DE2907511C2

DE2907511C2 - Kühlplatte für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE2907511C2
Application number: DE2907511A
Authority: DE
Inventors: Hermann 4500 Osnabrück Bünemann; Horst Dipl.-Ing. Fischer; Bernhard 4200 Oberhausen Henneken; Bruno 4220 Dinslaken Kämmerling
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1986-03-20
Also published as: FR2449862A1; DE2907511A1; LU82184A1; FR2449862B1; IT1174275B; JPS6356283B2; GB2043220B; GB2043220A; JPS55122810A; NL8000018A; US4382585A; IT8047709A0; NL187593B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtofen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen.

Derartige Kühlplatten sind üblicherweise zwischen dem Ofenmantel und der Ofenausmauerung angeordnet und an das Kühlsystem des Schachtofens angeschlossen.

Auf der dem Ofeninnern zugewandten Seite sind die Kühlelemente zum Teil mit feuerfestem Material versehen.

Es sind Kühlplatten bekannt, bei denen die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene Rohre gebildet werden. Diese Platten haben eine geringe Wärmeabfuhr infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit des Gußeisens und wegen des Widerstandes zwischen den Kühlrohren und dem Plattenkörper, verursacht durch eine Oxidschicht oder einen Luftspalt.

Im Falle eines Verlustes des Hochofenmauerwerks nach einer gewissen Betriebszeit ist die Innenfläche der Kühlplatten direkt der Ofentemperatur ausgesetzt. Da die Ofentemperatur weit oberhalb der Schmelztemperatur des Gußeisens liegt und die inneren Wärmedurchgangswiderstände der Kühlplatten zu einer ungenügenden Kühlung der heißen Plattenseite führen, ist ein beschleunigter Verschleiß der gußeisernen Platten unvermeidbar und die Standzeit entsprechend begrenzt.
Es sind weiterhin Platten aus Kupferguß bekannt, bei denen die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind. Das Gefüge von Kupferguß ist nicht so homogen und dicht wie das von geschmiedeten bzw. gewalztem Kupfer.

Infolgedessen ist auch die Wärmeleitung von Kupferguß schlechter und die Festigkeit geringer. Bei den eingegossenen Rohren behindert eine Oxidschicht zwischen Rohr und Kupferblock die Wärmeleitung. Bei den eingegossenen Kanälen sind die Wandungen mehr oder weniger rauh und uneben und darüber hinaus häufg mit Kernsand behaftet, wodurch sich ebenfalls ein schlechter Wärmeübergang einstellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte anzugeben, die eine gleichmäßige und verbesserte Kühlung der feuerfesten Ofenauskleidung und des Ofenpanzers gewährleistet, so daß längere Standzeiten möglich werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kühlplatte aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind, welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind. Die Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung bietet folgende Vorteile. Das Gefüge ist wesentlich dichter und homogener als das der Kupfergußplatten; Lunker, wie sie bei Kupfergußplatten häufig auftreten, sind ausgeschlossen, daher weniger Ausschuß. Die Festigkeitswerte liegen höher und die Wärmeleitfähigkeit ist gleichmäßiger und höher als die der gegossenen Kupferplatten. Die Sollage der Bohrungen nach Höhe und Seite wird sehr genau eingehalten und dadurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet Für den Fall, daß die Kühlplatte an der dem Ofeninnern zugekehrten Seite eine Bestückung mit feuerfesten Steinen oder mit feuerfestem Material aufweist, wird die Heizfläche der Platte verkleinert, und im Falle des Verlustes der feuerfesten Ofenauskleidung wird der Wärmeentzug aus dem Ofenprozeß begrenzt Dies ist wichtig, da man die unnötig entzogene Wärme durch erhöhten Brennstoffzusatz in dem Ofen ausgleichen muß. Auf der anderen Seite muß die Kühlung der Platte so intensiv sein, daß die Temperatur der heißen Plattenseite weit unter der Erweichungstemperatur von Kupfer gehalten wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man einen Kupferblock zunächst zu einer Platte walzt oder schmiedet, darauf von einer Stirnseite durch Tieflochbohren in Längsrichtung nahezu über die gesamte Länge verlaufende Sackbohrungen einbringt, daß man die Sackbohrungen durch Einlöten oder Einschweißen von Gewindestopfen abdichtet und von der Rückseite der Platte Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen an deren Enden erzeugt und anschließend Anschlußstücke mit Gewinderohransatz für die Kühlmittelab- bzw. Kühlmittelzufuhr auf die Verbindungsbohrungen aufschweißt bzw. auflötet. Für den Fall, daß zwei oder mehrere Sackbohrungen in Sammelleitungen einmünden, werden die Verbindungsbohrungen in die Sammelleitungen eingebracht Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus und führt zu Kühlplatten mit hoher Maßgenauigkeit, hohen Festigkeitswerten und einer hohen gleichmäßigen Wärmeleitfähigkeit.

Die Erfindung ist anhand der in den F i g. 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Aus einem Block aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung wirÄ zunächst durch Schmieden oder Walzen eine Platte hergestellt, die anschließend gerichtet wird. Die Platte 1 wird sodann an den Schmalseiten und auf der Rückseite gefräst, wobei Rohransätze 2, die vorher angeschmiedet sein können, stehenbleiben. In die so vorbereitete Platte 1 werden Sackbohrungen 3 von einer Stirnseite aus eingebracht, und zwar wird wegen der großen Länge das Bohren durch Tieflochbohren vorgenommen. Die Sackbohrungen 3 werden durch Schweißen bzw. Löten, wie bei 4 dargestellt, verstopft Mit den Rohransätzen 2 werden dann Rohrstücke 5

ίο verschweißt bzw. verlötet, an welche nach dem Einbau in den Ofen nicht mehr dargestellte Leitungen zur Zu- und Abführung des Kühlmediums angeschlossen werden können. Nach diesem Arbeitsgang wird die bisher unbearbeitete Seite der Platte durch Fräsen derart bearbeitet, daß Nuten 6 zur Aufnahme des feuerfesten Materials entstehen. Das Profil der Stege 7 kann beliebig sein, sollte aber, wie im unteren Teil der Fig.2 dargestellt, trapezartig sein, so daß Hinterschineidungen entstehen, die eine Verklammerung des feuerfesten Materials innerhalb der Nuten 6 bewirk?··:. Nach dem Fräsen der Nuten 6 wird die fertige Kühlplatte 1 nachgerichtet und ggf. ein Transporthaken 8 in eine entsprechende nicht näher bezeichnete Bohrung eingeschraubt Zur Befestigung der Kühlplatte 1 am Hochofenpanzer können noch Gewindebohrungen 9 in möglichst gleichmäßiger Verteilung eingebracht werden. Die Platte ist in ihrer Längsrichtung schwach konisch ausgebildet und damit der Ofenform angepaßt Die Abstände zwischen den einzelnen Kühlplatten werden dadurch zur Aufrechterhaltung der gewünschten Flächenkühlung gleichmäßig klein gehalten.

Wie insbesondere aus der F i g. 3 ersichtlich, sind die Schmalseiten der Platte 1 angefast bzw. abgeschrägt Diese Maßnahme ist erforderlich, damit die Kühlplatten 1 in Form eines nahezu der Kreisform entsprechenden Vielecks im Gestell des Schachtofens angeordnet werden können.

In den F i g. 4 und 5 ist ein weiteres Ausfährun^sbeispiel einer Kühlplatte gemäß der Lehre dargestellt.

Während die Kühlplatte 1 nach den F i g. 1 bis 3 vorteilhaft bei einer Ofenausmauerung — die Steine werden in die Nuten 6 eingesetzt — anwendbar ist, werden die Kühlplatten nach den F i g. 4 und 5 bsi einer Auskleidung mit feuerfesten Massen verwendet.

Auf die dem Ofeninnern zugekehrte Seite der Kühlplatte 1 werden nach dem Fräsen Rohrstücke 10 aufgeschweißt oder aufgelötet. Die Rohrstücke 10 — es können aber auch Bolzen verwendet werden — sind in die Oberfläche der Kühlplatte 1 eingelassen. Hierzu sind Aussparungen 11 vorgesehen, die vorteilhafterweise durch Fräsen erzeugt werden. Das Rohrstück 10 liegt also mit einer Stirnseite irn Bereich der Aussparung 11 an der Kühlplatte 1 an. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang von den Rohrstücken 10 zur Kühlplatte 1 erreicht. Die Schweißnaht 12 ist ebenfalls so ausgebildet, daß der Wärmedurchgang begünstigt wird. Die Aussparungen 11 erweitern sich konisch, so daß nach dem Einsetzen der Rohrstücke 10 das Schweiß- bzw. Lötmaterial den V-förmigen Zwischenraum ausfüllt. Darüber hinaus wird die Schweißnaht noch an dem Rohirstück 10 hochgezogen. Die Rohrstücke 10 können aber auch direkt auf die Innenseite der Kühlplatte ohne die Aussparungen 11 aufgeschweißt werden. Bei der Auswahl des Schweiß- bzw. Lötzusatzwerkstoffes sollte darauf gees achtet werden, daß auch diuser eine gute thermische Leitfähigkeit hat.

Die Kühlplatten nach der Lehre der Erfindung weisen optimale Kühleigenschaften auf. Durch das Einbringen

der Sackbohrungen 3 in die gewalzte oder geschmiedete Platte ist eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte Fläche gewährleistet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte (1) aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen (3) sind, weiche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind.

2. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrungen (3) endseitig durch verschweißte oder verlötete Stopfen (4), vorzugsweise Gewindestopfen, dicht verschlossen sind.

3. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere der Sackbohrungen {3.V oben und unten in horizontal verlaufende Sammäikanäle mit gegenüber den Sackbohrungen (3) vergrößertem Querschnitt einmünden, aus denen jeweils ein gemeinsamer Kühlmittelzu- oder -abfluß austritt

4. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzu- und -abfluß durch in dit Sackbohrungen (3) am unteren und oberen Ende bzw. in die Sammelkanäle einführende Bohrungen hergestellt ist und daß auf diese Bohrungen Rohrstücke (5), vorzugsweise Gewinderohrstücke, angeschweißt bzw. angelötet sind.

5. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofeninnern zugekehrte Seite der !Kühlplatte (1) eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (6) zur Aufnahmt: von feuerfestem Material aufweist

6. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofeninnern zugekehrte Oberfläche der Kühlplatte (1) angeschweißte Halterungen (10) für feuerfeste Massen besitzt und daß die Schweißnaht (12) jeder Halterung (10) so bemessen ist, daß die Wärme ohne Wärmestau von den Halterungen zum Kühlplattenkörper abführbar ist.

7. Kühlplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen Rohrstücke (10) aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung sind, welche in sich konisch erweiternde Aussparungen (11) eingesetzt und eingeschweißt oder eingelötet sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kupferblock zunächst zu einer Platte walzt oder schmiedet, darauf von einer Stirnseite durch Tieflochbohren in Längsrichtung nahezu über die gesamte Länge verlaufende Sackbohrungen einbringt, daß die Sackbohrungen durch Einlöten oder Einschweißen von Gewindestopfen abgedichtet und von der Rückseite der Platte Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen an deren Enden erzeugt werden, und anschließend Anschlußstücke mit Gewinderohransatz für die Kühlmittel- ab- bzw. Kühlmittelzufuhr auf die Verbindungsbohrungen aufgeschweißt bzw. eingelötet werdea

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmiedete oder gewalzte Platte

gerichtet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet daß die Platte vorzugsweise nach dem Richten an den Schmalseiten und an einer Flachseite gefräst wird, wobei an der Flachseite im Bereich jeder einzubringenden Verbindungsbohrung Rohransätze verbleiben.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß von d?x Seite, an der die Rohransätze angeordnet sind, in möglichst gleichmäßiger Verteilung Gewindebohrungen zur Befestigung der Platte im Hochofenpanzer eingebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in die dem Ofeninnern zugekehrte Seite der Platte in horizontaler Richtung verlaufende Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material mechanisch eingearbeitet vorzugsweise eingefräst werden.

13. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß auf der dem Ofeninnern zugekehrten Seite der Platte Halterungen in Form von Rohrstücken oder Bolzen angeschweißtwerden.

14. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der Stirnseiten eine Gswindebohrung eingebracht und anschließend ein Haken zum Transport der Platte eingeschraubt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte abschließend nachgerichtet wird.