CN100343395C - 冷却元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为电弧炉或竖炉内炉衬可更换的组成部分用铜或低合金的铜合金制的冷却元件，在其内部被冷却剂通道(2、3、4)穿过。此冷却元件(1)背对电弧炉或竖炉内部的背侧(5)，通过朝电弧炉或竖炉内部的方向延伸的槽(8、9、12、13)分成许多区段(10)。

Description

冷却元件
技术领域
本发明涉及一种作为电弧炉或竖炉内炉衬的可更换的组成部分的冷却元件。
背景技术
已知用于竖炉的冷却元件，它们用铜或低合金的铜合金制成并由经锻造或轧制的原锭加工而成(DE 29 07 511 C1)。在冷却元件内部设在使用位置垂直延伸的冷却剂通道，它们通过机械地深钻制成。在冷却元件面朝竖炉内部的一侧上加工有水平延伸的槽用于耐火材料的位置固定。
在电弧炉或竖炉内采用这种冷却元件业已证明，由于在熔炉内存在的高温导致冷却元件变形。此外通过循环熔炼在电弧炉内产生极度的温度波动。
在熔化阶段冷却元件因热而膨胀，在此期间面朝炉内部的元件侧遭受的温度比元件背侧高得多。若在熔炼过程中或熔炼过程结束后温度重新下降，由于在面朝电弧炉或竖炉内部的元件侧的结构变化比在位于外部的元件侧强烈，从而造成冷却元件收缩。其结果是导致冷却元件朝炉内方向弯曲，这种弯曲随使用时间的延长和伴随而来的温度变换而增大。
可以采取下列措施改善形状稳定性：面朝电弧炉内部的元件侧借助沿冷却剂通道方向延伸的网格状布置的槽分成许多区段(DE 199 37291 A1)。各个区段尽管在冷却过程中侧向收缩，但这些长度改变局限于各自的区段，所以应力不作用于相邻的区段，以及其结果是可以有效地减小冷却元件的内应力和弯曲。然而在这种设计的冷却元件中会发生槽在工作中进入高强度的溶渣，因此在出现高变热应力时仍可能在各区段之间传力，从而最终可以引起冷却元件不希望的弯曲。
发明内容
由此出发，本发明的目的是提供一种冷却元件作为电弧炉或竖炉内炉衬可更换的组成部分，它在其形状稳定性方面有更好的特性。
按本发明，提出一种冷却元件，作为电弧炉或竖炉内炉衬的可更换的组成部分，它用铜或低合金的铜合金制造并被冷却剂通道穿过，其中，冷却元件背对电弧炉或竖炉内部的背侧通过朝电弧炉或竖炉内部的方向延伸的槽分成许多区段。
据此，用钢或低合金的铜合金制造的冷却元件被冷却剂通道穿过，其中，冷却元件背对电弧炉或竖炉内部的背侧，通过朝此熔炼炉内部的方向延伸的槽分成许多区段。将槽设在冷却元件背侧的优点在于，槽在工作过程中不可能填入溶渣，以及因热引起的各区段的长度变化不可能不利地传给相邻的区段。采用冷却元件的这种设计，槽在长的寿命期间始终保持其设想的作为膨胀缝的功能，不存在槽被填塞和因内应力引起变形的危险。
按本发明思想的一项有利的设计，槽基本上成网格状布置。此网格可沿冷却元件的整个背侧设计成相同的形状，在这里尤其正方形或菱形的区段在加工技术上能特别有利地实现。在本发明的范围内还可设想，槽或区段的网格状布局区域性地改变。例如，在尤其高热负荷的区域内可比热负荷较低的区域内设置更多的槽或区段，以便通过这种设计可以顾及区域性不同的内应力。
认为特别有利的是槽沿冷却剂通道的方向延伸。因为在冷却剂通道的区域内产生最大的温度波动并因而也产生最大的应力变化，所以在这些区域因热引起的冷却元件的长度变化也最大。
因此有利的是为每个冷却通道配设一个槽，其中，冷却剂通道尤其可以在为它们所配设的槽的根部区内延伸。
按本发明的特征，冷却剂通道的纵向中心线至少部分位于为它们所配设的槽的纵向中面内。槽优选地垂直加工在冷却元件的背侧，所以槽的纵向中面垂直于冷却元件的背侧延伸。通过纵向中面的这种在冷却剂通道纵向中心线上的定向，能特别有效地在冷却元件内降低因温度引起的内应力。
本发明的内容是，在槽的槽底与冷却元件背侧之间测得的槽深沿槽的延伸过程是变化的。尽管原则上允许槽沿其全部延伸过程有恒定的槽深，但采用不同的槽深显然可以有利地顾及在冷却元件内部温度变化曲线的波动并因而也可顾及局部改变的长度变化。
具有本发明所述特征的冷却元件可做到特别有效地降低由于交变热负荷在冷却元件内造成的弯矩。据此规定，槽深部分地大于或等于在冷却元件背侧与围绕冷却剂通道的壁之间测得的最小距离。按本发明思想的这一设计考虑了这样一种情况，即在一定程度上设在两个冷却剂通道之间的槽，其槽深只有在冷却剂通道与槽的走向交叉时才受到限制。
附图说明
下面借助在示意图中表示的实施例进一步说明本发明。其中：
图1从其背侧看冷却元件；以及
图2沿线II-II通过图1所示冷却元件的剖面图。
具体实施方式
图1表示用铜或低合金的铜合金制的冷却元件1。冷却元件1在其内部被用虚线表示的冷却剂通道2、3、4穿过，在冷却元件1的背侧5上分别设一冷却剂进口6和一冷却剂出口7，用于流体互相导通的冷却剂通道2、3。在此实施例中，冷却剂通道2、3、4沿垂直方向和水平方向延伸。
在冷却元件1的背侧5内加工有沿冷却剂通道2、3、4方向延伸的水平走向的槽8和垂直走向的槽9。水平走向的槽8和垂直走向的槽9在留出冷却剂进口6和冷却剂出口7的位置的情况下沿冷却元件1的整个背侧5延伸，以及将此背侧5分割成区段10的网格状结构。在此实施例中为每个冷却剂通道2、3、4配设一槽8、9，在这里，冷却剂通道2、3、4分别在配属于它们的槽8、9的根部区11内延伸。冷却剂通道2、3、4的纵向中心线LA至少部分位于配属于它们的槽8、9的纵向中面MLE内。槽8、9的纵向中面MLE在此实施例中垂直于冷却元件1的背侧5。
除了为冷却剂通道2、3、4配设的槽8、9外，还同样在冷却元件1背侧5内加工沿冷却剂通道2、3、4方向延伸的水平走向的槽12和垂直走向的槽13。这些附加的槽12、13按这样的方式布置，即，它们与相邻的槽保持等距，从而在冷却元件1的背侧5上造成区段10均匀的网格。
图2表示通过图1所示冷却元件1的水平横截面。显然，在冷却元件1背侧5与槽底14之间测得的槽深T沿槽8的延伸过程是变化的。在这里槽深T取决于在冷却元件1内部延伸的冷却剂通道2、3、4，它们或沿槽8的方向延伸，或与槽8的走向交叉，如在此实施例中的槽2和3。因为在任何情况下必须存在围绕冷却剂通道2、3、4的壁15，所以槽深T只有在没有冷却剂通道2、3、4延伸的区域内才大于冷却元件1背侧5与壁15之间测得的最小距离。由此得到在图2中作为举例表示的分布状况。
在冷却元件1面朝电弧炉或竖炉内部的一侧16上可按没有进一步表示的方式全部或仅部分地设隔热层17，隔热层例如也可由溶渣沉积层构成。
附图标记一览表
1-冷却元件
2-冷却剂通道
3-2中的冷却剂通道
4-2中的冷却剂通道
5-1的背侧
6-冷却剂进口
7-冷却剂出口
8-5中的槽
9-5中的槽
10-5的区段
11-8、9的根部区
12-5中的槽
13-5中的槽
14-槽底
15-4的壁
16-1的侧面
17-隔热层
LA-2、3、4的中心线
MLE-8、9的中心线
T-槽深

Claims (12)

1.一种冷却元件，作为电弧炉或竖炉内炉衬的可更换的组成部分，它用铜或低合金的铜合金制造并被冷却剂通道(2、3、4)穿过，其中，冷却元件(1)背对电弧炉或竖炉内部的背侧(5)通过朝电弧炉或竖炉内部的方向延伸的槽(8、9、11、13)分成许多区段(10)。
2.按照权利要求1所述的冷却元件，其特征为：槽(8、9)沿冷却剂通道(2、3、4)的方向延伸。
3.按照权利要求1所述的冷却元件，其特征为：为每个冷却剂通道(2、3、4)配设一槽(8、9)。
4.按照权利要求2所述的冷却元件，其特征为：为每个冷却剂通道(2、3、4)配设一槽(8、9)。
5.按照权利要求3所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)在配属于它们的槽(8、9)的根部区(11)内延伸。
6.按照权利要求4所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)在配属于它们的槽(8、9)的根部区(11)内延伸。
7.按照权利要求3所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)的纵向中心线(LA)至少部分位于配属于它们的槽(8、9)的纵向中面(MLE)内。
8.按照权利要求4所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)的纵向中心线(LA)至少部分位于配属于它们的槽(8、9)的纵向中面(MLE)内。
9.按照权利要求5所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)的纵向中心线(LA)至少部分位于配属于它们的槽(8、9)的纵向中面(MLE)内。
10.按照权利要求6所述的冷却元件，其特征为：冷却剂通道(2、3、4)的纵向中心线(LA)至少部分位于配属于它们的槽(8、9)的纵向中面(MLE)内。
11.按照权利要求1至10之一所述的冷却元件，其特征为：在槽(8)的槽底(14)与冷却元件(1)背侧(5)之间测得的槽深(T)沿槽(8、9、13、14)的延伸过程是变化的。
12.按照权利要求11所述的冷却元件，其特征为：一个槽(8、9、13、14)的槽深(T)部分地大于或等于在冷却元件(1)背侧(5)与围绕冷却剂通道(2、3、4)的壁(15)之间测得的最小距离。
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