DE4035894C1 - Cooling box for blast furnaces with low mfr. cost - produced from cooling pipe preformed with number bends and explosively welded - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkasten, insbesondere für Hochöfen, mit mindestens einem im wesentlichen in einer Ebene verlaufenden mehrfach abgebogenen Kühlrohr, das mit zwei Anschlußöffnungen versehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kühlkastens.

Derartige Kühlkästen werden insbesondere normal oder im we­ sentlichen parallel zur Auskleidung eines Hochofens ange­ ordnet. Sie werden in üblicher Weise an ein Kühlmittelnetz angeschlossen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, mit relativ geringem Material- und Herstellungsauf­ wand einen derartigen Kühlkasten zu schaffen, der hinsicht­ lich seiner Kühlmittelführung den jeweils vorliegenden Er­ fordernissen weitgehend angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühlkasten der eingangs er­ wähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kühl­ rohr bzw. die Kühlrohre gemeinsam einerseits von einer Bo­ denplatte und andererseits von einer Deckplatte abgedeckt sind und daß die Bodenplatte und die Deckplatte mit dem Kühlrohr bzw. den Kühlrohren explosiv verschweißt sind. Da­ bei wird ein doppelwandiges System gebildet, das einerseits von den Kühlrohren und andererseits von Bodenplatte und Deckplatte begrenzt wird. Diese Doppelwandigkeit erhöht die Sicherheit dieses Kühlkastens. Darüber hinaus ist eine ein­ fache Fertigung möglich, die zudem zu ungehinderten Wärme­ übergängen führt.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre aus mindestens zwei in­ einandergeschachtelten U-förmigen Rohrabschnitten besteht bzw. bestehen, deren Enden an einer Endplatte festgelegt sind, die wenigstens einen an Enden von Rohrabschnitten sich anschließenden Umlenkkanal zwischen U-förmigen Rohrab­ schnitten und Durchlässe zur Bildung der Anschlußöffnungen aufweist. Auf diese Weise ergeben sich besonders einfache Rohrformen.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß die Wandstärke des äußersten U-förmigen Rohrabschnitts größer ist als die der anderen Rohrabschnitte. Der äußere Rohrabschnitt kann dann Rahmenfunktionen erfüllen.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß die Endplatte mit den Rohrabschnitten, der Bodenplatte und der Deckplatte explosiv verschweißt ist.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß der Endplatte eine Montageplatte vorgesetzt ist.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß die Montageplatte mit der Endplatte explosiv ver­ schweißt ist.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß ein zwischen Bodenplatte und Deckplatte angeordneter Randsteg die Gesamtheit des Kühlrohres bzw. der Kühlrohre rahmenartig umschließt. Dabei bildet der Randsteg mit der Bodenplatte und der Deckplatte ein geschlossenes Gehäuse, das dicht ausgebildet sein kann.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann so ausgebildet sein, daß der Randsteg Teil der Bodenplatte oder der Deckplatte ist.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann ferner so ausgebildet sein, daß zwischen dem Kühlrohr bzw. den Kühlrohren einer­ seits und der Bodenplatte sowie der Deckplatte andererseits Freiräume verbleiben, die durch metallische Einlagen ausge­ füllt sind. Das Ausfüllen derartiger Freiräume mit metalli­ schen Einlagen erhöht die Vergleichmäßigung der Wärmelei­ tung über den gesamten Kühlkasten.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann ferner so ausgebildet sein, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre in der Gesamtheit dem Raum zwischen der Bodenplatte und der Deckplatte ange­ paßt sind und diesen Raum im wesentlichen vollständig aus­ füllen.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann ferner so ausgebildet sein, daß die Anschlußöffnungen in einer seiner Schmalsei­ ten liegen. Ein so ausgebildeter Kühlkasten kann in Kombi­ nation mit einer Montageplatte insbesondere normal zu der Auskleidung einer Hochofenwand angeordnet werden.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann ferner so ausgebildet sein, daß die Anschlußöffnungen in der Bodenplatte oder in der Deckplatte liegen. Bei dieser Ausbildung eignet sich der Kühlkasten insbesondere dazu, plattenartig auf der Aus­ kleidung einer Hochofenwand angeordnet zu werden.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann ferner so ausgebildet sein, daß die Anschlußöffnungen von den Enden des Kühlrohrs bzw. der Kühlrohre gebildet sind. Außer Kupfer kommen für den gesamten Kühlkasten oder nur für Teile davon andere gut wärmeleitenden Materialien in Betracht.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkastens nach der Erfindung sieht vor, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre in die gewünschte Form gebogen, dann zwischen Bodenplatte und Deckplatte eingebracht und anschließend explosiv mit der Bodenplatte und der Deckplatte verschweißt wird bzw. wer­ den. Die Ansprüche 17 bis 21 betreffen vorteilhafte Weiter­ bildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren sind zwei Ausführungsformen des erfindungs­ gemäßen Kühlkastens anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen in der Ebene der Kühlrohrachse verlaufenden Schnitt durch eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Kühlkastens in einer Matrize,

Fig. 2 einen in der Ebene der Rohrachse verlaufenden Schnitt durch einen Kühlkasten mit umgeformtem Rohrquerschnitt und Anschlußöffnungen an einer Schmalseite,

Fig. 3 einen in der Ebene der Kühlrohrachse verlaufenden Schnitt durch einen Kühlkasten mit Anschlußöff­ nungen in der Bodenplatte,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Kühlkasten nach Fig. 3 in einer normal zur Ebene der Fig. 3 verlaufenden Ebene,

Fig. 5 einen in der Ebene der Kühlrohrachse verlaufenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlkastens, bei dem das Kühl­ rohr aus U-förmigen Rohrabschnitten gebildet ist,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Kühlkasten nach Fig. 5 in einer normal zur Ebene der Fig. 5 verlaufenden Ebene,

Fig. 7 einen in der Ebene der Kühlrohrachse verlaufenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlkastens, bei dem zwei aus U-förmigen Rohrabschnitten gebildete Kühlrohre vorgesehen sind,

Fig. 8 einen Schnitt durch den Kühlkasten nach Fig. 7 in einer normal zur Ebene der Fig. 7 verlaufenden Ebene.

Fig. 1 zeigt eine kastenförmige Matrize 1, in die ein M- förmig gebogenes Kühlrohr 2 eingelegt ist. Die Schenkel dieses M-förmigen Rohrgebildes weisen zwischen sich Ab­ stände auf. Die Wand des Kühlrohres 2 hat einen abgerunde­ ten Querschnitt. Das Kühlrohr 2 hat zwei Anschlußöffnungen 3, 4, die in einer Schmalseite 5 liegen.

Das Kühlrohr 2 wird in der in Fig. 1 dargestellten Position an eine nicht dargestellte Hydraulik-Druckquelle ange­ schlossen. Durch unter Druck stehendes Hydraulikmedium wird das Kühlrohr 2 umgeformt und dabei aufgeweitet. Die benach­ barten Schenkel des M-förmigen Rohrgebildes kommen dabei eng aneinander zu liegen. Im übrigen paßt sich das Kühlrohr den oberen und unteren Begrenzungsflächen der Matrize 1 an.

Der so vorgeformte Rohrkörper wird nun auf eine Bodenplatte 6 aufgelegt und von einem rahmenartigen Randsteg 7 um­ schlossen. Eine Deckplatte 8 wird dann auf das Rohrgebilde und den Randsteg 7 aufgelegt. Anschließend wird eine Sprengladung auf der Deckplatte 8 und/oder der Bodenplatte 6 plaziert und gezündet, so daß eine explosive Ver­ schweißung zwischen Bodenplatte 6 und Deckplatte 8 einer­ seits mit dem Rohrgebilde und dem Randsteg 7 andererseits erfolgt. Das Innere des Rohres ist dabei mit einem entfern­ baren Feststoff, z. B. mit Eis oder Blei, gefüllt, damit die Wand des Kühlrohres 2 beim Sprengen nicht übermäßig zu­ sammengedrückt wird.

In Fig. 2 ist der Kühlkasten mit dem Kühlrohr 2 im Schnitt in fertigem Zustand dargestellt. Die Anschlußöffnungen 3, 4 liegen in Endstutzen des Kühlrohres 2, die aufgrund der Ausbildung der Matrize 1 nicht aufgeweitet und umgeformt worden sind.

Die Anschlußöffnungen 3, 4 liegen in einer Schmalseite 5 des Kühlkastens.

Der in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Kühlkasten hat fünf parallel zueinander verlaufende, sich aneinander an­ schließende Rohrabschnitte. Er ist in gleicher Weise in ei­ ner Matrize durch Umformen aufgrund hydraulischen Drucks geformt und dann zwischen Bodenplatte 6 und Deckplatte 8 von einem Randsteg 7 umgeben eingelegt worden.

Das in Fig. 3 dargestellte Kühlrohr 9 ist an seinen Enden geschlossen. Es ist im Bereich dieser beiden Enden durch die Bodenplatte 6 oder die Deckplatte 8 hindurch angebohrt um auf diese Weise Anschlußöffnungen 10, 11 zu bilden.

Nach der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sind drei U-förmige Rohrabschnitte 12, 13, 14 in einer Ebene in­ einandergeschachtelt angeordnet. Die Wandstärke des am wei­ testens außen liegenden Rohrabschnitts 12 ist etwa doppelt so groß wie die Wandstärke der übrigen Rohrabschnitte 13, 14. Dadurch wird erreicht, daß der äußerste Rohrabschnitt 12 eine erhöhte Stabilität hat, so daß eine rahmenartige Einfassung der Rohrabschnitte insgesamt vermieden werden kann.

Die Enden der Rohrabschnitte 12, 13, 14 stecken in Aufnah­ men 15 einer Endplatte 16 und schließen sich an einen Durchlaß 17, 18 zur Bildung einer Anschlußöffnung oder an einen Umlenkkanal 19 an, der in der Endplatte 16 vorgesehen ist und jeweils benachbarte Rohrabschnitte 12, 13, 14 kom­ munizierend verbindet.

Zur Herstellung des Kühlkastens nach Fig. 5 und 6 werden die Rohrabschnitte 12, 13, 14 mit ihren Enden an der End­ platte 16 festgelegt, z. B. verlötet. Anschließend werden eine Bodenplatte 20 und eine Deckplatte 21 beiderseits der Rohrabschnitte 12, 13, 14 und der Endplatte 16 plaziert, und es erfolgt eine explosive Verschweißung dieser Teile miteinander.

Der Kühlkasten nach den Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen nur dadurch, daß hier Rohrabschnitte 22, 23, 24 zwei ge­ trennte Kühlrohre bilden, von denen das äußere die An­ schlußöffnungen 25, 26 und das innere die Anschlußöffnungen 27, 28 hat. Die hier vorgesehene Endplatte 29 hat also vier Durchlässe und nur einen Umlenkkanal 30. Der Endplatte 29 ist eine Montageplatte 31 vorgesetzt, die aus Stahl beste­ hen kann.

Wenngleich es bei allen Ausführungsformen als zweckmäßig erachtet wird, das Kühlrohr vor der explosiven Verdichtung umzuformen und derart aufzuweiten, daß Freiräume zwischen Bodenplatte, Deckplatte und Randsteg weitgehend vermieden werden, so ist es doch auch möglich, ein Kühlrohr lediglich in einem gebogenen Zustand, wie er z. B. in Fig. 1 darge­ stellt ist, zwischen Bodenplatte, Deckplatte und Randsteg zu plazieren und explosiv mit den genannten Teilen zu ver­ schweißen. Dabei ist es allerdings erforderlich, die hier zunächst vorliegenden Freiräume durch Einlagen aufzufüllen, wenn eine gute Wärmeleitung zu den Außenflächen des Kühlka­ stens hin gewährleistet werden soll.

Es ist weiter möglich, auf die Verwendung einer gesonderten Matrize zu verzichten, sondern statt dessen aus Boden­ platte, Deckplatte und Randsteg eine Form zu schaffen, in die das gebogene Kühlrohr eingelegt wird, um es unmittelbar darin umzuformen und aufzuweiten. Bei einem solchen Vorge­ hen sind Bodenplatte, Deckplatte und Randsteg zunächst nur lösbar miteinander zu verbinden. Die explosive Ver­ schweißung erfolgt dann ohne weitere Verlagerung des Kühl­ rohrgebildes.

Der erfindungsgemäße Kühlkasten kann mit einer Montage­ platte versehen werden, um die Montage im Hochofen und die Verbindung zu einem Kühlmittelanschluß zu vereinfachen.

Claims (21)

1. Kühlkasten, insbesondere für Hochöfen, mit minde­ stens einem im wesentlichen in einer Ebene verlaufenden mehrfach abgebogenen Kühlrohr, das mit zwei Anschlußöffnun­ gen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (2, 9) bzw. die Kühlrohre gemeinsam einerseits von einer Bo­ denplatte (6) und andererseits von einer Deckplatte (8) ab­ gedeckt sind und daß die Bodenplatte (6) und die Deckplatte (8) mit dem Kühlrohr (2, 9) bzw. den Kühlrohren explosiv verschweißt sind.

2. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre aus mindestens zwei ineinandergeschachtelten U-förmigen Rohrabschnitten (12, 13, 14) besteht bzw. bestehen, deren Enden an einer End­ platte (16, 29) festgelegt sind, die wenigstens einen an En­ den von Rohrabschnitten (12, 13, 14; 22, 23, 24) sich an­ schließenden Umlenkkanal (19, 30) zwischen U-förmigen Rohrabschnitten (12, 13, 14) und Durchlässe (17, 18) zur Bil­ dung der Anschlußöffnungen (25 bis 28) aufweist.

3. Kühlkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wandstärke des äußersten U-förmigen Rohrab­ schnitts (12, 22) größer ist als die der anderen Rohrab­ schnitte (13, 14; 23, 24).

4. Kühlkasten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Endplatte (16, 29) mit den Rohrab­ schnitten (12, 13, 14; 22, 23, 24), der Bodenplatte (20) und der Deckplatte (21) explosiv verschweißt ist.

5. Kühlkasten nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Endplatte (16, 29) eine Monta­ geplatte (31) vorgesetzt ist.

6. Kühlkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Montageplatte (31) mit der Endplatte (16, 29) explosiv verschweißt ist.

7. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Bodenplatte (6) und Deckplatte (8) angeordneter Randsteg (7) die Ge­ samtheit des Kühlrohres bzw. der Kühlrohre rahmenartig um­ schließt.

8. Kühlkasten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Randsteg (7) Teil der Bodenplatte (6) oder der Deckplatte (8) ist.

9. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühlrohr (2, 9) bzw. den Kühlrohren einerseits und der Bodenplatte (6) sowie der Deckplatte (8) andererseits Freiräume ver­ bleiben, die durch metallische Einlagen ausgefüllt sind.

10. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (2, 9) bzw. die Kühlrohre in der Gesamtheit dem Raum zwischen der Bo­ denplatte (6) und der Deckplatte (8) angepaßt sind und die­ sen Raum im wesentlichen vollständig ausfüllen.

11. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (3, 4) in einer seiner Schmalseiten (8) liegen.

12. Kühlkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 10 da­ durch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (3, 4) in der Bodenplatte (6) oder in der Deckplatte (8) liegen.

13. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (3, 4) von den Enden des Kühlrohrs bzw. der Kühlrohre gebil­ det sind.

14. Kühlkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (2, 9) bzw. die Kühl­ rohre an den Enden geschlossen und die Anschlußöffnungen (3, 4) durch Bohrungen gebildet sind.

15. Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (2, 9) bzw. die Kühlrohre, die Bodenplatte (6), die Deckplatte (8) und der Randsteg (7) zumindest überwiegend aus Kupfer bestehen.

16. Verfahren zur Herstellung eines Kühlkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre in die gewünschte Form gebogen, dann zwischen Bodenplatte und Deckplatte einge­ bracht und anschließend explosiv mit der Bodenplatte und der Deckplatte verschweißt wird bzw. werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß U-förmige Rohrabschnitte zur Bildung des Kühlrohrs bzw. der Kühlrohre verwendet werden, die mit ihren Enden an eine Endplatte angeschlossen werden, welche dann ebenfalls mit explosiv verschweißt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem explosiven Verschweißen metal­ lische Einlagen in etwaige Freiräume zwischen dem Kühlrohr bzw den Kühlrohren einerseits und der Bodenplatte sowie der Deckplatte andererseits eingebracht werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre vor dem explosiven Verschweißen mit einem entfernbaren Feststoff gefüllt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre nach dem Biegen mit einem Randsteg umschlossen oder in einen von einem Randsteg umschlossenen Raum zwischen Boden­ platte und Deckplatte eingesetzt wird bzw. werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre nach dem Biegen in eine kastenförmige Matrize eingelegt wird bzw. werden, deren Innenabmessungen den Abmessungen zwischen Bodenplatte und Deckplatte entsprechen, daß dann das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre an eine Hydraulik-Druck­ quelle angeschlossen wird bzw. werden, daß mittels eines unter Druck stehenden Hydraulik-Mediums das Kühlrohr bzw. die Kühlrohre aufgeweitet wird bzw. werden und den Innen­ raum der Matrize im wesentlichen völlig ausfüllt bzw. aus­ füllen und daß schließlich das so geformte Kühlrohr bzw. die so geformten Kühlrohre zwischen Bodenplatte und Deck­ platte eingelegt und damit explosiv verschweißt werden.