DE2152492A1

DE2152492A1 - Kuehlkasten fuer metallurgische oefen

Info

Publication number: DE2152492A1
Application number: DE19712152492
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: SIEGERLAENDER KUPFERWERKE GmbH
Current assignee: SIEGERLAENDER KUPFERWERKE GmbH
Priority date: 1971-10-21
Filing date: 1971-10-21
Publication date: 1973-04-26
Also published as: IT968925B; BE790221A; GB1349619A; NL7213696A; LU66325A1; FR2156849A1; ES407443A1

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · CERD MÜLLER D GROSSE

19. Oktober 1971 g_eni.bl 71 485

Siegerländer Kupferwerke GmbH, 593 Hüttental-Weidenau, EinEeitEBfcraße 19-22

Kühlkasten für metallurgische Öfen

Die Erfindung betrifft einen Kühlkasten für metallurgische Öfen, Insbesondere bei thermisch hoch belastetem Mauerwerk metallurgischer öfen, insbesondere Hoch- und Schachtöfen, werden Kühlkästen eingesetzt, welche dem Mauerwerk Wärme entziehen und sie über das Innere des Kühlkastens durchströmende Kühlungsmedien, insbesondere Wasser, abführen. Da diese Kühlkästen im Mauerwerk eingebettet sind, ist für den störungsfreien Betrieb der sie aufweisenden Öfen τοη großer Bedeutung, sicher arbeitende und insbesondere absolut dichte Kühlkästen großer Lebensdauer einzusetzen.

Aus Eisen, Stahl oder läE-Metallen geschweißte oder gegossene Kuhlkästen genügen den zu stellenden hohen Anforderungen nicht, auch wenn sie nach der DT-PS 623 374 mit einem besonderen, zur Sicherung der Abdichtung vorgesehenen Innenmantel aus Kupfer ausgestattet sind. Die hohe thermische Beanspruchung sowie die ebenfalls außerordentlich große mechanische, die durch Spannungsänderungen., infolge Temperaturschwankungen gegeben lisi, führen schnell zum Sehadhaftwerden zunächst des Außenmantels und dann der kupfernen Innenauskleidung·

Nach der DT-PS 919 292 haben sich aus Kupfer gegossene Außenmäntel nicht bewährt. Zwar erweist sich Kupfer als korrosionsbeständiger als Eisen oder Stahl, und auch an der lärme exponierten Bereichen wird durch die gute Wärmeleitfähigkeit des Kupfers in Verbindung mit dem Kühlmittel eine yerhältnismäßig niedrige Temperatur der Kühlkasten-

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wandungen gesichertf die beim Guß auftretende Schwierigkeiten, ein exaktes, dichtes, Poren und lunker sicher vermeidendes Werkstück zu erhalten, sind aber außerordentlich hoch, so daß besondere Nachbehandlungen und Abdichtungsprozesse erforderlich werden. Is hat sich in der Praxis herausgestellt, daß auch derart gegossene Kühlkästen mit ihrem grobkristallinem Gefüge den Beanspruchungen des Betriebes nicht ausreichend gewachsen sind und insbesondere im Bereiche nachgebesserter Zonen, Lunker oder dergleichen im Gebrauche häufig reißen, unbrauchbar werden und den periodischen Betrieb mit ihnen ausgestatteter Öfen erheblich beeinträchtigen. Zur Abhilfe wird in der erwähnten DT-PS 919 292 Torgeschlagen, derartige Kühlkästen aus Kupfer-Walzblechen zu fertigen, die miteinander, mit dem Deckel und mit den Kühlrippen verschweißt sind. Positiv macht sich bei der Verwendung von Kupfer-Walzblechen deren bessere Struktur, deren höherer Wärmeleitwert und deren größere Festigkeit, insbesondere aber deren Gleichförmigkeit und Freiheit von Strukturfehlern bemerkbare Die zur Erstellung erforderlichen umfangreichen Schweißarbeiten aber stellen nicht nur einen außerordentlich hohen zusätzlichen Arbeitsaufwand dar, dessen Produkt, die Schweißnähte, besonders und sorgfältig zu überprüfen sind; im Bereiche der Schweißnähte ergeben sich Änderungen der Wandstärke, Strukturänderungen und dergleichen, die unter der hohen thermischen sowie mechanischen Belastung zu Sprüngen im Spannungspotential und lokal begrenzten Verformungen führen, so daß stets die Gefahr des Undichtwerdens eingesetzter Kühlkästen besteht· Allein durch den Ehythmus der Beschickung bzw. Begichtung werden periodische Temperaturschwankungen im Mauerwerk induziert, welche die erwähnten hohen Beanspruchungen bewirken. Besonders hoch beansprucht werden die vorderen, dem Ofeninneren zugewandten Zonen des Außenmantels, und gerade hier verlaufen bei den üblichen Ausbildungen aus Kupfer-Walzblechen die Betriebssicherheit des Kühlkastens beeinträchtigende Schweißnähte. Diese durch Schweißnähte bedingte Herabsetzung der Standzeit

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der Kühlkästen tritt bei allen geschweißten Ausführungen auf, gleichgültig ob die Seitenwandungen aus vier Tafeln oder zwei Schalen hergestellt und durch ein Frontstück abgeschlossen werden, zwei Seitenwandungen und die Front aus einem gemeinschaftlichen Stück hergestellt und durch Flankenbleche geschlossen werden, der Außenmantel aus zwei Halbschalen besteht oder aus einem Stück gefertigt wird, das an den Flanken und an der Front entsprechend gebogen und in der Flankenmitte verschweißt wird. In jedem Falle reichen Schweißnähte in die am höchsten beanspruchte vordere Hälfte des Außenmantels hinein und beeinträchtigen die Standzeit.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Standzeit von Kühlkästen der beschriebenen Gattung derart zu erhöhen, daß die Beeinträchtigung des Arbeitsrhythmus¹ metallurgischer Öfen oder gar ein Ausfall derselben durch Schadhaftwerden von Kühlkästen grundsätzlich unterbunden werden kann. Die gewünschte Steigerung der Betriebssicherheit sowie eine Vereinfachung und damit Verbilligung der Herstellung werden erreicht, indem der Außenmantel einstückig und nahtlos als Tiefziehkörper ausgebildet ist.

Zur Intensivierung des Kühlmittelkreislaufes und zu seiner Abdrängung zu den Innenflächen des Außenmantels hin ist im Inneren des Außenmantels ein Verdrängungskörper vorgesehen, der zweckmäßig ebenfalls einstückig und nahtlos als Tiefziehkörper ausgebildet ist. In den zwischen Außenmantel und Verdrängungskörper gebildeten Kühlspalt eingreifende Leitrippen für den Kühlmittelfluß können vorzugsweise mittels kurzer Schweißnähte oder -punkte auf dem Verdrängungskörper befestigt oder aber, bspw. durch Stege miteinander verbunden, in den Kühlspalt eingebracht oder in ihn eingepreßt sein·

Der geringeren Beanspruchungen wegen kann der Verdrängungskörper auch als Gußkörper ausgebildet sein und, zweckmäßig einstückig mitgegossen, in den zwischen Verdrängungskörper

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und Außenmantel gebildeten Kühlspalt eingreifende Leitrippen aufweisen.

Als wesentlich hat es sich für die Tiefziehkörper gezeigt, daß sie sich über mindestens die vorderen zwei Drittel der Tiefe des Kühlkastens erstrecken. Im hinteren Drittel ihrer Tiefe kann im Bedarfsfalle der Tiefziehkörper ohne wesentliche Beeinträchtigung seiner Standzeit durch angeschweißte Kupfer-Walzbleche ergänzt bzw. durch einen entsprechenden Mantel verstärkt sein.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kühlkasten und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kühlkasten der Fig. 1.

In den Figuren ist ein Kühlkasten dargestellt, dessen Außenmantel 1 aus Kupfer-Walzblech tiefgezogen ist und damit nahtlos einstückig hergestellt ist. Der Außenmantel ist durch Einsetzen in eine Nut und Verschweißen dicht mit der Grundplatte 2 verbunden. Ebenso mit der Grundplatte verbunden ist ein innerhalb des Außenmantels 1 vorgesehener Verdrängungskörper 3, dessen Abmessungen so ausgeführt sind, daß zwischen dem Außenmantel und dem Verdrängungskörper ein Kühlspalt für den Durchfluß des Kühlmittels gebildet wird· Der Verdrängungskörper 3 ist einstückig als Gußkörper erstellt. Auf diese. Weise lassen sich die zwischen Boden und Seitenwänden anstehenden Abrundungen mit geringem Radius ausführen, und die hochwertige Ausführung des Außenmantels ist hier nicht erforderlich: Der Verdrängungskörper wird weder thermisch beansprucht, denn er ist ja nur vom Kühlwasser umschlossen, ohne Wärme übernehmen zu müssen, noch steht er im Einsatz in direkter Verbindung mit dem Mauerwerk, so daß auch mecha-

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nische Kräfte und Spannungen ihm ferngehalten werden.

Der Verdrängungskörper ist mit zweckmäßig angegossenen Rip-' pen 4 bis 6 ausgestattet, deren Höhe der Stärke des Kühlspaltes entspricht, so daß sie die Seitenflächen des Außenmantels 1 gegen Druckbeanspruchungen abzukürzen vermögen. Gleichzeitig sind die Rippen 4 derart angeordnet, daß sie den Kühlmittelzufluß vom Kühlmittelabfluß weitgehend trennen, so daß das eintretende Kühlmittel zwangsläufig auch bis in den vorderen Teil des Kühlspaltes geführt wird. Die Rippen 5 und 6 erstrecken sich vom Bereiche der Eintrittsöffnung 7 bzw. der AustrittsÖffnung 8 aus divergierend in Richtung auf die innere Stirnfläche des Außenmantels 1, so daß das zugeführte Kühlmittel tunlichst in allen Bereichen des in der Nähe der Stirnfläche gebildeten Kühlspaltes gleiche Strömungsgeschwindigkeiten aufweist und damit im thermisch hochbeanspruchten Bereiche gleiche Kühlungsverhältnisse und damit gleiche Temperaturen sowie thermische Beanspruchungen sichert und örtliche Überlastungen vermieden werden· An die Einlauföffnung 7 sowie die AuslaufÖffnung 8 innerhalb der Grundplatte 2 schließen sich, mit dieser verbunden, Trichter 9 bzw. 10 an, welchen Rohrbogen 11 bzw. 12 angesetzt sind, die in Verbindungsflanschen enden.

Im Bedarfsfalle besteht die Möglichkeit, die Ausführungen des Kühlkastens zu ändern. So kann bspw. die Verbindung zwischen dem Außenmantel bzw. dem Verdrängungskörper einerseits und der Grundplatte andererseits durch Löten, Hartlöten oder dergl. bewirkt werden. Werden die hohen Kosten der Ausgangsmaterial der Tiefziehkörper bildenden Kupfer-Walzbleche gescheut, so können auch, wenn eine Herabsetzung der Standzeit in Kauf genommen wird, andere Walzbleche verarbeitet werden. Im Bedarfsfalle kann ferner im grundplattennahen Bereiche, d. h. im letzten Drittel der Höhe eines bzw. der Tiefziehkörper, ein Verstärkungsmantel aufgetragen sein, oder aber an den einstückig als Tiefziehkörper ausgebildeten Außenmantel sich eine angeschweißte Zone anschließen, falls dies für

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vertretbar erachtet wird. Auf jeden Fall aber sind zwei Drittel der Höhe des Außenmantels nahtfrei als Tiefziehkörper auszuführen.

Änderungen sind auch beim Verdrängungskörper möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich für den Fall des Tiefziehens auch hier ebenso Schwierigkeiten bieten wie bei der Ausführung als Schweißkonstruktion, die verhältnismäßig aufwendig würde. Da infolge des Fehlens der hohen Beanspruchungen hier ein Gußkörper durchaus ausreichend ist und die gleichzeitige Erstellung von Sippen erlaubt, empfiehlt es sich, die angegebene Konstruktion zu benutzen.

Die Erfindung gestattet den Aufbau eines Kühlkastens, der gegenüber den bekannten Ausführungen sich durch einfachere Arbeitsgänge erstellen läßt und eine wesentlich höhere Standzeit erreicht, als sie mit den bekannten Kühlkästen erzielbar ist. Die einschlägig bekannten guten Eigenschaften des Kupfer-Walzbleches werden gemäß der Erfindung nicht durch Schweißnähte beeinträchtigt, sondern vielmehr durch weitere Verfestigung während des Tiefziehens verbessert.

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Claims

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER- D.GROSSE — ^ 19. Oktober 1971 g.sch.bl 71 485 Siegerländer Kupferwerke GmbH, 593 Hüttental-Weidenau, Einheitsstraße 19-22 Patentansprüche

1. Kühlkasten für metallurgische Öfen, insbesondere Hoch- und Sehachtöfen, mit einem aus Kupfer-Walzblech kastenartig ausgebildeten Außenmantel, der einseitig durch eine mit die Kühlwasserzu- und -abfuhr bewirkenden Bauelementen ausgestattete« Grundplatte abgeschlossen ist, und mit einem innerhalb des Außenmantels vorgesehenen, zwischen sieh und diesem einen Kühlspalt bildenden, ebenfalls mit der Grundplatte Terbundenen Verdrängungskörper, . dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) einstückig und nahtlos als Tiefziehkörper ausgebildet ist.

2. Kühlkasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (3) einstückig und nahtlos als Tiefziehkörper aus g ebildet ist.

3. Kühlkasten nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Verdrängungskörper in den Kühlspalt eingreifende Leitrippen (4 bis 6) mittels vorzugsweise kurzer Schweißnähte und/oder -punkte aufgebracht sind.

4. Kühlkasten nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenmantel und dem Verdrängungskörper in den Kühlspalt eingreifende Leitrippen (4 bis 6) eingebracht bzw. eingepreßt sind.

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5. Kühlkasten nach Anspruch 1, ' 9 IR? A Q dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (3) als Gußkörper ausgebildet ist und in den Kühlspalt eingreifende Leitrippen (4 bis 6) aufweist.

6. Kühlkasten nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefziehkörper sich über mindestens die vorderen zwei Drittel der Tiefe des Kühlkastens erstreckte

7. Kühlkasten nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

" daß der Tiefziehkörper im hinteren Drittel seiner Tiefe durch einen Mantel verstärkt ist.

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