EP0951371B1 - Verfahren zum herstellen einer kühlplatte für öfen zur eisen- und stahlerzeugung - Google Patents

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EP0951371B1
EP0951371B1 EP98904032A EP98904032A EP0951371B1 EP 0951371 B1 EP0951371 B1 EP 0951371B1 EP 98904032 A EP98904032 A EP 98904032A EP 98904032 A EP98904032 A EP 98904032A EP 0951371 B1 EP0951371 B1 EP 0951371B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
preform
ducts
cooling plate
plate
continuous casting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98904032A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0951371A1 (de
Inventor
Marc Solvi
Roger Thill
Yrjö LEPPÄNEN
Pertti MÄKINEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luvata Pori Oy
Paul Wurth SA
Original Assignee
Outokumpu Poricopper Oy
Paul Wurth SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from LU90003A external-priority patent/LU90003B1/de
Application filed by Outokumpu Poricopper Oy, Paul Wurth SA filed Critical Outokumpu Poricopper Oy
Publication of EP0951371A1 publication Critical patent/EP0951371A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/009—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of work of special cross-section, e.g. I-beams, U-profiles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a Cooling plate with integrated coolant channels for furnaces for iron or steel production, such as Blast furnaces, from a block of copper.
  • Such cooling plates for blast furnaces are also called “staves”. She are arranged on the inside of the furnace shell and have internal Coolant channels connected to the cooling system of the shaft furnace become. The surface facing the inside of the furnace is mostly with lined with a refractory material.
  • the first attempt was to cast copper cooling plates by molding produce, the internal coolant channels through a sand core in the Mold are formed.
  • this procedure has been used in practice not proven, since the cast copper plates often voids and porosities have an extremely negative impact on the life of the panels, the molding sand is difficult to remove from the cooling channels and / or Cooling channel in the copper is poorly designed.
  • a cooling plate which consists of a forged or rolled copper block.
  • the coolant channels are blind holes that are caused by mechanical deep drilling in the rolled copper block.
  • Voids and porosities in the plate are practically excluded.
  • Manufacturing costs of these cooling plates are, however, relatively high, because in particular that Deep drilling the cooling channels is complicated, time consuming and expensive.
  • the invention is therefore based on the object of a method to propose with the particularly high quality Have copper cooling plates manufactured cheaper. This task is accomplished by a Method according to claim 1 solved.
  • a preform is formed by means of a continuous casting mold Continuous casting cooling plate, inserts in the casting channel of the continuous casting mold in Generate continuous channels in the preform that in the finished cooling plate form coolant channels.
  • a continuously cast Preform can then be relatively easily, without complex deep drilling, a Complete the long-length cooling plate.
  • cavities and porosities in continuous casting are far greater can be prevented more effectively than when molding.
  • the mechanical strength of a continuously cast cooling plate is much higher than that of a molded cooling plate.
  • the heat transfer is optimal because the continuously cast channels are formed directly in the cast body. Since the cross section of the continuously cast channels is not necessarily circular must be, new advantageous possibilities regarding the design and arrangement of the coolant channels opened. It was also found that the special nature of the surface of a continuous cast Cooling plate is a good basis for the adhesion of a refractory spray compound brings with it.
  • the tines in the pouring channel can Continuous casting mold in a continuous direction grooves in one surface of the preform. These grooves enlarge the cooled surface the finished cooling plate and form anchors for a refractory Lining out.
  • such grooves can also be retrofitted into one Surface of the continuously cast preform incorporated, for example be milled. This procedure is necessary, for example, if the Grooves should run transverse to the continuous casting direction.
  • the thickness is the continuously cast preform is advantageously reduced by rolling.
  • the crystal structure of the copper becomes finer, which is beneficial to the mechanical and thermal properties of the finished cooling plate.
  • the reduction in rolling increases the manufacturing cost of the cooling plate, it can therefore be advantageous to use also continuously cast preforms for thicker ones Roll cooling plates.
  • the channels cast into the preform Surprisingly, this is not a major obstacle to subsequent rolling the preform. This is especially true if the cast in Channels have an elongated, for example oval cross section.
  • the continuously cast and, if necessary, rolled preform is transformed into two Cut a plate across the casting direction, two End faces are formed transversely to the casting direction, the distance between them in essentially corresponds to the desired length of the cooling plate. It is It should be noted that it is advantageous to have several from a continuously cast preform Cooling plates of the same or different lengths can be produced. The Manufacturing particularly long cooling plates is also without additional effort possible.
  • the plates separated from the preform have several parallel through channels that extend in the casting direction and in the two ends each form a junction.
  • the cross section of the cast channels advantageously has an elongated one Form that has its smallest dimension perpendicular to the cooling plate.
  • cooling plates can be produced with a smaller plate thickness than Cooling plates with drilled channels, which saves copper.
  • channels with elongated cross sections are also easier are to be produced during continuous casting.
  • Another advantage is that at Channels with elongated cross-sections have larger exchange surfaces on the coolant side can be achieved in the cooling plate.
  • Channels with elongated (such as Example oval) cross sections behave as already above indicated, also much more advantageous when rolling the preform than channels with circular cross sections.
  • connection holes opening connection holes for preliminary and Return lines drilled perpendicular to the back surface in the plate, and the frontal openings of the channels closed.
  • Connection holes can then be used to connect the one from the furnace shell with a cooling plate mounted on the furnace shell be brought out.
  • Each continuously cast channel can have its own lead and Have return connection. Multiple continuous cast channels can however, they can also be connected to one another by means of transverse bores. This Cross bores are then arranged and closed, for example, that a serpentine channel with a flow connection and a Return connection per cooling plate results.
  • the cooling plate can advantageously be bent and centered in such a way that their curvature is adapted to the curvature of the furnace. This is especially the case when cooling plates with a large width are used. This is also the case for cooling plates that are used in the blast furnace frame. Such cooling plates for the frame must indeed be as close as possible to the Nestle tanks around the pressures acting on the frame lining to record.
  • FIG. 1 and Figure 2 show schematically the structure of a continuous casting mold 10 for the method according to the invention.
  • This continuous casting mold 10 consists of Example of four cooled mold plates 12, 14, 16 and 18, one cooled Pour 20 for a melt, for example a low alloy Form copper melt.
  • the arrows 22 and 24 in Figure 1 indicate Flow connections and return connections for a coolant in the side Form plates 12 and 14.
  • the arrow 25 in Figure 1 shows the pouring direction.
  • each of these rod-shaped inserts 28 advantageously consists of an outer tube 32 which is closed at the end and an open one at the end Inner tube 34 which are arranged such that they have an annular gap 36 for the Train coolant.
  • the coolant overflows in the collector 30 a flow chamber 38 into the annular gap 36. It cools the outer tube 32 its entire length and emerges from the annular gap 36 in the lower end Inner tube 34 a. This inner tube 34 directs the coolant into a Return chamber 40 back in the collector 30.
  • the rod-shaped inserts 28 can also be designed as uncooled graphite rods.
  • the front mold plate 16 has a plurality of tines 26 having. The latter extend essentially over the entire length of the Molding plate 16 and protrude perpendicularly to the casting direction into the pouring channel 20 inside.
  • the above-described continuous casting mold 10 is used in accordance with the invention Cast strand, which forms a preform of the cooling plate to be produced.
  • the rod-shaped inserts 28 produce in the continuous cast Preform channels running in the continuous casting direction, the cross section of which the cross section of the rod-shaped inserts 28 is determined.
  • the tines 26 in of the mold plate 18 produce in the continuously cast preform in Longitudinal grooves running in the casting direction.
  • FIGS. 3 to 4 show a finished cooling plate 50 based on a continuously cast preform.
  • the preform of the cooling plate 50 was cast with a continuous mold that had no tines 26 so that the original preform essentially had a rectangular cross section without grooves.
  • Figure 3 are with Dashed lines indicated the three channels 52 according to the invention Continuous casting through which inserts were created in the continuous casting mold. This The inserts had an oval shape, as can be seen in FIG. 5.
  • ducts 52 opened Connection holes 62 for flow and return ports 64, 66 perpendicular to Plate surface drilled in the back 68 of the plate. Before the front The mouths 58 of the channels 52 are definitely closed by plugs 70 If necessary, the channels could be mechanically reworked become. To finalize the cooling plate 50 only had to Flow and return spout 64, 66, and mounting spigot 72 and Spacer 74 are attached to the plate.
  • FIG. 6 shows an arrangement of cooling plates 80 in which the grooves 82 were produced in this way directly during continuous casting.
  • the cooling plates 80 which are produced during the continuous casting extend Cooling channels 84 (see FIG. 7) are therefore parallel to the grooves 82.
  • the cooling plates 80 are arranged horizontally in the oven, i.e. that in the built-in cooling plates 80, the cooling channels 84 and the grooves 82 horizontally run.
  • the cooling plates 80 are bent and centered such that their Curvature adapted to the curvature of the blast furnace shell (not shown) is.
  • FIG. 7 shows with dashed lines an advantageous arrangement of the coolant channels in one of the cooling plates 80.
  • Three continuously cast channels 84 1 , 84 2 and 84 3 and two short transverse bores 86 and 88 can be seen.
  • the bore 86 connects the channels 84 1 and 84 2 at one end of the plate 80 and is closed with a plug 90.
  • the bore 88 connects the channels 84 2 and 84 3 at the other end of the plate 80 and is closed with a plug 92.
  • the channels 84 1 , 84 2 and 84 3 in the end faces 54, 56 of the plate 80 are also closed by plugs 70.
  • the reference number 94 shows a flow connection which opens into the channel 84 1
  • the reference number 96 shows a return connection which opens into the channel 84 3 .
  • the coolant that enters the plate 80 via the supply connection 94 must flow through the latter in a serpentine fashion before it can leave it again via the return connection 96.
  • FIG. 6 shows schematically how the supply and return connections 94, 96 of the individual cooling plates 80 are connected to one another via pipe bridges 98.
  • the cooling plate 80 like the cooling plate 50, could also have a flow and return connection for each cooling channel 84 1 , 84 2 and 84 3 .
  • the cooling plates in the furnace above the Blow molds are advantageously attached to the inside of the furnace facing the side with a fireproof spray compound.
  • the grooves 60, 82 are designed, for example, as dovetail grooves become. It is also advantageous to have the edges and corners of the grooves 60, 82 to round off generously. This will in fact increase the risk of cracking the refractory mass is reduced.
  • cooling plates for the frame of the blast furnace advantageously have one smooth front and back on. They are thinner than the cooling plates shown with grooves and are advantageous from a continuously cast preform manufactured, the thickness of which was reduced by rolling. You will be on the Diameter of the shell centered in the area of the frame, so that it Form-fit against the blast furnace shell with its smooth rear surface.
  • the frame lining with shaped stones made of carbon lies here form-fitting on the likewise smooth front of the cooling plates. This ensures that relatively thin cooling plates can withstand the high pressures that act on the frame lining without problems on the blast furnace can transmit.
  • All cooling plates shown have three continuously cast channels. Of course, you can also use the method according to the invention Cooling plates with more or less than three continuously cast channels getting produced.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte mit integrierten Kühlmittelkanälen für Öfen zur Eisen- oder Stahlerzeugung, wie zum Beispiel Hochöfen, aus einem Kupferblock.
Solche Kühlplatten für Hochöfen werden auch noch "Staves" genannt. Sie werden auf der Innenseite des Ofenpanzers angeordnet und weisen interne Kühlmittelkanäle auf, die an das Kühlsystem des Schachtofens angeschlossen werden. Ihre dem Inneren des Ofens zugekehrte Oberfläche ist meistens mit einem feuerfesten Material ausgekleidet.
Die meisten dieser Kühlplatten werden heute noch aus Gußeisen hergestellt. Da Kupfer jedoch eine weitaus bessere Wärmeleitfähigkeit als Gußeisen hat, wäre es wünschenswert auch kupferne Kühlplatten einzusetzen. Es wurden bis jetzt verschieden Herstellungsverfahren für kupferne Kühlplatten vorgeschlagen.
Zuerst wurde versucht, kupferne Kühlplatten durch Formgießen herzustellen, wobei die internen Kühlmittelkanäle durch einen Sandkern in der Gießform ausgebildet werden. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis jedoch nicht bewährt, da die gegossenen Kupferplatten öfters Lunker und Porositäten aufweisen, die sich äußerst negativ auf die Lebensdauer der Platten auswirken, der Formsand aus den Kühlkanälen schwierig zu entfernen ist und/oder der Kühlkanal im Kupfer mangelhaft ausgebildet ist.
Aus der GB-A-1571789 ist bekannt beim Formgießen der Kühlplatten den Sandkern durch eine vorgeformte metallische Rohrschlange aus Kupfer oder Edelstahl zu ersetzen. Letztere wird in der Gießform in den Kühlplattenkörper eingegossen und bildet einen schlangenförmigen Kühlmittelkanal aus. Auch dieses Verfahren hat sich in der Praxis nicht bewährt. Zwischen dem Kühlplattenkörper aus Kupfer und der eingegossenen Rohrschlange besteht nämlich, durch verschiedene Ursachen bedingt, ein hoher Wärmeübergangswiderstand, so daß sich eine relativ schlechte Kühlung der Platte ergibt. Weiterhin können auch bei diesem Verfahren Lunker und Porositäten im Kupfer nicht wirksam verhindert werden.
Aus der DE-A-2907511 ist eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gefertigt ist. Die Kühlmittelkanäle sind hierbei Sackbohrungen, die durch mechanisches Tiefbohren in den gewalzten Kupferblock eingebracht werden. Bei diesen Kühlplatten werden die vorerwähnten Nachteile des Formgießens vermieden. Insbesondere sind Lunker und Porositäten in der Platte praktisch ausgeschlossen. Leider sind die Herstellungskosten dieser Kühlplatten jedoch relativ hoch, da insbesondere das Tiefbohren der Kühlkanälen kompliziert, zeitaufwendig und teuer ist.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen mit dem sich insbesondere qualitativ hochwertige Kupferkühlplatten billiger herstellen lassen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird mittels einer Stranggießform eine Vorform der Kühlplatte stranggegossen, wobei Einsätze im Gießkanal der Stranggießform in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle in der Vorform erzeugen, die in der fertigen Kühlplatte Kühlmittelkanäle ausbilden. Aus der stranggegossenen Vorform läßt sich dann relativ einfach, ohne aufwendiges Tiefbohren, eine einsatzfähige Kühlplatte großer Länge fertigstellen. Hierzu ist insbesondere anzumerken, daß Lunker und Porositäten beim Stranggießen weitaus wirksamer verhindert werden können, als beim Formgießen. Weiterhin ist die mechanische Festigkeit einer stranggegossenen Kühlplatte weitaus höher, als die einer formgegossenen Kühlplatte. Der Wärmeübergang ist optimal, da die stranggegossenen Kanäle unmittelbar im gegossenen Körper ausgebildet sind. Da der Querschnitt der stranggegossenen Kanäle nicht unbedingt kreisrund sein muß, werden neue vorteilhafte Möglichkeiten betreffend die Gestaltung und Anordnung der Kühlmittelkanäle eröffnet. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die spezielle Beschaffenheit der Oberfläche einer stranggegossenen Kühlplatte gute Voraussetzungen für die Haftung einer feuerfesten Spritzmasse mit sich bringt.
Beim Stranggießen können durch Zinken im Gießkanal der Stranggießform in Stranggießrichtung verlaufende Nuten in einer Oberfläche der Vorform erzeugt werden. Diese Nuten vergrößern die gekühlte Oberfläche der fertigen Kühlplatte und bilden Verankerungen für eine feuerfeste Auskleidung aus. Solche Nuten können jedoch auch nachträglich in eine Oberfläche der stranggegossenen Vorform eingearbeitet, zum Beispiel eingefräst werden. Diese Vorgehensweise ist zum Beispiel erforderlich, falls die Nuten quer zu Stranggießrichtung verlaufen sollen.
Sollen besonders dünne Kühlplatten hergestellt werden, so wird die Dicke der stranggegossenen Vorform vorteilhaft durch Walzen reduziert. Durch das Walzen wird die Kristallstruktur des Kupfers feiner, was sich günstig auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften der fertigen Kühlplatte auswirkt. Obwohl die Walzreduktion die Herstellungskosten der Kühlplatte erhöht, kann es somit von Vorteil sein, auch stranggegossene Vorformen für dickere Kühlplatten zu walzen. In diesem Zusammenhang ist besonders hervorzuheben, daß die in die Vorform eingegossenen Kanäle überraschenderweise kein wesentliches Hindernis für das nachträgliche Walzen der Vorform darstellen. Dies gilt insbesondere dann, falls die eingegossenen Kanäle einen länglichen, zum Beispiel ovalen Querschnitt aufweisen.
Aus der stranggegossenen und ggf. gewalzten Vorform wird durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung ein Platte herausgetrennt, wobei zwei Stirnflächen quer zur Gießrichtung ausgebildet werden, deren Abstand im wesentlichen der gewünschten Länge der Kühlplatte entspricht. Es ist anzumerken, daß aus einer stranggegossenen Vorform vorteilhaft mehrere Kühlplatten gleicher oder verschiedener Länge hergestellt werden können. Das Herstellen besonders langer Kühlplatten ist ebenfalls ohne Mehraufwand möglich. Die aus der Vorform herausgetrennten Platten weisen mehrere parallele Durchgangskanäle auf, die sich in Gießrichtung erstrecken und in den zwei Stirnseiten jeweils eine Einmündung ausbilden.
Der Querschnitt der eingegossenen Kanäle weist vorteilhaft eine längliche Form auf, die ihre kleinste Ausdehnung senkrecht zur Kühlplatte hat. Hierdurch können Kühlplatten mit einer geringeren Plattendicke hergestellt werden als Kühlplatten mit gebohrten Kanälen, wodurch Kupfer eingespart wird. Es ist ebenfalls anzumerken, daß Kanäle mit länglichen Querschnitten auch einfacher beim Stranggießen herzustellen sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Kanälen mit länglichen Querschnitten größere kühlmittelseitige Austauschflächen in der Kühlplatte zu erzielen sind. Kanäle mit länglichen (wie zum Beispiel ovalen) Querschnitten verhalten sich, wie weiter oben bereits angedeutet, auch weitaus vorteilhafter beim Walzen der Vorform als Kanäle mit kreisrunden Querschnitten.
In dem nächsten Herstellungsschritt werden vorteilhaft in die Durchgangskanäle einmündende Anschlußbohrungen für Vor- und Rücklaufleitungen senkrecht zur Rückfläche in die Platte gebohrt, und die stirnseitigen Einmündungen der Kanäle verschlossen. In diese Anschlußbohrungen können anschließend Anschlußstutzen eingesetzt werden, die bei einer am Ofenpanzer montierten Kühlplatte aus dem Ofenpanzer herausgeführt werden.
Jeder stranggegossene Kanal kann seinen eigenen Vorlauf- und Rücklaufanschluß aufweisen. Mehrere stranggegossenen Kanäle können jedoch auch mittels Querbohrungen miteinander verbunden werden. Diese Querbohrungen sind dann zum Beispiel derart angeordnet und verschlossen, daß sich ein schlangenförmiger Kanal mit einem Vorlaufanschluß und einem Rücklaufanschluß pro Kühlplatte ergibt.
Die Kühlplatte kann vorteilhaft derart gebogen und zentriert werden, daß ihre Krümmung der Krümmung des Hochofenpanzers angepaßt ist. Dies ist besonders der Fall, wenn Kühlplatten mit großer Breite eingesetzt werden. Dies ist ebenfalls der Fall für Kühlplatten die im Hochofengestell eingesetzt werden. Solche Kühlplatten für das Gestell müssen sich in der Tat möglichst eng an den Panzer anschmiegen, um die auf die Gestellauskleidung wirkenden Drücke aufzunehmen.
Zwecks besserer Veranschaulichung der Erfindung und ihrer Vorteile, werden verschiedene Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1:
einen schematischen Längsschnitt durch eine Stranggießform für das erfindungsgemäße Verfahren;
Figur 2:
einen schematischen Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 durch die Stranggießform nach Figur 1;
Figur 3:
eine Draufsicht auf die Rückseite einer fertigen Kühlplatte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
Figur 4:
einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 durch die Kühlplatte der Figur 3;
Figur 5:
einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 durch die Kühlplatte der Figur 3;
Figur 6:
eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von Kühlplatten in einem Schachtofen;
Figur 7:
eine Draufsicht auf die Rückseite einer Kühlplatte die besonders für die Anordnung nach Figur 6 geeignet ist und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
Figur 1 und Figur 2 zeigen schematisch den Aufbau einer Stranggießform 10 für das erfindungsgemäße Verfahren. Diese Stranggießform 10 besteht zum Beispiel aus vier gekühlten Formplatten 12, 14, 16 und 18, die einen gekühlten Gießkanal 20 für eine Schmelze, zum Beispiel eine niedrig legierte Kupferschmelze ausbilden. Die Pfeile 22 und 24 in Figur 1 deuten Vorlaufanschlüsse und Rücklaufanschlüsse für ein Kühlmittel in den seitlichen Formplatten 12 und 14 an. Der Pfeil 25 in Figur 1 zeigt die Gießrichtung.
In Figur 1 sieht man, daß in den Gießkanal 20 drei stabförmige Einsätze 28 hineinragen. Letztere sind z.B. an einen Kühlmittelkollektor 30 angeschlossen, der oberhalb der Formplatten 12-18 über dem Gießkanal 20 angeordnet ist. Jeder dieser stabförmigen Einsätze 28 besteht vorteilhaft aus einem stirnseitig verschlossenen Außenrohr 32 und einem stirnseitig offenen Innenrohr 34, die derart angeordnet sind, daß sie einen Ringspalt 36 für das Kühlmittel ausbilden. Für jeden der drei stabförmigen Einsätze 28 ergibt sich somit folgende Kühlmittelströmung. im Kollektor 30 strömt das Kühlmittel über eine Vorlaufkammer 38 in den Ringspalt 36 ein. Es kühlt das Außenrohr 32 auf seiner ganzen Länge und tritt am unteren Ende aus dem Ringspalt 36 in das Innenrohr 34 ein. Dieses Innenrohr 34 leitet das Kühlmittel in eine Rücklaufkammer 40 im Kollektor 30 zurück. Die stabförmigen Einsätze 28 können jedoch auch als ungekühlte Graphitstäbe ausgebildet werden.
In Figur 2 sieht man, daß die vordere Formplatte 16 mehrere Zinken 26 aufweist. Letztere erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Formplatte 16 und ragen senkrecht zur Gießrichtung in den Gießkanal 20 hinein.
Mit der vorbeschriebenen Stranggießform 10 wird erfindungsgemäß ein Strang gegossen, der eine Vorform der herzustellenden Kühlplatte ausbildet. Die stabförmigen Einsätze 28 erzeugen hierbei in der stranggegossenen Vorform in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle, deren Querschnitt durch den Querschnitt der stabförmigen Einsätze 28 bestimmt wird. Die Zinken 26 in der Formplatte 18 erzeugen in der stranggegossenen Vorform in Stranggießrichtung verlaufende Längsnuten.
Die Figuren 3 bis 4 zeigen eine fertige Kühlplatte 50 die auf Basis einer stranggegossenen Vorform hergestellt wurden. Es ist jedoch anzumerken, daß die Vorform der Kühlplatte 50 mit einer Stranggießform gegossen wurde, die keine Zinken 26 aufwies, so daß die ursprüngliche Vorform im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt ohne Nuten hatte. In Figur 3 sind mit gestrichelten Linien die drei Kanäle 52 angedeutet die erfindungsgemäß beim Stranggießen durch die Einsätze in der Stranggießform erzeugt wurden. Diese Einsätze hatten, wie aus Figur 5 ersichtlich, eine ovale Form. Sie waren in der Stranggießform, wie aus Figur 4 und 5 noch ersichtlich, außermittig im rechteckigen Querschnitt der Vorform angeordnet, d.h. sie lagen näher an der Oberfläche der Vorform die in der fertigen Kühlplatte 50 schlußendlich die Rückseite ausbildet.
Es hat sich von Vorteil erwiesen, die Vorform dicker als für die fertige Kühlplatte erforderlich zu gießen, und die Dicke der Vorform anschließend durch Walzen erst auf die Dicke der fertigen Kühlplatte zu reduzieren. Bei diesem Walzen der Vorform erhält das Kupfer eine feinere Kristallstruktur, was sich positiv auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften der fertigen Kühlplatte auswirkt. Es bleibt in diesem Zusammenhang festzustellen, daß ein von Anfang an länglicher Querschnitt der Kühlkanäle beim Walzen weitaus vorteilhafter verformt wird als ein kreisrunder Querschnitt.
Anschließend hat man aus der gewalzten Vorform, durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung, eine rechteckige Rohplatte herausgetrennt. Hierdurch wurden die zwei Stirnflächen 54, 56 der fertigen Kühlplatte ausgebildet. In dieser Rohplatte erstreckten sich die Kanäle 52 folglich als Durchgangskanäle zwischen den beiden Stirnflächen 54, 56 und bildeten hierin offene Einmündungen 58 aus. In die Oberfläche dieser Rohplatte die den größten Abstand zu den außermittigen Kanälen 52 aufwies, wurden anschließend Nuten 58 quer zur Gießrichtung eingefräst. Um die mechanische Festigkeit der Platte noch weiter zu erhöhen, könnte sie jetzt kugelgestrahlt werden.
Im nächsten Herstellungsschritt wurden in die Kanäle 52 einmündende Anschlußbohrungen 62 für Vor- und Rücklaufstutzen 64, 66 senkrecht zur Plattenoberfläche in die Rückseite 68 der Platte gebohrt. Bevor die stirnseitigen Einmündungen 58 der Kanäle 52 definitiv durch Stopfen 70 verschlossen werden, könnten die Kanäle gegebenenfalls noch mechanisch nachbearbeitet werden. Um die Kühlplatte 50 definitiv fertigzustellen mußten lediglich noch die Vor- und Rücklaufstutzen 64, 66, sowie Befestigungszapfen 72 und Abstandstutzen 74 an der Platte befestigt werden.
In Figur 5 sieht man wie die fertige Kühlplatte 50 mittels der Abstandstutzen 74 auf einer Ofenpanzerplatte 76 aufliegt. Es bleibt anzumerken, daß die Kühlplatte 50 der Figuren 3-5 für einen senkrechten Einbau in den Ofen bestimmt ist, d.h. daß in den eingebauten Kühlplatten die Kühlkanäle 52 senkrecht und die Quernuten 60 waagerecht verlaufen. Anstelle der Quernuten 60, die quer zur Gießrichtung verlaufen, könnte die Kühlplatte 50 auch Längsnuten aufweisen die parallel zur Gießrichtung verlaufen. Letztere würden dann vorteilhaft, mit einer Gießform mit Zinken, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, unmittelbar beim Stanggießen erzeugt.
Figur 6 zeigt eine Anordnung von Kühlplatten 80, bei denen die Nuten 82 auf diese Art und Weise unmittelbar beim Stranggießen erzeugt wurden. Innerhalb der Kühlplatten 80 erstrecken sich die beim Stranggießen erzeugten Kühlkanäle 84 (siehe Figur 7) also parallel zu den Nuten 82. Es ist anzumerken, daß die Kühlplatten 80 im Ofen horizontal angeordnet sind, d.h. daß in den eingebauten Kühlplatten 80 die Kühlkanäle 84 und die Nuten 82 waagerecht verlaufen. Die Kühlplatten 80 sind derart gebogen und zentriert, daß ihre Krümmung der Krümmung des (nicht gezeigten) Hochofenpanzers angepaßt ist.
Figur 7 zeigt mit gestrichelten Linien eine vorteilhafte Anordnung der Kühlmittelkanäle in einer der Kühlplatten 80. Man erkennt drei stranggegossene Kanäle 841, 842 und 843, sowie zwei kurze Querbohrungen 86 und 88. Die Bohrung 86 verbindet die Kanäle 841 und 842 an einem Ende der Platte 80 und ist mit einem Stopfen 90 verschlossen. Die Bohrung 88 verbindet die Kanäle 842 und 843 an anderen Ende der Platte 80 und ist mit einem Stopfen 92 verschlossen. Wie die Kanäle 52 in der Platte 50, sind die Kanäle 841, 842 und 843 in den Stirnflächen 54, 56 der Platte 80 ebenfalls durch Stopfen 70 verschlossen. Die Referenzzahl 94 zeigt einen Vorlaufanschluß der in den Kanal 841 einmündet, und die Referenzzahl 96 einen Rücklaufanschluß der in den Kanal 843 einmündet. Das Kühlmittel das über Vorlaufanschluß 94 in die Platte 80 eintritt, muß letztere schlangenförmig durchströmen, bevor es sie wieder über den Rücklaufanschluß 96 verlassen kann. In Figur 6 ist schematisch dargestellt, wie die Vor- und Rücklaufanschlüsse 94, 96 der einzelnen Kühlplatten 80 über Rohrbrücken 98 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich könnte die Kühlplatte 80, wie die Kühlplatte 50, ebenfalls je einen Vor- und Rücklaufanschluß pro Kühlkanal 841, 842 und 843 aufweisen.
Es bleibt anzumerken, daß Kühlplatten die im Hochofen oberhalb der Blasformen angebracht werden vorteilhaft auf ihrer dem Inneren des Ofens zugekehrten Seite mit einer feuerfesten Spritzmasse versehen werden. Um die Haftung der feuerfesten Spritzmasse an den Kühlplatten zu verbessern, können die Nuten 60, 82 zum Beispiel als Schwalbenschwanznuten ausgebildet werden. Es ist weiterhin von Vorteil, die Kannten und Ecken der Nuten 60, 82 großzügig abzurunden. Hierdurch wird nämlich die Gefahr einer Rißbildung in der feuerfesten Masse reduziert.
Kühlplatten für das Gestell des Hochofens weisen dagegen vorteilhaft eine glatte Vorder- und Rückseite auf. Sie sind dünner als die gezeigten Kühlplatten mit Nuten und werden vorteilhaft aus einer stranggegossenen Vorform hergestellt, deren Dicke durch Walzen reduziert wurde. Sie werden auf den Durchmesser des Panzers im Bereich des Gestells zentriert, so daß sie formschlüssig mit ihrer glatten Rückfläche an dem Hochofenpanzer anliegen. Die Gestellauskleidung mit Formsteinen aus Kohlenstoff liegt hierbei formschlüssig an der ebenfalls glatten Vorderseite der Kühlplatten an. Hierdurch wird gewährleistet, daß relativ dünne Kühlplatten die großen Drücke die auf die Gestellauskleidung einwirken problemlos auf den Hochofenpanzer übertragen können.
Alle gezeigten Kühlplatten weisen drei stranggegossene Kanäle auf. Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls Kühlplatten mit mehr oder mit weniger als drei stranggegossenen Kanälen hergestellt werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte (50, 80) mit integrierten Kühlmittelkanälen (52, 84) für einen Ofen zur Eisen- oder Stahlerzeugung aus einem Kupferblock, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferblock mittels einer Stranggießform (10) stranggegossen wird, wobei stabförmige Einsätze (28) im Gießkanal (20) der Stranggießform (10) in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle erzeugen, die in der fertigen Kühlplatte die Kühlmittelkanäle (52, 84) ausbilden, so daß der stranggegossene Kupferblock eine Vorform der Kühlplatte (50, 80) ausbildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießform (10) Zinken (26) aufweist, die in einer Oberfläche der Vorform in Stranggießrichtung verlaufende Nuten (82) erzeugt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Oberfläche der stranggegossenen Vorform quer zu Stranggießrichtung verlaufende Nuten (60) eingearbeitet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Vorform durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung ein Platte herausgetrennt wird, wobei zwei Stirnflächen (54, 56) quer zur Gießrichtung ausgebildet werden, und wobei sich die Kanäle (52, 84) als Durchgangskanäle durch die Platte zwischen den beiden Stirnflächen (54, 56) erstrecken und hierin Einmündungen (58) ausbilden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kanäle (52, 84) einmündende Anschlußbohrungen (62) für Vor- und Rücklaufleitungen (64, 66) senkrecht zur Plattenoberfläche in die Platte (50, 80) gebohrt werden, und die stirnseitigen Einmündungen (58) der Kanäle (52, 84) verschlossen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der stranggegossenen Kanäle (52, 84) eine längliche Form aufweist, die ihre kleinste Ausdehnung senkrecht zur Kühlplatte (50, 80) aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stranggegossenen Kanäle (52, 84) mittels Querbohrungen (86, 88) miteinander verbunden werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (86, 88) derart angeordnet und verschlossen werden, daß sich ein schlangenförmiger, durchgehender Kanai mit einem Vorlaufanschluß (94) und einem Rücklaufanschluß (96) ergibt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte (80) derart zentriert wird, daß ihre Krümmung der Krümmung einer Schachtofenwand angepaßt ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform aus einer Kupferlegierung stranggegossen wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der stranggegossenen Vorform durch Walzen reduziert wird.
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