CH641984A5

CH641984A5 - CONTINUOUS CHOCOLATE FOR METALS.

Info

Publication number: CH641984A5
Application number: CH965879A
Authority: CH
Inventors: Erling Roller; Ulrich Katschinski; Franz-Peter Feuchter
Original assignee: Krupp Gmbh
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1984-03-30
Also published as: GB2034218A; DE2847581A1; GB2034218B; DE2847581C2; ATA707679A; AT376155B

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggiesskokille für Metalle insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, mit im Querschnitt rechteckförmigem Formhohlraum, bestehend aus einem den Formhohlraum umschliessenden Graphitblock und parallel zu dessen Längsachse angeordneten Kühlrohren, die Bestandteil eines Kühlkreislaufes und mittels mit ihrem Zu- und Ablaufabschnitt verbundener Kompensatoren einzeln und nachgiebig an der Aussenfläche des Graphitblocks in Anlage gehalten sind, wobei die Kompensatoren gleichzeitig an die bezüglich des Graphitblocks ortsfesten Teile der Kühleinrichtung angeschlossen sind. The invention relates to a continuous casting mold for metals, in particular for copper and copper alloys, with a mold cavity with a rectangular cross section, consisting of a graphite block enclosing the mold cavity and cooling tubes arranged parallel to its longitudinal axis, which are part of a cooling circuit and by means of compensators individually and connected to their inlet and outlet sections are resiliently held in contact on the outer surface of the graphite block, the compensators being simultaneously connected to the parts of the cooling device which are stationary with respect to the graphite block.

Der Ausdruck «nachgiebig» soll dabei zum Ausdruck bringen, dass jedes Kühlrohr in der Weise mit der zugehörigen Kühlanlage verbunden ist, dass es sich in jeder beliebigen Richtung, d.h. insbesondere auch horizontal und vertikal, bewegen und jeder Verschiebung des Graphitblocks folgen kann, ohne den Kontakt mit diesem zu verlieren. Die Verbindung der Kühlrohre mit der zugehörigen Kühlanlage ist insbesondere auch in der Weise ausgebildet, dass die Kühlrohre bezüglich der Aussenfläche des Graphitblocks Bewegungen ausführen können, dabei aber immer an diesem in Anlage gehalten sind. Die nachgiebige Verbindung kann beispielsweise durch ein flexibles oder elastisches Rohr oder durch ineinander verschiebbare Rohrabschnitte verwirklicht werden. The term "compliant" is intended to mean that each cooling tube is connected to the associated cooling system in such a way that it can be in any direction, i.e. in particular also horizontally and vertically, can move and follow any displacement of the graphite block without losing contact with it. The connection of the cooling tubes to the associated cooling system is in particular also designed in such a way that the cooling tubes can make movements with respect to the outer surface of the graphite block, but are always held in contact with the latter. The flexible connection can be realized, for example, by means of a flexible or elastic tube or by means of tube sections which can be pushed into one another.

Beim Stranggiessen von Kupfer und Kupferlegierungen -insbesondere auch bei horizontaler Giessweise - hat sich die er. When it comes to the continuous casting of copper and copper alloys - especially in the case of horizontal casting - he has.

Verwendung von Graphit aufgrund dessen guter Schmiereigenschaft bei ausreichender Wärmeleitfähigkeit als Kokillenwerkstoff bewährt. The use of graphite has proven itself as a mold material due to its good lubricating properties and sufficient thermal conductivity.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 217 556 ist eine Vollgraphitkokille bekannt, in deren Kühlbohrungen mit Über- ' grosse Kühlrohre eingepasst sind. Die unter Federspannung an der Bohrungswandung anliegenden Kühlrohre*sind mit Längenausdehnungsrippen versehen, die verhindern sollen, dass - bedingt durch die unterschiedliche Ausdehnung von A full graphite mold is known from German patent specification 1 217 556, in the cooling bores of which oversized cooling tubes are fitted. The cooling pipes * resting on the bore wall under spring tension are provided with longitudinal expansion ribs, which should prevent - due to the different expansion of

Kupfer und Graphit bei hohen Betriebstemperaturen - auf den Graphit ein zu grosser Druck ausgeübt wird. Die bekannte Bauart weist im Gegensatz zu anderen Graphitkokillen - bei denen die Graphithülse von einem wassergekühlten s Kupfermantel umschlossen ist und bei denen, insbesondere bei rechteckförmigem Formhohlraum, die Gefahr besteht, dass sich der Graphiteinsatz vom Kupfermantel ablöst - den Vorteil auf, dass immer eine sichere Anlage der Kühlrohre am Kokillenwerkstoff gewährleistet ist; ihr Nachteil besteht io jedoch darin, dass sie ausserordentlich empfindlich und kostspielig ist. Insbesondere ist die Bearbeitung des Graphitblockes wie auch das Einarbeiten der Kühlbohrungen mit einem hohen Aufwand verbunden, wobei die Gefahr besteht, dass der Graphit beim Einpassen der Kühlrohre in die Kühl-15 bohrungen beschädigt wird. Da ein Ausbau der in die Kühlbohrungen eingesetzten Kühlrohre wirtschaftlich kaum vertretbar ist, der Graphit jedoch einem verhältnismässig hohen Verschleiss unterliegt, zieht der Einsatz der bekannten Kokille hohe Kosten nach sich. Es erscheint daher allenfalls 2o möglich, die bekannte Kokille zur Erzeugung grossformati-ger Stränge bei vertikaler Giessweise einzusetzen. Copper and graphite at high operating temperatures - too much pressure is exerted on graphite. In contrast to other graphite molds, the known design - in which the graphite sleeve is enclosed by a water-cooled copper jacket and in which, particularly in the case of a rectangular mold cavity, there is a risk that the graphite insert detaches from the copper jacket - has the advantage that it is always safe Installation of the cooling pipes on the mold material is guaranteed; However, its disadvantage is that it is extremely sensitive and expensive. In particular, the machining of the graphite block and also the incorporation of the cooling holes are associated with a high outlay, with the risk that the graphite will be damaged when the cooling tubes are fitted into the cooling holes. Since the expansion of the cooling pipes used in the cooling bores is hardly economically viable, but the graphite is subject to relatively high wear, the use of the known mold entails high costs. It therefore seems at most possible to use the known mold for the production of large-sized strands with vertical casting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stranggiesskokille zu schaffen, welche ebenso wie die bekannte Kokille ständig eine einwandfreie Kühlung des Graphitblocks 25 gewährleistet, deren Einsatz anderseits aber einen wesentlich geringeren Aufwand erforderlich macht dis der Einsatz der bekannten Kokille. Insbesondere soll die neu vorgeschlagene Stranggiesskokille in der Weise ausgebildet sein, dass die in die Betriebskosten der Stranggiessanlage eingehenden Kokil-30 lenkosten verhältnismässig niedrig gehalten werden können. The invention has for its object to provide a continuous casting mold, which, like the known mold, constantly ensures proper cooling of the graphite block 25, the use of which, on the other hand, requires considerably less effort than the use of the known mold. In particular, the newly proposed continuous casting mold should be designed in such a way that the mold costs involved in the operating costs of the continuous casting installation can be kept relatively low.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Stranggiesskokille der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass diese die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht also darin, dass 35 die Aussenfläche des Graphitblocks glatt ausgebildet und dass zumindest auf eine der aneinander anliegenden Flächen eine Schicht aus Wärmeleitpaste aufgebracht ist. The object is achieved in the case of a continuous casting mold of the type mentioned at the outset in that it has the features of claim 1. The idea of the solution on which the invention is based is that the outer surface of the graphite block is smooth and that at least one layer of thermal paste is applied to one of the adjoining surfaces.

Der Ausdruck «glatt» soll dabei verdeutlichen, dass die Aussenfläche, ggf. auch die Einzelflächen, des Graphitblocks 40 durchgehend ausgebildet sind, d.h. keinerlei Aussparungen, Vertiefungen, Nuten oder dergleichen aufweisen. The expression “smooth” is intended to clarify that the outer surface, possibly also the individual surfaces, of the graphite block 40 is continuous, i.e. have no recesses, depressions, grooves or the like.

Die Verwendung einer Wärmeleitpaste - insbesondere einer Paste auf Silikonbasis - hat den Vorteil, dass auch bei geringeren Ansprüchen an die Oberflächengüte der in Be-45 tracht kommenden Berührungsflächen, d.h. der Anlagefläche der Kühlrohre und der Aussenfläche des Graphitblocks, ein ausreichender Wärmeübergang erzielt wird. The use of a thermal paste - in particular a silicone-based paste - has the advantage that even with lower demands on the surface quality of the contact surfaces coming into consideration, i.e. Adequate heat transfer is achieved in the contact surface of the cooling tubes and the outer surface of the graphite block.

Falls der Graphitblock rechteckförmig, d.h. rechteckig oder quadratisch, ausgebildet ist, weist er also vier glatte so Einzelflächen auf, an denen die Kühlrohre flächig anliegen. Die Kühlrohre weisen vorzugsweise zumindest auf der dem Graphitblock zugewandten Seite eine Fläche auf, die derjenigen des Graphitblocks angepasst ist; sie weisen also beispielsweise einen rechteckförmigen oder einen halbkreisför-55 migen Aussenquerschnitt auf. If the graphite block is rectangular, i.e. is rectangular or square, it has four smooth individual surfaces on which the cooling tubes lie flat. The cooling tubes preferably have, at least on the side facing the graphite block, an area which is adapted to that of the graphite block; for example, they have a rectangular or a semicircular outer cross section.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. The invention is explained in detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Es zeigen: Show it:

6o Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine neuartige Stranggiesskokille und 6o Fig. 1 shows a vertical longitudinal section through a novel continuous casting mold and

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt quer zur Längsachse der Kokille. Fig. 2 shows a vertical section transverse to the longitudinal axis of the mold.

Die neuartige Stranggiesskokille weist als tragendes Ele-65 ment einen Tragrahmen 1 mit einer Bodenplatte 1' und oberen Tragplatten 1" auf, an denen Gewindebolzen 2 bzw. 3 befestigt sind. Mit den oberen Gewindebolzen 3 ist unter Zwischenschaltung angeschweisster Platten 4' bzw. 5' ein The novel continuous casting mold has a supporting frame 1 as a load-bearing element 1 with a base plate 1 'and upper supporting plates 1 ", to which threaded bolts 2 and 3 are fastened. With the upper threaded bolts 3, welded plates 4' and 5 are interposed ' a

oberes Zulaufrohr 4 bzw. ein oberes Ablaufrohr 5 verschraubt; an den unteren Gewindebolzen 2 ist unter Zwischenschaltung angeschweisster Platten 6' bzw. 7' ein Zulaufrohr 6 bzw. ein Ablaufrohr 7 in entsprechender Weise befestigt. screwed upper inlet pipe 4 or an upper outlet pipe 5; an inlet pipe 6 and an outlet pipe 7 are fastened in a corresponding manner to the lower threaded bolts 2 with the interposition of welded plates 6 'and 7'.

An die Zulauf- und Ablaufrohre sind in Richtung auf den Graphitblock 8 - vorzugsweise in regelmässigen Abständen - Rohrstutzen 4", 5" usw. angeschweisst, an die sich U-förmige Rohrsysteme anschliessen (die den unteren Ablaufrohren 7 zugeordneten Rohrstutzen sind nicht dargestellt). Diese bestehen jeweils aus zwei Metallkompensatoren 9, At the inlet and outlet pipes in the direction of the graphite block 8 - preferably at regular intervals - pipe sockets 4 ", 5" etc. are welded, to which U-shaped pipe systems are connected (the pipe sockets assigned to the lower outlet pipes 7 are not shown). These each consist of two metal compensators 9,

zwei Rohrkrümmern 10 und einem geraden Kühlrohr 11 mit rechteckförmigem Aussen- und Innenquerschnitt, dessen Längsachse 11' parallel zur Längsachse 8' des Graphitblocks 8 verläuft. two elbows 10 and a straight cooling tube 11 with a rectangular outer and inner cross section, the longitudinal axis 11 'of which runs parallel to the longitudinal axis 8' of the graphite block 8.

Die Metallkompensatoren 9 sind über eine an ihnen befestigte Gewindebuchse 12 und eine Überwurfmutter 13 einstellbar mit den jeweils zugehörigen Rohrstutzen 4", 5" usw. verbunden. Das Zulaufrohr 4 ist in Zulaufrichtung des Kühlwassers (Pfeil 14) mit einem Mengenregelventil 15 mit Wassermengenmessung 16 versehen; in die Ablaufleitung 5 sind in Abiaufrichtung (Pfeil 17) ein Manometer 18 und ein Regelventil 19 eingebaut. Das untere Zulaufrohr 6 bzw. das untere Ablaufrohr 7 sind mit entsprechenden Einrichtungen ausgestattet, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. The metal expansion joints 9 are connected via a threaded bushing 12 fastened to them and a union nut 13 so as to be connected to the associated pipe socket 4 ″, 5 ″, etc. The feed pipe 4 is provided in the feed direction of the cooling water (arrow 14) with a flow control valve 15 with water flow measurement 16; A manometer 18 and a control valve 19 are installed in the drain line 5 in the drain direction (arrow 17). The lower inlet pipe 6 and the lower outlet pipe 7 are equipped with appropriate devices, which are not shown for reasons of clarity.

Der Graphitblock 8 - der einen rechteckigen Aussenquerschnitt aufweist und aus einem Ober- und einem Unterteil 8" bzw. 8"' besteht - ist über Gewindebolzen 20 in dem starren Tragrahmen 1 gehalten. Die Teile 8" und 8'" sind unter Zwischenschaltung von Spannplatten 21 mittels Spannmuttern 22 gegeneinander verspannt und umschlies-sen einen rechteckigen Formhohlraum 23. The graphite block 8 - which has a rectangular outer cross section and consists of an upper and a lower part 8 "or 8" '- is held in the rigid support frame 1 by means of threaded bolts 20. The parts 8 ″ and 8 ′ ″ are clamped against one another with the interposition of clamping plates 21 by means of clamping nuts 22 and enclose a rectangular mold cavity 23.

Das Ober- und Unterteil des Graphitblocks 8 ist auf der jeweils nach aussen weisenden Seite mit einer glatten Einzelfläche 24' bzw. 24" versehen, die parallel zueinander und parallel zur Längsachse 8' verlaufen. Die geraden Kühlrohre werden ausserhalb des Bereichs der Rohrkrümmer 10 unter leichter Vorspannung - welche durch die Metallkompensatoren 9 erzeugt wird - an den Einzelflächen 24' bzw. 24" in Anlage gehalten, und zwar jeweils über ihre glatten Aussen-flächen 11" bzw. 11'", die dem Graphitblock 8 zugewandt sind. The upper and lower part of the graphite block 8 is provided on the outward-facing side with a smooth individual surface 24 ′ or 24 ″, which run parallel to one another and parallel to the longitudinal axis 8 ′. The straight cooling tubes are underneath the area of the pipe elbows 10 slight prestressing - which is generated by the metal compensators 9 - is held in contact on the individual surfaces 24 'or 24 ", respectively via their smooth outer surfaces 11" or 11' ", which face the graphite block 8.

Falls die Kühlrohre 11 - wie aus Fig. 1 ersichtlich - kürzer sind als die Längenabmessung des Graphitblocks 8, ist dieser im Bereich der Rohrkrümmer 11, d.h. im Bereich seines vorderen und hinteren Endabschnitts, mit Absätzen 25 versehen; diese sind zweckmässigerweise so bemessen, dass die Bewegungsmöglichkeit der Kühlrohre 11 und der zugehörigen Rohrkrümmer 10 bezüglich des Graphitblocks nicht behindert wird. If the cooling pipes 11 - as can be seen from Fig. 1 - are shorter than the length dimension of the graphite block 8, this is in the area of the pipe elbows 11, i.e. in the area of its front and rear end section, provided with paragraphs 25; these are expediently dimensioned such that the possibility of movement of the cooling pipes 11 and the associated pipe elbows 10 with respect to the graphite block is not hindered.

Vorzugsweise stimmt die wirksame Länge der Kühlrohre 11 mit der Länge des Graphitblocks 8 überein, so dass die Rohrkrümmer 10 ausserhalb des Graphitblocks liegen und dieser durchgehende glatte Einzelflächen 24' und 24" aufweist. The effective length of the cooling pipes 11 preferably coincides with the length of the graphite block 8, so that the pipe elbows 10 lie outside the graphite block and this has continuous smooth individual surfaces 24 ′ and 24 ″.

Nach Öffnen der Regelventile 19 kann an den zugehörigen Manometern 18 der im Kühlkreislauf herrschende Kühlflüssigkeitsdruck abgelesen werden. Da sich die Metallkom- After opening the control valves 19, the cooling liquid pressure prevailing in the cooling circuit can be read off the associated pressure gauges 18. Since the metal com-

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pensatoren 9 unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks in Richtung ihrer Längsachse ausdehnen, werden die Kühlrohre 11 über ihre Auflageflächen 11" bzw. 11'" elastisch an den Einzelflächen 24' bzw. 24" in Anlage gehalten. Während des Betriebes der Durchlaufkokille ist somit stets ein inniger Kontakt zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 vorhanden; eine Trennung zwischen den Kühlrohren und dem Graphitblock aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der miteinander in Berührung stehenden Bauelemente kann - bedingt durch die mittels der Metallkompensatoren verwirklichte freie Beweglichkeit der Kühlrohre in jeder Richtung, d.h. insbesondere auch bezüglich der Einzelflächen 24' und 24" - nicht eintreten. If the expansion joints 9 expand in the direction of their longitudinal axis under the action of the hydrostatic pressure, the cooling pipes 11 are held elastically in contact with the individual surfaces 24 ′ or 24 ″ via their contact surfaces 11 ″ or 11 ″. The continuous mold is thus always in operation There is an intimate contact between the graphite block 8 and the cooling pipes 11; a separation between the cooling pipes and the graphite block due to different thermal expansion of the components in contact with one another can be caused by the free movement of the cooling pipes in any direction, that is to say in particular, by means of the metal compensators also with regard to the individual surfaces 24 'and 24 "- do not occur.

Um auch dann einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Kühlrohren 11 und dem Graphitblock 8 sicherzustellen, wenn die miteinander in Berührung stehenden Flächen 11" bzw. 1Y" und 24' bzw. 24" keine ausreichende Oberflächengüte aufweisen, wird zumindest jeweils auf eine dieser Berührflächen eine Wärmeleitpaste vorzugsweise auf Silikonbasis aufgebracht. Die Wärmeleitpaste soll zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Graphitblock 8 und den Kühlrohren 11 auch dann aufgebracht werden, wenn die jeweiligen Berührflächen eine ausreichende Oberflächengüte aufweisen. In order to ensure sufficient heat transfer between the cooling tubes 11 and the graphite block 8 even if the surfaces 11 ″ or 1Y ″ and 24 ′ or 24 ″ that are in contact with one another do not have a sufficient surface quality, a thermal compound is applied to at least one of these contact surfaces The heat-conducting paste should also be applied to improve the heat transfer between the graphite block 8 and the cooling tubes 11 when the respective contact surfaces have a sufficient surface quality.

Da der Kühlflüssigkeitsdruck bei mittels der Mengen-regelventile 15 vorgegebener Durchflussmenge in weiten Grenzen fein reguliert werden kann, ist eine entsprechend feine Einstellung der durch die Kühlrohre 11 ausgeübten Anpresskraft möglich; eine unerwünschte Verformung des Graphitblocks 8 kann daher auch dann vermieden werden, wenn dieser eine sehr grosse Breite aufweist. Die neu vorgeschlagene Stranggiesskokille ist daher für das Vergiessen breiter Stränge besonders geeignet. Since the coolant pressure can be finely regulated within wide limits with the flow rate specified by the flow control valves 15, a correspondingly fine adjustment of the contact pressure exerted by the cooling pipes 11 is possible; An undesired deformation of the graphite block 8 can therefore also be avoided if it has a very large width. The newly proposed continuous casting mold is therefore particularly suitable for casting wide strands.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform kann vorteilhaft dadurch ergänzt werden, dass der Graphitblock 8 auch an den Schmalseiten mit Kühlrohren versehen ist, die in der vorstehend beschriebenen Weise an Zulauf-und Ablaufrohre angeschlossen sind. Eine derartige Ausbildung der Stranggiesskokille kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn warmwalzfähige Platten mit einer Dicke zwischen 80 und 250 mm vergossen werden sollen. The embodiment shown in the drawing can advantageously be supplemented in that the graphite block 8 is also provided on the narrow sides with cooling tubes which are connected to the inlet and outlet tubes in the manner described above. Such a configuration of the continuous casting mold is used in particular when hot-rolled plates with a thickness between 80 and 250 mm are to be cast.

Anstelle der bereits beschriebenen Metallkompensatoren können auch andere Ausgleichseinrichtungen Verwendung finden, soweit diese in ausreichendem Umfang eine freie Einstellung der Kühlrohre 11 in jeder Richtung zulassen. Die Erfindung baut dabei auf der Erkenntnis auf, dass ein Graphitblock auch dann ausreichend gekühlt werden kann, Instead of the metal compensators already described, other compensation devices can also be used, provided that they allow sufficient adjustment of the cooling tubes 11 in any direction. The invention is based on the knowledge that a graphite block can also be sufficiently cooled

wenn die Kühlrohre von aussen her her flächig an ihm in Anlage gehalten werden. Diese Anordnung hat den grossen Vorteil, dass der Graphitblock als einfacher und damit billig herzustellender geometrischer Körper aufgebaut werden kann und das Auswechseln des Graphitblocks ohne Schwierigkeiten vor sich geht. if the cooling pipes are held flat against him from the outside. This arrangement has the great advantage that the graphite block can be constructed as a simple and therefore inexpensive geometrical body and that the graphite block can be exchanged without difficulty.

Zur Erhöhung der Kühlleistung - und damit der Giess-leistung der Durchlaufkokille - kann die oben beschriebene, indirekt gekühlte Durchlaufkokille im Bereich des Stirnabschnitts des Graphitblocks zusätzlich mit einem Direktkühlsystem ausgestattet sein. In order to increase the cooling capacity - and thus the casting capacity of the continuous mold - the indirectly cooled continuous mold described above can also be equipped with a direct cooling system in the area of the end section of the graphite block.

3 3rd

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10 10th

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20 20th

25 25th

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

641 984 PATENT CLAIMS

1. Continuous casting mold for metals, in particular for copper and copper alloys, with a rectangular cross-sectional mold cavity, consisting of a graphite block enclosing the mold cavity and cooling tubes arranged parallel to its longitudinal axis, which are part of a cooling circuit and individually by means of compensators connected to their inlet and outlet sections and resiliently held in contact with the outer surface of the graphite block, the compensators being connected at the same time to the parts of the cooling device which are stationary with respect to the graphite block, characterized in that the outer surface (24 ', 24 ") of the graphite block (8) is smooth and that a layer of thermal paste is applied to at least one of the abutting surfaces (11 "or 1Y", 24 'or 24 ").

2. Continuous casting mold according to claim 1, characterized in that the cooling tubes (11) on the side facing the graphite block (8) have a surface which is adapted to that of the graphite block.

3. Continuous casting mold according to one of claims 1 or 2, characterized in that each cooling tube (11) has a rectangular outer cross section.

4. Continuous casting mold according to one of claims 1 or 2, characterized in that each cooling tube (11) has a semicircular outer cross section.