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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines metallurgischen Gefäßes mit einem Kühlkanal und mit einer Vielzahl an in dem Kühlkanal angeordneten Wärmeleitelementen, bei welcher der Kühlkanal zumindest teilweise von einer Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes begrenzt ist, und bei welcher die Vielzahl an Wärmeleitelementen an dieser Gefäßwand angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine metallurgische Ofenvorrichtung umfassend ein metallurgisches Gefäß mit einer Kavität zum Bevorraten einer Metallschmelze, mit einer feuerfesten Auskleidung, welche die Kavität zumindest teilweise begrenzt, und mit einer Gefäßwand, welche die feuerfeste Ausmauerung trägt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kühlen eines metallurgischen Gefäßes, bei welchem mittels Wärmeleitelemente Wärmeenergie von einer Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes in einen durch ein Kühlmedium durchströmenden Kühlkanal geleitet und dort an das Kühlmedium übertragen wird.
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Insbesondere hinsichtlich einer thermischen Auslegung von metallurgischen Öfen muss zwingend berücksichtigt werden, dass eine an einem metallurgischen Gefäß eines derartigen metallurgischen Ofens entstehende Wärme in einem ausreichenden Maße von dem metallurgischen Gefäß abgeführt wird, um speziell eine feuerfeste Ausmauerung des metallurgischen Gefäßes vor einer Überhitzung und einer damit einhergehenden Beschädigung bzw. Verformung oder sogar vor einem Durchbruch zu schützen. Hierzu sind die metallurgischen Öfen oftmals mit einer entsprechenden Kühlvorrichtung ausgerüstet. Hierbei kann es jedoch sein, dass eine Kühlvorrichtung mit Wasserkühlung in sensitiven Bereichen des metallurgischen Ofens, in denen zum Beispiel eine Hydratation der Ausmauerung, Dampfschläge oder Explosionen durch Wasserstoff auftreten könnten, technisch nicht sinnvoll bzw. zumindest nicht gewünscht ist. In derartigen sensitiven Bereichen greift man dann auf gasförmige Kühlmedien, wie bevorzugt, aber nicht ausschließlich auf Luft, zum Kühlen des metallurgischen Gefäßes zurück. Da das metallurgische Gefäß durch gasförmige Kühlmedien jedoch nicht so effizient gekühlt werden kann wie etwa durch Wasser, ist es bekannt, die zu kühlende Oberfläche des metallurgischen Gefäßes in geeigneter Weise zu vergrößern. Hierdurch kann eine Kühlvorrichtung entsprechend derart modifiziert werden, dass das metallurgische Gefäß etwa ausschließlich mittels Luftkühlung bereits ausreichend gekühlt werden kann. Dies geschieht in der Regel durch Kühlrippen, die außen an der Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind und die in einen sich um die Gefäßwand herum erstreckenden Kühlkanal hinein ragen. An diesen Kühlrippen strömt dann das gasförmige Kühlmedium entlang und kann hierbei mithilfe dieser Kühlrippen vermehrt Wärmeenergie aufnehmen.
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Gattungsgemäße mit Kühlrippen ausgerüstete Kühlvorrichtungen an metallurgischen Gefäßen von metallurgischen Öfen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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So beschreibt beispielsweise die Lehre aus der
US 1 789 074 A einen metallurgischen Ofen mit einer durch Ziegel ausgekleideten Ofenwand, an welcher außen eine Vielzahl an horizontal verlaufenden Rippenelementen vorgesehen sind, um einerseits die Ofenwand bereichsweise zu verstärken und andererseits die durch Luft umströmbare Außenoberfläche zu vergrößern.
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Darüber hinaus ist aus der
EP 0196 432 A1 ein Schmelzgefäß, insbesondere ein Lichtbogenofen, mit einer feuerfesten Auskleidung mit wassergekühlten Wandelementen bekannt, bei welchem im Bereich der feuerfesten Auskleidung die äußere, zylindrische Oberfläche des Gefäßmantels durch vertikale Rippen oder dergleichen vergrößert ist, um die Gefahr eines Wärmestaus insbesondere in dem Gefäßmantel zu vermeiden. Diese vertikalen Rippen können auch zu vertikalen Kühlluftkanälen gestaltet sein, durch welche hindurch Kühlluft strömen kann.
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In der
JP 11 201 650 A (Abstract) ist eine Gefäßwand eines Schmelzofens gezeigt, wobei diese Gefäßwand einen wassergekühlten Wandbereich und einen luftgekühlten Wandbereich umfasst. Der luftgekühlte Wandbereich gestaltet Kühlluftkanäle aus, in welche Kühlrippen hineinragen, welche an einer Stahloberfläche der Gefäßwand angeordnet sind.
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Ferner ist in der
WO 2014/008575 A1 ein Kühlluftsystem für einen Schmelzofen beschrieben. Das Kühlluftsystem weist einen Kühlluftkanal auf, welcher im Wesentlichen aus einer äußeren Metallwand des Schmelzofens, einer oberen Randplatte, einer unteren Randplatte und einem Deckelteil besteht, wobei das Deckelteil an den beiden Randplatten im Wesentlichen planparallel zu der äußeren Metallwand verlaufend angeordnet ist. Ausgehend von der äußeren Metallwand ragen eine Vielzahl an Kühllamellen in den Kühlluftkanal hinein, um die Wärmeabgabe von der äußeren Metallwand an die den Kühlluftkanal durchströmenden Kühlluft zu verbessern. Diese Kühllamellen sind hierbei beabstandet von dem Deckelteil und den Randplatten an der äußeren Metallwand angeschraubt, so dass die Kühllamellen mit ihren der äußeren Metallwand abgewandten Enden frei in den Kühlluftkanal hinein kragen. Hierdurch kann die Abgabe von Wärme an die Kühlluft erheblich gesteigert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Kühlvorrichtungen weiterzuentwickeln, um eine Luftkühlung eines metallurgischen Gefäßes eines metallurgischen Ofens zu verbessern.
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Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines metallurgischen Gefäßes mit einem Kühlkanal und mit einer Vielzahl an in dem Kühlkanal angeordneten Wärmeleitelementen gelöst, bei welcher der Kühlkanal zumindest teilweise von einer Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes begrenzt ist, und bei welcher die Vielzahl an Wärmeleitelementen an dieser Gefäßwand angeordnet sind, wobei zumindest einige der Wärmeleitelemente mit einer der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand wirkverbunden sind.
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Dadurch, dass zumindest einige der Wärmeleitelemente mit einer der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand wirkverbunden sind, dienen diese Wärmeleitelemente nicht nur lediglich der Abgabe von Wärmeenergie an einem vorbeiströmenden Kühlmedium, wie bevorzugt an vorbeiströmender Luft, sondern darüber hinaus auch noch zur Abgabe von Wärmeenergie an die radial weiter als die Gefäßwand außen angeordnete Kühlkanalaußenwand des Kühlkanals, so dass mittels dieser radial weiter außen liegenden Kühlkanalaußenwand zusätzlich Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben werden kann.
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Hierbei spielt es keine Rolle, ob diese Wärmeleitelemente primär an der Gefäßwand oder an der Kühlkanalaußenwand befestigt sind und dementsprechend sekundär mit der Kühlkanalaußenwand oder der Gefäßwand wirkverbunden sind.
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Wesentlich im Sinne der Erfindung ist es, dass eine körperliche Wärmeübertragung von der Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes zu der Kühlkanalaußenwand der Kühlvorrichtung zum Kühlen dieses metallurgischen Gefäßes gelingt.
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Hierdurch kann der Wirkungsgrad bzw. die erzielbare Kühlleistung der vorliegenden Kühlvorrichtung signifikant gesteigert werden.
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Der Begriff „Gefäßwand“ beschreibt im Sinne der Erfindung ein äußeres Wandelement des metallurgischen Gefäßes, welches eine Kavität des metallurgischen Gefäßes zumindest teilweise umgibt. Diese Gefäßwand besteht formstabil aus einem Metallwerkstoff und ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass mit ihr eine feuerfeste Auskleidung der Kavität getragen werden kann. Beispielsweise ist diese feuerfeste Auskleidung gemauert. Insofern handelt es sich bei dem metallurgischen Gefäß um ein metallurgisches Ofengefäß.
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Es versteht sich, dass je nach Ausgestaltung des metallurgischen Ofens bzw. des metallurgischen Gefäßes die äußere Seite der Gefäßwand mit einer radial weiter als die Kühlkanalaußenwand innen liegenden Kühlkanalinnenwand flächig verkleidet sein kann, welche die Vielzahl an in dem Kühlkanal angeordneten Wärmeleitelementen trägt. In diesem ganz speziellen Fall befindet sich diese Kühlkanalinnenwand zwischen der Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes und der Kühlkanalaußenwand des vorliegenden Kühlkanals.
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Durch den vorliegenden Kühlkanal können unterschiedliche gasförmige, aber auch flüssige Kühlmedien hindurch strömen.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem im Sinne der Erfindung eingesetzten Kühlkanal um einen Kühlluftkanal, durch welchen ein gasförmiges Kühlmedium, wie eben Kühlluft, zum Kühlen des metallurgischen Gefäßes hindurch geleitet wird.
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Vorzugsweise ist die der Gefäßwand gegenüberliegende Kühlkanalaußenwand zumindest bereichsweise konzentrisch um diese Gefäßwand herum angeordnet.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass die vorliegenden Wärmeleitelemente in vielfältiger Form ausgestaltet sein können.
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Beispielsweise sind sie als Rippenelemente ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen quer zur Längserstreckung des Kühlkanals in diesem Kühlkanal, so dass sie quer von einer Kühlluft oder dergleichen umströmt werden können.
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Des Weiteren können sie derart ausgeformt sein, dass durch verschieden erzeugte Geometrien unterschiedliche Vergrößerungen der wärmeübertragenden Oberfläche erzielbar sind. Hierzu können sie beispielsweise einen gebogenen, gewellten, gezackten, verdrillten, abgewinkelten oder dergleichen ausgestalteten Körper aufweisen, welcher sich von der Gefäßwand bis zu der Kühlkanalaußenwand erstreckt.
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Beispielsweise sind die Wärmeleitelemente omega-förmig, u-förmig, l-förmig oder dergleichen gebogen, insbesondere am Kontaktbereich zu der Kühlkanalaußenwand hin.
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In jedem Fall bestehen die Wärmeleitelemente aus einem gut wärmeleitfähigen Material.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Verfahren zum Kühlen eines metallurgischen Gefäßes gelöst, bei welchem mittels Wärmeleitelemente Wärmeenergie von einer Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes in einen durch ein Kühlmedium durchströmenden Kühlkanal geleitet und dort an das Kühlmedium übertragen wird, wobei die von der Gefäßwand kommende Wärmeenergie zumindest teilweise durch einen direkten körperlichen Wirkkontakt zwischen zumindest einigen der Wärmeleitelemente und einer der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand bis an diese Kühlkanalaußenwand geleitet werden.
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Hierdurch kann das metallurgische Gefäß und insbesondere dessen Gefäßwand besonders effektiv gekühlt werden.
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Eine besonders innige Verbindung zwischen den Wärmeleitelementen und der der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalwand kann erzielt werden, wenn zumindest einige der Wärmeleitelemente an der der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand befestigt sind. Zudem kann hierdurch die Konstruktion des Kühlkanals verstärkt werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn zumindest einige der Wärmeleitelemente den Kühlkanal derart vollständig durchqueren, dass zwei sich gegenüberliegende Enden dieser Wärmeleitelemente ortsfest in dem Kühlkanal befestigt sind. Bevorzugt sind ein erstes Ende eines der Wärmeleitelemente an der Gefäßwand und ein weiteres Ende dieses Wärmeleitelements an der Kühlkanalaußenwand befestigt.
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Hierdurch kann die Wärmeenergie zumindest teilweise von einer ersten Seite des Kühlkanals bis an eine der ersten Seite des Kühlkanals gegenüberliegenden zweiten Seite des Kühlkanals übertragen werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die der Gefäßwand gegenüberliegende Kühlkanalaußenwand um die Körperlänge von zumindest einigen der Wärmeleitelemente beabstandet von der Gefäßwand angeordnet ist, so dass die Kühlkanalaußenwand durch wenigstens einige der Wärmeleitelemente körperlich mit der Gefäßwand wirkverbunden ist. Hierdurch kann eine verbesserte Wärmeübertragung von der Gefäßwand zu der Kühlkanalaußenwand erzielt werden.
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Um eine Wärmeübertragung in unterschiedlichen Temperaturbereichen betriebssicher immer zwischen der Gefäßwand und der ihr gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest einige der Wärmeleitelemente vorgespannt zwischen der Gefäßwand und der der Gefäßwand gegenüberliegenden Kühlkanalaußenwand in dem Kühlkanal angeordnet sind.
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Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Kühlvorrichtung Vorspannelemente umfasst, welche derart ausgestaltet und bevorzugt innerhalb des Kühlkanals angeordnet sind, dass zumindest einige der Wärmeleitelemente vorgespannt zwischen der Gefäßwand und der Kühlkanalaußenwand angeordnet sind.
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Die Wärmeleitelemente können hierbei unterschiedlich mit der Gefäßwand bzw. mit der Kühlkanalaußenwand wirkverbunden sein.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass zumindest einige der Wärmeleitelemente kraftschlüssig oder stoffschlüssig an der Gefäßwand und an der Kühlkanalaußenwand befestigt sind, wodurch ein sehr guter Wärmeübergang ermöglicht wird.
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Hierbei können diese Wärmeleitelemente beispielsweise mittels einer Schraub-, Kleb- bzw. Schweißverbindung oder ähnlichem innerhalb des Kühlkanals befestigt sein, um eine sehr gute Wärmeübertragung von dem metallurgischen Gefäß bis in die Wärmeleitelemente und erfindungsgemäß zusätzlich weiter bis in die Kühlkanalaußenwand des Kühlkanals hinein sicher zu stellen.
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Auch eine form- und/oder reibschlüssige Wirkverbindung, wie etwa eine Steckverbindung, ist denkbar.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeleitelemente unterschiedlich ausgestaltet sind, so dass eine gleichmäßigere Wärmeabgabe an der Gefäßwand und/oder eine gleichmäßigere Verteilung der übertragenen Wärme an der Kühlkanalaußenwand erzielt werden kann.
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Beispielsweise sind die Wärmeleitelemente in Abhängigkeit von einer an der Gefäßwand zu erwartenden Temperaturverteilung gestaltet. So können etwa diejenigen Wärmeleitelemente in Bereichen mit einer höheren Gefäßwandtemperatur mit der Kühlkanalaußenwand direkt wirkverbunden sein.
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Zweckmäßigerweise ist die Kühlvorrichtung derart ausgestaltet, dass der Kühlkanal zwei sich an die Gefäßwand anschließende Seitenwandelemente aufweist, an welchen die der Gefäßwand gegenüberliegende Kühlkanalaußenwand angeordnet ist.
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Bevorzugt ist die der Gefäßwand gegenüberliegende Kühlkanalaußenwand als lösbares Deckelelement des Kühlkanals ausgestaltet. Hierdurch können insbesondere Wartungsarbeiten an den Wärmeleitelementen gut vorgenommen werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kühlvorrichtung eine Fördereinrichtung umfasst, mittels welcher ein gasförmiges Kühlmittel, wie bevorzugt Luft, durch den Kühlkanal förderbar ist. Hierdurch kann die Kühlleistung weiter erhöht werden. Das gasförmige Kühlmedium kann hierbei entweder mittels eines entsprechend ausgebildeten Gebläses aus dem Kühlkanal abgesaugt oder mittels eines entsprechend ausgestalteten Gebläses unter Druck in den Kühlkanal eingeblasen werden. Es ist auch eine Kombination hieraus möglich, wenn dies bei einer Ausführung vorteilhaft sein sollte.
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Da sich die Wärme – insbesondere bedingt durch den metallurgischen Prozess und/oder durch die Geometrie des metallurgischen Gefäßes bzw. dessen Ausmauerung – oftmals nicht gleichmäßig an der Gefäßwand verteilt, ist es oftmals erforderlich, dass das metallurgische Gefäß diesbezüglich kontrolliert werden muss. Somit kann die Gefahr verringert werden, dass durch einen partiellen bzw. lokalen Verschleiß der Ausmauerung sowie durch Infiltrationen sogenannte Hot-Spots entstehen, welche wiederum zu einem Durchbruch des metallurgischen Gefäßes führen können.
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Insofern sieht eine bevorzugte Verfahrensvariante vor, dass die Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand ermittelt wird.
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Durch eine entsprechend vorgenommene Ermittlung einer Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand kann eine signifikant erhöhte Sicherheit an einer metallurgischen Ofenvorrichtung erreicht werden; und dies sowohl hinsichtlich Prozessparameter als auch als hinsichtlich des erzielbaren Sicherheitsfaktors.
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Eine diesbezüglich äußerst vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Kühlvorrichtung eine Wärmedetektoreinrichtung umfasst, mittels welcher eine Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand detektierbar ist. Hierdurch ist neben der durch die Erfindung erzielbaren Steigerung der Kühlleistung darüber hinaus gleichzeitig auch noch eine indirekte Überwachung des thermischen Zustandes des metallurgischen Gefäßes möglich, welches durch den vorliegenden Kühlkanal zumindest in Teilen verdeckt ist.
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Allein schon durch die die Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand detektierende Wärmedetektoreinrichtung kann eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung eines metallurgischen Gefäßes vorteilhaft weiterentwickelt werden, so dass diese Merkmalskombination bereits ohne die übrigen Merkmale der Erfindung vorteilhaft ist.
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Haben zumindest einige der Wärmeleitelemente nun zusätzlich einen Kontakt zu der Kühlkanalaußenwand bzw. zu einem lösbaren Deckelelement des Kühlkanals, kann sich diese Kühlkanalaußenwand bzw. dieses Deckelelement entsprechend des Wärmeprofils des metallurgischen Gefäßes erwärmen, wodurch die Wärmeverteilung an der Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes trotz des außen angeordneten Kühlkanals ermittelt und beurteilt werden kann.
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Mittels einer geeignet ausgestalteten Wärmedetektoreinrichtung kann diese Wärmeverteilung direkt, beispielsweise ohne Öffnen des Kühlkanals und damit ohne der Reduzierung der Ofenleistung des metallurgischen Ofens, von außen detektiert werden.
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Es versteht sich, dass eine hierzu geeignete Wärmedetektoreinrichtung vielfältig ausgebildet sein kann. Zum Beispiel umfasst sie Wärmebildkameras, Thermoelemente oder dergleichen, um die Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand mittels geeigneter Methoden ermitteln zu können.
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Um den Aufwand während der Montage bzw. Demontage geringer halten zu können, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Wärmeleitelemente paarweise an der Gefäßwand und/oder an der Kühlkanalaußenwand befestigt sind.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einer metallurgische Ofenvorrichtung umfassend ein metallurgisches Gefäß mit einer Kavität zum Bevorraten einer Metallschmelze, mit einer feuerfesten Auskleidung, welche die Kavität zumindest teilweise begrenzt, und mit einer Gefäßwand, welche die feuerfeste Ausmauerung trägt, gelöst, welche sich durch eine Kühlvorrichtung auszeichnet, welche durch zumindest eines der hier beschriebenen Merkmale ausgestaltet ist.
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Eine durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung ausgestattete metallurgische Ofenvorrichtung kann wesentlich effektiver gekühlt und damit auch wesentlich betriebssicherer betrieben werden.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn die durch die Wärmeleitelemente und/oder die Kühlkanalaußenwand erzielbaren Kühlflächen in geeigneter Weise rechnerischer ermittelt und geprüft sind, um eine Optimierung der Kühlung des metallurgischen Gefäßes zu erzielen. Gegebenenfalls werden hierzu die Formen und Kühlflächen der einzelnen Wärmeleitelemente auch unterschiedlich ausgestaltet, so dass eine gleichmäßigere und immer ausreichende Kühlung erzielbar ist.
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Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
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Weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft unterschiedliche Kühlkanalaufbauten von Kühlvorrichtungen zum Kühlen eines metallurgischen Gefäßes mit zumindest einigen eine Gefäßwand des metallurgischen Gefäßes und eine Kühlkanalaußenwand des Kühlkanals wirkverbindenden Wärmeleitelementen dargestellt und beschrieben ist.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines teilweise dargestellten Kühlkanals einer Kühlvorrichtung zum Kühlen einer metallurgischen Ofenvorrichtung mit omega-förmig und z-förmig ausgestalteten Wärmeleitelementen, welche eine Gefäßwand eines metallurgischen Gefäßes und eine Kühlkanalaußenwand eines Kühlkanals miteinander wirkverbindenden;
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2 schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines teilweise dargestellten anders realisierten Kühlkanals der Kühlvorrichtung insbesondere mit lediglich einem einzigen die Gefäßwand und die Kühlkanalaußenwand wirkverbindenden omega-förmig gebogenen Wärmeleitelement; und
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3 schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines teilweise dargestellten alternativ realisierten Kühlkanals der Kühlvorrichtung insbesondere mit die Gefäßwand und die Kühlkanalaußenwand wirkverbindenden omega-förmig ausgestalteten Wärmeleitelementen, welche paarweise unter anderem mittels eines gemeinsamen Verbindungselements an der Gefäßwand festgelegt sind.
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Der in der 1 beispielhaft teilweise gezeigte und einer Kühlvorrichtung 1 eines metallurgischen Gefäßes 2 einer metallurgischen Ofenvorrichtung 3 zugehörige Kühlkanal 4 befindet sich an einer Außenseite 5 des metallurgischen Gefäßes 2 angeordnet.
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Bei diesem Kühlkanal 4 handelt es sich um einen Kühlluftkanal (nicht gesondert beziffert), welcher einen von Kühlluft durchströmbaren Raum 6 begrenzt.
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Als Begrenzung dient in diesem ersten Ausführungsbeispiel einerseits eine äußere Gefäßwand 7 des metallurgischen Gefäßes 2, welche in Kombination mit einer hier nicht gezeigten feuerfesten Ausmauerung eine Kavität zur Aufnahme einer Metallschmelze umgibt.
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Andererseits dient als Begrenzung des Kühlkanals 4 eine der Gefäßwand 7 gegenüberliegende Kühlkanalaußenwand 10, welche mittels eines ersten Seitenwandelements (nicht gezeigt) und mittels eines zweiten Seitenwandelements (ebenfalls nicht gezeigt) als von dem Kühlkanal 4 abnehmbares Kühlkanaldeckelteil 11 an der Gefäßwand 7 befestigt werden kann. Diese Kühlkanalaußenwand 10 ist radial weiter außen und konzentrisch außen um die Gefäßwand 7 herum angeordnet.
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Um eine Vergrößerung der wärmeenergieabgebenden Fläche (nicht explizit beziffert) hinsichtlich der Gefäßwand 7 zu erzielen, sind an der Gefäßwand 7 eine Vielzahl an Wärmeleitelementen 12 befestigt, welche bis in den Kühlkanal 4 hineinragen, so dass diese von der Kühlluft umströmt werden können, wodurch mehr Wärmeenergie von der Gefäßwand 7 an die Kühlluft abgegeben werden kann.
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Erfindungsgemäß sind die Wärmeleitelemente 12 hierbei zusätzlich noch mit der Kühlkanalaußenwand 10 wirkverbunden.
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Hierdurch wird der Effekt erzielt, dass die der Gefäßwand 7 innewohnende Wärmeenergie mittels der Wärmeleitelemente 12 zumindest teilweise noch zusätzlich körperlich direkt in die Kühlkanalaußenwand 10 geleitet werden kann.
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Somit wird die Kühlleistung der vorliegenden Kühlvorrichtung 1 insbesondere partiell nochmals signifikant erhöht.
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Darüber hinaus ist es mittels einer geeigneten und beispielsweise außen vor dem Kühlkanal 4 angebrachten Wärmedetektoreinrichtung (nicht gezeigt) möglich, die Wärmeverteilung an der Kühlkanalaußenwand 10 zu messen.
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Mittels einer geeigneten und entsprechend ausgestalteten Analyseeinrichtung (nicht gezeigt) ist es dann ferner möglich, auf die vorherrschenden Temperaturverhältnisse insbesondere an der Gefäßwand 7 des metallurgischen Gefäßes 2 rückzuschließen, wodurch die Gefahr einer thermischen Beschädigung des metallurgischen Gefäßes 2 reduziert werden kann.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Wärmeleitelemente 12 mittels Schraubverbindungen 13 (nur exemplarisch beziffert) an der Gefäßwand 7 angeschraubt bzw. befestigt.
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Die jeweilige Körperlänge 14 der Wärmeleitelemente 12 ist hierbei so bemessen, dass die Wärmeleitelemente 12 bei ordnungsgemäß montiertem Kühlkanal 4 durch eine entsprechend gewählte Vorspannung der Wärmeleitelemente 12 fest an der Innenseite 15 der Kühlkanalaußenwand 10 anliegen.
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Insofern durchqueren diese Wärmeleitelemente 12 den Kühlkanal 4 vollständig.
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Somit sind auch zwei sich gegenüberliegende Enden 16 und 17 (nur exemplarisch beziffert) dieser Wärmeleitelemente 12 im Wesentlichen ortsfest in dem Kühlkanal 4 festgelegt.
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Die Wärmeleitelemente 12 sind unterschiedlich ausgebildet.
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Ein erstes Wärmeleitelement 12A der Wärmeleitelemente 12 ist hierbei omega-förmig ausgestaltet und mit seinen beiden Füßen 20 und 21 mittels der Schraubverbindungen 13 an der Gefäßwand 7 angeschraubt.
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Mit seinem Kopfbereich 22 ist dieses erste Wärmeleitelement 12A an der Innenseite 15 der Kühlkanalaußenwand 10 zusätzlich angeklebt, so dass dort eine stoffschlüssige Klebeverbindung (nicht gesondert beziffert) besteht.
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Weitere Wärmeleitelemente 12B sind z-förmig ausgestaltet und mit ihren jeweiligen Fuß 23 ebenfalls mittels einer der Schraubverbindungen 13 an der Gefäßwand 7 angeschraubt, während der jeweilige Kopfbereich 24 ebenfalls mit der Kühlkanalaußenwand 10 verklebt ist.
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Die z-förmig ausgestalteten weiteren Wärmeleitelemente 12B sind hierbei in thermisch weniger stark belasteten Bereichen des metallurgischen Gefäßes 2 vorgesehen, und besitzen dementsprechend jeweils eine kleiner wärmeenergieabgebende Oberfläche als das erste Wärmeleitelement 12A.
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Bei dem in der 2 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich im Wesentlichen um den gleichen Kühlkanal 4 der Kühlvorrichtung 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden, um Wiederholen zu vermeiden. Insofern wird hinsichtlich der erzielbaren Vorteile und Effekte auf die Erläuterungen zu dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel verwiesen und es sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Bei dem in der 2 gezeigten Kühlkanal 4 ist wieder ein erstes Wärmeleitelement 12A der Wärmeleitelemente 12 omega-förmig ausgestaltet und mit seinen beiden Füßen 20 und 21 mittels der Schraubverbindungen 13 an der Gefäßwand 7 angeschraubt, wobei es mit seinem Kopfbereich 22 an der Innenseite 15 der Kühlkanalaußenwand 10 zusätzlich angeklebt ist.
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Andere Wärmeleitelemente 12C der Wärmeleitelemente 12 sind ebenfalls omega-förmig ausgestaltet, jedoch kürzer ausgeführt, so dass sie jeweils mit einem freien Ende 25 (nur exemplarisch beziffert) mitten im Raum 6 des Kühlkanals 4 enden. Auch diese anderen Wärmeleitelemente 12C sind jeweils mit ihren beiden Füßen 20 und 21 mittels der Schraubverbindungen 13 an der Gefäßwand 7 angeschraubt.
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Hierbei sind diese anderen Wärmeleitelemente 12C in thermisch nicht so stark beanspruchten Bereichen der metallurgischen Ofenvorrichtung 3 angeordnet, so dass eine Wärmeenergieabgabe nur an die den Kühlkanal 4 durchströmende Kühlluft ausreicht.
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Bei dem in der 3 gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich im Wesentlichen wieder um den gleichen Kühlkanal 4 der Kühlvorrichtung 1, so dass nachfolgend auch nur die Unterschiede erläutert werden, um Wiederholen zu vermeiden. Insofern wird hinsichtlich der erzielbaren Vorteile und Effekte auf die Erläuterungen zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen verwiesen und es sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Bei dem in der 3 gezeigten Kühlkanal 4 sind paarweise sowohl zwei omega-förmig ausgestaltete erste Wärmeleitelemente 12A der Wärmeleitelemente 12 als auch zwei omega-förmig ausgestaltete andere Wärmeleitelemente 12C der Wärmeleitelemente 12 angeordnet.
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Hierbei sind jeweils zwei Füße 20 und 21 von zwei omega-förmig ausgestalteten ersten Wärmeleitelemente 12A mittels einer gemeinsamen Schraubverbindung 13 an der Gefäßwand 7 angeschraubt.
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Hierbei ist ein Schenkel 26 von einem der zwei omega-förmig ausgestalteten ersten Wärmeleitelemente 12A kürzer ausgebildet, so dass die Füße 20, 21 übereinander angeordnet werden können.
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Gleiches gilt hinsichtlich der zwei omega-förmig ausgestalteten anderen Wärmeleitelemente 12C.
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Mittels der paarweisen Befestigung kann der Montage bzw. Demontageaufwand reduziert werden.
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An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
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Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich um erste Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlvorrichtung
- 2
- metallurgisches Gefäß
- 3
- metallurgische Ofenvorrichtung
- 4
- Kühlkanal
- 5
- Außenseite
- 6
- Raum
- 7
- äußere Gefäßwand
- 10
- Kühlkanalaußenwand
- 11
- Kühlkanaldeckelteil
- 12
- Wärmeleitelemente
- 12A
- erstes Wärmeleitelement
- 12B
- weitere Wärmeleitelemente
- 12C
- andere Wärmeleitelemente
- 13
- Schraubverbindungen
- 14
- Körperlänge
- 15
- Innenseite
- 16
- erste Ende
- 17
- zweites Ende
- 20
- erster Fuß
- 21
- zweiter Fuß
- 22
- Kopfbereich
- 23
- anderer Fuß
- 24
- Kopfbereich
- 25
- freies Ende
- 26
- Schenkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 1789074 A [0006]
- EP 0196432 A1 [0007]
- JP 11201650 A [0008]
- WO 2014/008575 A1 [0009]
