DE202007008364U1

DE202007008364U1 - Kühlplatte und metallurgischer Ofen

Info

Publication number: DE202007008364U1
Application number: DE200720008364
Authority: DE
Original assignee: KME Germany GmbH
Current assignee: KME Special Products GmbH and Co KG
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2017-06-12

Abstract

Kühlplatte zur Verwendung bei der inneren Verkleidung von metallurgischen Öfen, insbesondere Schmelz- oder Schachtöfen, mit einem Plattenkörper aus einem Kupferwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (6) in der Fläche der Heißseite (4) zumindest einen vertikal verlaufenden Knick (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte zur Verwendung bei der inneren Verkleidung von metallurgischen Öfen, insbesondere Schmelz- oder Schachtöfen, mit einem Plattenkörper aus einem Kupferwerkstoff sowie einen metallurgischen Ofen.
Metallurgische Öfen sind zur thermischen Isolierung mit einer austauschbaren inneren metallischen Verkleidung versehen, an der isolierende Stoffe aus einem feuerfesten Material befestigt sind. Die innerhalb der Öfen herrschenden Temperaturen sind so hoch, dass eine Kühlung der Verkleidung erforderlich ist. In diesem Zusammenhang kommen Kühlplatten mit integrierten Kühlmittelkanälen zum Einsatz. Solche Kühlplatten werden fachterminologisch auch als "Staves" bezeichnet.
Die DE 29 07 511 C2 offenbart eine Kühlplatte für Schachtöfen, die aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung besteht und aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gefertigt ist. Fertigungsbedingt werden die Kühlplatten bis heute überwiegend rechteckig ausgeführt. Auf Grund des großen Durchmessers eines Hochofens im Verhältnis zur Breite der Kühlplatten passen sich diese relativ gut dem Umfang an.
Damit die Kühlplatten nicht direkt dem Hochofenprozess ausgesetzt sind, werden diese, wie erwähnt, auf der dem Ofeninneren zugewandten Heißseite mit feuerfestem Material versehen. Betrachtet man den Teil des Hochofens, der sich oberhalb der Blasformebene befindet und aus Rast, Kohlensack und Schaft besteht, so stellt man in der Praxis fest, dass das Feuerfestmaterial häufig nach relativ kurzer Zeit des Ofenbetriebs abgenutzt und nicht mehr vorhanden ist. Üblicherweise bildet sich dann eine Schicht aus Schlacke und Möllerung auf der Heißseite der Kupferplatten. Die Dicke dieser Schicht variiert aber durch Verschleiß und Neuaufbau kontinuierlich, so dass es Zeiträume gibt, in denen die Kühlplatten direkt dem Hochofenprozess ausgesetzt sind.
Als Hauptursache für den Verschleiß der Schutzschicht sind nach oben gerichtete Heißwindströmungen und das Hinabrutschen von Koks und Möllerung zu nennen. Bei der Heißwindströmung ist sowohl von einer thermischen Belastung wie auch einer abrasiven Belastung durch Partikel, die im Heißwind mitgeführt werden, auszugehen.
Im Hochofen werden üblicherweise mehrere Reihen so genannter Ringlagen der Kühlplatten versetzt übereinander angeordnet. Die versetzte Anordnung wird gewählt, um zu verhindern, dass sich die Heißwindströmung in den vertikalen Zwischenräumen der Kühlplatten ungehindert über mehrere Ringlagen ausbreiten kann. Eine ungehinderte Strömung in den Zwischenräumen würde auf Dauer direkt auf den Ofenpanzer wirken. Diese Anordnung führt dazu, dass sich die Kühlplatten nicht komplett überlappen. Durch die rechteckige Form der Kühlplatten ergeben sich Kanten, die direkt der Gasströmung ausgesetzt sind und damit einer hohen thermischen und abrasiven Belastung unterliegen.
Aus der EP 0 951 371 B1 sind gerundet ausgeführte Kühlplatten bekannt. Bei der Kühlplatte gemäß der DE 101 50 491 A1 hat man zur Anpassung der Kühlplatten an die Krümmung der Ofenwand die Außenseite im horizontalen Querschnitt als konvex erhabenen Polygonzug ausgebildet.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine herstellungstechnisch günstige und anwendungs- bzw. einsatztechnisch verbesserte Kühlplatte zu schaffen sowie einen metallurgischen Ofen mit einer solchen Kühlplatte aufzuzeigen.
Die Lösung des auf die Kühlplatte gerichteten Teils der Aufgabe zeigt Anspruch 1 auf.
Danach weist der Plattenkörper in der Fläche der Heißseite zumindest einen vertikal verlaufenden Knick auf. Die Platte besitzt folglich zwei zueinander in einem stumpfen Winkel angeordnete Plattenabschnitte. Auf diese Weise ist eine Optimierung der Kontur des Plattenkörpers der Kühlplatte möglich, um eine verbesserte Anpassung des Plattenkörpers an den Radius des Ofengefäßes zu erreichen. Hierdurch werden die Strömungsverhältnisse an den Kühlplatten bzw. der aus den Kühlplatten gebildeten Verkleidung verbessert und der Verschleiß verringert.
Die Fertigung der erfindungsgemäßen Kühlplatten ist einfach und rationell. Die Kühlplatten werden vorzugsweise eben gefertigt und anschließend bauteil- bzw. konturgerecht geknickt. Grundsätzlich kann ein Plattenkörper auch mehr als einen Knick aufweisen, um eine noch bessere Anpassung an die Kontur des Ofens zu erreichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlplatte sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Anspruch 7 bezieht sich auf einen metallurgischen Ofen mit einer erfindungsgemäßen Kühlplatte, wobei die Knicke zweier vertikal übereinander angeordneter Kühlplatten versetzt zueinander angeordnet sind.
Der Knick ist zumindest an der Heißseite des Plattenkörpers vorgesehen. Grundsätzlich kann aber insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen auch an der Außenseite des Plattenkörpers ein Knick vorgesehen sein mit zum Knick in der Heißseite des Plattenkörpers gleicher Knickorientierung.
Vorzugsweise ist der Knick an einer vertikal gerichteten Nut in der Heißseite im Plattenkörper ausgebildet. Dies erleichtert die umformtechnische Endformgebung des Plattenkörpers. Ein anfangs ebener Plattenkörper aus Kupfer bzw. einem Kupferwerkstoff wird mit der Nut versehen und anschließend durch Schub/Druckumformung entlang der Nut geknickt. Die Nut wirkt hierbei als Sollknicklinie.
Auch in der Außenseite des Plattenkörpers kann eine Nut vorgesehen sein, um den Umformvorgang bzw. das Knicken des Plattenkörpers zu erleichtern.
In bekannter Weise weist die Kühlplatte bzw. der Plattenkörper integrierte Kühlmittelkanäle auf und ist einseitig mit horizontal zur Ofenachse verlaufenden Nuten versehen. Diese Nuten dienen zur Aufnahme von feuerfestem Material.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch die Wand eines Hochofens;
2 eine Ansicht auf die Heißseite eines Hochofens und
3 a) bis c) drei verschiedene Darstellungen eines Horizontalschnittes durch die Wand eines Hochofens.
1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Wand eines Hochofens 1. In Vertikalrichtung unterscheidet man verschiedene Ebenen des Hochofens 1, nämlich die Blasformebene a, die Rast b, den so genannten Kohlensack c und den Schaft d. Mit 2 ist der Ofenpanzer bezeichnet. Der Ofenpanzer 2 ist mit Kühlplatten 3 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung verkleidet. Diese sind in nicht näher dargestellter Weise mit inneren Kühlmittelkanälen versehen. Die Kühlmittelkanäle können sich vertikal und horizontal erstrecken. Auf der dem Ofeninneren zugewandten Heißseite 4 sind die Kühlplatten 3 mit horizontal verlaufenden Nuten 5 versehen (nur in 1 dargestellt). Diese dienen zur Aufnahme bzw. Festlegung von feuerfestem Material.
Wie insbesondere anhand der 2 und 3 zu erkennen, weist jede Kühlplatte 3 einen Plattenkörper 6 auf und ist durch einen in der Mittellängsachse MLA in der Fläche der Heißseite 4 angeordneten, vertikal verlaufenden Knick 7 in zwei Plattenabschnitte 8, 9 unterteilt. Die beiden Plattenabschnitte 8, 9 sind folglich in einem stumpfen Winkel α zueinander angeordnet. Infolge der Knicke 7 und der Anordnung der Kühlplatten 3 zueinander, wird eine an eine runde Kontur angenäherte Form der Kühlplatten 3 an der Heißseite 4 erreicht. Hierdurch werden die Strömungsverhältnisse entlang der aus den Kühlplatten 3 gebildeten inneren Verkleidung des Hochofens 1 verbessert und der Verschleiß verringert. Man erkennt, dass die Knicke 7 jeweils an einer vertikal gerichteten Nut 10 im Plattenkörper 6 ausgebildet sind. Die Nut 10 wirkt als Sollknicklinie und erleichtert die Endformgebung des Plattenkörpers 6. Ein anfangs ebener Plattenkörper wird zur Herstellung der Kühlplatte 3 entlang der Nut 10 umgeformt, so dass der Knick 7 entsteht. Der Knick 7 und die Nut 10 erstrecken sich über die gesamte Länge bzw. Höhe einer Kühlplatte 3. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Knick 7 jeweils in der Mitte einer Kühlplatte 3 angeordnet, so dass die Kühlplatte 3 durch den Knick 7 in zwei gleich große Plattenabschnitte 8, 9 unterteilt ist.
Auch auf der Außenseite 11 des Plattenkörpers 6 ist jeweils ein Knick 12 vorgesehen. Dieser erstreckt sich ebenfalls vertikal in der Mittellängsachse MLA über die gesamte Höhe einer Kühlplatte 3. Auch die Knicke 12 können an einer vertikal gerichteten Nut 13 im Plattenkörper 6 ausgebildet sein, wie dies in der 3a) andeutungsweise dargestellt ist.
Die 3a) zeigt einen Horizontalschnitt durch die Wand des Hochofens 1 in einer ersten Horizontalebene, beispielsweise dem Schaft d. Die 3b) zeigt einen Schnitt durch eine tiefer liegende Horizontalebene der Wand des Hochofens 1 im Bereich des Kohlensacks c. Man erkennt, dass die Knicke 7 zweier vertikal übereinander angeordneter Kühlplatten 1 versetzt zueinander angeordnet sind. Dies wird anhand der 3c) deutlich. Die versetzte Anordnung soll verhindern, dass die Heißwindströmung sich durch die vertikalen Stoßfugen zwischen zwei Kühlplatten 3' ungehindert über mehrere Ebenen b–d ausbreitet.

1: Hochofen
2: Ofenpanzer
3: Kühlplatte
4: Heißseite
5: Nut
6: Plattenkörper
7: Knick
8: Plattenabschnitt
9: Plattenabschnitt
10: Nut
11: Außenseite
12: Knick
13: Nut
a: Blasformebene
b: Rast
c: Kohlensack
d: Schaft
MLA: Mittellängsachse
α: Winkel

Claims

Kühlplatte zur Verwendung bei der inneren Verkleidung von metallurgischen Öfen, insbesondere Schmelz- oder Schachtöfen, mit einem Plattenkörper aus einem Kupferwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (6) in der Fläche der Heißseite (4) zumindest einen vertikal verlaufenden Knick (7) aufweist.
Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Knick (7) an einer vertikal gerichteten Nut (10) im Plattenkörper (6) ausgebildet ist.
Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (6) an der Außenseite (11) einen vertikal verlaufenden Knick (12) aufweist.
Kühlplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Knick (12) an einer vertikal gerichteten Nut (13) im Plattenkörper (6) ausgebildet ist.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (6) integrierte Kühlmittelkanäle aufweist.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (6) einseitig horizontal zur Ofenachse verlaufende Nuten (5) zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.
Metallurgischer Ofen mit einer Kühlplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Knicke (7) zweier vertikal übereinander angeordneter Kühlplatten (3) versetzt zueinander angeordnet sind.