EP0029081A1 - Kühlelement für einen metallurgischen Ofen - Google Patents

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EP0029081A1
EP0029081A1 EP80103874A EP80103874A EP0029081A1 EP 0029081 A1 EP0029081 A1 EP 0029081A1 EP 80103874 A EP80103874 A EP 80103874A EP 80103874 A EP80103874 A EP 80103874A EP 0029081 A1 EP0029081 A1 EP 0029081A1
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cooling
cooling element
inlet
outlet
plane
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Arno Dr.-Ing. Engel
Walter Ing. Grad. Laucht
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Hoesch Werke AG
Hoesch AG
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor

Definitions

  • the invention relates to a cooling element for a metallurgical furnace, in particular a blast furnace, with pipes made of steel poured into a duss body and carrying coolant and a refractory lining which is anchored in the inside face of the cooling element in recesses running parallel to the broad side of the cooling element, and the wall a metallurgical furnace formed from such cooling elements.
  • a plate cooler or stave cooler consists of a cast iron body in which steel pipes are arranged, through which the coolant flows, which usually consists of water, water vapor or a water vapor-water constriction.
  • the cast body On the side facing the inside of the furnace, the cast body has recesses into which refractory material is inserted, for example, by being taped or cast into the cast body, cf. DE-GM 7 331 936, DE-PS 1 925 478.
  • the individual cooling tubes of a cooling element are connected to one another in a known manner with the cooling tubes of adjacent cooling elements in such a way that the tube inlet connection piece of a cooling element and the tube outlet connection piece of the adjacent element are guided through the furnace wall or the furnace shell to the outside and are connected to one another there within a pipe bend. Due to this previously considered necessary merging of the cooling pipes outside the furnace and the butt-jointed edges of adjacent cooling elements, uncooled areas lying directly next to each other in one plane arise, i.e. Areas where heat dissipation is difficult. The result of this poor or difficult heat dissipation is destruction of the cast body in the region of the joints, in particular the horizontal joints of adjacent cooling elements. Depending on the extent of the damage, repairs are necessary, some of which can only be carried out when the furnace is at a standstill.
  • the invention has for its object to provide a cooling element and a wall for a metallurgical furnace of the type mentioned above, by which the disadvantages of the known cooling elements are avoided and by which, in particular, the heat dissipation in the region of abutting cooling elements is improved and thus a Destruction of the cooling elements should be prevented with extensive repairs in these areas
  • cooling tubes each start with their respective inlet ends in one inlet level and end with their outlet levels in one outlet level, the inlet ends of the cooling tubes advantageously begin alternately in one inlet level and in the second inlet level and end alternately in one outlet level and the second outlet level.
  • the second inlet level is assigned to the first inlet level and the first outlet level is assigned to the second inlet level.
  • an entry level in the area of the tooth gaps on one side of the cooling element is advantageously assigned an exit level in the area of the tooth tips on the opposite side of the cooling element and a further entry level in the area of the tooth tips is assigned an exit level in the area of the tooth spaces on the opposite side of the cooling element.
  • tooth tips and tooth gaps are preferably arranged in the transverse edges of the cooling element.
  • the wall of a metallurgical furnace preferably a blast furnace, is constructed from the cooling elements in such a way that three levels of inlet ends and outlet ends of the cooling tubes have been formed by the inlet planes and the outlet planes of two interlocking cooling elements.
  • a common middle plane is expediently formed due to the interlocking or intermeshing through an inlet plane of a cooling element and through an outlet plane and through an outlet plane of the adjacent cooling element.
  • the inlet ends and outlet ends of the cooling tubes of adjacent cooling elements outside the furnace wall are expediently connected to one another by pipe bends.
  • the advantages of the cooling element according to the invention can be seen in particular in that the heat dissipation in the region of abutting cooling elements in the furnace wall of a metallurgical furnace is significantly improved and accelerated, so that destruction of the cooling elements in these regions of a furnace wall is prevented. As a result, the furnace walls have a longer shelf life, resulting in less furnace downtime and lower repair costs.
  • cooling element 1 for cooling the furnace wall of a metallurgical furnace, e.g. of a blast furnace, from a cast body 2, in which, e.g. four cooling pipes 3, 4 are embedded or cast.
  • the ends of the cooling tubes 3, 4 are led out of the cast body 2 on the broad side, cf. Fig. 2 to 4, the usual way in the lower ends of the cooling tubes, the cooling medium and exits from the upper.
  • the mutually opposite transverse edges 5 of the cooling element 1 are tooth-shaped, wherein each tooth head 6 of a transverse edge 5a has a tooth gap 7 in the transverse edge 5b.
  • the cooling tubes 3 begin in the region of the transverse edge 5b in the region of one tooth gap 7 and end in the region of the transverse edge 5a in the region of the corresponding opposite tooth head 6.
  • the cooling tubes 4 begin in the region of the transverse edge 5b in the region of one Tooth tip it 6 and end in the area a tooth gap 7 of the transverse edge 5a, there are thus arranged in a transverse edge 5 of a cooling element 1, in the example shown with four cooling tubes, two cooling tubes 3 and two cooling tubes 4 each with their respective inlet ends in one plane, identified by E1 and E2 .
  • FIG. 5 and 6 show a detail from a preferred embodiment of a furnace wall of a metallurgical furnace, namely a blast furnace, which is assembled from cooling elements 1 according to FIGS. 1-4.
  • FIG. 5 shows that through the outlet planes A1, A2 and the inlet planes E1 and E2 of two, with the transverse edges 5 adjacent or abutting cooling elements 1 three planes with inlet and outlet ends of the cooling tubes 3, 4 are formed.
  • This level G is formed by the alternately nobon tube outlets "c" of the outlet level A2, which alternate with the tube inlets "d” of the inlet level E2 one Adjacent cooling element 1.
  • a pipe outlet for example the outlet plane A1
  • a pipe outlet "a” in the area of a tooth gap 7 is connected to the pipe inlet "d” in the tooth head of the adjacent cooling element 1 via pipe elbow 9.

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Abstract

Die Erfindung besteht aus einem Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, sowie einer aus solchen Kühlelementen zusammengesetzten Wand eines metallurgischen Ofens, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist. Zur Verbesserung und Beschleunigung der Wärmeableitung im Bereich aneinanderstoßender Kühlelemente in der Ofenwand des metallurgischen Ofens sowie zur Verhinderung der Zerstörung der Kühlelemente in diesen Bereichen einer Ofenwand, d. h. zur Verlängerung der Haltbarkeit der Ofenwände weisen einander gegenüberliegende Ränder (5) bzw. Seiten des Kühlelementes (1) eine zahnförmige Ausbildung mit Zahnköpfen (6) und Zahnlücken (7) auf wobei für die Kühlrohre (3, 4) jeweils zwei Eintritts(E1, E2) und zwei Austrittsebenen (A1, A2) vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen dußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofinseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist, sowie die Wand eines metallurgischen Ofens, die aus derartigen Kühlelementan gebildet ist.
  • Es ist bekannt, in die Wände metallurgischer öfen Kühlelemente unterschiedlicher Ausführung zum Schutz der Ofonwände einzubauen. In den letzten Jahren hat sich, insbesondere für Hochöfen, eine Ausführungsform immer mehr durchgesetzt, die als Plattenkühler bzw. "stave cooler" bekannt ist. Ein derartiger Plattenkühler bzw. ein solches Kühlelement besteht aus einem Gußeisenkörper, in dem Stahlrohre angeordnet sind, durch die das Kühlmittel fließt, das meist aus Wasser, Wasserdampf oder aus einem wasserdamp-Wasser-Geenge besteht. An der dem Ofeninneren zugewandten Seite besitzt der Gußkörper Aussparungen, in die feuerfestes Mterial eingefügt wird, z.B. in den Gußkörper eingeklobt oder eingcsossen, vgl. DE-GM 7 331 936, DE-PS 1 925 478.
  • Die einzelnen Kühlrohre eines Kühlelementes werden in bekannter Weise mit den Kühlrohren benachbarter Kühlelemente in der Weise miteinander verbunden, daß die Rohreintrittsstutzen eines Kühlelementes und die Rohraustrittsstutzen des benachbarten Elementes durch die Ofenwand bzw. den Ofenpanzer nach außen geführt und dort innerhalb eines Rohrbogens miteinander verbunden werden. Aufgrund dieser bisher als notwendig erachteten Zusammenführung der Kühlrohre außerhalb des Ofens und der stumpf aneinanderstoßenden Kanten benachbarter Kühlelemente, entstehen unmittelbar nebeneinander in einer Ebene liegende ungekühlte Bereiche, d.h. Bereiche, in denen die Wärmeableitung erschwert ist. Die Folge dieser schlechten bzw. erschwerten Wärmeableitung ist eine Zerstörung des Gußkörpers im Bereich der Fugen, insbesondere der Horizontalfugen benachbarter Kühlelemente. Je nach Umfang der Schäden sind Reparaturen erforderlich, die zum Teil nur bei einem Ofenstillstand auszuführen sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement und eine Wand für einen metallurgischen Ofen der'eingangs genannten Art zu schaffen, durch das bzw. die die Nachteile der bekannten Kühlelmente vermeeden werden und durch das insbesondere die Wärmeableitung im Bereich aneinanderstoßender Kühlelemente verbessert und damit eine Zerstörung der Kühlelemente mit aufwendigen Reparaturen in diesen Bereichen verhindert werden soll
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, daß einander gegenüberliegende Ränder bzw. Seiten des Kühlelementes eine zahnförmige Ausbildung mit Zahnköpfen und Zahnlücken aufweisen, wobei für die Kühlrohre jeweils zwei Eintritts- und zwei Austrittsebenen vorgesehen sind. In bevorzugter Weise beginnen jeweils zwei Kühlrohre mit ihren jeweiligen Einlaßenden in je einer Einlaßebene und enden mit ihren Austrittsebenen in je einer Austrittsebene, dabei beginnen vorteilhafter Weise die Einlaßenden der Kühlrohre wechselweise in der einen Einlaßebene und in der zweiten Einlaßebene und enden wechselweise in der einen Auslaßebene und der zweiten Auslaßebene. Hierbei ist zwekmäßiger Weise der ersten Einlaßebene die zweite Auslaßebene und der zweiten Einlaßebene die erste Auslaßebene zugeordnet.
  • Im einzelnen wird mit Vorteil einer Eintrittsebene im Bereich der Zahnlücken der einen Seite des Kühlelementes eine Austrittsebene im Bereich der Zahnköpfe der gegenüberliegenden Seite des Kühlelementes zugeordnet und einer weiteren Eintrittsebene im Bereich der Zahnköpfe eine Austrittsebene im Bereich der Zahnlücken der gegenüberliegenden Seite des Kühlelementes zugeordnet. Bevorzugter Weise werden im allgemeinen Zahnköpfe und Zahnlücken in den Querrändern des Kühlelementes angeordnet. Aus den Kühlelementen wird nach der Erfindung weiterhin die Wand eines metallurgischen Ofens, vorzugsweise eines Hochofens in der Weise aufgebaut, daß durch die Einlaßebenen und die Auslaßebcnen von zwei ineinander verzahnten Kühlelomanten drei Ebenen von Einlaßenden und Auslaßenden der Kühlrohre gebildet worden.
  • In zweckmäßiger Weise wird bei zusammengebauten Kühlelementen infolge der Verzahnung bzw. des Ineinander- greifens eine gemeinsame mittlere Ebene gebildet durch eine Einlaßebene eines Kühlelementes und durch eine Auslaßebene und durch eine Auslaßebene des benachbarten Kühlelementes. In zweckmäßiger Weise werden im übrigen jeweils die Einlaßenden und Auslaßenden der Kühlrohre benachbarter Kühlelemente außerhalb der Ofenwand durch Rohrbogen miteinander verbunden.
  • Die Vorteile des Kühlelementes nach der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Wärmeableitung im Bereich aneinanderstoßender Kühlelemente in der Ofenwand eines metallurgischen Ofens wesentlich verbessert und beschleunigt wird, so daß eine Zerstörung der Kühlelemente in diesen Bereichen einer Ofenwand verhindert wird. Im Ergebnis wird eine längere Haltbarkeit der Ofenwände erzielt, wodurch weniger Ofenausfallzeiten und geringere Reparaturkosten zu verzeichnen sind.
  • Das Kühlelement nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 ein einzelnes Kühlelement in Vorderansicht,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht in Pfeilrichtung II in Fig. 1
    • Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III in Fig. 1
    • Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 1
    • Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer aus Kühlelementen gebildeten Hochofenwand und
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI in Fig. 5.
  • Wie aus den Fig. 1 - 4 hervorgeht, besteht ein Kühlelement 1 zum Kühlen der Ofenwand eines metallurgischen Ofens, z.B. eines Hochofens, aus einem Gußkörper 2, in den mit Abstand voneinander in Längsrichtung z.B. vier Kühlrohre 3, 4 eingelassen bzw. eingegossen sind. Die Enden der Kühlrohre 3, 4 sind aus dem Gußkörper 2 an der Breitseite herausgeführt, vgl. Fig. 2 bis 4, wobei üblicher Weise in die unteren Enden der Kühlrohre das Kühlmedium eintritt und aus den oberen austritt.
  • Wie weiter in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, sind die einander gegenüberliegenden Querränder 5 des Kühlelementes 1 zahnförmig ausgebildet, wobei jeweils einem Zahnkopf 6 eines Querrandes 5a eine Zahnlücke 7 im Querrand 5b gegenüberliegt. Entsprechend dieser Verzahnung der Querränder 5 beginnen im Bereich des Querrandes 5b die Kühlrohre 3 im Bereich je einer Zahnlücke 7 und enden im Bereich des Querrandes 5a im Bereich des entsprechenden gegenüberliegenden Zahnkopfes 6. Die Kühlrohre 4 dagegen beginnen im Bereich des Querrandes 5b im Bereich je eines Zahnkopf es 6 und enden im Bereich einer Zahnlücke 7 des Querrandes 5a, Es sind somit in einem Querrand 5 eines Kühlelementes 1, im dargestellten Beispiel mit vier Kühlrohren, jeweils zwei Kühlrohre 3 und jeweils zwei Kühlrohre 4 mit ihren jeweiligen Einlaßenden in je einer Ebene, gekennzeichnet durch E1 und E2, angeordnet.
  • In gleicher Weise wie die Einlaßenden der Kühlrohre 3, 4 sind auch ihre Austrittsenden in je einer Austrittsebene, gekennzeichnet durch A 1 und A2, angeordnet, wobei die Einlaßenden E1 mit den Einlaßenden der Kühlrohre 3 die Auslaßebene A2 zugeordnet ist. In entsprechender Weise ist der Einlaßebene E2 mit den Einlaßenden der Kühlrohre 4 die Auslaßebene A1 zugeordnet.
  • In den Ausnehmungen 8, die parallel zur Breitseite des Kühlelementes 1 verlaufen, vgl. Fig. 2 - 4, ist im übrigen die feuerfeste Auskleidung für die Innenseite des Ofens verankert.
  • Einen Ausschnitt aus einer bevorzugten Ausbildung einer Ofenwand eines metallurgischen Ofens, nämlich eines Hochofens, die aus Kühlelementen 1 gemäß Fig. 1 - 4 zusammengefügt ist, zeigen Fig. 5 und 6. Insbesondere aus Fig. 5 geht hervor, daß durch die Auslaßebenen A1, A2 und die Einlaßebenen E1 und E2 zweier, mit den Querrändern 5 benachbarter bzw. aneinanderstoßender Kühlelemente 1 drei Ebenen mit Einlaß- und Auslaßendender Kühlrohre 3,4 gebildet werden. Und zwar sind dies heb en derAuslaßebene A1 mit den Rohrauslässan "a" des einen Kühlelementes 1 und der Einlußebone E1 mit den Rohreinlüssen "b" des bonachbarten Kühlelementes 1 eine gemeinsame mittlere Ebene G. Diese Ebene G wird gebildet durch die abwechsolnd noboneinanderliegenden Rohrauslässe "c" der Auslaßebene A2, die sich abwechselnd mit den Rohroinlässen "d" der Einlaßobene E2 eines benachbarten kühlelementes 1. Dabei wird nicht unmittelbar ein Rohrauslaß z.B. der Auslaßebene A1 über einen Rohrbogen 9 mit einem Rohreinlaß der Einlaßebene E1 bzw. der Ebene G miteinander verbunden, sondern es wird jeweils der Rohrauslaß in einem Zahnkopf 6 mit dem Rohreinlaß in der Zahnlücke 7 des benachbarten Kühlelementes 1 miteinander verbunden. In gleicher Waise erfolgt die Verbindung z.B. eines Rohrauslasses "a" im Bereich einer Zahnlücke 7 mit dem Rohreinlaß "d" im Zahnkopf des benachbarten Kühlelementes 1 über Rohrbogen 9. Es sind somit jeweils die Auslaß- und die Einlaßenden der Kühlrohre 3 benachbarter Kühlelemente 1 und in gleicher Weise die Auslaß-und die Einlaßenden der Kühlrohre 4 der benachbarten Kühlelemente 1 über durch den Ofenpanzer 1o geführte Rohrbogen 8 miteinander verbunden.

Claims (10)

1. Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Ränder (5) bzw. Seiten des Kühlelementes (1) eine zahnförmige Ausbildung mit Zahnköpfen (6) und Zahnlücken (7) aufweisen, wobei für die Kühlrohre (3, 4) jeweils zwei Eintritts- (E1, E2) und zwei Austrittsebenen (A1, A2) vorgesehen sind.
2. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Kühlrohre (3) und zwei Kühlrohre (4) mit ihren jeweiligen Einlaßenden in je einer Einlaßebene (E1, E2) beginnen und mit ihren Austrittsenden in je einer Austrittsebene (A1, A2) enden.
3. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßenden der Kühlrohre (3, 4) wechselweise in der Einlaßebene (E1) und in der Einlaßebene (E2) beginnen und wechselweise in der Auslaßebene (A2) und der Auslaßebene (A1) enden.
4. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßübene (E1) die Auslaßebene (A2) und der Einlaßebene (E2) die Auslaßebene (A1) zugeordnet ist.
5. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer Eintrittsebene (E1) im Bereich der Zahnlücken (7) einer Seite des Kühlelementes (1) eine Austrittsebene (A2) im Bereich der Zahnköpfe (6) der gegenüberliegenden Seite des Kühlelementes (1) zugeordnet ist und einer weiteren Eintrittsebene (E2) im Bereich der Zahnköpfe (6) eine Austrittsebene (A1) im Bereich der Zahnlücken (7) der gegenüberliegenden Seite des Kühlelementes (1) zugeordnet ist.
6. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnköpfe (6) und Zahnlücken (7) in den Querrändern (5) des Kühlelementes (1) angeordnet sind.
7. Wand eines metallurgischen Ofens, insbesondere eines Hochofens, zusammengesetzt aus Kühlolementen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einlaßebenen (E1, E2) und die Auslaßebenen (A1, A2) von zwei ineinander verzahnten Kühlelementen (1) drei Ebenen von Einlaßenden und Auslaßenden der Kühlrohre (3 u. 4) gebildet werden.
8. Wand eines metallurgischen Ofens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame mittlere Ebene (G) gebildet ist, durch die Einlaßebene (E2) eines Kühlelementes (1) und durch die Auslaßebene (A2) des benachbarten Kühlelementes (1).
9. Wand eines metallurgischen Ofens nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Einlaßenden und Auslaßenden der Kühlrohre (3) und die Einlaßenden und Auslaßenden der Kühlrohre (4) benachbarter Kühlelemente (1) außerhalb der Ofenwand durch Rohrbogen (9) miteinander verbunden sind.
10. Wand eines metallurgischen Ofens nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Rohrauslaß (c) in einem Zahnkopf (6) eines Kühlelementes (1) mit einem Rohreinlaß (b) in der Zahnlücke (7) und jeweils ein Rohrauslaß (a) in der Zahnlücke (7) eines Kühlelementes (1) mit einem Rohreinlaß (d) in einem Zahnkopf (6) des benachbarten Kühlelementes (1) verbunden werden.
Bezugsziffern
1 Kühlelement
2 Gußkörper
3
4 Kühlrohr
5 Querrand
6 Zahnkopf
7 Zahnlücke
8 Ausnehmungen
9 Rohrbogen
1o Ofenpanzer
E1, E2 Einlaßebenen
A1, A2 Auslaßebenen
G gemeinsame mittlere Ebene aus E2 und A2
a Rohrauslässe in Auslaßebene A1
b Rohreinlässe in Einlaßebene E1
c Rohrauslässe in A2 (G)
d Rohreinlässe in E2 (G)
EP80103874A 1979-10-02 1980-07-08 Kühlelement für einen metallurgischen Ofen Expired EP0029081B1 (de)

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DE2939852A DE2939852C2 (de) 1979-10-02 1979-10-02 Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen

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EP0029081A1 true EP0029081A1 (de) 1981-05-27
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