一种矿热炉铜底部环的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种矿热炉铜底部环的制作方法，（1）采用铜或铜合金材料，经整体铸造形成环形铜坯，然后对环形铜坯进行碾压并且在环形铜坯上形成环形凹槽，在环形凹槽的槽口边沿加工出盖板安装槽，得到铜底部环本体，备用；加工出至少一个弧形盖板，弧形盖板上加工有进水孔和出水孔，备用；加工出至少一个挡块，备用；（2）通过焊接将挡块安装在环形凹槽中，并且挡块将环形凹槽分隔成至少一个弧形凹槽段；然后将弧形盖板安装在盖板安装槽中并且将对应的弧形凹槽段的槽口封盖，并将弧形盖板的边沿与铜底部环本体的冷面焊接，得到矿热炉铜底部环。本发明专利技术机械性能和导热性能较好，使用可靠性较高，且制造成本较低，更容易推广应用。更容易推广应用。更容易推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种矿热炉铜底部环的制作方法


[0001]本专利技术涉及冶金电炉设备
，特别涉及一种矿热炉铜底部环的制作方法。

技术介绍

[0002]矿热炉又称电弧炉，主要用于生产铁合金、工业硅、电石、黄磷等产品，在该行业也俗称电炉。电极把持器的主要作用是通过把持电极，将电流经过导电管、接触元件（例如铜瓦和压力环）传输到电极上，并定期压放电极，使电极工作端消耗掉的部分得到补充，以保持电极工作端的有效长度。电极把持器主要由底部环、保护屏、导电管、接触元件等组成，保护屏、导电管、接触元件等位于底部环的上方。电极把持器大部分位于矿热炉内，直接与炉内的高温烟气接触，工作环境恶劣。
[0003]底部环是电极把持器的关键部件之一，用于保护电极把持器的其它部件，使保护屏、接触元件的底部不受高温烟气的侵害，并隔绝高温烟气进入电极把持器内部，避免侵害电极把持器内部的导电管、接触元件等部件。
[0004]现有的矿热炉底部环有两种：一种是铸造铜底部环；另一种是锻造铜底部环。
[0005]铸造铜底部环采用直接铸造成型或预埋铜管铸造成型工艺制成。铸造的铜底部环在铸造过程中存在无法根本消除的材料缺陷，例如铜底部环内部有铸造组织疏松、气孔、夹渣和裂纹等。铸造铜底部环本体的机械性能差，导热性能差。预埋铜管铸造成型的底部环，由于纯铜基体与预埋铜管未能完全熔合，内部容易出现不同程度的气隙热阻，导致整体组件的导热能力降低。在高温工作环境下，底部环容易出现受热变形，这些铸造缺陷随着变形的出现而扩大，严重影响到底部环使用的可靠性。
[0006]锻造铜底部环采用的是锻造铜板，在锻造铜板上经过钻深孔形成冷却水通道（钻孔一般从侧面、底面或外弧面起钻）、弯板后焊接堵头、盖板和位于顶面的进出水管等工序制作而成。这种锻造铜底部环焊接堵头时产生的焊缝长期暴露在高温环境中，在使用过程中焊缝偶尔会出现裂纹导致漏水的问题。而且，这种锻造铜底部环虽然解决了铸造铜底部环存在的各种缺陷，但其制作工艺复杂，制造成本较高，在实际应用推广中受到限制。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的问题是提供一种矿热炉铜底部环的制作方法，采用这种方法制作的矿热炉铜底部环的机械性能和导热性能较好，使用的可靠性较高，且制造成本较低，更容易推广应用。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种矿热炉铜底部环的制作方法，其特征在于包括下述步骤：（1）采用铜或铜合金材料，经整体铸造形成环形铜坯，然后对环形铜坯进行碾压并且在环形铜坯上形成槽口朝上的环形凹槽，再通过铣加工方式或车加工方式在环形凹槽的槽口边沿去除材料，形成盖板安装槽，得到铜底部环本体，备用；通过机加工或者增材制造的方式制得至少一个弧形盖板，弧形盖板上加工有进水
孔和出水孔，备用；通过机加工或者增材制造的方式制得至少一个挡块，备用；（2）通过焊接将挡块安装在环形凹槽中，并且挡块将环形凹槽分隔成至少一个弧形凹槽段，弧形凹槽段与弧形盖板数量相同且一一对应；然后将弧形盖板安装在盖板安装槽中并且将对应的弧形凹槽段的槽口封盖，并将弧形盖板的边沿与铜底部环本体的冷面焊接，得到矿热炉铜底部环。
[0009]通常，铜底部环本体朝向矿热炉炉腔的一面为热面（朝下），背向矿热炉炉腔的一面为冷面（朝上）。
[0010]通常，上述铜底部环本体的材质为纯铜或铜合金。
[0011]由于铜底部环本体经过碾压，其内部变得更为密实，比起铸造铜底部环，提高了机械性能（锻铜抗拉强度Rm≥200MPa，铸铜Rm≥170MPa），减小热变形；提高了导热性能（锻铜热导率≥380W/mk；铸铜热导率≥320W/mk），金相组织致密均匀，消除了铸造过程中存在的各种缺陷，消除了埋管铸造过程不完全融合而产生的气隙热阻。
[0012]另外，弧形盖板的边沿与铜底部环本体的冷面焊接，产生的焊缝都集中在铜底部环本体的冷面上，相对于铜底部环本体的底面、侧面和外弧面，铜底部环本体冷面上的焊缝所处的环境温度较低，解决了原有锻造铜底部环焊缝暴露在高温环境中，在使用过程中焊缝偶尔会出现裂纹导致漏水的问题。
[0013]通常，所述盖板安装槽的槽口宽度大于环形凹槽的槽口宽度。在环形凹槽的槽口边沿加工好盖板安装槽后，盖板安装槽槽底与环形凹槽的槽壁之间通常形成两个环形台阶，两个环形台阶分别处于环形凹槽的两侧，用于支撑各弧形盖板。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述步骤（2）中安装并焊接好弧形盖板后，弧形凹槽段的内壁、弧形盖板以及处于弧形凹槽段两端的挡块的共同包围，在铜底部环本体内部形成冷却通道，弧形盖板上的进水孔和出水孔均与冷却通道连通。
[0015]优选上述步骤（1）是采用碾压装置对铸造成型的环形铜坯进行碾压的；所述碾压装置包括芯辊、驱动辊、两个导向辊、轴向上碾压辊和轴向下碾压辊，芯辊竖直设置在环形铜坯的内孔中，驱动辊与两个导向辊均竖直设置在环形铜坯的外侧，两个导向辊分别处于驱动辊两侧，轴向上碾压辊处于环形铜坯的上侧，轴向下碾压辊处于环形铜坯的下侧；芯辊的辊面与环形铜坯的内圆周面接触配合，驱动辊的辊面、导向辊的辊面均与环形铜坯的外圆周面接触配合，轴向上碾压辊的辊面与环形铜坯的上表面接触配合，轴向下碾压辊的辊面与环形铜坯的下表面接触配合；进行碾压时，芯辊、驱动辊、轴向上碾压辊、轴向下碾压辊转动，使环形铜坯绕其自身轴线转动，同时芯辊和驱动辊共同在径向上对环形铜坯进行挤压，轴向上碾压辊、轴向下碾压辊共同在轴向上对环形铜坯进行挤压。进行碾压时，在芯辊、驱动辊、两个导向辊、轴向上碾压辊、轴向下碾压辊的共同作用下，环形铜坯能够绕其自身轴线转动。
[0016]随着碾压的进行，可逐渐调小芯辊和驱动辊之间的间隙，可逐渐调小轴向上碾压辊和轴向下碾压辊之间的间隙，直至环形铜坯尺寸达到设计要求。
[0017]上述芯辊、驱动辊、轴向上碾压辊、轴向下碾压辊的转动，可分别由一动力装置（如电机）提供动力；也可采用同一电机，通过传动机构（如齿轮组）分别带动芯辊、驱动辊、轴向上碾压辊、轴向下碾压辊转动。两个导向辊起导向、限位作用，环形铜坯转动时在环形铜坯
的带动下随着转动。上述芯辊和轴向上碾压辊也可不与动力装置连接。
[0018]一种优选方案中，所述步骤（1）中碾压环形铜坯的过程中，在环形铜坯的冷面上碾压出环形凹槽。采用碾压方式在铜底部环本体的冷面上加工出环形凹槽，操作较为简单，且能够充分利用铜材，能够大大降低铜底部环的制作成本，更容易推广应用。
[0019]更优选上述步骤（1）中是采用进给辊在环形铜坯的冷面上碾压出环形凹槽的：进给辊竖直设置在环形铜坯的上方，在环形铜坯绕其自身轴线转动的过程中，进给辊逐渐向下进给并且绕其自身轴线转动，进给辊的下端与环形铜坯的冷面接触配合并对环形铜坯的冷面产生向下的挤压力，从而在环形铜坯的冷面上碾压出环形凹槽。一种具体方案中，进给辊可转动安装在一升降座上，升降座在一升降机构驱动下能够下降或上升，升降座上设有能够驱动进给辊转动的进给辊旋转驱动机构。
[0020]另一种优选方案中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿热炉铜底部环的制作方法，其特征在于包括下述步骤：（1）采用铜或铜合金材料，经整体铸造形成环形铜坯，然后对环形铜坯进行碾压并且在环形铜坯上形成槽口朝上的环形凹槽，再通过铣加工方式或车加工方式在环形凹槽的槽口边沿去除材料，形成盖板安装槽，得到铜底部环本体，备用；通过机加工或者增材制造的方式制得至少一个弧形盖板，弧形盖板上加工有进水孔和出水孔，备用；通过机加工或者增材制造的方式制得至少一个挡块，备用；（2）通过焊接将挡块安装在环形凹槽中，并且挡块将环形凹槽分隔成至少一个弧形凹槽段，弧形凹槽段与弧形盖板数量相同且一一对应；然后将弧形盖板安装在盖板安装槽中并且将对应的弧形凹槽段的槽口封盖，并将弧形盖板的边沿与铜底部环本体的冷面焊接，得到矿热炉铜底部环。2.根据权利要求1所述的矿热炉铜底部环的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）中安装并焊接好弧形盖板后，弧形凹槽段的内壁、弧形盖板以及处于弧形凹槽段两端的挡块的共同包围，在铜底部环本体内部形成冷却通道，弧形盖板上的进水孔和出水孔均与冷却通道连通。3.根据权利要求1所述的矿热炉铜底部环的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）是采用碾压装置对铸造成型的环形铜坯进行碾压的；所述碾压装置包括芯辊、驱动辊、两个导向辊、轴向上碾压辊和轴向下碾压辊，芯辊竖直设置在环形铜坯的内孔中，驱动辊与两个导向辊均竖直设置在环形铜坯的外侧，两个导向辊分别处于驱动辊两侧，轴向上碾压辊处于环形铜坯的上侧，轴向下碾压辊处于环形铜坯的下侧；芯辊的辊面与环形铜坯的内圆周面接触配合，驱动辊的辊面、导向辊的辊面均与环形铜坯的外圆周面接触配合，轴向上碾压辊的辊面与环形铜坯的上表面接触配合，轴向下碾压辊的辊面与环形铜坯的下表面接触配合；进行碾压时，芯辊、驱动辊、轴向上碾压辊、轴向下碾压辊转动，使环形铜坯绕其自身轴线转动，同时芯辊和驱动辊共同在径向上对环形铜坯进行挤压，轴向上碾压辊、轴向下碾压辊共同在轴向上对环形铜坯进行挤压。4.根据权利要求1所述的矿热炉铜底部环的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）中碾压环形铜坯的过程中，在环形铜坯的冷面上碾压出环形凹槽；所述步骤（1）中是采用进给辊在环形铜坯的冷面上碾压出环形凹槽的：进给辊竖直设置在环形铜坯的上方，在环形铜坯绕其自身轴线转动的过程中，进给辊逐渐向下进给并且绕其自身轴线转动，进给辊的下端与环形铜坯的冷面接触配合并对环形铜坯的冷面产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立鸿，周兵其，佘京鹏，罗明宇，沈大伟，
申请(专利权)人：广东华兴换热设备有限公司，
类型：发明
国别省市：