一种转炉及其水冷炉口制造技术

本发明专利技术公开的一种水冷炉口，包括炉口本体和设置于所述炉口本体内的冷却水管，所述炉口本体的顶部表面为斜面，且所述顶部表面外侧边缘处的竖直位置较低；所述炉口本体的内环表面为斜面，且所述内环表面外侧边缘处的竖直位置较高。本发明专利技术通过将顶部表面设计为斜面，更利于排渣，容易清理钢渣；将内环表面设计为斜面，更利于内环挂渣，以便保护内环本体，避免过早开裂。实践证明，本发明专利技术使用初期无变形、无开裂、无漏水现象发生，炉口使用寿命大大提高，该结构设计形式的水冷炉口均能满足一个炉役的使用要求。本发明专利技术还公开了一种具有上述水冷炉口的转炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及转炉
，更具体地说，涉及一种转炉及其水冷炉口。
技术介绍
转炉是炼钢炉的一种，炉体圆筒形，架在一个水平轴架上，可以转动，也用来炼铜。转炉炉体一般由炉帽、炉壳(炉身)、炉底三部分组成，为了便于转炉工作时加料、插入氧枪、排出炉气和倒渣，在炉帽顶部设有圆形炉口。炉口工作时承受热应力、钢渣重力、钢渣冲刷和炉气的热辐射作用。炉口在短时间内温度波动频繁，使炉口本体内部存在较大的温度梯度，从而产生较大的热应力，热应力和铸体内部的铸造应力和组织应力叠加，超过铸件的屈服强度或极限强度时，炉口变形或开 ο为延长炉帽的金属壳和炉衬的使用寿命，目前普遍采用循环水强制冷却的水冷炉口。其优点是减少了炉口上的粘结物并且使粘结物易于清除，同时可以加强炉口刚性，减少炉口变形，从而延长转炉炉壳、炉衬的使用寿命。但是，目前所用水冷炉口通常结构形式为水平面结构，对于80吨以上的中大型水冷炉口由于炉口自身尺寸和重量较大，承受的热辐射也较大，水平面结构堆积钢渣较多不好清理,清理时内环挂渣很容易被刮掉,而使炉口主体暴露在高温下,加速了炉口的变形和开裂；炉口自身重力也是产生变形、开裂的主要原因。目前解决办法主要有以下几种I、加大供水量，提高炉口冷却强度，保持铸体的机械性能；2、控制原材料质量,保证铁水质量从而保证铸件的各项性能指标；3、采用有效的铸件时效处理方法以减少铸件残余内应力。但是，只是单一的从以上三方面还不能彻底解决炉口现场出现的问题。 因此，如何提高水冷炉口的使用寿命，避免过早开裂漏水现象，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种转炉及其水冷炉口，以提高水冷炉口的使用寿命，避免过早开裂漏水现象。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种水冷炉口，包括炉口本体和设置于所述炉口本体内的冷却水管,所述炉口本体的顶部表面为斜面，且所述顶部表面外侧边缘处的竖直位置较低；所述炉口本体的内环表面为斜面，且所述内环表面外侧边缘处的竖直位置较高。优选地,在上述水冷炉口中,所述顶部表面与所述内环表面圆角过渡。优选地，在上述水冷炉口中，所述冷却水管为蛇形管。优选地，在上述水冷炉口中，所述冷却水管为无缝钢管。优选地，在上述水冷炉口中，所述炉口本体包括多个炉口半体,多个炉口半体通过螺栓和螺母连接成圆形结构。优选地，在上述水冷炉口 中，所述螺栓和螺母之间设有密封垫。 优选地，在上述水冷炉口中，每个所述炉口半体上布置一套冷却水管,两套冷却水管的一端通过“U”形管相连通，另一端分别伸出所述各自对应的炉口半体。优选地，在上述水冷炉口中，所述冷却水管外伸于所述炉口半体的一端的端部设有法兰盘。优选地，在上述水冷炉口中，所述“U”形管与所述冷却水管通过连接管相连。一种转炉，包括水冷炉口，所述水冷炉口为如上任一项所述的水冷炉口。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供的水冷炉口，通过将外侧表面设计为斜面，使垂直受力大大减少，炉口所受力矩几乎为零。通过将顶部表面设计为斜面，更利于排渣，容易清理钢渣；将内环表面设计为斜面，更利于内环挂渣，以便保护内环本体，避免过早开裂。实践证明，本专利技术使用初期无变形、无开裂、无漏水现象发生，炉口使用寿命大大提高，该结构设计形式的水冷炉口均能满足一个炉役的使用要求。附图说明图I为本专利技术实施例提供的水冷炉口的结构示意图；图2为图I沿A-A线的剖视图。具体实施例方式本专利技术公开了一种转炉及其水冷炉口，以提高水冷炉口的使用寿命，避免过早开裂漏水现象。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图I和图2，图I为本专利技术实施例提供的水冷炉口的结构示意图；图2为图I沿A-A线的剖视图。本专利技术实施例提供的水冷炉口，包括炉口本体I和设置于炉口本体I内的冷却水管13，其中，炉口本体I的顶部表面12为斜面，且顶部表面12外侧边缘处的竖直位置较低，以便于向炉口外侧排渣。炉口本体I的内环表面11为斜面，且内环表面11外侧边缘处的竖直位置较高。本专利技术提供的水冷炉口，通过将外侧表面设计为斜面，使垂直受力大大减少，炉口所受力矩几乎为零。通过将顶部表面12设计为斜面，更利于排渣，容易清理钢渣；将内环表面11设计为斜面，更利于内环挂渣，以便保护内环本体，避免过早开裂。实践证明，本专利技术使用初期无变形、无开裂、无漏水现象发生，炉口使用寿命大大提高，该结构设计形式的水冷炉口均能满足一个炉役的使用要求。为了进一步优化上述技术方案，本专利技术实施例提供的顶部表面12与内环表面11圆角过渡。在本实施例中，冷却水管13为蛇形管，即冷却水管13在炉口本体I内盘绕成蛇形。本专利技术提供的水冷炉口，将冷却水管13的圆盘式结构改为蛇形式结构，即使水冷炉口开裂，其裂纹方向与冷却水管中心线平行，不至被拉裂而漏水。本专利技术利用蛇形水管轴心线与炉口疲劳裂纹平行的特点，来达到水管不被炉口裂纹拉断的目的。根据热力学传导原理，确定冷却水管直径和盘入炉 口本体内冷却水管的数量。计算如下I水冷炉口冷却水量及进出水管直径计算I. I炉口承受炉气高温作用，其吸热强度q可按下列数据考虑大型高炉(100T以上)q = (42-50. 4) X 103KJ/m2. h中型高炉(30-100T)q = (336-378) X 103KJ/m2· h小型高炉(30T以下)q = (252-294) X 103KJ/m2. hI. 2受热面积为炉口内侧面积和顶面面积之和，因为侧面也受热，所以计算时考虑安全系数，一般取I. 2-1. 5。2水冷炉口冷却水用量Q计算Q = ( ε qF/c Δ t)式中ε -水冷炉口材料的辐射黑度，钢为O. 8，铸铁为O. 87-0. 95 ；q-水冷炉口吸热强度，千卡/平米·时或千焦/平米·时；F-水冷炉口传热面积，平米；C-水的比热容4. 18千卡/千克.V ； At = (tft) 其中t「冷却水进水温度，< 35 V ；t2-冷却水出水温度，< 45 0C -50 °C。3水冷炉口进出水管直径计算d = {(1/36 X IO5) (4KQ/3. 14vy)}1/2式中Q-水冷炉口冷却水量，千克/时；K-安全系数 I. 2-1. 5 ；y -冷却水比重吨/立米；V-冷却水流速，米/秒。当冷却水压力为O. 3-0. 4MPa时，流速取2. 5-3米/秒。计算确定好水管直径和数量后，据此来进行冷却水管排管密度以满足技术要求，达到炉口冷却强度需求。经过改进后没有发生炉口水管开裂而使炉口提前报废的情况。在本实施例中，冷却水管13为无缝钢管，炉口本体I包括多个炉口半体,多个炉口半体通过螺栓和螺母连接成圆形结构。优选地，为了保持密封性，螺栓和螺母之间设有密封垫。每个炉口半体上布置一套冷却水管，两套冷却水管的一端通过“U”形管相连通，两套冷却水管的另一端分别伸出各自对应的炉口半体，用于通入冷却水形成回路。冷却水管外伸于炉口半体的一端的端部设有法兰盘，该法兰盘用于与外部冷却水循环管路相连通，即与分别与外部的进水管和出水管相连通。在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈猛，铁金燕，翟宏斌，尹盼兴，
申请(专利权)人：河北天宇高科冶金铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：