一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件的製作方法
2023-05-29 02:08:01
專利名稱：一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及冶金爐設備技術領域，特別涉及一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件。
背景技術：
冷卻元件是一種應用於冶金爐上，對冶金爐中耐熱磚進行冷卻的部件。冷卻元件包括冷卻元件主體以及開設於冷卻元件主體上的應用於冷卻介質流通的冷卻介質流通管路。現有技術中，冷卻元件貼附於耐熱磚的外側，冷卻介質路通管路中流通有冷卻介質，冷卻介質通過熱交換作用實現對耐熱磚的降溫目的。
現有技術中冷卻元件的製造方法大致分為兩種，其一為預埋澆鑄法，預埋澆鑄法是一種製造成本較低，造型不受限制的鑄造方法，但是採用預埋澆鑄法所製成的冷卻元件傳熱效率較低，並且殼體強度較弱，容易受外部因素影響而受到破壞，降低其工作的可靠性。另外一種製造方法是打孔法，打孔法是在一塊基板上(一般以銅質材料為優選材料) 打出若干條相通的孔道，這些孔道作為冷卻介質的流通通道，然後留出必要的冷卻介質入口和冷卻介質出口，並把其它多餘的開口封堵實現單一的循環流通迴路。
在上述打孔法製造冷卻元件的方法中需要用封堵件將多餘的開孔封堵住。對冷卻元件上多餘的開孔進行封堵的方法一般採用熔化焊方法，將封堵件塞進孔中，然後在冷卻元件的外側對封堵件進行焊接封堵，在焊接前必須要將殼體加熱到500°C 800°C，接觸面易被氧化，且焊接過程中會產生應力集中、裂紋、夾渣等缺陷，在冶金爐惡劣的工況下極易造成接頭損壞而無法使用。為了為解決上述封堵孔口方法中的缺陷，中國專利008101M. X中公開了一種堵塞孔的方法，該方法是採用帶螺紋的錐形塞子，並在塞子的外側表面和孔口的內表面間放有釺焊劑，把帶螺紋的錐形塞子旋進孔口並加熱到釺焊劑的熔化溫度後， 縫隙間形成一種合金擴散接頭。有加熱的過程就會有被氧化的危險，而銅的氧化物在含有二氧化硫氣體的環境中(如有色行業的冶金爐)極易生成硫酸鹽而被腐蝕。
綜上所述，如何解決對打孔法製造的冷卻元件進行開孔封堵，使得用於封堵的封堵件與冷卻元件基板連接可靠，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。發明內容
本發明要解決的技術問題為提供一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件，使用該製造方法能夠達到解決對打孔法製造的冷卻元件進行開孔封堵，使得用於封堵的封堵件與冷卻元件基板連接可靠的目的。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種冷卻元件的製造方法，用於製造對冶金爐耐火磚進行冷卻的冷卻元件，包括步驟
1)在金屬質冷卻元件基板上應用打孔法開通冷卻介質循環流通的迴路；
2)保留金屬質冷卻元件上必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口，將金屬質冷卻元件上多餘的孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面；
3)根據所述漸擴孔的形狀加工封堵件，所述封堵件的形狀與所述漸擴孔的形狀相吻合，將所述封堵件上與所述漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面；
4)將所述封堵件置於所述漸擴孔處，採用爆炸焊接法將所述封堵件推進至所述漸擴孔中實現焊接。
優選地，所述漸擴孔為圓錐形漸擴孔。
優選地，所述封堵件為圓錐形封堵件，所述封堵件的大端處具有爆炸承載部，所述爆炸承載部為與所述封堵件同心的圓板。
優選地，所述金屬質冷卻元件基板的外側面上開設有與所述漸擴孔同心，並與所述爆炸承載部形狀相吻合用於容置所述爆炸承載部的環形的安裝槽。
優選地，所述封堵件為與所述金屬質冷卻元件基板相同的材質。
本發明還提供了一種冷卻元件，用於對冶金爐上耐火磚的冷卻，包括冷卻元件基板，
所述冷卻元件基板上具有多餘開孔，所述卻元件基板上的多餘開孔為自所述冷卻元件基板內部向外延伸的漸擴孔，所述多餘開孔的內側表面為光滑曲面；
還包括對所述冷卻元件基板上的多餘開孔進行封堵的封堵件，所述封堵件的形狀與所述多餘開孔的形狀相吻合，所述封堵件插入到所述多餘開孔中，所述封堵件與所述冷卻元件基板上多餘開孔相接處的面為光滑曲面；
所述封堵件與所述冷卻元件基板爆炸焊接連接。
優選地，所述封堵件為圓錐形封堵件，所述封堵件的大端處具有爆炸承載部，所述爆炸承載部為與所述封堵件同心的圓板。
優選地，所述冷卻元件基板的外側面上開設有與所述漸擴孔同心，並與所述爆炸承載部形狀相吻合用於容置所述爆炸承載部的環形的安裝槽。
優選地，所述封堵件為與所述冷卻元件基板相同的材質。
優選地，所述冷卻元件基板為銅質基板，所述封堵件為銅質封堵件。
本發明所公開的一種冷卻元件製造方法，用於製造對冶金爐耐火磚進行冷卻的冷卻元件，包括，
步驟1)在金屬質冷卻元件基板上應用打孔法開通冷卻介質循環流通迴路；
金屬質冷卻元件基板可以採用軋制板材或鍛造板材，採用板材作為冷卻元件基板能夠提高冷卻元件的結構強度。在金屬質冷卻元件基板開通出冷卻介質循環流通的迴路， 具體操作為在金屬質冷卻元件基板上打通出若干橫向的管路，然後再打通一條與全部橫向的管路相同的通路，其開孔方法與現有技術中打孔法相同。
步驟2)保留金屬質冷卻元件上必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口，將金屬質冷卻元件上多餘的孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面；
在打孔法中開通的冷卻介質流通管路，為了實現一條循環的迴路需要將多餘的開孔封閉，為了將這些多餘的開孔封閉需要對這些開孔進行處理。預留出必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口保證冷卻介質能夠流進或者留出冷卻元件，然後將其他的開孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面。如此設置能夠使開孔與進行封堵的封堵件緊密貼合，提高其連接的可靠性。
步驟幻根據所述漸擴孔的形狀加工封堵件，所述封堵件的形狀與所述漸擴孔的形狀相吻合，將所述封堵件上與所述漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面；
將用於封堵的封堵件加工成為其形狀與漸擴孔的形狀相吻合的封堵件，封堵件上與漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面。封堵件的結構設計能夠與漸擴孔(冷卻元件上多餘的開孔)較大面積地緊密貼合，提高封堵件與金屬質冷卻元件基板之間的連接緊密程度，以此提高封堵件與金屬質冷卻元件基板之間連接的可靠性。
步驟4)將所述封堵件置於所述漸擴孔處，採用爆炸焊接法將所述封堵件推進至所述漸擴孔中實現焊接。
採用爆炸焊接，爆炸所產生的衝擊作用能夠將漸擴孔以及封堵件表面的雜質有效清除。採用爆炸焊接方式結合上述金屬質冷卻元件基板與封堵件的結構設計，能夠提高封堵件與冷卻元件基板之間的連接性能以及提高冷卻元件在使用過程中的可靠性。
圖1為本發明的流程圖2為本發明一種實施例中冷卻元件的局部結構示意圖3為本發明一種實施例中封堵件焊接前與金屬質冷卻元件基板的配合示意圖4為本發明一種實施例中多餘開孔處的局部結構示意圖2至圖4中，部件名稱與附圖標記的對應關係為
冷卻元件基板1 ；冷卻介質循環流通迴路Ia ；多餘開孔Ib ；安裝槽Ic ；
封堵件2 ；爆炸承載部21。
具體實施方式
本發明的核心為提供一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件，使用該製造方法能夠提高冷卻元件在使用過程中的可靠性，尤其是對冷卻元件上所開設的多餘開孔的封堵，能夠提高封堵件與冷卻元件基板之間的連接性能。本發明所提供的冷卻元件通過上述冷卻元件的製造方法製造，其結構強度較高、工作可靠性較高。
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
請參考圖1和圖2，其中，圖1為本發明的流程圖；圖2為本發明一種實施例中冷卻元件的局部結構示意圖。
如圖1所示，本發明提供的冷卻元件的製造方法包括
步驟Sl 開通流通迴路；
在冷卻元件基板1上應用打孔法開通冷卻介質循環流通迴路Ia ；冷卻元件基板 1可以採用軋制板材或鍛造板材，採用板材作為冷卻元件基板能夠提高冷卻元件的結構強度。在冷卻元件基板1上開通出冷卻介質循環流通的迴路，具體操作為在冷卻元件基板 1上打通出若干橫向的管路，一般情況下為兩條，然後再打通一條與全部橫向的管路相通的縱向通路，在本發明的一個實施例中，橫向的管路開通數量為兩條，兩條橫向的管路與一條縱向管路組成一個U形迴路，其開孔方法與現有技術中打孔法相同。
步驟S2:多餘孔處理；
保留金屬質冷卻元件上必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口，將金屬質冷卻元件上多餘的孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面；
在打孔法中開通的冷卻介質流通管路，為了實現一條循環的迴路需要將多餘的開孔封閉，為了將這些多餘的開孔封閉需要對這些開孔進行處理。首先預留出必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口，保證冷卻介質能夠流進並且還能夠流出冷卻元件，然後將其他的開孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面。如此設置能夠使開孔與進行封堵的封堵件2緊密貼合，提高其連接的可靠性。
步驟S3 封堵件處理；
根據所述漸擴孔的形狀加工封堵件2，所述封堵件2的形狀與所述漸擴孔的形狀相吻合，將所述封堵件2上與所述漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面；
將用於封堵的封堵件2加工成為其形狀與漸擴孔的形狀相吻合的封堵件2，封堵件2上與漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面。封堵件2的結構設計能夠與漸擴孔(冷卻元件上多餘的開孔)較大面積地緊密貼合，提高封堵件2與冷卻元件基板1之間的連接緊密程度，以此提高封堵件2與冷卻元件基板1之間連接的可靠性。
步驟S4 爆炸焊接；
將所述封堵件2置於所述漸擴孔處，採用爆炸焊接法將所述封堵件2推進至所述漸擴孔中實現焊接。
採用爆炸焊接，爆炸所產生的衝擊作用能夠將漸擴孔以及封堵件2表面的雜質有效清除，使得焊接的兩個焊件連接的部分不存在異物。採用爆炸焊接方式結合上述冷卻元件基板1與封堵件2的結構設計，能夠提高封堵件2與冷卻元件基板之間的連接性能以及提高冷卻元件在使用過程中的可靠性。
並且，爆炸焊接還能夠有效避免冷卻元件基板1由於採用普通焊接法而受到長時間的加熱出現的氧化現象，普通焊接過程中，需要將焊接件進行長時間的加熱以保證其焊接的質量，但是由於密封件多採用金屬材料。採用爆炸焊接，兩個焊接件之間不存在外來引入的焊料，能夠避免由於引入外來物質而影響焊接質量的情況發生，並且，爆炸焊接焊接時間較短，並且接近於瞬間加熱，能夠降低金屬材料的氧化程度，提高焊接質量。
請結合圖2參考圖3和圖4，其中圖3為本發明一種實施例中封堵件2焊接前與冷卻元件基板1的配合示意圖；圖4為本發明一種實施例中多餘開孔處的局部結構示意圖。
在步驟3中，為了提高封堵件2與冷卻元件基板1之間連接的緊密程度，一般將封堵件2加工的尺寸相較於漸擴孔的尺寸稍大，封堵件2封堵於漸擴孔中時將承受冷卻元件基板1施加的預緊力。為了使得冷卻元件基板1施加的預緊力均勻施加於封堵件2上，本發明在一種實施例中講漸擴孔加工成為圓錐形漸擴孔，圓錐形漸擴孔對封堵件2施加的預緊力均勻。此外，除了漸擴孔以圓錐形的形式開設，還能夠開設為截面為橢圓形的漸擴孔。
爆炸焊接法是一種採用爆炸形式將兩個焊接件在極短的爆炸衝擊作用下實現連接的一種焊接方法。一般情況下，以較大的焊接件為固定件，然後將另外一個較小的焊接件設置好，點燃爆炸物後爆炸所產生的衝擊波將較小的焊接件衝壓焊接於較大的焊接件上。 為了使較小的焊接件承受較大的衝擊力，本發明在封堵件2大端處設置爆炸承載部21，爆炸承載部21為與封堵件2同心的圓板。設置爆炸承載部21能夠增加封堵件2承受爆炸衝擊的面積，使得封堵件2具有較高的能量以實現與冷卻元件基板1的緊密結合。爆炸承載部21為與封堵件2同心的圓板的結構設計，能夠使得在爆炸承載部21接受衝擊作用後，給予封堵件2的力均勻，使得封堵件2插入到漸擴孔中時不發生偏移。
具體地，冷卻元件基板1的外側面上開設有與漸擴孔同心，並與爆炸承載部21形狀相吻合用於容置爆炸承載部21的環形的安裝槽lc，爆炸承載部21插入到安裝槽Ic中， 可以提高本發明提供的冷卻元件的美觀感。
由原電池原理可知，不同材質材料的金屬板之間容易發生腐蝕作用，因為，為了避免冷卻元件由於腐蝕而降低其工作的可靠性，本發明將封堵件2的製造材料選取為與冷卻元件基板1相同的材質。
本發明還提供了一種冷卻元件，採用上述製造方法製造，包括冷卻元件基板和封堵件2，封堵件2與冷卻元件基板採用爆炸焊接，其連接可靠，結構強度較高，因此，本發明所提供的冷卻元件在使用過程中具有較高的可靠性。
具體地，在本發明所提供的冷卻元件的一種實施例中，採取銅材料為冷卻元件基板的製作材料，封堵件2也為銅質封堵件2，銅質材料具有較高的導熱性，因此，本發明所提供的冷卻元件不僅結構較強，其冷卻性能也較為優越。
以上對本發明所提供的一種冷卻元件的製造方法以及一種冷卻元件進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種冷卻元件的製造方法，用於製造對冶金爐耐火磚進行冷卻的冷卻元件，其特徵在於，包括步驟1)在冷卻元件基板(1)上應用打孔法開通冷卻介質循環流通迴路(Ia)；2)保留冷卻元件上必要的冷卻介質進口和冷卻介質出口，將冷卻元件上多餘的孔加工成為自冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面；3)根據所述漸擴孔的形狀加工封堵件O)，所述封堵件O)的形狀與所述漸擴孔的形狀相吻合，將所述封堵件( 上與所述漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面；4)將所述封堵件( 置於所述漸擴孔處，採用爆炸焊接法將所述封堵件( 推進至所述漸擴孔中實現焊接。
2.根據權利要求1所述冷卻元件的製造方法，其特徵在於，所述漸擴孔為圓錐形漸擴孔。
3.根據權利要求2所述冷卻元件的製造方法，其特徵在於，所述封堵件( 為圓錐形封堵件，所述封堵件O)的大端處具有爆炸承載部(21)，所述爆炸承載部為與所述封堵件O)同心的圓板。
4.根據權利要求3所述冷卻元件的製造方法，其特徵在於，所述冷卻元件基板(1)的外側面上開設有與所述漸擴孔同心，並與所述爆炸承載部形狀相吻合用於容置所述爆炸承載部的環形的安裝槽(Ic)。
5.根據權利要求1至4任一項所述冷卻元件的製造方法，其特徵在於，所述封堵件(2) 為與所述冷卻元件基板(1)相同的材質。
6.一種冷卻元件，用於對冶金爐上耐火磚的冷卻，包括冷卻元件基板(1)，其特徵在於，所述冷卻元件基板(1)上具有多餘開孔(Ib)，所述卻元件基板上的多餘開孔(Ib)為自所述冷卻元件基板(1)內部向外延伸的漸擴孔，所述多餘開孔(Ib)的內側表面為光滑曲還包括對所述冷卻元件基板(1)上的多餘開孔(Ib)進行封堵的封堵件0)，所述封堵件的形狀與所述多餘開孔(Ib)的形狀相吻合，所述封堵件( 插入到所述多餘開孔 (Ib)中，所述封堵件(2)與所述冷卻元件基板⑴上多餘開孔(Ib)相接處的面為光滑曲所述封堵件( 與所述冷卻元件基板(1)爆炸焊接連接。
7.根據權利要求6所述冷卻元件，其特徵在於，所述封堵件( 為圓錐形封堵件0)， 所述封堵件( 的大端處具有爆炸承載部(21)，所述爆炸承載部為與所述封堵件(2) 同心的圓板。
8.根據權利要求7所述冷卻元件，其特徵在於，所述冷卻元件基板(1)的外側面上開設有與所述漸擴孔同心，並與所述爆炸承載部形狀相吻合用於容置所述爆炸承載部 (21)的環形的安裝槽(Ic)。
9.根據權利要求6至8任一項所述冷卻元件，其特徵在於，所述封堵件( 為與所述冷卻元件基板(1)相同的材質。
10.根據權利要求9所述冷卻元件，其特徵在於，所述冷卻元件基板(1)為銅質基板，所述封堵件( 為銅質封堵件。
全文摘要
本發明公開了一種冷卻元件的製造方法，該方法包括步驟1)在金屬質冷卻元件基板開通冷卻介質循環流通迴路；2)將金屬質冷卻元件上多餘的孔加工成為自金屬質冷卻元件內部向外延伸的漸擴孔，所述漸擴孔的內表面為光滑曲面；3)根據所述漸擴孔的形狀加工封堵件，所述封堵件的形狀與所述漸擴孔的形狀相吻合，將所述封堵件上與所述漸擴孔接觸的表面加工成為光滑曲面；4)將所述封堵件置於所述漸擴孔處，採用爆炸焊接法將所述封堵件推進至所述漸擴孔中實現焊接。本發明還提供了一種冷卻元件，應用上述方法製造。本發明提供的冷卻元件的製造方法所製造的冷卻元件具有較高的結構強度，其工作可靠性能較高。
文檔編號B23P15/00GK102489954SQ201110400878
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者劉衛東, 周松林, 胡松 申請人:陽穀祥光銅業有限公司