“许多负荷”对每个冷却壁冷却器的钢制安全壳的一个以上的穿透处留有开放的门。支撑冷却壁冷却器重量和连接所有冷却管道的这两项工作必须始终在一个直头通颈上分担。
技术实现思路
简而言之，本专利技术的铸铁和铸铜冷却壁冷却器通过背面的单个气密钢圈使得所有冷却器重量都支撑在炉壳内。每个冷却器中的所有冷却管道具有通过该单个钢圈聚集和循路径在一起的每一个外部连接。磨损保护屏障设置在热面上。这样限定以包括至少一水平排的肋和通道，其保留金属插入物或耐火砖、或凹坑，其有助于保持可浇铸水泥和/或从熔体冻结就位的积层，或在焊道、交叉阴影线或编织图案上焊接的表面硬化区域的应用。附图说明图1是本专利技术实施例的垂直取向金属熔炉或转化熔炉实施例的横截面示图。该实施例带有钢制安全壳，每个冷却壁冷却器只有一个用于液体冷却剂循环的穿透处；图2是类似于图1的熔炉的中间部分的横截面示图，并且表示本专利技术的冷却壁冷却器实施例的方式，通过围绕在突出的颈部上的钢圈的钢对钢焊缝来密封工艺气体逸出，并在其后装有可浇铸的耐火水泥。将砖插入锥形槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在熔炉中使用时受到磨损、冲击、金属、腐蚀、热和其他影响的综合的耐磨冷却壁冷却器，包括：/n铸铜主体，在铸铜主体中是液态冷却管道，并包括在使用过程中遭受磨损的热面；/n单个钢圈，以嵌入或其他方式锚固进入铸铜主体的背面，并横向放置，以使冷却壁冷却器将只能笔直地悬挂在冷却壁上，并且其中的液体冷却管道的所有外部管道连接都聚集在一起作为单个组，并循路径穿过单个钢圈；和/n设置在热面上的磨损保护屏障，其限制为包括至少一水平排的肋和通道，以保留金属插入物或耐火砖或凹坑，其有助于保持可浇铸水泥和/或从熔体冻结就位的积层，或在焊道、交叉阴影线或编织图案上焊接的表面硬化区域的应用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171116 US 15/815,343;20180501 US 15/968,272;20181.一种在熔炉中使用时受到磨损、冲击、金属、腐蚀、热和其他影响的综合的耐磨冷却壁冷却器，包括：
铸铜主体，在铸铜主体中是液态冷却管道，并包括在使用过程中遭受磨损的热面；
单个钢圈，以嵌入或其他方式锚固进入铸铜主体的背面，并横向放置，以使冷却壁冷却器将只能笔直地悬挂在冷却壁上，并且其中的液体冷却管道的所有外部管道连接都聚集在一起作为单个组，并循路径穿过单个钢圈；和
设置在热面上的磨损保护屏障，其限制为包括至少一水平排的肋和通道，以保留金属插入物或耐火砖或凹坑，其有助于保持可浇铸水泥和/或从熔体冻结就位的积层，或在焊道、交叉阴影线或编织图案上焊接的表面硬化区域的应用。


2.根据权利要求1所述的耐磨冷却壁冷却器，其中：
液体冷却管道接受对于BLEVE本质安全的冷却剂的水基混合物，其包括不超过50％的与二羟基醇类醇混合的水，和均相溶液中的缓蚀剂，所述均相溶液通过液体泵在一个封闭的压力环中循环。


3.根据权利要求1所述的耐磨冷却壁冷却器，其中所述铸铜主体是矩形的冷却壁主体的单金属铸件，所述冷却壁的矩形形状具有顶部边缘、底部边缘、左侧边缘和右侧边缘、热面和冷面，且其中冷却壁主体的高度实质上大于其宽度，其宽度实质上大于其壁厚，并且其构造成通过在火法冶金熔炉的钢制安全壳内部进行焊接来胶合和密封。


4.根据权利要求1所述的耐磨冷却壁冷却器，其中所述单个钢圈包括焊接到不锈钢部分的碳钢部分，和所述不锈钢部分，所述不锈钢部分以嵌入或其他方式锚固进入所述铸铜主体背面。


5.根据权利要求1所述的耐磨冷却壁冷却器，其中所述钢圈包括一类钢，其热膨胀系数与构成钢制安全壳的钢类型的热膨胀系数基本匹配。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·麦克雷，
申请(专利权)人：A·J·麦克雷，
类型：发明
国别省市：美国;US