EP1183396A1 - Kühlplatte für kühlschachtöfen - Google Patents

Kühlplatte für kühlschachtöfen

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EP1183396A1
EP1183396A1 EP00926820A EP00926820A EP1183396A1 EP 1183396 A1 EP1183396 A1 EP 1183396A1 EP 00926820 A EP00926820 A EP 00926820A EP 00926820 A EP00926820 A EP 00926820A EP 1183396 A1 EP1183396 A1 EP 1183396A1
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stave
cooling plate
cooling
shield
copper
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    • C21B7/00—Blast furnaces
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    • 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
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    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/004—Cooling of furnaces the cooling medium passing a waterbox
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0056—Use of high thermoconductive elements
    • F27D2009/0062—Use of high thermoconductive elements made from copper or copper alloy

Definitions

  • the invention relates to cooling plates (so-called “staves”) for shaft furnaces provided with a refractory lining, in particular blast furnaces, with cooling passages which can be acted upon by a coolant, at least the front side facing the furnace interior having a groove, preferably made of copper, for receiving refractory material or a low-alloyed copper alloy billet.
  • the cooling channels in a forged or rolled ingot are provided as vertically running blind bores which are introduced through mechanical deep bores.
  • Such cooling plates must have a relatively large thickness so that the cooling channels still have sufficient wall thickness to be able to absorb the operating pressure of the coolant.
  • Copper plates of the required thickness are expensive because of the high copper price.
  • the blind holes With a circular cross-section, the blind holes only have the smallest possible inner surface. As a result, there is only a small area available for heat exchange with the coolant, and only moderate heat dissipation is achieved. This causes high thermal stresses on the cooling plate and adversely affects its service life.
  • the invention is therefore based on the object of designing cooling plates of the generic type in such a way that they can be produced with less material and production outlay and are easier to assemble than the previously known, and that they can be used to achieve higher cooling capacities with a lower coolant throughput, the self-heating being so limited that considerably longer service lives can be achieved.
  • the front part of the cooling plate is trough-shaped in the middle region as a curved rolling part of relatively low thickness, so that considerable copper savings occur, and the curvature by means of a second rolling part, which is also curved outwards, to form a cooling channel with a cross section deviating from the circular shape and thus to add higher cooling capacity.
  • the advantage of low copper consumption is the advantage of intensive cooling, which extends the service life as desired.
  • Figure 3 shows a double interrupted longitudinal section through one in a
  • Figure 4 is the rear view of the cooling plate.
  • FIG. 1 shows a cross section of a cooling plate, which is placed in the middle of the length and shows a shield 1 turned towards the inside of the furnace, which is rolled out of copper or a copper alloy in a trough shape.
  • this sign 1 are rolled into the free surface transverse groove 4, which facilitate the application of refractory ramming or spraying compounds at the end of the assembly, and which later favor the adhesion of Möller components.
  • a supplementary profile 3 is connected to the shield 1 by weld seams 13.
  • This supplementary profile is also trough-shaped; However, over substantial parts of its length, it also contains a web 5 which extends vertically from the center thereof and which on the one hand increases the stability of the entire cooling plate and on the other hand facilitates its assembly.
  • a bracket 8 is attached to the inner wall 9 of the shaft furnace, welded in the exemplary embodiment, which is provided with holes 6.
  • the actual connection is made by inserting and securing the bolt 7 into the bores 6, 6 '.
  • the cooling plate can then be cast with the backfilling compound 10 and then, not shown in FIG. 1, the surface of the shield 1 of the cooling plate can be covered with a refractory ramming or spray compound.
  • Figure 2 also shows a cross section through the cooling plate, but in its end region.
  • the shield 1 and the supplementary profile 3 are shown, which are firmly and tightly connected to one another by weld seams 13.
  • One end of a pipe connection piece 12 is inserted into a bore provided in the supplementary profile 3 and firmly and tightly connected to the supplementary profile by a weld seam 14.
  • the cooling plate is not used individually, it is intended as a module that can be combined into larger cooling surfaces.
  • the cooling elements are installed in such a way that the side of the cooling channel lying front parts of the cooling plate, which here is only one element of the cooling surface, overlap with the corresponding parts of the adjacent cooling plate. In this way, the different diameters or circumferences of the shell can also be compensated for in conical parts of a blast furnace shell, for example a rest, shaft or the like, without the width dimensions of the cooling plate having to be adapted to the cone shape.
  • the welding of the shield 1 with the supplementary profile 3 to the cooling plate or to the modular cooling element is preferably carried out continuously on an appropriate welding machine, so that a uniform, error-free and liquid-tight design of the weld seam is ensured.
  • the shield 1 is made of copper or a copper-rich alloy for thermal conductivity reasons, cheaper materials can also be used for the supplementary profile 3, which may have the advantage of higher strength. It is only important that the shield 1 and supplementary profile 3 can be welded well and easily.

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Abstract

Eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere für Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht, soll so weitergebildet werden, dass sie mit geringem Material- und Fertigungsaufwand herzustellen und einfach zu montieren ist, und dass mit ihr höhere Kühlleistung bei geringerem Kühlmitteldurchsatz erbracht werden kann, wobei die Eigenerwärmung derart begrenzt ist, dass sich wesentlich längere Standzeiten erreichen lassen. Dazu wird vorgeschlagen, dass zwei muldenförmige Walzprofile mit ihren Mulden jeweils nach Aussen weisend miteinander verschweisst sind, und dass im rückseitigen Ergänzungsprofil Bohrungen zur Aufnahme der Enden von Rohranschlussstücken eingebracht und diese eingeschweisst sind, und dass die freien Enden der Walzprofile durch Kappen abgeschlossen sind.

Description

Kühlplatte für Kühlschachtöfen
Die Erfindung betrifft Kühlplatten (sog. "Staves") für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfesten Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht.
Es ist bekannt, derartige Kühlplatten mit einer Wasserkühlung zu versehen und sie aus Kupfer oder einer nur gering legierten Kupferlegierung herzustellen, um der abzuführenden Wärme einen geringen Widerstand zu bieten.
In der vorbekannten DE-PS 29 07 511 sind die Kühlkanäle in einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock als vertikal verlaufende Sackbohrungen vorgesehen, welche durch mechanische Tiefbohrungen eingebracht sind. Derartige Kühlplatten müssen eine verhältnismäßig große Dicke aufweisen, damit die Kühlkanäle noch genügend Wandstärke aufweisen, um den Betriebsdruck des Kühlmittels aufnehmen zu können. Kupferplatten der hierdurch erforderlichen Dicke sind des hohen Kupferpreises wegen kostspielig. Die Sackbohrungen weisen bei kreisförmigem Querschnitt nur die geringstmögliche innere Oberfläche auf. Dadurch steht zum Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel nur wenig Fläche zur Verfügung, es wird nur eine mäßige Wärmeableitung erreicht. Dies bedingt hohe thermische Beanspruchungen der Kühlplatte und beeinflußt deren Standzeit unvorteilhaft.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kühlplatten der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß sie mit geringerem Material- und Fertigungsaufwand herzustellen und einfacher zu montieren sind als die bisher bekannten, und daß mit ihnen höhere Kühlleistungen bei geringerem Kühlmittel-Durchsatz erbracht werden können, wobei die Eigenerwärmung derartig begrenzt ist, daß sich wesentlich längere Standzeiten erreichen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, das Frontteil der Kühlplatte im Mittelbereich muldenförmig als gewölbtes Walzteil relativ geringer Stärke herzustellen, so daß eine erhebliche Kupfereinsparung eintritt, und die Wölbung durch ein zweites, ebenfalls nach außen gewölbtes Walzteil zu einem Kühlkanal mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt und somit höherer Kühlleistung zu ergänzen. Zum Vorteil des geringen Kupferverbrauches gesellt sich damit der Vorzug intensiver Kühlung, welche die Standzeit wunschgemäß verlängert.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erläutert wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen. Es zeigen hierbei:
Figur 1 einen mittigen Querschnitt durch die Kühlplatte;
Figur 2 einen im Bereich eines der Rohranschlußstücke geführten
Querschnitt durch die Kühlplatte,
Figur 3 einen zweifach unterbrochenen Längsschnitt durch eine in einer
Schachtofenwandung montierten Kühlplatte und,
Figur 4 die Rückansicht der Kühlplatte.
In Figur 1 ist ein in die Mitte der Länge gelegter Querschnitt einer Kühlplatte dargestellt, die einen zum Ofeninneren gewendeten Schild 1 zeigt, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung muldenförmig gewalzt ist. Bei diesem Schild 1 sind in die freie Oberfläche quer verlaufende Nute 4 mit eingewalzt, die beim Abschluß der Montage das Auftragen feuerfester Stampf- oder Spritzmassen erleichtern, und die später das Anhaften von Möllerbestandteilen begünstigen. Um einen leistungsfähigen Kühlkanal 2 zu schaffen, ist ein Ergänzungsprofil 3 durch Schweißnähte 13 mit dem Schild 1 verbunden. Dieses Ergänzungsprofil ist ebenfalls muldenartig gewalzt; es enthält jedoch über wesentliche Teile seiner Länge noch einen von dessen Mitte aus sich senkrecht erstreckenden Steg 5, der einerseits die Stabilität der gesamten Kühlplatte erhöht, und der andererseits deren Montage erleichtert.
Zur Montage wird an der Innenwand 9 des Schachtofens eine Halterung 8 befestigt, im Ausführungsbeispiel verschweißt, die mit Bohrungen 6 versehen ist. Zur Montage genügt es dann, den Steg 5 in die Halterung 8 einzuführen und von der Seite her eine mit der Bohrung 6 in der Halterung 8 fluchtende Bohrung 6' in den Steg 5 einzubringen. Die eigentliche Verbindung wird durch Einschieben und Sichern des Bolzens 7 in die Bohrungen 6, 6' hergestellt. Anschließend kann die Kühlplatte mit der Hinterfüllmasse 10 vergossen werden und dann, in der Figur 1 nicht dargestellt, die Oberfläche des Schildes 1 der Kühlplatte mit einer feuerfesten Stampf- oder Spritzmasse abgedeckt werden.
Die Figur 2 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch die Kühlplatte, jedoch in deren Endbereich. Hier sind wieder der Schild 1 sowie das Ergänzungsprofil 3 gezeigt, die durch Schweißnähte 13 miteinander fest und dicht verbunden sind. In eine im Ergänzungsprofil 3 vorgesehene Bohrung ist das eine Ende eines Rohranschlußstückes 12 eingeschoben und mit dem Ergänzungsprofil fest und dicht durch eine Schweißnaht 14 verbunden. Ein entsprechender Längsschnitt, der insbesondere beide Enden mit Kappen 11 und Rohranschlußstücken 12 zeigt, ist in Figur 3 dargestellt.
Die Kühlplatte wird in der Praxis nicht einzeln verwendet, sie ist als Modul gedacht, das zu größeren Kühlflächen zusammenstellbar ist. Die Montage der Kühl-elemente erfolgt hierbei in einer Weise, daß die seitlich des Kühlkanals liegenden Vorderteile der Kühlplatte, die hierbei nur ein Element der Kühlfläche darstellt, sich mit den entsprechenden Teilen der benachbarten Kühiplatte überlappen. Auf diese Weise kann auch in konischen Teilen eines Hochofenpanzers, beispielsweise Rast, Schacht oder dergleichen, ein Ausgleich der unterschiedlichen Durchmesser bzw. Umfange des Panzers erfolgen, ohne daß die Breiten-Abmessungen der Kühlplatte entsprechend der Konusform angepaßt werden müssen.
Die Verschweißung des Schildes 1 mit dem Ergänzungsprofil 3 zur Kühlplatte bzw. zum modularen Kühlelement erfolgt vorzugsweise kontinuierlich auf einem entsprechenden Schweißautomaten, so daß eine gleichmäßige, fehlerfreie und flüssigkeitsdichte Ausbildung der Schweißnaht gewährleistet ist. Während aus Wärmeleitgründen der Schild 1 aus Kupfer oder einer kupferreichen Legierung gefertigt ist, können für das Ergänzungsprofil 3 auch billigere Werkstoffe herangezogen werden, die gegebenenfalls den Vorteil höherer Festigkeit aufweisen. Wesentlich ist nur, daß Schild 1 und Ergänzungsprofil 3 sich gut und leicht verschweißen lassen.
Bezugszeichenliste
1. Schild
2. Kühlkanal
3. Ergänzungsprofil
4. Nut
5. Steg
6. Bohrung
7. Bolzen
8. Halterung
9. Innenwand
10. Hinterfüllmasse
11. Kappe
12. Rohranschlußstück
13. Schweißnaht
14. Schweißnaht

Claims

Patentansprüche
1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere für Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwei muldenförmige Walzprofile (1 , 3) mit ihren Mulden jeweils nach Außen weisend miteinander verschweißt sind, und daß im rückseitigen Ergänzungsprofil (3) Bohrungen zur Aufnahme der Enden von Rohranschlußstücken (12) eingebracht und diese eingeschweißt sind, und daß die freien Enden der Walzprofile (1, 3) durch Kappen (11) abgeschlossen sind.
2. Kühlplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das rückseitige Ergänzungsprofil (3) mit einem vom Schild (1) fortweisenden Steg (5) ausgestattet ist.
3. Kühlplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (9) des Schachtofens mit Stege (5) umfassenden Halterungen (8) verbunden ist, daß die Halterungen (8) und der Steg (5) miteinander fluchtende Bohrungen (6, 6') aufweisen, die von Bolzen (7) durchdrungen sind.
4. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche des Schildes (1) horizontale Nuten (4) aufweist.
5. Kühlplatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mulde die Frontfläche des Schildes (1) mit einer vorzugsweise eingewalzten Textur versehen ist.
EP00926820A 1999-04-09 2000-04-06 Kühlplatte für kühlschachtöfen Expired - Lifetime EP1183396B1 (de)

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