DE102008008477A1 - Cooling element for cooling the refractory lining of a metallurgical furnace (AC, DC) - Google Patents

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Abstract

A cooling element for cooling the refractory lining of a metallurgical furnace. A cooling element is to be provided which prevents coolant from entering the interior of the furnace while maintaining a good cooling action. This is achieved by a cooling plate which faces the refractory lining, a heat-conducting plate which is arranged at an angle to the latter, which is fixedly connected to the cooling plate and extends out of the furnace wall. The cooling plate and the heat-conducting plate are made of solid material. A coolant channel which is fixedly connected to the heat-conducting plate is connected to a coolant input and a coolant output.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement zur Kühlung der feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Ofens.The The invention relates to a cooling element for cooling the refractory lining of a metallurgical furnace.

Aus der EP 887 428 A1 und der DE 10 2004 035 968 A1 sind Kühlelemente bekannt, die aus einer aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden, der feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Ofens, wie eines Schachtofens, zugewandten Platte bestehen, die im Inneren mit Kanälen für die Führung von Kühlmittel versehen ist.From the EP 887 428 A1 and the DE 10 2004 035 968 A1 Cooling elements are known which consist of a made of copper or a copper alloy, the refractory lining of a metallurgical furnace, such as a shaft furnace, facing plate, which is provided in the interior with channels for the guidance of coolant.

Nachteilig ist bei derartigen Kühlelementen, dass die dem Innenraum des Ofens zugewandten Teile vom Kühlmittel, in der Regel Wasser, durchflossen werden und bei Störungen oder Undichtigkeiten Wasser in das Ofeninnere gelangen kann. Dies ist mit erheblichen Gefahren verbunden.adversely is in such cooling elements that the interior the furnace facing parts of the coolant, as a rule Water, to be traversed and in case of disturbances or leaks water can get into the oven interior. This is a significant hazard connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement zu schaffen, das bei vergleichbar guter Kühlwirkung kein derartiges Gefahrenpotential darstellt.Of the Invention is based on the object, a cooling element create, with comparable good cooling effect no such Danger potential represents.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine der feuerfesten Auskleidung zugewandte Kühlplatte, eine dazu abgewinkelt angeordnete, mit der Kühlplatte fest verbundene, sich aus der Ofenwandung heraus erstreckende Wärmeleitplatte, wobei die Kühlplatte und die Wärmeleitplatte aus Vollmaterial bestehen, und einen mit der Wärmeleitplatte fest verbundenen Kühlmittelkanal, der mit einem Kühlmitteleingang und einem Kühlmittelausgang verbunden ist.Solved This object is achieved by a the refractory lining facing cooling plate, a arranged at an angle, firmly connected to the cooling plate, heat conducting plate extending out of the furnace wall, the cooling plate and the heat conduction plate off Solid material, and one with the heat conduction connected coolant passage, which is connected to a coolant inlet and a coolant outlet.

Die Kühlplatte, die Wärmeleitplatte und der Kühlmittelkanal bestehen aus hoch wärmeleitfähigem Material, z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei der Kühlmittelkanal vorteilhaft entlang einer Schmalseite der Wärmeleitplatte verläuft.The Cooling plate, the heat conducting plate and the coolant channel consist of highly thermally conductive material, eg. As copper or a copper alloy, wherein the coolant channel advantageously along a narrow side of the heat conducting plate runs.

Bedingt durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kühlelementes wird dem Bereich zwischen feuerfester Auskleidung und dem Stahlblech des Ofengefäßes soviel Wärme entzogen, dass eine Kühlung des Ofengefäßes von außen, mit Spraywasser oder Kanalkühlung, nicht mehr notwendig ist (trockenes Ofengefäß). Das Kühlelement kann aus gewalzten/geschmiedeten/gegossenen Kupferplatten mit einem feinkörnigen Gefüge für eine gute Wärmeleitfähigkeit bestehen. Zwei solcher Vollmaterial-Kupferplatten können nach einem Vorschlag der Erfindung zu einem T-Profil (auch L-Profil) zusammengeschweißt (wärmeleitfähig verbunden) oder gebogen werden. Das Ende der angeschweißten Kupferplatte wird ebenso mit einem Kupferrohr, als Kühlmittelkanal, verschweißt. Dieses Kupferrohr wird mit Kühlwasser gekühlt und sorgt über die angeschlossenen Kupferplatten für ausreichende Kühlung der in dem Einbau-Bereich befindlichen Ausmauerung des Ofengefäßes.conditioned due to the high thermal conductivity of the cooling element is the area between refractory lining and the steel sheet removed from the furnace vessel so much heat, that a cooling of the furnace vessel of outside, with spray water or channel cooling, not more is necessary (dry oven vessel). The Cooling element can be made of rolled / forged / cast Copper plates with a fine-grained structure for a good thermal conductivity exist. Two such Solid copper plates can be made according to a proposal of the invention to a T-profile (also L-profile) welded together (thermally conductive connected) or bent. The end of the welded copper plate is also with a copper tube, as a coolant channel, welded. This copper pipe is cooled with cooling water and ensures the connected copper plates for adequate cooling in the installation area Walling of the furnace vessel.

Die Dimensionen, Anzahl pro Flächeneinheit und Kühlkreislauf sowie die Abstände der aus dem Ofengefäß nach außen ragenden Wärmeleitplatten werden entsprechend der notwendigen Wärmeabfuhr berechnet und festgelegt. Zur Überwachung des Temperatur/Wärmeabfuhrverlaufes werden die Kühlelemente mit entsprechenden Messgeräten ausgerüstet.The Dimensions, number per unit area and cooling circuit and the distances from the furnace vessel after outwardly projecting heat conducting plates are correspondingly the necessary heat dissipation is calculated and determined. For monitoring the temperature / heat dissipation process, the cooling elements equipped with appropriate measuring devices.

Die Kühlelemente können an jeglicher Position des Ofengefäßes (Decke/Seitenwand/Boden, horizontal als auch vertikal) zwischen Ausmauerung und Gefäßstahlwand/Deckel/Boden eingebaut werden. Vorzugweise werden diese Kühler im unteren/mittleren Bereich der Gefäßseitenwand (flüssiger Bereich Metall/Schlacke sowie Widerlagerbereich bzw. bei DC Ofen auch im Gasbereich) zwischen der Feuerfestauskleidung und dem Stahlblech des Ofengefäßes angeordnet. Die Anordnung der Kühlelemente im Widerlagerbereich der Ausmauerung beeinträchtigt die an der Stelle angeordnete Versteifung des Ofengefäßes nicht. Die Kühlelemente können mit dem Ofengefäß durch Schrauben oder ähnliches verbunden werden. Zwischen den Kühlelementen und der Ausmauerung wird eine wärmeleitfähige Kontaktmasse gestampft.The Cooling elements can be located at any position of the Oven vessel (ceiling / side wall / floor, horizontal as well as vertically) between lining and vessel steel wall / lid / floor to be built in. Preferably, these coolers in the lower / middle Area of the vessel sidewall (liquid area Metal / slag and abutment area or in DC furnace also in Gas area) between the refractory lining and the steel sheet arranged the furnace vessel. The arrangement of Cooling elements in the abutment area of the lining impaired arranged in place stiffening of the furnace vessel Not. The cooling elements can with the furnace vessel through Screws or the like can be connected. Between Cooling elements and the lining becomes a thermally conductive contact mass mashed.

Die Kühlelemente werden über die außen angeschweißten Kupferrohre mit Kühlwasser beaufschlagt. Die wassergekühlten Teile der Kühlelemente sind außerhalb des Ofengefäßes angeordnet. Im Falle von Wasserleckagen wird somit kein Wasser in den Ofen hineingelangen und den Ofenbetrieb gefährden. Die Kühlelemente sind, zu mehreren in Reihe, zu einem Kühlkreislauf zusammengeschaltet. Die einzelne Positionierung ist jedoch so gewählt, dass bei Ausfall eines Kühlkreislaufes die daneben liegenden Bereiche weiterhin indirekt gekühlt bleiben. Vorzugsweise sollten die Kühlelemente an geschlossene Kühlkreisläufe angeschlossen sein.The Cooling elements are welded over the outside Copper pipes are exposed to cooling water. The water-cooled Parts of the cooling elements are outside the furnace vessel arranged. In the case of water leaks, therefore, no water in the Enter oven and endanger the oven operation. The Cooling elements are, to several in series, to a cooling circuit connected together. However, the individual positioning is chosen that in case of failure of a cooling circuit, the adjacent Areas continue to remain indirectly cooled. Preferably The cooling elements should be connected to closed cooling circuits be connected.

Falls bei Umbauten jedoch ein halbgeschlossen oder offenes Kühlsystem vorhanden sein sollte, können die Kühlelemente auch an dieses angeschlossen werden, wenn sich die Qualität des Kühlwassers sowie der Gehalt an Schwebekörpern innerhalb der festgelegten Toleranzen (Qualität) befindet.If in conversions, however, a semi-closed or open cooling system should be present, the cooling elements Also be connected to this if the quality the cooling water and the content of floating bodies within the specified tolerances (quality).

Die durch die erfindungsgemäßen Kühlelemente erreichbaren Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Verbesserung durch Erreichen eines vollkommen trockenen Ofengefäßes. Verbesserte Wärmeabfuhr im Vergleich zu einer Spray-/Rieselkühlung. Einsetzbar auch in Bereichen, wo die statischen Anforderungen an das Ofengefäß erhalten bleiben müssen. Im Vergleich zu anderen Systemen sind nur kleine Öffnungen im Ofengefäß notwendig, was die Stabilität sowie die Zusammengehörigkeit des Unter-/Obergefäßes positiv beeinflusst. Die über die Kühlelemente abgeführte Wärmemenge ist ausreichend, um sowohl die involvierten Bauteile gegen Zerstörung zu schützen als auch die dem Prozess zugewandte Innenseite so herunterzukühlen, dass sich ein Selbstschutz aus erstarrtem, abgekühltem oder reaktionsarmen Produkt bildet.The advantages that can be achieved by the cooling elements according to the invention can be summarized as follows:
Improvement by reaching a completely dry oven vessel. Improved heat dissipation compared to a spray / trickle cooling. Can also be used in areas where the static requirements of the furnace vessel must be maintained. In the Ver Similar to other systems, only small openings in the furnace vessel are necessary, which positively influences the stability as well as the coherence of the lower / upper vessel. The amount of heat dissipated through the cooling elements is sufficient to both protect the involved components against destruction and to cool down the inner side of the process so as to form a self-protection of solidified, cooled or low-reactivity product.

Vorteile ergeben sich weiterhin auch dann, wenn ein außen trockenes Ofengefäß erreicht werden soll, speziell wenn die Verschmutzung (Schwefel/Staub) enorm hoch ist und Korrosion des Ofengefäßmantels und Kühlwasserausfall durch Blockierung der Pumpen den Ofenbetrieb problematisch gestalten. Die Kühlelemente sind nicht in direkten Kontakt mit dem Prozess bzw. mit dem Produkt (Schlacke/Metall) und lassen sich mit anderen Kupferkühlsystemen, die sich nicht in den statisch wichtigen Bereichen des Ofengefäßes befinden, ohne Probleme kombinieren. Diese Kühlelemente eignen sich besonders an schwer zugänglichen Stellen am Ofengefäß, speziell auch im Bodenerker eines Rechteckgefäßes, wo bisher notgedrungen auf eine offene Spraykühlung zurückgegriffen wurde. Sie sind einsetzbar an AC/DC Reduktionsöfen mit einem rechteckigen sowie runden Ofengefäß. Bei letzterem insbesondere deshalb vorteilhaft, weil es durch die Art, Form und Einbaulage zu keiner Beeinträchtigung der Ofengefäßstatik/Stabilität kommt.advantages continue to arise even if an outside dry Oven vessel should be achieved, especially if the pollution (sulfur / dust) is enormously high and corrosion of the furnace vessel shell and cooling water failure Blocking the pumps makes the furnace operation problematic. The cooling elements are not in direct contact with the Process or with the product (slag / metal) and can be with other copper cooling systems that are not static important areas of the furnace vessel, combine without problems. These cooling elements are suitable especially in hard-to-reach places on the furnace vessel, especially in the bottom bay of a rectangular vessel, where so far inevitably resorted to an open spray cooling has been. They can be used on AC / DC reduction furnaces with a rectangular and round oven vessel. at The latter particularly advantageous because it is the type, shape and installation position to no impairment of the furnace vessel statics / stability comes.

Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Kühlelement werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.embodiments for the cooling element according to the invention are explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung des Kühlelementes; 1 a perspective view of the cooling element;

2 die Anordnung des Kühlelementes in einer Ofenwand. 2 the arrangement of the cooling element in a furnace wall.

3 die Anordnung in einem Rundofengefäß und 3 the arrangement in a round oven vessel and

4 die Anordnung in einem Rechteckofengefäß in Kombination mit anderen Systemen. 4 the arrangement in a rectangular oven vessel in combination with other systems.

Das Kühlelement besteht aus einer Kühlplatte 1, einer Wärmeleitplatte 2 und einem damit verbundenen Kühlmittelkanal 3. Es besitzt einen Kühlmitteleingang 4 und einen Kühlmittelausgang 5. Um eine höchst mögliche Wärmleitfähigkeit zu erreichen, sind diese Teile alle aus Kupfer oder einer entsprechenden Kupferlegierung.The cooling element consists of a cooling plate 1 , a heat conduction plate 2 and an associated coolant channel 3 , It has a coolant inlet 4 and a coolant outlet 5 , In order to achieve the highest possible thermal conductivity, these parts are all made of copper or a corresponding copper alloy.

Die 2 zeigt, dass die Kühlplatte 1 sich direkt zwischen der Außenummantelung eines metallurgischen Gefäßes 6 und der dem Ofeninnenraum zugewandten feuerfesten Auskleidung 7 befindet. Vorzugsweise ist sie in eine wärmeleitfähige Kontaktmasse 8, die durch Stampfen gebildet wurde, eingebettet.The 2 shows that the cooling plate 1 directly between the outer shell of a metallurgical vessel 6 and the furnace interior facing refractory lining 7 located. Preferably, it is in a thermally conductive contact material 8th that was formed by pounding embedded.

In der 3 ist die Anordnung der Kühlplatten 1 und der Wärmeleitplatten 2 sowie des Kühlmittelkanals 3 am Einbaubeispiel bei einem Rundofengefäß und in 4 bei einem Rechteckofengefäß gezeigt, wobei in der Figur auch noch andere Kühlelementsysteme angedeutet sind.In the 3 is the arrangement of the cooling plates 1 and the heat conducting plates 2 and the coolant channel 3 in the installation example in a round furnace vessel and in 4 shown in a rectangular oven vessel, wherein in the figure also other cooling element systems are indicated.

Die Figuren zeigen deutlich, dass sich die Kühlmittelkanäle außerhalb des Ofengefäßes befinden, so dass hier von einem trockenen Ofengefäß gesprochen werden kann.The Figures clearly show that the coolant channels outside the furnace vessel, so that here is spoken of a dry oven vessel can be.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (7)

Kühlelement zur Kühlung der feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Ofens, gekennzeichnet durch, eine der feuerfesten Auskleidung zugewandte Kühlplatte (1), eine dazu abgewinkelte, mit der Kühlplatte (1) fest verbundene, sich aus der Ofenwandung heraus erstreckende Wärmeleitplatte (2), wobei die Kühlplatte (1) und die Wärmeleitplatte (2) aus Vollmaterial bestehen, und einen mit der Wärmeleitplatte (2) fest verbundenen Kühlmittelkanal (3), der mit einem Kühlmitteleingang (4) und einem Kühlmittelausgang (5) verbunden ist.Cooling element for cooling the refractory lining of a metallurgical furnace, characterized by a cooling plate facing the refractory lining ( 1 ), one angled, with the cooling plate ( 1 ) firmly connected, extending out of the furnace wall heat conducting plate ( 2 ), wherein the cooling plate ( 1 ) and the heat conducting plate ( 2 ) made of solid material, and one with the heat conducting plate ( 2 ) firmly connected coolant channel ( 3 ), which comes with a coolant inlet ( 4 ) and a coolant outlet ( 5 ) connected is. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1), die Wärmeleitplatte (2) und der Kühlmittelkanal (3) aus hoch wärmeleitfähigem Material, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.Cooling element according to claim 1, characterized in that the cooling plate ( 1 ), the heat conducting plate ( 2 ) and the coolant channel ( 3 ) consist of highly thermally conductive material such as copper or a copper alloy. Kühlelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (3) entlang einer Schmalseite der Wärmeleitplatte (2) verläuft.Cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant channel ( 3 ) along a narrow side of the heat conducting plate ( 2 ) runs. Kühlelement nach den vorstehenden Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass es aus gewalzten/geschmiedeten/gegossenen hoch wärmeleitfähigem Material, wie Kupferplatten mit einem feinkörnigen Gefüge besteht.Cooling element according to the preceding claims 1-3, characterized in that it is rolled / forged / cast highly thermally conductive material, such as copper plates with a fine-grained structure. Kühlelement nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1) und die Wärmeleitplatte (2) zu einem T- oder L-Profil wärmeleitfähig zusammengeschweißt oder entsprechend gebogen sind.Cooling element according to the preceding claims, characterized in that the cooling plate ( 1 ) and the heat conducting plate ( 2 ) welded together to form a T or L profile thermally conductive or bent accordingly. Anordnung eines Kühlelementes nach den vorstehenden Ansprüchen in einem metallurgischen Gefäß, das eine Außenummantelung und eine dem Gefäßinneren zugewandte feuerfeste Auskleidung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement in eine zwischen Auskleidung und Außenummantelung eingebrachte wärmeleitfähige Kontaktmasse eingebettet ist.Arrangement of a cooling element according to the above Claims in a metallurgical vessel, one outer casing and one inner tube facing refractory lining, characterized that the cooling element in a between liner and outer jacket embedded thermally conductive contact material embedded is. Anordnung eines Kühlelementes nach den vorstehenden Ansprüchen in einem metallurgischen runden/eckigen/ovalen/oder dgl. Ofengefäß ohne Beeinträchtigung der Statik/Festigkeit, insbesondere im Bereich des Bodenwiderlagers bei normalem Ofenbetrieb.Arrangement of a cooling element according to the above Claims in a metallurgical round / angular / oval / or Like. Oven vessel without impairment the static / strength, especially in the area of the ground abutment in normal oven operation.
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