DE10211248A1

DE10211248A1 - Kühlplatte für Schachtöfen

Info

Publication number: DE10211248A1
Application number: DE2002111248
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hoernschemeyer
Original assignee: KM Europa Metal AG
Current assignee: KM Europa Metal AG
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25

Abstract

Eine Kühlplatte (1) für Schachtöfen, insbesondere für Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, weist auf ihrer der Achse des Schachtofens zugewandten Innenseite (2) wenigstens einen mit Kühlmittelkanälen (12) versehenen Haltenocken (5) auf. Die Kühlmittelkanäle (12) in dem Haltenocken (5) umfassen wenigstens zwei im Abstand zueinander und in Längsrichtung des Haltenockens (5) verlaufende Horizontalkanäle (15, 16), deren einander benachbarten ersten und zweiten Enden (17, 18; 21, 22) jeweils mit im Winkel (alpha) zu den Horizontalkanälen (15, 16) verlaufenden Überleitkanälen (19, 20; 23, 24) verbunden sind. Die Überleitkanäle (19, 20) der benachbarten ersten Enden (17, 18) sind an einen gemeinsamen Kühlmitteleinlauf (13) und die Überleitkanäle (23, 24) der benachbarten zweiten Enden (21, 22) an einen gemeinsamen Kühlmittelauslauf (14) angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für Schachtöfen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Kühlung von Hochöfen ist ausschlaggebend für deren Lebensdauer. Um zu einer optimalen Kühlung und Feuerausmauerung von Schachtöfen, insbesondere von Hochöfen, zu kommen, sind eine Vielzahl von Anstrengungen unternommen worden, insbesondere auch bezüglich der das Mauerwerk haltenden Kühlplatten. Diese Kühlplatten weisen in bekannten Bauformen Haltenocken für die Unterstützung und die Fixierung des vorgesetzten Mauerwerks auf. Durch ihre exponierte Stellung unterliegen die Haltenocken starken thermischen Belastungen und sind daher ebenso wie die übrigen Bereiche der Kühlplatte mit Kühlmittelkanälen versehen.
Aus der EP 0 731 180 B1 ist bereits eine Kühlplatte mit verstärkten Kopfenden für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bekannt. Diese besteht aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen. Bei diesen Kühlplatten ist in ihrem oberen oder unteren Bereich ein Haltenocken mit Stegen und Nuten und mit vertikal verlaufenden Sackbohrungen lösbar auf der Kühlplatte befestigt. Die vertikalen Sackbohrungen sind jeweils am Ende mit horizontal verlaufenden Sackbohrungen verbunden, die in horizontal verlaufende Rohrstücke einmünden, die wiederum an den Kühlkreislauf des Schachtofens angeschlossen sind.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß das Kühlmittel über eine relativ lange Strecke durch die Kühlmittelkanäle geführt werden muß. Das Kühlmittel erwärmt sich relativ stark, so daß ein Temperaturgefälle entsteht, welches wiederum in einer inhomogenen Kühlung des Haltenockens resultiert.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte für Schachtöfen hinsichtlich der Homogenität der Kühlung in den Haltenocken zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß in jedem Haltenocken wenigstens zwei im Abstand zueinander und in Längsrichtung des Haltenockens verlaufende Horizontalkanäle angeordnet sind. Diese Horizontalkanäle verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Ihre jeweils einander benachbarten ersten und zweiten Enden sind dabei jeweils mit im Winkel zu den Horizontalkanälen verlaufenden Überleitkanälen verbunden. Die Überleitkanäle sind so angeordnet, daß sich ihre Längsachsen schneiden. In diesen Schnittpunkt münden die Überleitkanäle der beiden ersten Enden in einen gemeinsamen Kühlmitteleinlauf. Die Überleitkanäle der benachbarten zweiten Enden sind an einen gemeinsamen Kühlmittelauslauf angeschlossen. Der Kühlmitteleinlauf und der Kühlmittelauslauf können dabei aus der Rückseite der Kühlplatte austreten.
Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß über einen gemeinsamen Kühlmitteleinlauf und Kühlmittelauslauf zwei im Abstand zueinander verlaufende Horizontalkanäle mit Kühlmittel gespeist werden können. Durch den zentralen Kühlmitteleinlauf bzw. Kühlmittelauslauf können auch mehr als zwei Kühlmittelkanäle mit Kühlmittel versorgt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlmittelkanäle ist die Anzahl der Umleitungen des Kühlmittelstroms innerhalb eines Haltenockens reduziert. Die Fließrichtung des Kühlmittels ist in beiden Kühlmittelkanälen gleich. Die Kühlmittelkanäle sind in ihrer Längserstreckung durch die Länge der Haltenocken begrenzt. Das Kühlmittel kann sich somit über den Verlauf der Kühlmittelkanäle nicht so stark erwärmen, wie es bei längeren Kanälen der Fall ist. Hierdurch ist eine effektive und homogene Kühlung des Haltenockens möglich.
Vorteilhaft verlaufen die Horizontalkanäle und die Überleitkanäle in einer Ebene (Patentanspruch 2). Diese Ebene ist vorzugsweise parallel zur Innenseite der Kühlplatte (Patentanspruch 3). Durch diese Ausgestaltung der Horizontalkanäle und Überleitkanäle tragen auch die Überleitkanäle wirkungsvoll zur Kühlung des Haltenockens bei.
Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 ist der Abstand zwischen den ersten Enden der Horizontalkanäle und dem Kühlmitteleinlauf gleich bemessen. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Strömungsverluste zwischen den jeweiligen Enden und dem Kühlmitteleinlauf gleich sind, so daß in beiden Horizontalkanälen die gleichen Strömungsverhältnisse gewährleistet sind.
Hierzu tragen auch die Merkmale des Patentanspruchs 5 bei, wonach der Abstand zwischen den zweiten Enden der Horizontalkanäle und dem Kühlmittelauslauf gleich bemessen ist.
Nach Patentanspruch 6 ist der Abstand zwischen dem Kühlmitteleinlauf und dem Kühlmittelauslauf größer als der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Ende der Kühlmittelkanäle. Durch diese Ausgestaltung des Erfindungsgedankens können die durch Horizontalkanäle und Überleitkanäle gebildeten Kühlmittelkanäle innerhalb des Haltenockens insgesamt wabenförmig konfiguriert sein, wobei das Kühlmittel beim Übergang von den Überleitkanälen zu den Horizontalkanälen nur um einen geringen Winkel umgelenkt wird. Hierdurch ist es möglich, Reibungsverluste innerhalb der Kühlmittelkanäle zu begrenzen.
Gemäß den Merkmalen des Patenanspruchs 7 weist der Haltenocken auf seiner der inneren Achse des Schachtofens zugewandten Seite Nuten und Stege auf, wobei die Horizontalkanäle im wesentlichen im Fußbereich der Stege angeordnet sind. Die Stege bedürfen intensiver Kühlung. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Horizontalkanäle im wesentlichen im Fußbereich der Stege angeordnet sind, um auf diese Weise das Kühlmittel möglichst nah an die zu kühlenden Bereiche, das heißt die Stege heranzuführen.
Der Haltenocken kann sowohl einstückig mit der Kühlplatte ausgebildet als auch dieser lösbar zugeordnet sein (Patentanspruch 8).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in der Seitenansicht einen mit einem Haltenocken versehenen Bereich einer Kühlplatte und
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.
Fig. 1 zeigt den oberen Bereich einer Kühlplatte 1 für Schachtöfen. Die Kühlplatte 1 besteht aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung. Auf ihrer der Achse des Schachtofens zugewandten Innenseite 2 sind parallel zueinander verlaufende Stege 3 und Nuten 4 ausgearbeitet, die zur Aufnahme einer nicht näher dargestellten feuerfesten Auskleidung des Schachtofens dienen. Die Stege 3 und Nuten 4 erstrecken sich dabei in die Bildebene der Fig. 1 hinein und verlaufen parallel zu einem Haltenocken 5, der an der Innenseite 2 der Kühlplatte 1 befestigt ist. Auch der Haltenocken 5 ist auf seiner der Achse des Schachtofens zugewandten Seite 6 bei diesem Ausführungsbeispiel mit zwei Stegen 7 und einer mittigen Nut 8 versehen. Der Haltenocken 5 ist der Kühlplatte 1 lösbar zugeordnet.
Die Kühlplatte 1 besitzt in ihrem Inneren Kühlmittelkanäle 10, die an wenigstens einen an der der Innenseite 2 abgewandten Rückseite 9 angeordneten Kühlmitteleinlauf 11 bzw. Kühlmittelauslauf angeschlossen sind.
Auch innerhalb des Haltenockens 5 sind Kühlmittelkanäle 12 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kühlmittelkanäle 12 an einen von dem Kühlmittelkreislauf der Kühlplatte 1 getrennten Kühlmittelkreislauf angeschlossen. Grundsätzlich ist es aber möglich, daß die Kühlmittelkanäle 12 an den Kühlmittelkreislauf der Kühlplatte 1 angeschlossen sind. An der Rückseite 9 der Kühlplatte 1 sind im horizontalen Abstand zueinander ein Kühlmitteleinlauf 13 und ein Kühlmittelauslauf 14 für den Kühlmittelkreislauf des Haltenockens 5 angeordnet. Die in den Fig. 1 und 2 eingezeichneten Pfeile verdeutlichen jeweils die Strömungsrichtung des Kühlmittels.
Die innerhalb des Haltenockens 5 verlaufenden Kühlmittelkanäle 12 umfassen zwei im parallelen Abstand zueinander in Längsrichtung des Haltenockens 5 verlaufende Horizontalkanäle 15, 16. Ihre dem Kühlmitteleinlauf 13 zugewandten ersten Enden 17, 18 sind an Überleitkanäle 19, 20 angeschlossen, die in einer gemeinsamen Ebene mit den Horizontalkanälen 15, 16 liegen und im Winkel α zu den Horizontalkanälen 15, 16 verlaufen. Der Winkel α ist in diesem Ausführungsbeispiel größer als 90°. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß der Winkel α kleiner als 90° ist, wie der in Fig. 2 im rechten Bereich mit unterbrochener Linie dargestellte Verlauf der Kühlmittelkanäle beispielhaft zeigt.
Die Überleitkanäle 19, 20 schneiden sich in einem gemeinsamen Punkt, so daß sie fluidleitend miteinander verbunden sind. Gleichzeitig stehen die Überleitkanäle 19, 20 an diesem Punkt fluidleitend mit dem Kühlmitteleinlauf 13 in Verbindung, wobei sich das einströmende Kühlmittel über die Überleitkanäle 19, 20 gleichmäßig auf die Horizontalkanäle 15, 16 verteilt.
Die gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf die beiden Horizontalkanäle 15, 16 wird dadurch sichergestellt, daß der Abstand A zwischen den ersten Enden 17, 18 der Horizontalkanäle 15, 16 und dem Kühlmitteleinlauf 13 gleich bemessen ist. Der Abstand A ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den zweiten Enden 21, 22 der Horizontalkanäle 15, 16 und dem Kühlmittelauslauf 14 eingezeichnet, da die dortigen Überleitkanäle 23, 24 die gleiche Konfiguration besitzen wie die Überleitkanäle 19, 20 am Kühlmitteleinlauf 13.
Bei der in Fig. 2 gewählten Geometrie ist zudem der Abstand B zwischen den ersten Enden 17, 18 und den zweiten Enden 21, 22 der Horizontalkanäle 15, 16 kleiner als der Abstand C zwischen dem Kühlmitteleinlauf 13 und den Kühlmittelauslauf 14. Hierdurch erhalten die Kühlmittelkanäle 12 insgesamt die Form eines flachen Sechsecks.
Da auch die Überleitkanäle 19, 20; 23, 24 zur Kühlung des Haltenockens 5 beitragen, ist es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, daß der Verlauf der Überleitkanäle 19, 20; 23, 24 am Kühlmitteleinlauf 13 und/oder Kühlmittelauslauf 14 von der zuvor beschriebenen Konfiguration abweicht und beispielsweise den in Fig. 2 mit unterbrochener Linie eingezeichneten Verlauf einnimmt.
Die Horizontalkanäle 15, 16 sind innerhalb des Haltenockens 5 im Fußbereich der Stege 7 angeordnet (vgl. Fig. 1), um eine effektive Kühlung der Stege 7 zu erzielen. Bezugszeichenaufstellung 1 Kühlplatte
2 Innenseite v. 1
3 Stege
4 Nuten
5 Haltenocken
6 Seite v. 5
7 Steg an 5
8 Nut an 5
9 Rückseite
10 Kühlmittelkanäle in 1
11 Kühlmitteleinlauf f. 10
12 Kühlmittelkanäle
13 Kühlmitteleinlauf v. 12
14 Kühlmittelauslauf v. 12
15 Horizontalkanal in 5
16 Horizontalkanal in 5
17 erstes Ende v. 15
18 erstes Ende v. 16
19 Überleitkanal
20 Überleitkanal
21 zweites Ende v. 15
22 zweites Ende v. 16
23 Überleitkanal
24 Überleitkanal
a Winkel
A Abstand zw. 14 u. 21
B Abstand zw. 17 u. 21
C Abstand zw. 13 u. 14

Claims

1. Kühlplatte für Schachtöfen, bestehend aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, bei welcher auf ihrer der Achse des Schachtofens zugewandten Innenseite (2) Stege (3) und Nuten (4) eingearbeitet sind und auf ihrer der Achse des Schachtofens abgewandten Rückseite (9) wenigstens ein Kühlmitteleinlauf (11) und ein Kühlmittelauslauf vorgesehen sind, über welche die Kühlplatte (1) durchsetzende Kühlmittelkanäle (10) an ein Kühlsystem angeschlossen sind, und bei welcher an der Innenseite (2) wenigstens ein mit Kühlmittelkanälen (12) versehener Haltenocken (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (12) in dem Haltenocken (5) wenigstens zwei im Abstand zueinander und in Längsrichtung des Haltenockens (5) verlaufende Horizontalkanäle (15, 16) umfassen, deren einander benachbarten ersten und zweiten Enden (17, 18; 21, 22) jeweils mit im Winkel (α) zu den Horizontalkanälen (15, 16) verlaufenden Überleitkanälen (19, 20; 23, 24) verbunden sind, wobei die Überleitkanäle (19, 20) der benachbarten ersten Enden (17, 18) an einen gemeinsamen Kühlmitteleinlauf (13) und die Überleitkanäle (23, 24) der benachbarten zweiten Enden (21, 22) an einen gemeinsamen Kühlmittelauslauf (14) angeschlossen sind.

2. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalkanäle (15, 16) und die Überleitkanäle (19, 20; 23, 24) in einer Ebene verlaufen.

3. Kühlplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene parallel zur Innenseite (2) der Kühlplatte (1) verläuft.

4. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den ersten Enden (17, 18) der Horizontalkanäle (15, 16) und dem Kühlmitteleinlauf (13) gleich bemessen sind.

5. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den zweiten Enden (21, 22) der Horizontalkanäle (15, 16) und dem Kühlmittelauslauf (14) gleich bemessen ist.

6. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (C) zwischen dem Kühlmitteleinlauf (13) und dem Kühlmittelauslauf (14) größer ist als der Abstand (B) zwischen einem ersten Ende (17, 18) und einem zweiten Ende (21, 22) der Horizontalkanäle (15, 16).

7. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltenocken (5) auf seiner der Achse des Schachtofens zugewandten Seite (6) Nuten (8) und Stege (7) aufweist, wobei die Horizontalkanäle (15, 16) im wesentlichen im Fußbereich der Stege (7) angeordnet sind.

8. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltenocken (5) der Kühlplatte (1) lösbar zugeordnet ist.