CN1037582A - 流动冷却剂嵌板及其制成品 - Google Patents

Abstract

一种流动冷却剂嵌板，其流动管路包括多个纵长 管段(2，2A，2B)，由中空矩形截面的材料构成，这些 管段相互平行，相邻管段的顶、底壁的外表面相互邻 接，每一管段的端部被一端盖(9)所封闭，相邻管段相 邻端部之间有流动孔(11、11A、11B、12、12A、12B)连 通。冷却剂在每一管段的一端流入，沿管段流动，在 其另一端流出，这样相继流到并通过该嵌板的各个管 段。

Description

本发明涉及一种适用于诸如空气或水等流动冷却剂的嵌板，并涉及诸如电弧炉或冷却箱等装有这种嵌板的制品。

这种嵌板可用于，例如形成象电弧炉的炉内壁，可部分替代较贵的耐火材料，另外，这种嵌板可用作，或是构成部分，炉门或炉顶，但是，与其具体用途无关，该炉壁嵌板的目的是在炉内热区及环境冷区之间形成一个阻挡层，使用冷却剂延长嵌板寿命。此外，该嵌板也可用于冷却诸如热油或热空气等液体或气体媒质，例如，可以通过将嵌板浸入热油，或由数块嵌板构成油箱等方法达到。

在炉子应用中，已知的嵌板是，如果它用于构成炉门或炉壁一部分，则一般呈长方形;如果它用于构成圆形电弧炉的部分炉顶，则嵌板呈扇形。然而，与总体嵌板形状无关的，目前使用的一块嵌板构造为，包括有曲折排列、圆形截面、在整个嵌板区伸展配置的水流管路。这样，该管路就包括多个平行的水平伸展管段，它们相互紧密排布，在嵌板的底部和顶部之间，一根焊在另一根上（就炉门或炉壁部而论），水平管部分的长度约等于嵌板宽度，并且，在水平管端部有180°的回返弯。由于具有必要横断面及壁厚的管，在小于6米的有限长度内，对制造者来说是能够得到的，那么接下来，比如说对总长40米的曲折管路，就必须有例如6到8个对接点（即使用6米长的管子），一般说对接点置位于靠嵌板的中心，以及，为构成电弧炉壁，这些嵌板需被弯成弧面，但，这一弯曲不利地压迫这些接点，常常使之在这些接点处过早损坏或漏水，一个入水管当然需要将冷却水传入到曲折管路的入口端，一个出水管需要将水从曲折管路出口端传出。除了具有不利的短工作寿命之外，这种炉壁嵌板制造加工昂贵，这是由于使用圆形截面管路，必须在相邻的水平管段外圆周之间使用特定外形的管接头（in-fill    Pieces），同时，水平管段和管接头之间不同的膨胀和收缩系数常常引起不好的焊接。而且需要在一段水平管和邻近水平管之间加工180°回返弯的设备。另外，圆形截面管道的应用，使炉内有不规则的表面，并因而使炉内有不连续的冷却水供应。

实践中的另一种炉嵌板是所谓“箱形嵌板”，其构成包括一个后板，形成冷却剂流道的翅片焊接到它的一个内侧面，将一个前板焊到、并复盖住翅片，这样完成带流道的嵌板，然而，这种嵌板由于为构成炉壁也需要弯到具体炉子的曲率，故也只有较短的工作寿命，在工作温度下发生冷却剂漏泄及变形等。

另一种嵌板构造，不是从实际中，而是从GB    1，558，040得知，它叙述了使用矩形截面水冷箱组件，其中每一个箱组件都具有一个独立的位于一端的水入口连接件，以及位于另一端的水出口连接件。

本发明的主要目的是提供一种嵌板结构，适用于使冷却剂在其中流动，相对现有嵌板而言，它明显简单，并因此使得加工便宜，具有较高的传热率，并且可延长使用寿命。

本发明的第一个方面是，提供了一种嵌板，适用于冷却剂在其中流动，包括有冷却剂流动管路，该管路在其入口端具有一个冷却剂入口，在其出口端具有一个冷却剂出口，该冷却剂流动管路包括多个纵长管段，这些管段由具有中空矩形截面材料构成，相互平行地配置，或是一个叠置在另一个的顶部，或是一个挨一个，紧挨的邻近管段的顶、底壁的外表面相邻接，每一管段的端部被封闭，邻近管段的相邻端之间的冷却剂流动孔互相连通，在使用中，冷却剂在每一管段的一端流入，沿该管段流过，从其另一端流出，之后不断地流到并穿过嵌板的各个管段。

这样，根据本发明，当其与现有技术的曲折管路嵌板相比时，首先，可以取消管接头，这样，使之大大简化，可更加经济地进行焊接，进而，可消除沿嵌板中心的对接，此外，矩形断面管段外壁为平坦的，这就可能造成一个平面，它可以认为是“热”表面，提供到例如炉子或油箱内部，并因此给冷却剂提供了接触热区的较大面积，从而增强了热传递。与现有技术的箱形嵌板相比，本发明的嵌板应用了中空的、矩形断面管段，其好处在于这种管段在工作中抵抗形变的固有强度，并因此，不但在工作中，而且当将其移出炉子以便修理或更换时，可以避免引致冷却剂漏泄，特别是当该冷却剂是水时。当吊运中出现嵌板破裂时，可在节省时间并避免损坏其它嵌板情况下作嵌板的相关移动。最后，与GB    1，558，040相比，本发明的嵌板在相邻管段之间设有冷却剂流动口，所以冷却剂可连续流过这些管段，大大简化了整个嵌板结构，并因此减少了制造、安装、移位的费用，而同时也通过仅仅提供一个冷却剂入口及一个出口连接机构，大大地减少了冷却剂漏泄的可能性。

本发明的第二个方面是，根据本发明的第一个方面，提供了一种装有嵌板的电弧炉。

本发明的第三方面是，根据本发明的第一方面，提供了一种装有嵌板的冷却箱。

上述管段可用碳钢生产，或是，为了有最长寿命但化费较高，可用不锈钢。另外，特种用途的铜，或是金属合金也可使用，原则上说说，任何能耐受其工作温度的材料均可使用，该管段既可是中空滚轧的箱形截面，例如120×80×10毫米，或者，不太令人满意的，也可以是由板材制成矩形断面和/或角状，和/或槽状，滚轧箱形断面通常有一条内接缝，在使用中，它最好安置在“冷”侧或是嵌板表面。

尽管管段可在它们的端部固定到一个共用支撑板，该板在嵌板的全长或整个深度上延伸，但是更可取的是，这些管段沿其相互靠紧的纵长边固定在一起。最好，这一固定采取焊接，或是连续焊，或是跳焊。当然，连续焊确保了足够的嵌板强度，特别是当其由吊车悬挂着插入炉内或移出炉内时。

最好，嵌板在其一侧提供入口管段，该管段与那些平行管段的轴线正交或基本正交地延伸，该入口管段也例如通过焊接连到与之邻近的平行管段的端部。如果想使嵌板垂直地放置，作为炉壁的一部分，则那些平行管段是水平的，入口管段是垂直的，这样，冷却剂流入该垂直管的上端，在该处设有冷却水入口，冷却水接着向垂直管下方流动，并进入最底下一根平行管段，之后，水流连续向上依次穿过顺序的平行管段，直到最上边的一根平行管段，之后穿过设于其上的出口，流出嵌板。焊接连接，或是斜接、或是对接，对于垂直入口管段下端和最底下的平行管段之间来说是必要的。如果入口管段和最底下的平行管段为整体式，例如通过将一根圆形截面管弯曲90°，则这种焊接连接可以取消。最好，在这种嵌板背面“冷”表面装设一块支撑板，它可方便地焊接在适当位置，并带有两块间隔开的支撑件，也最好是焊接定位，以便使嵌板在所要求的位置上锁定，例如，在支撑件上钻孔，使孔座入炉子的啮合销，嵌板还设有两个冷却剂传送管，一个管连到入口管段的入口，另一个管连到最上边平行管段的出口，这两个传送管分别用于从泵源向嵌板送入冷却剂和从嵌板送出受热了的冷却剂，对于炉用嵌板而言，传送管的长度可穿过位于嵌板后面的钢壳。

对于用作炉壁部件而言，该嵌板，例如高2-3米，宽2-3米，可各自对应22°30′角的一个弧度，故而需要16块这样的嵌块绕成一个电炉。进而，水平的平行管段需要被弯成曲线形以适应具体电弧炉。对于用作熔渣门的嵌板，则不需弯曲，须保持平坦。

作为熔渣门或炉壁部件，嵌板的“热”面可装设接渣器。它们可以是浅的U-形钢件，焊接定位，最好是沿两相邻平行管段的焊线。同时，当用作炉门或炉壁部件时，嵌板下部比上部经受到更高的温度度。因此，使其上部和下部之间具有不同的流率将会更加适宜。这可以通过使每一部分有独立的冷却剂流路，下部流率大于上部。可通过用两台不同容量的泵，或是用一个带有限制流路的泵，例如，以一个较小直径的入水管给其上部，来达到不同的流率。

用作部分炉顶时，嵌板作成扇形面，并被弯曲，所有扇形嵌板一起构成一个浅圆锥炉顶，而平行管段在该实施例中将一个挨一个地排列。

当用作冷却嵌板，例如冷却热油时，该嵌板可浸入另外的常用油箱，例如一个液压系统的返回油箱。另外，可根据传热要求，用一个或数个本发明的嵌板构成返回油箱。这样，可用一块或五块嵌板构成一个方形箱，所说五块嵌板构成四壁及箱底。

下面，通过举例并参照附图更详细地叙述本发明，其中，

图1是本发明第一种嵌板实施例的平面图，用作圆形电炉诘牟考?

图2是从图1嵌板背面沿箭头A方向观察时的视图;

图3是沿箭头B方向观察图1的端部立视图;

图4是本发明第二种嵌板实施例的平面图，用作炉子的熔渣门;

图5是从图4嵌板背面沿箭头C方向观察时的视图;

图6是沿箭头D方向观察图4的端部立视图;

图7是通过图4部分的局部剖视图;

图8是沿图9嵌板的Ⅷ-Ⅷ线剖切的侧向立视图，这种嵌板用于构成一个电弧炉的部分炉顶，以及

图9是图8嵌板的平面视图。

在这些附图中，相似部件标以相似件号。

一种炉子嵌板1，水作为冷却剂在其中通过，包括有冷却剂流动管路，该管路包括多个平行管段2，每一管段2具有约等于要求的嵌板宽度，平行管段2一个在另一个之上水平地叠置，以形成嵌板1所要求的高度，嵌板1是矩形的，其顶边由标以“2A”的最上边的管段所决定，其底边由标以“2B”的最下边的管段所决定，其中部是标以“2”的平行的管段，每一根管段2，2A，2B，便利的为120×80×10mm的矩形中空截面钢管，它包括一个位于水平面的顶壁3，一个位于平行的水平面的底壁4，一对相互隔开、平行，垂直的侧壁5，即用于面对炉内的“热”侧壁5，和远离炉内的“冷”侧壁6。由于热壁5的叠合，形成了一个总体平坦、连续而不间断的嵌板前表面7，以便完成有效的热传导，并且，同样构成一个后表面8。每一管段2，2A，2B被一端盖9在该处所焊接封闭，然而，正如图2所示，为了结构上的便利，一个端盖8A共用于一对重叠的管段2，2A，2B。这样，当将一管叠置于另一个之上时，一个上部平行管段2A或2的底壁4的外表面，会置位于与其紧邻的下平行管段2或2B顶壁3的外表面。通过在10处的前表面7及后表面8的焊接，这些叠置的管段2，2A，2B沿相互靠紧或紧邻的纵长边被互相紧固。焊缝10在每一平行管段2，2A，2B整个长度上最好是连续的，并因此横跨嵌板的整个宽度，这样以便得到最大的强度，尽管跳焊也是可行的。

每一水平管段2有一个入水孔11和一个出水孔12;最上边的管段2A有一个水入口11，A，以及一个水出口12A，12A与一个水出口管13相连通，最下边的管段2B有一个水出口12B和一个水入口11B，11B与一个垂直走向，中空、有矩形截面的入水管14相连通，入水管14位于嵌板一侧，其长度等于嵌板1的高度，在15处通过焊接，固定到与之紧邻的管段2，2A，2B的端盖9，9A上，该垂直管段14也带有一个冷却水入孔11C，11C与一个水入口管16相通，管14还带有一个冷却水出孔12C，12C与最下边的管段2B的水入口11B相通，在垂直入水管14和最下边的管段2B之间，以对接焊相连。

一对在垂直方向间隔开的支撑板18，具有三个向嵌板后方伸出的间隔支撑肋19，板18带有一对孔20，通过将孔20置入炉子的定位销（未示出），嵌板1在其要求的位置上被固定。

关于各管段14，2A，2和2B中水入口和水出口的布置，冷却水从远处泵来，按箭头21所指，沿垂直管段14流下，并按箭头22所指，流入最下边管段2B。由管段2B，水连续地从一个管段流到与之相邻的下一个叠置于其上的管段，按箭头22的指示，以相反方向，相继流过管段2，最后，流入最上边的管段2A，水经由出水孔12A和出水管13流出最上边的管段2A。

由图1和图3可见，嵌板1被弯成弧形，所对应的角为22度30分，故需16个嵌板构成一个圆形电弧炉的整个内壁。

第二个嵌板实施例1A示于图4-7，用作熔渣门，并且基本上具有与图1-3的嵌板相同的结构，其区别在于，嵌板1A是平的，在垂直入口管段14和最下边的管段2B之间有一个斜面接缝23，在其最上端，有两对相互隔开的带孔凸耳24，每个凸耳上带有一个孔25，以装配铰接销（未示出），并有一个支撑板26，支撑凸耳24，后者及板26被焊接到最上边的管段2A及垂直的入口管段14的最上端。

图8-9示出一种改进的嵌板1A，用作部分炉顶，这种嵌板既如图9所示，是扇形的，又如图8所示，呈弯曲状，所以，每块这种嵌板以首-尾相接组装，便可构成电÷囊桓鲈残味ァＳ捎谇栋宓?A，2，2B一个挨一个地排列，就形成了对嵌板而言是弯曲的、总体连续的内表面7A和外表面8A，同前，一个水入口管16，水出口管13，水流如箭头21所示沿入口管段14A流动，之后从其出口端流入管段2B，之后继续经过平行管段2，2A，流到出口管13。

本发明的嵌板还可用于连铸厂、滚轧厂或其它需要热防护的场合，例如电机等。

Claims (19)

1、一种适用于在其中流过冷却剂的嵌板，包括冷却剂流动管路，在流动管路入口端设有冷却剂入口，在其出口端设有冷却剂出口，所述嵌板的特征在于，冷却剂流动管路包括多个纵长管段(2，2A，2B)，由中空矩形截面材料作成，这些管段(2，2A，2B)相互平行地配置，或是一个叠置在另一个顶部，或是一个挨一个，相互紧靠的相邻管段(2，2A，2B)的相邻顶、底壁(3，4)的外表面互相邻接，每一管段(2，2A，2B)的端部被一端盖(9)所封闭，相邻的管段(2、2A、2B)的相邻端部之间有流动孔(11，11A，11B，12，12A，12B)连通，在实用中，冷却剂在每一管段的一端流入，沿管段流动，在其另一端流出，这样流到并通过该嵌板(1)的逐次的各管段。

2、根据权利要求1的嵌板，其特征在于，管段（2，2A，2B）有中空的轧制盒形截面。

3、根据权利要求1的嵌板，其特征在于，管段（2，2A，2B）沿其相互紧靠的纵长沿固定在一起。

4、根据权利要求3的嵌板，其特征在于，所说固定通过焊接实现。

5、根据权利要求1-4中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）是矩形或基本矩形的。

6、根据权利要求1-5中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）是扇形或基本扇形的。

7、根据权利要求1-6中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）为平面结构。

8、根据权利要求1-6中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）为弧面结构。

9、根据权利要求8的嵌板，其特征在于，嵌板（1）对应于一个22°30′的角。

10、根据权利要求4-9中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）在其一侧装有一入口管段（14），相对平行管段（2，2A，2B）的轴线正交或基本正交地延伸。

11、根据权利要求10的嵌板，其特征在于，入口管段（14）竖直配置，冷却剂流路是，沿竖直管段（14）向下，进入最底下的管段（2B），之后相继穿过平行管段（2），流入、通过并流出最上边的管段（2A）。

12、根据权利要求10的嵌板，其特征在于，入口管段（14A）基本水平地配置，冷却剂流路是，从入口管段（14A）的外端流入其内端，进入其最内侧管段（2B），之后相继流过平行管段（2），流入，通过并流出最外侧的管段（2A）。

13、根据权利要求1-12中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1）在其背面装有支撑板（18）以及设有定位孔（20）。

14、根据权利要求1-13中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板（1A）设有带孔凸耳（24）以及支撑板（26）。

15、根据权利要求8或9的嵌板，其特征在于，嵌板（1）是弧面的，故当数个嵌板（1）通过首-尾组装在一起，可形成一个圆面，以构成电弧炉的圆形内壁。

16、根据权利要求6的嵌板，其特征在于，嵌板（1）为这样一种扇形，当多个嵌板（1）通过首-尾组装在一起时，可构成电弧炉的炉顶。

17、根据权利要求1-13中任一项的嵌板，其特征在于，嵌板1是平的，并装有铰接凸耳（24）。

18、一种电弧炉，其特征在于，它包括多个由权利要求1-17中任一项所限定的嵌板（1和/或1A）。

19、一种冷却箱，其特征在于，它包括多个由权利要求1-17中任一项所限定的嵌板（1和/或1A）。

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