EP1183396B1 - Kühlplatte für kühlschachtöfen - Google Patents

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EP1183396B1 EP00926820A EP00926820A EP1183396B1 EP 1183396 B1 EP1183396 B1 EP 1183396B1 EP 00926820 A EP00926820 A EP 00926820A EP 00926820 A EP00926820 A EP 00926820A EP 1183396 B1 EP1183396 B1 EP 1183396B1
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    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • 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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    • 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 preferably made of copper or a low-alloy Copper alloy, (so-called "Staves”), for with a refractory lining
  • a refractory lining Provided shaft furnaces, in particular blast furnaces, with one Coolant can be acted upon by coolant channels, at least the inside of the furnace facing front grooves for receiving and holding refractory Has material.
  • the cooling channels are forged or rolled ingot as vertical blind holes, which are introduced through deep mechanical drilling.
  • such Cooling plates must have a relatively large thickness so that the Cooling channels still have enough wall thickness to the operating pressure of the To be able to absorb coolant.
  • Copper plates of the required Thicknesses are expensive because of the high copper price.
  • the blind holes have only the smallest possible inner surface with a circular cross-section on. As a result, there is little to the heat exchange with the coolant Space available, only moderate heat dissipation is achieved. This causes high thermal stresses on the cooling plate and influences it Service life disadvantageous.
  • Cooling plates for electric arc furnaces are known from US-A-4,342,118 become, which consist of two corrugated metal profiles, the wave crests of a thinner profile with the troughs of the opposite thicker profile are welded. This creates a relatively large one Cooling plate in which a coolant channel meanders. In the troughs the thicker profiles have a large number of metal bars arranged which serve to adhere fireproof spray compounds. With such a big one As a rule, the cooling plates can be essentially flat poorly line the curved interior of ovens. On top of that the metal rods for holding the fireclay on the plates are complex and expensive need to be welded on and even bad to hold the Chamotte contribute.
  • US-A-5,426,664 also discloses cooling plates for electric arc furnaces, which consists of a copper sheet adapted to the bend of the furnace welded on the back of a plurality of cooling channels containing sheet metal strips is. This is also a large extension cooling plate due to their specified curvature only for ovens with a specific one Diameter can be used. There is no universal applicability.
  • This cooling plate also has a large number of blocks placed on it to prevent the fireclay attached to the inner wall from the The cooling plate slips off.
  • the invention is therefore based on the object of cooling plates of the generic type Type in such a way that they with less material and manufacturing costs to manufacture and easier to assemble than the previously known, and that with them higher cooling capacities with lower coolant throughput can be provided, the self-heating is so limited that much longer downtimes can be achieved.
  • the cooling plates according to the invention can be installed in such a way that the edge areas of the cooling channel lying to the side are adjacent Overlap the cooling plates.
  • Figure 1 is a cross section of a cooling plate placed in the middle of the length shown, which shows a corrugated rolled profile 1 turned towards the inside of the furnace, which Copper or a copper alloy.
  • this rolled section 1 in the form of a shield are rolled into the free surface transverse groove 4 with the Complete the installation by applying refractory ramming or spraying compounds easier, and which later favor the adhesion of Möller components.
  • This supplementary rolled section 3 is also trough-shaped and narrower than the other rolled section 1 and extends between approximately straight edge areas of the rolled section 1. It also contains essential parts of it Length of a web extending vertically from its center 5, which on the one hand increases the stability of the entire cooling plate, and on the other hand their assembly easier.
  • a bracket 8 is attached to the inner wall 9 of the shaft furnace, welded in the embodiment, which is provided with holes 6.
  • the actual connection is made by inserting it and securing the bolt 7 in the bores 6, 6 '.
  • the cooling plate can be cast with the backfill 10 and then, in not shown in Figure 1, the surface of the shield 1 of the cooling plate a refractory ramming or spraying compound.
  • Figure 2 also shows a cross section through the cooling plate, but in its End.
  • the two rolled sections 1 and 3 again shown, which are firmly and tightly connected by welds 13.
  • a pipe fitting 12 inserted and fixed with the rolled profile 3 and tightly connected by a weld 14.
  • the cooling plate is not used individually, it is intended as a module, that can be assembled into larger cooling surfaces.
  • the assembly of the Cooling elements take place in such a way that the side of the cooling channel lying edge area of a cooling plate, which is only one element of the cooling surface represents the corresponding edge area of the adjacent cooling plate overlaps. In this way, even in conical parts of a furnace, for example, rest, shaft or the like, a balance of the different Diameter or circumferences of the tank take place without the width dimensions of the cooling plate adapted to the cone shape Need to become.
  • the welding of the rolled section 1 with the additional rolled section 3 to the cooling plate or to the modular cooling element is preferably carried out continuously on one appropriate welding machines, so that a uniform, error-free and liquid-tight design of the weld is guaranteed. While out Thermal conductivity reasons the rolled section 1 made of copper or a copper-rich alloy is manufactured, cheaper materials can also be used for the supplementary rolled section 3 be, which may have the advantage of higher strength. It is only essential that the two rolled sections 1 and 2 weld well and easily to let.

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Description

Die Erfindung betrifft Kühlplatten vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung, (sog. "Staves"), für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlmittelkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite Nuten zur Aufnahme und Halterung von feuerfestem Material aufweist.
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.
Für Elektrolichtbogenöfen sind Kühlplatten durch die US-A-4,342,118 bekannt geworden, die aus zwei gewellten Metallprofilen bestehen, wobei die Wellenberge eines dünneren Profils mit den Wellentälern des gegenüber stehenden dickeren Profils verschweißt sind. Dadurch entsteht eine verhältnismäßig große Kühlplatte, in der sich ein Kühlmittelkanal mäanderförmig windet. In den Wellentälem der dickeren Profile sind eine große Anzahl von Metallstangen angeordnet, die dazu dienen, feuerfeste Spritzmassen zu haften. Mit derartig großen sich im Wesentlichen plan erstreckenden Kühlplatten lässt sich der in der Regel gekrümmte Innenraum von Öfen nur schlecht auskleiden. Hinzu kommt, dass die Metallstäbe zur Halterung des Schamotts aufwendig und teuer auf die Platten aufgeschweißt werden müssen und selbst nur schlecht zum Halten des Schamotts beitragen.
Die US-A-5,426,664 offenbart ebenfalls Kühlplatten für Elektrolichtbogenöfen, die aus einem an die Biegung des Ofens angepassten Kupferblech besteht, auf dessen Rückseite eine Vielzahl von Kühlkanäle enthaltene Blechstreifen aufgeschweißt ist. Diese ebenfalls eine große Erstreckung aufweisende Kühlplatte ist durch ihre vorgegebe Krümmung nur für Öfen mit einem ganz bestimmten Durchmesser einsetzbar. Eine universelle Einsatzbarkeit ist nicht gegeben. Auch diese Kühlplatte weist eine Vielzahl von aufgesetzten Blöcken auf, die verhindern sollen, dass der an der Innenwand angebrachte Schamott von der Kühlplatte abrutscht.
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 eine Kühlplatte gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, die sich von derjenigen nach der benannten US-A-4 342 118 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruch 1 unterscheidet.
Zur Bildung einer geschlossenen Auskleidung des Schachtofens können die erfindungsgemäßen Kühlplatten so verlegt werden, daß benachbarten sich die seitlich des Kühlkanals liegenden Randbereiche der Kühlplatten jeweils überlappen.
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 ein zum Ofeninneren gewendetes Geweletes Walzprofil 1 zeigt, das aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Bei diesem Walzprofil 1 in Form eines Schildes 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 weiteres Walzprofil 3 durch Schweißnähte 13 mit dem Walzprofil 1 verbunden. Dieses ergänzende Walzprofil 3 ist ebenfalls muldenartig gewalzt und schmäler als das andere Walzprofil 1 ausgebildet und erstreckt sich zwischer etwa geraden Randbereiden des Walzprofils 1. Außerdem enthältes über wesentliche Teile seiner Länge einen von seiner 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 die beiden Walzprofile 1 und 3 gezeigt, die durch Schweißnähte 13 miteinander fest und dicht verbunden sind. In eine im Walzprofil 3 vorgesehene Bohrung ist das eine Ende eines Rohranschlußstückes 12 eingeschoben und mit dem Walzprofil 3 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 Kühlrelemente erfolgt hierbei in einer Weise, daß der seitlich des Kühlkanals liegende Randbereich einer Kühlplatte, die hierbei nur ein Element der Kühlfläche darstellt, den entsprechenden Randbereich der benachbarten Kühlplatte überlappt. Auf diese Weise kann auch in konischen Teilen eines Hochofenpanzers, beispielsweise Rast, Schacht oder dergleichen, ein Ausgleich der unterschiedlichen Durchmesser bzw. Umfänge des Panzers erfolgen, ohne daß die Breiten-Abmessungen der Kühlplatte entsprechend der Konusform angepaßt werden müssen.
Die Verschweißung des Walzprofils 1 mit dem ergänzenden Walzprofil 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 das Walzprofil 1 aus Kupfer oder einer kupferreichen Legierung gefertigt ist, können für das ergänzende Walzprofil 3 auch billigere Werkstoffe herangezogen werden, die gegebenenfalls den Vorteil höherer Festigkeit aufweisen. Wesentlich ist nur, daß sich die beiden Walzprofile 1 und 2 gut und leicht verschweißen lassen.
Bezugszeichenliste
1.
Walzprofil
2.
Kühlkanal,
3.
ergänzende Walzprofile
4.
Nut
5.
Steg
6.
Bohrung
7.
Bolzen
8.
Halterung
9.
Innenwand
10.
Hinterfüllmasse
11.
Kappe
12.
Rohranschlußstück
13.
Schweißnaht
14.
Schweißnaht

Claims (5)

  1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, gebildet aus zwei miteinander unter Bildung eines dazwischen liegenden Kühlmittelkanals (2) verschweißten gewellten Walzprofilen (1, 3), vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung, wobei der Kühlmittelkanal (2) an den Enden der Walzprofile (1, 3) durch Kappen (11 ) abgeschlossen ist und mindestens das eine Walzprofil (1) an seiner dem Ofeninneren zuzuwendenden Seite Nuten (4) zur Aufnahme und Halterung von feuerfestem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Walzprofile (1, 3) nur eine Mulde aufweisen, wobei sich die beiden Mulden zu einem in einer einzigen Richtung sich erstreckenden Kühlmittelkanal (2) ergänzen und das nach außen zuzuwendende Walzprofil (3) schmäler als das andere Walzprofil (1) und zwischen etwa geraden Randbereichen des letzteren angeordnet ist, sowie Bohrungen mit darin eingeschweißten Rohranschlußstücken (12) aufweist.
  2. Kühlplatte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das rückseitige ergänzende Walzprofil (3) mit einem vom Walzprofil (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) verbindbar 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 Nuten (4) an der Frontfläche des Walzprofils (1) im Einbau zustand horizontal sind.
  5. Kühlplatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mulde die Frontfläche des Walzprofils (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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