EP0731180A1 - Kühlplatte für Schachtöfen - Google Patents

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EP0731180A1
EP0731180A1 EP95117747A EP95117747A EP0731180A1 EP 0731180 A1 EP0731180 A1 EP 0731180A1 EP 95117747 A EP95117747 A EP 95117747A EP 95117747 A EP95117747 A EP 95117747A EP 0731180 A1 EP0731180 A1 EP 0731180A1
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cooling
cooling plate
copper
plate
blind bores
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Axel Ing. Kubbutat
Werner Ing. Otremba
Karl Ing. Spickermann
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/24—Cooling arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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 plate for shaft furnaces provided with a refractory lining, in particular blast furnaces, consisting of copper or a low-alloy copper alloy with coolant channels arranged in their interior, the cooling plate being made from a forged or rolled ingot and the cooling channels being arranged as vertically running blind bores .
  • Such cooling plates are usually arranged between the furnace shell and the furnace lining and connected to the cooling system of the shaft furnace. On the side facing the inside of the furnace, the cooling elements are partially provided with refractory material.
  • a cooling plate is known in which the cooling channels are formed by pipes cast in cast iron and the lower edge of the plate body is designed as a support lug for the refractory masonry.
  • the support nose is also connected to the cooling system.
  • Plates made of cast copper are also known, in which the cooling channels are either formed by cast pipes or are cast directly.
  • the structure of cast copper is not as homogeneous and dense as that of forged or rolled copper. As a result, the heat conduction of copper casting is poorer and the strength is lower.
  • an oxide layer between the pipe and the copper block prevents heat conduction.
  • a cooling plate which is made from a forged or rolled ingot and where the cooling channels are vertical blind holes which are made by deep mechanical drilling.
  • the structure of the cooling plate is much denser and more homogeneous than that of a cast copper plate; Blowholes, as they often occur with cast copper plates, are excluded.
  • the strength values are higher and the thermal conductivity is more uniform and higher than that of the cast copper plates.
  • the target position of the holes according to height and side is adhered to exactly, thereby ensuring even heat dissipation.
  • the cooling plate is lined with refractory bricks or with a refractory ramming compound on the side facing the furnace interior. This reduces the cooling surface of the plate and, in the event of wear or loss of the refractory furnace lining, the heat removal from the furnace is limited. Furthermore, the cooling of the plate should be so intensive that the temperature of the hot plate side is kept well below the softening temperature of copper.
  • a cooling plate made from a forged or rolled copper ingot in which cooling channels are introduced to cool the edge zones in addition to the vertical blind holes, which are vertical or horizontal blind holes of smaller diameter around the vertically arranged blind holes in the edges are introduced.
  • a disadvantage of these rolled or forged copper cooling plates is, however, that the load-bearing capacity of the masonry or the facing masonry at the head ends of the cooling plate is not optimal and the service life of the refractory ramming masses or ff-stones is therefore not sufficient.
  • the object of the invention is therefore to provide a cooling plate in which the reinforced head ends are included in the cooling system and the heat dissipation in this area of the plates is also carried out uniformly and homogeneously, so that there is also an improved cooling of the refractory furnace lining and the furnace shell is guaranteed.
  • an additional cooling element is therefore detachably attached to the forged or rolled copper cooling plate in the upper or lower area, into which vertical and horizontal blind bores are made. These vertical and horizontal blind bores are sealed in a known manner at the ends by welded or soldered plugs and connected to the blast furnace cooling system via copper pipe sockets.
  • a bead for the refractory masonry can also be forged from the copper raw block, the drilling of the vertical and horizontal cooling tubes in this bead takes place in the known manner.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through the cooling plate (1) with, for example, four vertically arranged blind holes (2, 3) and with the vertical (5) and horizontal (6) blind holes introduced in the cooling element (4).
  • the cooling water for the blind bores (3) is supplied from below via the pipe attachments (2) connected to the coolant supply lines, and for the vertical and horizontal blind bores (5, 6) of the cooling element (4) also via pipe sections (2).
  • the cooling circuits of the cooling plate (1) and the cooling element (4) are connected to the cooling system of the blast furnace as separate cooling circuits.
  • Fig. 2 shows a section through the cooling plate (1) with the vertically arranged blind holes (3), which are known Are closed at the lower end by welding or soldering points.
  • the cooling water is supplied and removed via the pipe sections (2).
  • cooling plate (1) In the upper part of the cooling plate (1) there is a detachable cooling segment (4) into which vertical (5) and horizontal blind bores (6) are made.
  • the horizontal blind bores (6) are also arranged in the cooling plate (1) in order to ensure the cooling water supply and discharge via the pipe attachments (2) through the wall of the blast furnace shell (10).
  • grooves (8) are worked into the cooling plate (1) and into the cooling element (4) on the side facing the inside of the furnace, each of which is delimited by webs (7) become.
  • Fig. 3 shows a cooling plate (1) with a bead (9) forged from the ingot, in which vertical (5) and horizontal (6) blind holes are made.
  • the horizontal blind bores (6) are connected to the cooling circuit of the blast furnace by means of pipe extensions (2) through the wall of the blast furnace shell (10).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte (1) für einen Hochofen aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohling, der aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung erzeugt wurde. In die Kühlplatte (1) mit den vertikal angeordneten Sackbohrungen (3) wird im oberen bzw. im unteren Teil der Kühlplatte (1) ein lösbares Kühlelement (4) mit eigenen vertikalen und horizontalen Sackbohrungen (5, 6) angeordnet. Die Kühlmittelzu- bzw. abfuhr für die Sackbohrungen (5, 6) des Kühlelementes (4) erfolgt über eigene Rohransätze (2), die für die Sackbohrungen (3) über die Rohransätze (2), beide Kühlkreisläufe sind über die Rohransätze (2) durch die Wand des Hochofenpanzers (10) mit dem Kühlkreislauf des Hochofens verbunden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen, wobei die Kühlplatte aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle als vertikal verlaufende Sackbohrungen angeordnet sind.
  • 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.
  • Aus der DE 39 25 280 ist eine Kühlplatte bekannt, bei der die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene Rohre gebildet werden und die Unterkante des Plattenkörpers als Tragnase für das feuerfeste Mauerwerk ausgebildet ist. Auch die Tragnase ist an das Kühlsystem angeschlossen. 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.
  • Aus der DE 29 07 511 ist eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und wo die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind, welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind. Das Gefüge der Kühlplatte ist wesentlich dichter und homogener als das einer Kupfergußplatte; Lunker, wie sie bei Kupfergußplatten häufig auftreten, sind ausgeschlossen. 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 genau eingehalten und dadurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet.
  • Die Kühlplatte ist an der dem Ofeninnern zugekehrten Seite mit feuerfesten Steinen oder mit einer feuerfesten Stampfmasse ausgekleidet. Dadurch wird die Kühlfläche der Platte verkleinert und im Falle des Verschleißes bzw. des Verlustes der feuerfesten Ofenauskleidung wird der Wärmeentzug aus dem Ofen begrenzt. Ferner sollte die Kühlung der Platte so intensiv sein, daß die Temperatur der heißen Plattenseite weit unter der Erweichungstemperatur von Kupfer gehalten wird.
  • Aus der bisher unveröffentlichten EP 94 11 5821.4 ist eine aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferrohblock gefertigte Kühlplatte bekannt, bei der zur Kühlung der Randzonen zusätzlich zu den vertikal verlaufenden Sackbohrungen Kühlkanäle eingebracht werden, die als vertikale oder horizontale Sackbohrungen kleineren Durchmessers um die vertikal angeordneten Sackbohrungen in die Ränder eingebracht werden.
  • Nachteilig bei diesen gewalzten oder geschmiedeten Kupferkühlplatten ist jedoch, daß die Tragfähigkeit des Mauerwerkes bzw. des Vormauerwerkes an den Kopfenden der Kühlplatte nicht optimal ist und dadurch auch die Standzeiten der feuerfesten Stampfmassen bzw. ff-Steine nicht ausreichend ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Kühlplatte zu schaffen, bei der die verstärkten Kopfenden in das Kühlsystem einbezogen werden und die Wärmeabfuhr in diesem Bereich der Platten ebenfalls gleichmäßig und homogen erfolgt, so daß auch dort eine verbesserte Kühlung der feuerfesten Ofenauskleidung und des Ofenpanzers gewährleistet wird.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt in der Weise, wie es im Hauptanspruch angegeben ist, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Erfindungsgemäß werden daher in die geschmiedete oder gewalzte Kupferkühlplatte im oberen bzw. unteren Bereich ein zusätzliches Kühlelement lösbar angebracht, in das vertikale und horizontale Sackbohrungen eingebracht werden. Diese vertikalen und horizontalen Sackbohrungen werden in bekannter Weise endseitig durch verschweißte oder verlötete Stopfen dicht verschlossen und über Kupferrohrstutzen mit dem Kühlsystem des Hochofens verbunden.
  • Anstelle eines lösbaren Kühlelementes kann eine Wulst für das feuerfeste Mauerwerk auch aus dem Kupferrohblock geschmiedet werden, das Bohren der vertikalen und horizontalen Kühlrohre in diesen Wulst erfolgt in der bekannten Art und Weise.
  • Die Erfindung wird anhand von schematischen Ausführungszeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch die Kühlplatte
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch die Kühlplatte mit einem lösbar angebrachten Kühlelement
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch die Kühlplatte mit einem ausgeschmiedeten Wulst.
  • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Kühlplatte (1) mit beispielsweise vier vertikal angeordneten Sackbohrungen (2, 3) sowie mit den in dem Kühlelement (4) eingebrachten vertikalen (5) und horizontalen (6) Sackbohrungen.
  • Die Zuführung des Kühlwassers bei den Sackbohrungen (3) erfolgt von unten über die mit den Kühlmittelversorgungsleitungen verbundenen Rohransätzen (2), bei den vertikalen und horizontalen Sackbohrungen (5, 6) des Kühlelementes (4) ebenfalls über Rohrstücke (2). Die Kühlkreisläufe der Kühlplatte (1) und des Kühlelementes (4) werden als getrennte Kühlkreisläufe an das Kühlsystem des Hochofens angeschlossen.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Kühlplatte (1) mit den vertikal angeordneten Sackbohrungen (3), die in bekannter Weise am unteren Ende durch Schweiß- bzw. Lötstellen verschlossen sind. Die Kühlwasserzu- bzw. abfuhr erfolgt über die Rohrstücke (2).
  • Im oberen Teil der Kühlplatte (1) ist ein lösbares Kühlsegment (4) angebracht, in das vertikale (5) und horizontale Sackbohrungen (6) eingebracht sind. Die horizontalen Sackbohrungen (6) werden auch in der Kühlplatte (1) angeordnet, um die Kühlwasserzu- und abfuhr über die Rohransätze (2) durch die Wand des Hochofenpanzers (10) zu gewährleisten.
  • Für das Einbringen von Feuerfest-Material, entweder Steine oder Spritz-/Stampfmassen, sind auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite in die Kühlplatte (1) und in das Kühlelement (4) Nuten (8) eingearbeitet, die jeweils durch Stege (7) begrenzt werden.
  • Fig. 3 zeigt eine Kühlplatte (1) mit einem aus dem Rohblock ausgeschmiedeten Wulst (9), in dem vertikale (5) und horizontale (6) Sackbohrungen eingebracht sind. Auch hier sind die horizontalen Sackbohrungen (6) über Rohransätze (2) durch die Wand des Hochofenpanzers (10) mit dem Kühlkreislauf des Hochofens verbunden.
    • Bezugsziffernliste:
    • 1
    Kühlplatte
    2
    Rohransätze/Rohrstücke
    3
    Sackbohrungen in 1
    4
    Kühlsegment
    5
    Sackbohrungen in 4 bzw. in 9
    6
    Sackbohrungen in 1, 4 bzw. 9
    7
    Stege
    8
    Nuten
    9
    Verstärktes Kühlsegment/Wulst
    10
    Hochofenpanzer

Claims (5)

  1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen, wobei die Kühlplatte aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf der Kühlplatte (1) ein Kühlsegment (4) mit vertikal verlaufenden Sackbohrungen (5) lösbar befestigt ist,
    daß die vertikalen Sackbohrungen (5) jeweils am Ende mit horizontal verlaufenden Sackbohrungen (6) verbunden sind und in horizontal verlaufende Rohrstücke (2) einmünden.
  2. Kühlplatte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlsegment (4) im oberen bzw. unteren Bereich der Kühlplatte (1) auf der Seite der Stege (7) und Nuten (8) lösbar befestigt ist.
  3. Kühlplatte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlsegmet (4) an jeder beliebigen Stelle der Kühlplatte (1) auf der Seite der Stege (7) und Nuten (8) lösbar befestigt ist.
  4. Kühlplatte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlelement (4) eine rechteckige bzw. quadratische Form aufweist.
  5. Kühlplatte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein verstärktes Kühlsegment (9) im oberen bzw. unteren Bereich der Kühlplatte (1) auf der Seite der Stege (7) und Nuten (8) mit vertikal (5) und horizontal (6) verlaufenden Sackbohrungen angeordnet ist.
EP95117747A 1995-02-07 1995-11-10 Kühlplatte für Schachtöfen Revoked EP0731180B1 (de)

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