DE10120614A1 - Kühlplatte - Google Patents
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Abstract
Um eine Kühlplatte (1, 101, 201) für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen mit mindestens einem Kühlmittelkanal (2, 102, 202) sowie mit Rohrabschnitten (16, 17) zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt, wobei der jeweilige Kühlmittelkanal (2, 102, 202) einerseits durch einen jeweiligen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist, fertigungs- als auch kühltechnisch zu verbessern, soll das zweite Teil als Deckplatte (4, 104, 204) in einen jeweiligen durch die Kühlplatte selbst gebildeten Kühlmittelkanalausschnitt (3, 203) eingesenkt angeordnet sein.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung verse
hene Schachtöfen, mit mindestens einem Kühlmittelkanal sowie mit Rohrab
schnitten zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt, wobei der jeweilige Kühl
mittelkanal einerseits durch einen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte
selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist.
Eine gattungsgemäße Kühlplatte ist aus der EP 0 930 371 A1 bekannt. Diese of
fenbart eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schacht
öfen, wobei auf der Rückseite der Kühlplatte Kühlkanäle vorgesehen sind, die zu
einem Teil durch die Kühlplatte selbst und zu einem anderen Teil durch Bleche
begrenzt sind, wobei die Kühlkanäle durch Fräsen in die Rückseite der Kühlplatte
und/oder in die Bleche eingebracht sind. Die Kühlkanäle können jeweils durch ein
zelne Bleche oder eine ganze Platte verschlossen werden. Hierbei werden die
Bleche bzw. die Platte auf die Rückseite der Kühlplatte durch Schweißen oder
Verschrauben angebracht.
In der DE 40 35 893 C1 ist ein Kühlkasten aus Kupfer zur Kühlung insbesondere
von Hochofenwänden beschrieben. Dieser weist einen plattenförmigen Grundkör
per auf, der mit mindestens einer einen Eingang und einen Ausgang aufweisen
den Kühlmittelnut versehen ist. Die Kühlmittelnuten sind mittels einer auf den
Grundkörper aufgeschweißten Deckplatte zur Bildung eines Kühlmittelkanals geschlossen.
Hierzu wird der Grundkörper auf der Seite der Nutöffnungen mit einer
Deckplatte überdeckt und die Deckplatte mit dem Grundkörper explosiv, d. h. durch
Aufsprengen, verschweißt. Nach einer Weiterentwicklung werden in die Nutöff
nungen Einlagen, vorzugsweise aus Kupfer, eingebracht, die mit dem Grundkör
per und der Deckplatte verschweißt werden.
Bei beiden Kühlelementen wird ein Kühlkanal in der Rückseite einer Grundplatte
durch Abdecken mit einer Deckplatte, die auf der Rückseite selbst angebracht
wird, gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kühlplatte mit
verbesserten fertigungs- als auch kühltechnischen Eigenschaften zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Kühlplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge
löst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist das den Kühlmittelkanal rückwärtig begrenzende zweite Teil
als Deckplatte in den durch die Kühlplatte selbst gebildeten Kühlmittelkanalaus
schnitt eingesenkt angeordnet. Kern der Erfindung ist daher, die Deckplatte nicht
mehr auf der eigentlichen Rückwand der Kühlplatte oder Grundplatte anzuordnen,
indem sie den Kühlmittelkanalausschnitt überspannt, sondern dass sie unmittelbar
in den Kühlmittelkanalausschnitt eingesenkt oder eintauchend angeordnet wird.
Die Deckplatte wird dann von vorspringenden Stegen des Kühlmittelkanalaus
schnitts umgriffen. Dabei empfiehlt es sich, die Deckplatte so anzuordnen, dass
sie mit ihrer Rückseite bündig mit der Rückseite der Kühlplatte abschließt. Die
rückseitigen Außenflächen der vorspringenden Stege des Kühlmittelkanalaus
schnitts und die rückseitige Außenfläche der Deckplatte bilden folglich eine ebene
Fläche. Dies hat beispielsweise Vorteile bei der Montage, insbesondere bei der
Hinterfüllung mit Feuerfest-Masse.
Vorzugsweise ist die Deckplatte mit beiden Längskanten entlang der - kühlmittel
seitigen - Innenflächen der vorspringenden Stege des Kühlmittelkanalausschnitts
der Kühlplatte verschweißt. Durch diese Anordnung der Schweißnähte ergeben
sich verbesserte Schweißnahtausbildungen.
Durch die Dicke sowie die kühlwasserseitige Form der Deckplatte wird der ver
bleibende Querschnitt sowie der Querschnittsverlauf des jeweiligen Kühlmittelka
nals bestimmt. Vorzugsweise ist die Deckplatte so ausgebildet bzw. angeordnet,
dass sie soweit in den Kühlmittelkanal hineinragt, dass der sich ergebende Kühl
mittelkanal in etwa mittig zur Gesamtkühlplatte verläuft. Aufgrund der Verlagerung
des Kühlmittelkanals zur Kühlplattenmitte hin werden die kühltechnischen Eigen
schaften verbessert.
Nach einer ersten Ausführungsform weist die Deckplatte eine plane kühlmittelsei
tige Fläche, nach einer zweiten Ausführungsform eine einfach- oder mehrfach
muldenförmige kühlmittelseitige Fläche auf. Vorzugweise ist der Kühlmittelkanal
ausschnitt in der Kühlplatte einfach oder mehrfach muldenförmig ausgebildet. Der
Gesamtquerschnitt des Kühlmittelkanals ergibt sich aus einer beliebigen Kombi
nation des Querschnitts des Kühlmittelkanalausschnitts in der Kühlplatte sowie
einer planen oder ausgeformten Deckplatte.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche
des Kühlmittelkanals in Bezug auf die Längserstreckung des Querschnitts in den
Endbereichen größer ist als im Mittenbereich. Wenn die Endbereiche halb- oder
vollgewölbt ausgebildet sind, ergibt sich in etwa die Querschnittsform eines Halb-
oder eines Voll-Knochens.
Vorteilhafterweise sind die Kühlplatte und/oder die Deckplatte aus einem gewalz
ten oder geschmiedeten Rohblock aus Kupfer oder einer - niedriglegierten - Kup
ferlegierung gefertigt. Alternativ wird auch die Herstellung aus Kupferguss oder
Kupferlegierungsguss vorgeschlagen, beispielsweise durch Stanggieß- oder
Sandformverfahren.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kühlplatte und/oder die Deck
platte aus gewalztem bzw. geschmiedetem Stahl oder aus Stahlguss oder aus
Grau-Sonderguss gefertigt, was insbesondere die Materialkosten reduziert. Es
empfiehlt sich auch die Kombination einer Kühlplatte aus Kupfer mit einer oder
jeweiligen Deckplatten aus Stahl.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dar
gestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind
neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale al
leine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer ersten
Ausführungsform;
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer dritten
Ausführungsform;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine in einer Ofenwandung eines Hochofens ein
gebauten Kühlplatte.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Kühlplatte 1 bzw. ei
nen Stave mit mehreren Kühlmittelkanälen, wobei hier beispielhaft nur ein Kühl
mittelkanal 2 dargestellt ist. Dieser Kanal 2, der mit einem Kühlmittel, wie Wasser,
durchflossen wird, ist einerseits durch einen Ausschnitt 3 bzw. eine Vertiefung in
der Kühlplatte 1 selbst und andererseits durch eine Deckplatte 4 als zweites Teil
begrenzt. Diese Deckplatte 4 ist hierbei so in den Kühlmittelkanalausschnitt 3 eingesenkt
angeordnet, dass ihre Rückseite 5 bündig mit der Rückseite 6 der Kühl
platte 1 abschließt.
Um einen solchen Kühlkanalquerschnitt herzustellen, werden in die Kühlplatte 1 -
ausgehend von ihrer Rückseite 6 bzw. Kaltseite - Ausschnitte 3 bzw. Vertiefun
gen, beispielsweise durch Fräsen, eingebracht. Die jeweiligen Ausschnitte 3 sind
von vorspringenden Stegen 7a, b umgeben. Es empfiehlt sich, einen stufigen Aus
schnitt in die Kühlplatte 1 einzubringen. Zur Verbindung wird anschließend die
Deckplatte 4 in die Vertiefung eingeführt, bis sie an der Stufe 8a, b zur Anlage
kommt. Die so fixierte Deckplatte 4 wird dann entlang ihrer Längskanten 9a, b mit
den Innenflächen 10a, b der Stege 7a, b verschweißt. Hierzu sind die Längskanten
9a, b der Deckplatte zur Gewährleistung optimaler Schweißnähte 11a, b angefast.
Die Verbindung erfolgt über ein Mehrlagenschweißen, beispielsweise durch MSG-
(Metall-Schutzgasschweißen) oder Elektroschweißen. Die Deckplatte 3 bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit einer planen wasserseitige Fläche 12 verse
hen, während der Ausschnitt 3 der Kühlplatte 1 muldenförmig ist. Es ergibt sich in
etwa ein halb-ovaler Kühlkanalquerschnitt.
Die zum Ofeninneren weisende Heißseite 13 der Kühlplatte 1 ist mit Nuten 14 zur
Aufnahme von feuerfestem Material 23 versehen.
Eine zweite Ausführungsform einer Kühlplatte 101 wird in Fig. 2 dargestellt. In
Abweichung zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die wasserseitige Seite 112
der Deckplatte 104 nicht mehr plan, sondern auch muldenförmig bzw. oval aus
geführt. Es ergibt sich insgesamt ein etwa ovaler Querschnitt des Kühlkanals 102
mit günstigen strömungstechnischen Eigenschaften.
Die strömungstechnischen Eigenschaften werden noch weiter verbessert, indem
die Kühlplatte 201 mit einem doppelt muldenförmig ausgeführten Ausschnitt 203
bzw. einer Vertiefung, vorzugsweise durch Fräsen oder Profilwalzen, versehen
wird. Die Mulden 214a, b sind hier als Auswölbungen ausgebildet. Im Querschnitt
ergibt sich mit einer Deckplatte 204 mit einer planen wasserseitigen Fläche 212 in
etwa die Form eines halben Knochens für den Kühlkanal 202. Ebenso empfiehlt
es sich, die wasserseitige Fläche 212 der Deckplatte 204 mit einer komplementä
ren doppelt muldenförmige Vertiefung zu versehen, so dass sich insgesamt die
Querschnittsform eines Knochens ergeben würde. Ein halb- oder voll-knochen
förmiger Querschnitt bewirkt, daß der größte Teil des Kühlwassers nicht mehr im
Mittenbereich 215, sondern in den wärmebelasteten Endbereichen bzw. Mulden
214a, b des Kühlkanals 202 fließt, wobei größere Strömungsgeschwindigkeiten
und somit günstigere Wärmeübergangskoeffizienten-Werte erreicht werden kön
nen. Der Querschnitt im Mittenbereich 215 ist dabei im Verhältnis so auszulegen,
daß die dort - geringer anfallenden Wärmemengen - gut abgeführt werden kön
nen.
Derartige Kühlplatten 1, 101, 201 bzw. Staves aus Kupfer oder Stahl weisen
Rohrabschnitte 16, 17 zum Kühlmitteleintritt sowie Kühlmittelaustritt auf. Diese
Rohrabschnitte können sich an den Enden der jeweiligen Kühlmittelkanäle oder
auch bei verschlossenen Enden der Kühlmittelkanäle in Bohrungen der Deckplatte
befinden, wobei sich die Rohrabschnitte 16, 17 durch Bohrungen 18, 19 in der
Ofenwandung 20 hindurch erstrecken (vgl. Fig. 4). Bei der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform ist die Kühlplatte 1 mittels Schrauben 21, 22 mit der Ofenwan
dung 20 verbunden. Andere Verbindungen sind ebenfalls denkbar, wie beispiels
weise eine Verbindung über eine Steg-Halterung.
Claims (11)
1. Kühlplatte (1, 101, 201) für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene
Schachtöfen,
mit mindestens einem Kühlmittelkanal (2, 102, 202) sowie mit Rohrab schnitten (16, 17) zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt,
wobei der jeweilige Kühlmittelkanal (2, 102, 202) einerseits durch einen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Teil als Deckplatte (4, 104, 204) in dem Kühlmittelkanal ausschnitt (3, 203) der Kühlplatte eingesenkt angeordnet ist.
mit mindestens einem Kühlmittelkanal (2, 102, 202) sowie mit Rohrab schnitten (16, 17) zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt,
wobei der jeweilige Kühlmittelkanal (2, 102, 202) einerseits durch einen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Teil als Deckplatte (4, 104, 204) in dem Kühlmittelkanal ausschnitt (3, 203) der Kühlplatte eingesenkt angeordnet ist.
2. Kühlplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckplatte (4, 104, 204) derart eingesenkt angeordnet ist, dass sie
bündig mit der Rückseite (6) der Kühlplatte (1) abschließt.
3. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckplatte (4) mit ihren Längskanten (9a, b) entlang der Innenflä
chen (10a, b) des Kühlmittelkanalausschnitts (3) der Kühlplatte verschweißt
ist.
4. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckplatte (4) soweit in den Kühlmittelkanalausschnitt (3) hinein
ragt, dass der sich ergebende Kühlmittelkanal (2) in etwa mittig zur Ge
samtkühlplatte verläuft.
5. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckplatte (4, 204) eine plane kühlmittelseitige Fläche (12, 212)
aufweist.
6. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckplatte (104) eine einfach- oder mehrfach muldenförmige
kühlmittelseitige Fläche (112) aufweist.
7. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kühlmittelkanalausschnitt (203) in die Kühlplatte (201) einfach
oder mehrfach muldenförmig ausgebildet ist.
8. Kühlplatte nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals (202) in Bezug auf die
Längserstreckung des Querschnitts in den Endbereichen größer ist als im
Mittenbereich (215).
9. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlplatte (1, 101, 201) und/oder die Deckplatte (4, 104, 204) aus
gewalztem bzw. geschmiedetem Stahl oder aus Stahlguss oder aus Grau-
Sonderguss gefertigt sind.
10. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlplatte (1, 101, 201) und/oder die Deckplatte (4, 104, 204) aus
einem gewalzten oder geschmiedeten Rohblock aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung oder aus Kupfer- oder Kupferlegierungsguss gefertigt sind.
11. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Kühlmittelkanalausschnitt (3, 203) in die Kühlplatte
und/oder in die Deckplatte durch Fräsen oder durch Profilwalzen einge
bracht ist oder durch die Gießform vorgegeben wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PAUL WURTH S.A., LUXEMBURG/LUXEMBOURG, LU |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: OFFICE ERNEST T. FREYLINGER S.A., STRASSEN, LU |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |