EP1322791A1 - Verfahren zum kühlen eines hochofens mit kühlplatten - Google Patents

Verfahren zum kühlen eines hochofens mit kühlplatten

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EP1322791A1
EP1322791A1 EP01972081A EP01972081A EP1322791A1 EP 1322791 A1 EP1322791 A1 EP 1322791A1 EP 01972081 A EP01972081 A EP 01972081A EP 01972081 A EP01972081 A EP 01972081A EP 1322791 A1 EP1322791 A1 EP 1322791A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
channel
plate body
cooling channel
longitudinal axis
Prior art date
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Granted
Application number
EP01972081A
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English (en)
French (fr)
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EP1322791B1 (de
Inventor
Hartmut Hille
Robert Schmeler
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Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Publication date
Priority claimed from LU90644A external-priority patent/LU90644B1/de
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
Publication of EP1322791A1 publication Critical patent/EP1322791A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1322791B1 publication Critical patent/EP1322791B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method for cooling a blast furnace with cooling plates, also called staves.
  • the furnace wall cooling consists of so-called staves, which line the furnace shell towards the inside of the furnace.
  • stave is a cooling plate which comprises a rectangular, solid plate body in which several vertical cooling channels are integrated.
  • the solid plate body can be made of cast iron (in particular GGG, ie cast iron with spheroidal graphite) or of copper or a copper alloy.
  • the cooling channels are mostly formed by cast-in, U-shaped steel tubes, the ends of the tube being led out of the rear of the plate body as connecting pieces of the cooling channel.
  • the cooling channels are drilled, for example, in the plate body.
  • connection bores per cooling channel are then drilled from the back of the copper plate body, which open centrally into the upper or lower end of the cooling channel. Pipe sockets are then soldered or welded into these connection bores as connection sockets.
  • the cooling plates are integrated into a water cooling circuit of the blast furnace via their connecting pieces. Several cooling plates are cool . connected in series on the cooling water side.
  • WO 00/36154 has solved the problem of reducing the flow losses in copper cooling plates with cast-in or drilled cooling channels. This is achieved in that a shaped piece is inserted into a recess in the cooling plate body and forms a flow-optimized deflection channel for the cooling medium.
  • DE 29721941 U1 describes, for example, a coolant line integrated into the wall of an electric furnace, which contains baffles in the interior of the line for generating local turbulence and / or increasing the flow rate. This should continuously break down any vapor layer that may form.
  • DE 29721941 U1 assumes a flow velocity of 4 m / s without internals and less than 3 m / s, or 2.5 m / s with internals, which of course are still significantly higher flow velocities than in the Cooling channels of the Staves are available.
  • US 4,210,101 deals with the cooling of a blast furnace by means of so-called cooling boxes. Unlike Staves, these are cool boxes Hollow body with a real cooling chamber.
  • US 4,210,101 proposes to create a spiral movement of the cooling water by means of internals in this cooling chamber. This is intended to improve the cooling of the cooling box.
  • cooling boxes are not used today to cool modern blast furnaces, but mainly copper and cast iron staves.
  • the SU 386 993 from 1970 relates to a blast furnace cooler with a cast housing that contains a cooling coil.
  • the cooling coil has a cooling water inlet and a cooling water return.
  • a spiral membrane is built into the cooling water inlet, which creates a vortex and creates a turbulent flow in the cooling coil, so that better cooling performance is achieved. Blast furnace coolers of this type could not prevail.
  • SU 439 678 from 1971 relates to a tubular cooler for metallurgical furnaces.
  • Baffles in the interior of the cooler are intended to generate a turbulent flow by swirling, as a result of which the heat transfer coefficient between the cooling element and the cooling medium increases.
  • the LU 88010 relates to a wall cooler made of pipes for an electric arc furnace.
  • Parallel pipe segments are connected by means of short pipe sections, which discharge the cooling liquid tangentially from one pipe segment and in turn feed it tangentially into the next pipe segment. This creates a spiral cooling flow in the parallel pipe segments, which should increase the cooling capacity of the wall cooler.
  • An object of the present invention is to propose a method for cooling a blast furnace with Staves, which enables both the Reduce investment costs as well as the operating costs for the water cooling circuit without losing safety. This object is achieved by a method according to claim 1.
  • the cooling water throughput is reduced in such a way that the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel is less than 1.0 m / s, even less than 0.5 m / s can be.
  • the rule for the person skilled in the art was that the cooling water throughput in the cooling channels of the staves is fixed in such a way that an average flow rate of the cooling water of at least 1.5 m / s is ensured.
  • a swirling device is connected upstream of the cooling channels with the reduced flow rate in such a way that it produces a helical flow of the cooling liquid around the longitudinal axis of the cooling channel.
  • the flow rate of the cooling liquid accordingly has an axial and a peripheral component in the cooling channel.
  • the axial component determines the flow in the cooling channel.
  • the peripheral component has no influence on the flow in the cooling channel. It thus enables the flow rate of the cooling liquid in the vicinity of the wall of the cooling channel to be increased without increasing the flow of the cooling liquid in the cooling channel. This makes it possible to ensure the required security against vapor film formation and still keep the flow of the coolant in the cooling channel small. Smaller quantities of cooling water make the cooling circuit cheaper due to smaller pipe cross-sections, small circulation pumps and smaller recooling systems.
  • the additional vortex devices cause the cooling plates to become slightly more expensive, but this price increase is significantly lower than the savings mentioned above.
  • the method according to the invention also causes lower operating costs, in particular by saving energy costs for the circulation.
  • the additional vortex devices cause an additional pressure loss in the cooling plates, the latter is largely compensated for by the fact that the amounts of water circulated in the blast furnace cooling circuit are greatly reduced according to the invention become.
  • the lower cooling water throughput results in a larger temperature difference between the return flow and the cooling water supply. In this way, a better efficiency of the recooling is achieved. In areas of the furnace that are less thermally stressed
  • Cooling plates are used without a vortex device, the cooling water throughput then being designed such that the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel is at least 1.5 m / s.
  • These cooling plates without a vortex device are then advantageously subjected to the cooling water which has already warmed up in the cooling plates with a vortex device.
  • a cooling duct with a vortex device of a first cooling plate is connected in series with a cooling duct without a vortex device of a second cooling plate.
  • the cross section of the cooling channel without a swirl device can be reduced in a ring shape by a central displacement body, so that, with the same cooling water throughput, the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel is less than 1.0 m / s in the cooling channel with swirl device and at least 1 .5 m / s in the cooling channel with displacement body.
  • the swirling device comprises an inlet connection which tangentially entrains the cooling liquid inside the plate body
  • Cooling channel initiates.
  • the longitudinal axis of the cooling channel is thus generated directly at the beginning of the cooling channel.
  • the vortex device can also introduce the cooling liquid tangentially outside the plate body into a connecting piece which is led out of the plate body.
  • the cooling channel normally has a smooth surface to the cooling liquid.
  • the cooling channel like a cannon barrel, can also have a surface with helical cables.
  • at least one axial can also be placed in the cooling channel Integrate swirl bodies.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first cooling plate with a vortex device
  • FIG. 2 shows a section along the section line 2'-2 "of FIG. 1 through the vortex device of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a cross section through a first embodiment of a cooling channel with a central displacement body
  • FIG. 4 shows a cross section through a second embodiment of a cooling duct with a central displacement body; 5 shows a longitudinal section through a second cooling plate with a vortex device; 6 shows a plan view of the vortex device of FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a cross section through a first embodiment of a cooling duct with a central displacement body
  • 9 shows a cross section through a second embodiment of a cooling duct with a central displacement body
  • 10 a three-dimensional section of a third embodiment of a
  • FIG. H a three-dimensional section of a further embodiment of a cooling plate with vortex devices.
  • FIGS 1, 5, 7, 10 and 11 show cooling plates 10, 110, 210, 310, 410, also called staves, as they are used in blast furnaces. This
  • Cooling plates 10, 110, 210, 310, 410 are attached to the inside of the blast furnace and can be lined with a refractory material towards the inside of the furnace.
  • the cooling plate 10 shown in FIG. 1 comprises an essentially rectangular plate body 12 made of low-alloy copper, the front side 14 of which is provided with ribs 16 in order to achieve a better connection with the refractory material.
  • a smooth back 18 of the plate body 12 is facing the furnace shell.
  • This rear side 18, or the entire plate body 12, can have a curvature which is adapted to the curvature of the furnace shell.
  • a cooling channel 20 is shown in longitudinal section.
  • the plate body 12 is traversed by a plurality of such cooling channels, which run essentially parallel to one another. It should be noted that the cooling channel 20 is closed at both ends in the axial direction.
  • Such a plate body 12 can, for example, advantageously be produced according to the method described in WO 98/30345 by continuously casting a preform of the plate body with through-channels. However, it can also be produced by the process described in US 4382585, the Cooling channels are drilled in a forged or rolled copper block.
  • the reference number 22 in FIGS. 1 and 2 designates globally a vortex device which is connected upstream of the cooling channel 20.
  • This vortex device 22 comprises a funnel-shaped inlet connector 26 which is welded or soldered into a milled slot in the rear side 18 of the plate body 12.
  • This funnel-shaped inlet connector 26 forms a tapering inlet channel 30 with a rectangular cross section, which opens tangentially into the cooling channel 20 in the plate body.
  • the height "h" of the inlet channel 30 at the junction with the cooling channel 20 is less than half the diameter of the cooling channel 20.
  • the width "b" of the inlet channel 30 is approximately twice the diameter of the cooling channel 20 (see FIG. 1 ).
  • the angle " ⁇ " between the two planes 32, 34, which form the tapering inlet duct 30, is approximately 18 ° in the embodiment shown. Due to the tangential entry of the cooling liquid into the cooling duct 20, the cooling liquid experiences an initial acceleration, so that in the Cooling channel 20 results in a helical flow around the longitudinal axis X of the cooling channel 20.
  • the reference numeral 40 denotes an outlet connection in FIG. 1, which discharges the cooling liquid from the cooling channel 20.
  • this outlet connector 40 is designed similarly to the inlet connector 26 already described, that is to say that the cooling liquid is in turn also discharged tangentially from the cooling channel 20.
  • the tangential exit of the cooling liquid from the cooling channel 20 makes a significantly smaller contribution to the development of a helical flow of the cooling liquid around the longitudinal axis X of the cooling channel 20 than the tangential entry into the cooling channel 20. In most cases, therefore, tangential exit of the cooling liquid from the cooling channel 20 can be dispensed with.
  • a cylindrical outlet connection can then open centrally into the cooling channel 20 in a known manner.
  • the cooling plate 10 can have a significantly lower cooling water flow than known cooling plates, without taking a greater risk that the cooling plate 10 overheats due to local vapor film formation.
  • a central displacement body 42 can be arranged in the cooling channel 20, so that only an annular channel 44 for the cooling liquid remains in the cooling channel 20. With the same flow rate, the central displacement body 42 increases the axial flow rate of the cooling liquid in the cooling channel 20 and thus also increases the security against vapor film formation. In other words, you can work with a lower cooling water flow without having to accept a greater risk that the cooling plate will overheat due to local vapor film formation.
  • 4 shows a cooling channel 20 'with an oval cross section and a central displacement body 42', which also has an oval cross section. Note that the oval cross-section causes larger flow losses, but has the clear advantage that the heat exchange surface to the coolant can be increased without the thickness of the plate body 12 having to be increased.
  • Such displacement bodies 42, 42 ' which have essentially the same length as the cooling channel 20, 20', are, for example, inserted axially into the cooling channel 20, 20 'before the latter is closed axially.
  • Spacers 46, 46 ' which are arranged at certain intervals along the displacement body 42, 42', in this case center the displacement body 42, 42 'on the longitudinal axis X of the cooling channel 20, 20'.
  • At least one axial swirl body can be integrated into the cooling duct 20, which swirls the helical flow of the cooling liquid around the Longitudinal axis X of the cooling channel 20 supports.
  • the cooling channel 20 can also have a surface with screw-shaped trains (not shown) which also supports a screw-shaped flow of the cooling liquid around the longitudinal axis X of the cooling channel 20.
  • Such helical cables can also be incorporated in the surface of the displacement bodies 42, 42 '.
  • the cooling plate 110 shown in FIG. 5 comprises an essentially rectangular plate body 112 made of GGG (ie cast iron with spheroidal graphite), which is crossed by a plurality of parallel cooling channels.
  • a cooling channel 120 is formed by a U-shaped tube 121, which is cast into the plate body 112.
  • the two ends of the tube 121 are led out of the plate body 112 as connecting pieces 123, 125 of the cooling channel 120.
  • the reference numeral 122 designates globally a swirling device 122, which introduces the cooling liquid tangentially into the connecting piece 123 outside the plate body 112.
  • the vortex device 122 also comprises a funnel-shaped inlet connector 126.
  • Fig. 7 also shows a cooling plate 210, which is also made of cast iron. This cooling plate 210 differs from the cooling plate 110 mainly in that the swirling device 122 is replaced by a central displacement body 242 (see also FIG. 8).
  • the displacer 242 is e.g. inserted into the tube 221 before the latter is bent.
  • the ring channel 244 can be filled with sand, which is removed again after the bending ,
  • FIG. 9 shows that a tube 221 'with a flattened cross section can also be cast into the plate body.
  • a flattened cross-section has the advantage that the heat exchange surface for the cooling liquid can be increased without the thickness of the plate body having to be increased.
  • FIG. 9 also shows that a displacement body 242 'with an oval cross section can be integrated into the tube 221' with an oval cross section.
  • the recess for the shaped piece 322 is advantageously milled into the copper cooling plate body 312 from the rear, the recess opening into an end face 337 of the cooling plate body 312 and the depth of the recess being smaller than the thickness of the cooling plate body 312.
  • the interface between the cooling plate body 312 and the shaped piece 322 is welded or soldered all around on the surface. Due to the relatively simple shape of this interface, this welding or soldering work can be carried out quickly and safely. It should be noted that in the embodiment according to FIG. 10, the connecting piece 333 and the cooling channel 320 in the cooling plate body 312 each have the same cross section.
  • the cooling channel 420 in the copper cooling plate body 412 has an oval cross section, whereas the
  • Connection piece 433 has a circular cross section.
  • copper cooling plates 10, 310, 410 with vortex direction used particularly advantageously in the thermally highly stressed area of the coal sack and the lower shaft.
  • Cast-iron cooling plates 110, 210 with a swirl device and / or displacement body are used particularly advantageously in the area of the upper shaft.
  • the flow of the cooling water in the cooling channels of the cooling plates is advantageously determined in such a way that: in the cooling channels with a swirl device, the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel is advantageously less than 1.0 m / s, or even less than 0, 5 m / s; and
  • the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel is advantageously greater than 1.5 m / s or even greater than 2.0 m / s; this speed can be achieved by an inserted displacement body.
  • cooling plates presented can of course not only be used in blast furnaces and other shaft furnaces, but also in crucible furnaces.

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Description

VERFAHREN ZUM KÜHLEN EINES HOCHOFENS MIT
KÜHLPLATTEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Hochofens mit Kühlplatten, auch noch Staves genannt.
Bei modernen Hochöfen besteht die Ofenwandkühlung aus sogenannten Staves, die den Ofenpanzer zum Ofeninnern hin auskleiden. Ein solcher Stave ist eine Kühlplatte die einen rechteckigen, massiven Plattenkörper umfasst, in den mehrere senkrechte Kühlkanäle integriert sind. Der massive Plattenkörper kann aus Gusseisen (insbesondere GGG, d.h. Gusseisen mit Kugelgraphit) oder aus Kupfer, bzw. einer Kupferlegierung, gefertigt sein. Bei Kühlplatten aus Gusseisen werden die Kühlkanäle meistens durch eingegossene, U-förmig gebogene Stahlrohre ausgebildet, wobei die Enden des Rohrs als Anschlussstutzen des Kühlkanals aus der Rückseite des Plattenkörpers herausgeführt sind. Bei Staves aus Kupfer werden die Kühlkanäle z.B. in den Plattenkörper gebohrt. Es ist jedoch ebenfalls bekannt, kupferne Staves durch Stranggießen herzustellen, wobei die Kühlkanäle dann beim Stranggießen eingegossen werden. In beiden Fällen werden dann von der Rückseite des kupfernen Plattenkörpers je zwei Anschlussbohrungen pro Kühlkanal gebohrt, die zentral in das obere, bzw. untere Ende des Kühlkanal einmünden. In diesen Anschlussbohrungen werden dann Rohrstutzen als Anschlussstutzen eingelötet oder eingeschweißt. Über ihre Anschlussstutzen sind die Kühlplatten in einen Wasserkühlkreislauf des Hochofens eingebunden. Mehre Kühlplatten sind hierbei kü.hlwasserseitig in Reihe geschaltet. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls auf die WO 00/36154 verwiesen, welche die Aufgabe gelöst hat, die Strömungsverluste bei kupfernen Kühlplatten mit eingegossenen, bzw. gebohrten Kühlkanälen zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Formstück in eine Aussparung im Kühlplattenkörper eingesetzt ist und einen strömungsoptimierten Umlenkkanal für das Kühlmedium ausbildet.
Bei der Auslegung des Wasserkühlkreislaufes des Hochofens ist zu beachten, dass die Bildung eines Dampffilms entlang der Wand eines Kühlkanals
BE TÄTIGUNGÖKOP unbedingt vermieden werden muss. Ein solcher Dampffilm weist in der Tat einen sehr großen Wärmeübergangswiderstand auf, so dass die Kühlung des Plattenkörpers im Bereich des Dampffilms stark beeinträchtigt wird und es zu einer lokalen Überhitzung des Plattenkörpers kommen kann. Um eine solche Dampffilmbildung sicher zu vermeiden wird, besonders in thermisch stark belasteten Bereichen, mit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten (d.h. 1 ,5 bis 2,0 m/s) in den Kühlkanälen der Kühlplatten und kleinen Temperaturdifferenzen des Kühlwassers zwischen Ein- und Austritt gearbeitet (in der Regel 3°C bis 5°C). Es müssen folglich große Kühlwassermengen im Wasserkühlkreislauf des Hochofens umgewälzt werden (bei einem Hochofen mit einem Gestelldurchmesser von 10 m können dies 2500 bis 3000 m3/h sein). Diese großen Kühlwassermengen verteuern den Wasserkühlkreislauf durch große Rohrquerschnitte und Pumpen. Durch die relativ niedrige Rücklauftemperaturen werden relativ aufwendige Rückkühlanlagen erforderlich. Die Betriebskosten, wie z.B. die Energiekosten für den Betrieb der Umwälzpumpen und die Kosten für die Wasseraufbereitung, sind durch die großen Kühlwassermengen ebenfalls sehr hoch.
Aus der Patentliteratur sind viele Vorschläge bekannt die Kühlung von metallurgischen Öfen durch das Erzeugen von turbulenten Strömungen in Kühlelementen zu verbessern.
Die DE 29721941 U1 beschreibt z.B. eine in die Wand eines Elektroofens integrierte Kühlmittelleitung, die im Leitungsinnenraum Schikanen zur Erzeugung von lokalen Turbulenzen und/oder Steigerung der Durchflussgeschwindigkeit enthält. Hierdurch soll eine sich eine eventuell bildende Dampfschicht ständig wieder abbauen. Allerdings wird in der DE 29721941 U1 von einer Strömungsgeschwindigkeit von 4 m/s ohne Einbauten und weniger als 3 m/s, bzw. 2,5 m/s mit Einbauten ausgegangen, was natürlich immer noch wesentlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten sind, als sie in den Kühlkanälen der Staves vorliegen. Die US 4,210,101 befasst sich mit der Kühlung von einem Hochofen mittels sogenannten Kühlkästen. Im Gegensatz zu Staves, sind solche Kühlkästen Hohlkörper mit einer regelrechten Kühlkammer. Die US 4,210,101 schlägt vor, durch Einbauten in dieser Kühlkammer eine spiralförmige Bewegung des Kühlwassers zu erzeugen. Hierdurch soll die Kühlung des Kühlkastens verbessert werden. Für die Kühlung von modernen Hochöfen werden heute jedoch keine Kühlkästen, sondern vorwiegend kupferne und gusseiserne Staves eingesetzt.
Die SU 386 993 von 1970 betrifft einen Hochofenkühler mit einem gegossenen Gehäuse das eine Kühlschlange enthält. Die Kühlschlange weist einen Kühlwasserzulauf und einem Kühlwasserrücklauf auf. In den Kühlwasserzulauf ist eine Spiralmembrane eingebaut, die einen Wirbel erzeugt und eine turbulente Strömung in der Kühlschlange bewirkt, so dass eine bessere Kühlleistung erreicht wird. Hochofenkühler dieser Bauart konnten sich nicht durchsetzen.
Die SU 439 678 von 1971 betrifft einen rohrförmigen Kühler für metallurgische Öfen. Schikanen in dem Kühlerinnenraum sollen durch Verwirbelung eine turbulente Strömung erzeugen, wodurch der Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem Kühlelement und dem Kühlmedium zunimmt.
Die LU 88010 betrifft einen Wandkühler aus Rohren für einen Lichtbogenofen. Parallele Rohrsegmente sind mittels kurzen Rohrstücken verbunden, welche die Kühlflüssigkeit tangential aus einem Rohrsegment ableiten und auch wiederum tangential in das nächste Rohrsegment einspeisen. Hierdurch wird ein spiralförmiger Kühlstrom in den parallelen Rohrsegmenten erzeugt, was die Kühlleistung des Wandkühlers steigern soll.
Betreffend Staves verbleibt anzumerken, dass ihre Kühlleistung nur unwesentlich durch den wasserseitigen Wärmeübergangskoeffizient beeinflusst wird, so dass eine turbulente Strömung in den Kühlkanälen des Staves nicht unbedingt eine wesentlich bessere Kühlleistung gewährleistet. Andrerseits verursachen turbulente Strömungen natürlich wesentlich mehr Druckverluste, so dass eine turbulente Strömung in den Kühlkanälen der Staves nicht von vornherein von Vorteil ist. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kühlen eines Hochofens mit Staves vorzuschlagen, das es ermöglicht sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten für den Wasserkühlkreisläuf wesentlich zu reduzieren, ohne hierbei an Sicherheit zu verlieren. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, besonders in thermisch stark belasteten Bereichen des Hochofens, der Kühlwasserdurchsatz derart herabgesetzt, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1 ,0 m/s ist, ja sogar kleiner als 0,5 m/s sein kann. Hierzu ist festzustellen, dass bis zur vorliegenden Erfindung für den Fachmann die Regel galt, dass der Kühlwasserdurchsatz in den Kühlkanälen der Staves derart festgelegt wird, dass eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers von mindestens 1 ,5 m/s gewährleistet wird. Den Kühlkanälen mit dem reduziertem Durchfluss wird hierbei eine Wirbelvorrichtung derart vorgeschaltet, dass sie eine schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse des Kühlkanals erzeugt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit weist demnach im Kühlkanal eine Axial- und eine Umfangskomponente auf. Die Axialkomponente bestimmt den Durchfluss im Kühlkanal. Die Umfangskomponente hat hingegen keinen Einfluss auf den Durchfluss im Kühlkanal. Sie ermöglicht somit die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in der Nähe zur Wand des Kühlkanals zu erhöhen, ohne dass hierbei der Durchfluss der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal erhöht wird. Hierdurch wird es möglich die benötigte Sicherheit gegen Dampffilmbildung zu gewährleisten und trotzdem den Durchfluss der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal klein zu halten. Kleinere Kühlwassermengen verbilligen den Kühlkreislauf durch kleinere Rohrquerschnitte, kleiner Umwälzpumpen und kleinere Rückkühlanlagen. Die zusätzlichen Wirbelvorrichtungen verursachen zwar eine leichte Verteuerung der Kühlplatten, jedoch ist diese Verteuerung wesentlich niedriger als die vorerwähnten Einsparungen. Das erfindungsgemäße Verfahren verursacht weiterhin niedrigere Betriebskosten, insbesondere durch Einsparung an Energiekosten für die Umwälzung. Die zusätzlichen Wirbelvor- richtungen verursachen zwar einen zusätzlichen Druckverlust in den Kühlplatten, letzterer wird jedoch bei weitem dadurch kompensiert, dass die im Hochofenkühlkreis umgewälzten Wassermengen erfindungsgemäß stark reduziert werden. Es ist weiterhin hervorzuheben, dass durch den geringeren Kühlwasserdurchsatz, eine größere Temperaturdifferenz zwischen Rücklauft und Zulauf des Kühlwassers erzielt wird. Hierdurch wird ein besserer Wirkungsgrad der Rückkühlung erreicht. In thermisch schwächer belasteten Bereichen des Hochofens können
Kühlplatten ohne Wirbelvorrichtung eingesetzt werden, wobei der Kühlwasserdurchsatz dann derart ausgelegt ist, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals mindestens 1 ,5 m/s beträgt. Diese Kühlplatten ohne Wirbelvorrichtung werden dann vorteilhaft mit dem Kühlwasser beaufschlagt das sich bereits in den Kühlplatten mit Wirbelvorrichtung erwärmt hat. Hierzu wird ein Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung einer ersten Kühlplatte mit einem Kühlkanal ohne Wirbelvorrichtung einer zweiten Kühlpatte in Reihe geschaltet. Der Querschnitt des Kühlkanals ohne Wirbelvorrichtung kann hierbei durch einen zentralen Verdrängungskörper ringförmig reduziert sein, so dass, bei gleichem Kühlwasserdurchsatz, die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1 ,0 m/s im Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung ist und mindestens 1 ,5 m/s im Kühlkanal mit Verdrängungskörper beträgt.
In einer ersten Ausführung umfasst die Wirbelvorrichtung einen Einlass- stutzen der die Kühlflüssigkeit innerhalb des Plattenkörpers tangential in den
Kühlkanal einleitet. Die schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die
Längsachse des Kühlkanals wird somit unmittelbar am Anfang des Kühlkanals erzeugt.
Die Wirbelvorrichtung kann die Kühlflüssigkeit jedoch auch außerhalb des Plattenkörpers tangential in einen Anschlussstutzen einleiten der aus dem Plattenkörper herausgeführt ist.
Der Kühlkanal weist normalerweise eine glatte Oberfläche zur Kühlflüssigkeit auf. Um die schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse des Kühlkanals zu unterstützen kann der Kühlkanal jedoch auch, wie ein Kanonenlauf, eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweisen. Aus dem gleichen Grund kann man in den Kühlkanal auch mindestens einen axialen Drallkörper integrieren.
Der Kühlkanal kann ebenfalls einen zentralen Verdrängungskörper aufweisen, so dass in dem Kühlkanal ein Ringkanal für die Kühlflüssigkeit ausgebildet ist. Bei gleicher Wärmeaustauschfläche zum Kühlwasser (d.h. gleichem Durchmesser des Kühlkanals) und gleichem Durchfluss, vergrößert der zentrale Verdrängungskörper die axiale Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal und erhöht somit ebenfalls die Sicherheit gegen Dampffilmbildung. In anderen Worten, durch den zentralen Verdrängungskörper man kann mit einem geringeren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühlplatte durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.
Im Hochofen werden kupferne Kühlplatten mit Wirbelvorrichtung vorteilhaft im Bereich des Kohlensacks und des unteren Schachts eingesetzt. In diesen Bereichen ist die thermische Belastung in der Tat am größten. Im Bereich des oberen Schachts des Hochofens können dann z.B. Kühlplatten aus Gusseisen eingesetzt werden, welche schlechtere thermische Eigenschaften aufweisen, jedoch verschließfester als kupferne Kühlplatten sind. Die Kühlkanäle der Kühlplatten aus Gusseisen weisen vorteilhaft einen zentralen Verdrängungskörper auf. Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren illustriert. Es zeigen:
Fig.1 : einen Längsschnitt durch eine erste Kühlplatte mit einer Wirbelvorrichtung;
Fig.2: einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2'-2" der Fig. 1 durch die Wirbelvor- richtung der Fig. 1 ;
Fig.3: einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper;
Fig.4: einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper; Fig.5: einen Längsschnitt durch eine zweite Kühlplatte mit einer Wirbelvorrichtung; Fig.6: eine Draufsicht auf die Wirbelvorrichtung der Fig. 5;
Fig.7: einen Längsschnitt durch eine Kühlplatte mit Verdrängungskörper;
Fig.8: einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper; Fig.9: einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper; Fig.10: einen dreidimensionalen Ausschnitt einer dritten Ausgestaltung einer
Kühlplatte mit Wirbelvorrichtungen; und Fig.H : einen dreidimensionalen Ausschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer Kühlplatte mit Wirbelvorrichtungen.
Die Figuren 1 , 5, 7, 10 und 11 zeigen Kühlplatten 10, 110, 210, 310, 410, auch noch Staves genannt, wie sie in Hochöfen eingesetzt werden. Diese
Kühlplatten 10, 110, 210, 310, 410 werden hierbei an der Innenseite des Hochofenpanzers angebracht und können zum Ofeninnern hin mit einem feuerfesten Material ausgekleidet werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Kühlplatte 10 umfasst einen im wesentlichen rechteckigen Plattenkörper 12 aus niedrig legiertem Kupfer, dessen Vorderseite 14 mit Rippen 16 zum Erzielen einer besseren Verbindung mit dem Feuerfestmate- rial versehen ist. Eine glatte Rückseite 18 des Plattenkörper 12 wird dem Ofenpanzer zugekehrt. Diese Rückseite 18, bzw. der ganze Plattenkörper 12, kann eine Krümmung aufweisen, die der Krümmung des Ofenpanzers ange- passt ist.
In Fig. 1 ist ein Kühlkanal 20 im Längsschnitt gezeigt. Der Plattenkörper 12 wird von mehreren solchen Kühlkanälen durchzogen, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Man beachte dass der Kühlkanal 20 an seinen beiden Enden jeweils in axialer Richtung verschlossen ist. Ein solcher Plattenkörper 12 kann z.B. vorteilhaft nach dem in der WO 98/30345 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem eine Vorform des Plattenkörpers mit Durchgangskanälen stranggegossen wird. Er kann jedoch auch nach dem in der US 4382585 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wobei die Kühlkanäle in einen geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gebohrt werden.
Mit dem Bezugszeichen 22 ist in Fig. 1 und Fig. 2 global eine Wirbelvorrichtung bezeichnet, die dem Kühlkanal 20 vorgeschaltet ist. Diese Wirbelvor- richtung 22 umfasst einen trichterförmigen Einlassstutzen 26 der in einen gefrästen Schlitz in der Rückseite 18 des Plattenkörper 12 eingeschweißt, bzw. eingelötet ist. Dieser trichterförmige Einlassstutzen 26 bildet einen sich verjüngenden Einlasskanal 30 mit rechteckigem Querschnitt aus, der in dem Plattenkörper tangential in den Kühlkanal 20 einmündet. Man beachte, dass die Höhe „h" des Einlasskanals 30 an der Einmündung in den Kühlkanal 20 kleiner als der halbe Durchmesser des Kühlkanals 20 ist. Die Breite „b" des Einlasskanals 30 beträgt ungefähr den zweifachen Durchmesser des Kühlkanals 20 (siehe Fig. 1). Der Winkel „α" zwischen den zwei Ebenen 32, 34, die den sich verjüngenden Einlasskanal 30 ausbilden, beträgt in der gezeigten Ausführung ungefähr 18°. Durch den tangential Eintritt der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanal 20 erfährt die Kühlflüssigkeit eine Unfangsbeschleunigung, so dass sich im Kühlkanal 20 eine schraubenförmige Strömung um die Längsachse X des Kühlkanals 20 ergibt.
Mit dem Bezugszeichen 40 ist in Fig. 1 ein Auslassstutzen bezeichnet, der die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal 20 ableitet. In der gezeigten Ausführung ist dieser Auslassstutzen 40 ähnlich wie der bereits beschriebene Einlassstutzen 26 ausgebildet, das heißt dass die Kühlflüssigkeit auch wiederum tangential aus dem Kühlkanal 20 abgeleitet wird. Es bleibt jedoch anzumerken, dass der tangentiale Austritt der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal 20 einen wesentlich geringeren Beitrag zum Aufbau einer schraubenförmigen Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 liefert als der tangentiale Eintritt in den Kühlkanal 20. In den meisten Fällen kann deshalb auf einen tangentialen Austritt der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal 20 verzichtet werden. Ein zylindrischer Auslassstutzen kann dann in bekannter Art und Weise mittig in den Kühlkanal 20 einmünden.
Wie bereits eingehend erläutert, ermöglicht es die Rotation der Kühlflüs- sigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20, den Durchfluss der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal zu reduzieren, ohne die Sicherheit gegen Dampffilmbildung zu reduzieren. In anderen Worten, die Kühlplatte 10 kann einen wesentlich geringeren Kühlwasserdurchfluss als bekannte Kühlplatten aufweisen, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühlplatte 10 durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.
Erste Berechnungen haben ergeben, dass man bei einer Rotation des Kühlwassers, den Kühlwasserdurchfluss auf 20 % und weniger des üblichen Kühlwasserdurchflusses reduzieren kann (d.h. dass die mittlere axiale Ge- schwindigkeit im Kühlkanal 20 z.B. 0,3 m/s anstatt der üblichen 1 ,5 - 2 m/s beträgt). Diese Berechnungen haben ebenfalls erwiesen, dass die durch eine wesentliche Reduzierung des Kühlwasserdurchflusses bedingte Reduzierung der Druckverluste im Gesamtkühlkreislauf des Hochofens, die durch die Rotation des Kühlwassers bedingten zusätzlichen Druckverluste in den Kühl- platten mit Wirbelvorrichtung bei weitem übertrifft. Es erfolgt somit eine wesentliche Einsparung an Energie für die Umwälzung des Kühlwassers. Durch eine Reduzierung des Kühlwasserdurchflusses erhöht sich natürlich auch die Differenz zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur des Kühlwassers, so dass eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung möglich wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann ein zentraler Verdrängungskörper 42 im Kühlkanal 20 angeordnet werden, so dass in dem Kühlkanal 20 lediglich ein Ringkanal 44 für die Kühlflüssigkeit übrigbleibt. Bei gleichem Durchfluss vergrößert der zentrale Verdrängungskörper 42 hierbei die axiale Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal 20 und erhöht somit ebenfalls die Sicher- heit gegen Dampffilmbildung. In anderen Worten, man kann mit einem geringeren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühlplatte durch lokale Dampffilmbildung überhitzt. In Fig. 4 ist als weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ein Kühlkanal 20' mit ovalem Querschnitt und einem zentralen Verdrängungskörper 42' gezeigt, der ebenfalls einen ovalen Querschnitt aufweist. Man beachte, dass άer ovale Querschnitt zwar größere Strömungsverluste verursacht, jedoch den eindeutigen Vorteil aufweist, dass die Wärmeaustauschfläche zur Kühlflüssigkeit vergrößert werden kann, ohne dass die Dicke des Plattenkörpers 12 vergrößert werden muss. Solche Verdrängungskörper 42, 42', die im wesentlichen die gleiche Länge wie der Kühlkanal 20, 20' aufweisen, werden z.B. axial in den Kühlkanal 20, 20' eingeschoben, bevor letzterer axial verschlossen wird. Abstandshalter 46, 46', die in gewissen Abständen entlang des Verdrängungskörpers 42, 42' angeordnet sind, zentrieren hierbei den Verdrängungskörper 42, 42' auf der Längsachse X des Kühlkanals 20, 20'.
Um bei einer dem Kühlkanal 20 vorgeschalteten Wirbelvorrichtung 22 zu gewährleisten, dass eine ausreichende Rotation des Kühlwassers bis zum Ausgang des Kühlkanals 20 vorliegt, kann in den Kühlkanal 20 mindestens ein axialer Drallkörper (nicht gezeigt) integriert werden, der die schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 unterstützt. Zum gleichen Zweck kann der Kühlkanal 20 auch eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweisen (nicht gezeigt), die ebenfalls eine schrau- benförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 unterstützt. Solche schraubenförmige Züge können auch in der Oberfläche der Verdrängungskörper 42, 42' eingearbeitet sein.
Die in Fig. 5 gezeigte Kühlplatte 110 umfasst einen im wesentlichen rechteckigen Plattenkörper 112 aus GGG (d.h. Gusseisen mit Kugelgraphit), der von mehreren parallelen Kühlkanälen durchzogen ist. Ein solcher Kühlkanal 120 wird durch ein U-förmig gebogenes Rohr 121 ausgebildet, das in den Plattenkörper 112 eingegossen ist. Die beiden Enden des Rohrs 121 sind als Anschlussstutzen 123, 125 des Kühlkanals 120 aus dem Plattenkörper 112 herausgeführt. Mit dem Bezugszeichen 122 ist in Fig. 5 und Fig. 6 global eine Wirbelvorrichtung 122 bezeichnet, welche die Kühlflüssigkeit außerhalb des Plattenkörpers 112 tangential in den Anschlussstutzen 123 einleitet. Wie die Wirbelvorrichtung 22, umfasst auch die Wirbelvorrichtung 122 einen trichter örmigen Einlassstutzen 126. Letzterer ist seitlich an den Anschlussstutzen 123 angeschweißt, so dass er die Kühlflüssigkeit tangential in den Anschlussstutzen 123 einleitet. Im Anschlussstutzen 123 baut sich folglich eine schraubenförmige Strömung auf, die sich anschließend in den eigentlichen Kühlkanal 120 fortpflanzt. Um zu vermeiden, dass die Rotation der Kühlflüssigkeit im Rohrbogen 127 abgebremst wird, kann man den trichterförmigen Einlassstutzen 126 direkt an das untere Ende des geraden Abschnitts des Rohrs 121 anschweißen. Hierbei muss man jedoch in Kauf nehmen, dass eine Schweißnaht in den Plattenkörper 112 eingegossen wird. Fig. 7 zeigt ebenfalls eine Kühlplatte 210, die ebenfalls aus Gusseisen gefertigt ist. Diese Kühlplatte 210 unterscheidet sich von der Kühlplatte 110 hauptsächlich dadurch, dass die Wirbelvorrichtung 122, durch einen zentralen Verdrängungskörper 242 ersetzt ist (siehe auch Fig. 8). Dieser zentrale Verdrängungskörper 242 lässt in dem Kühlkanal 220 lediglich einen Ringkanal 244 für die Kühlflüssigkeit übrig. Bei gleicher Wärmeaustauschfläche zum Kühlwasser (d.h. gleichem Durchmesser des Kühlkanals 220) und gleichem Durchfluss, vergrößert der zentrale Verdrängungskörper 242 die axiale Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Kühlkanal 220 und erhöht somit ebenfalls die Sicherheit gegen Dampffilmbildung. In anderen Worten, durch den zentralen Verdrängungskörper 242 kann man mit einem geringeren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühlplatte 210 durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.
Der Verdrängungskörper 242 wird z.B. in das Rohr 221 eingeschoben bevor letzteres gebogen wird. Abstandshalter 246, die in gewissen Abständen entlang des Verdrängungskörpers 242 angeordnet sind, zentrieren hierbei den Verdrängungskörper 242 auf der Längsachse des Kühlkanals 220. Um das Biegen des Rohrs 221 zu erleichtern kann der Ringkanal 244 mit Sand aufgefüllt werden, der nach dem Biegen wieder entfernt wird.
Fig. 9 zeigt, dass auch ein Rohr 221 ' mit einem abgeflachten Querschnitt in den Plattenköper eingegossen werden kann. Wie bereits weiter oben erwähnt, weist ein abgeflachter Querschnitt den Vorteil auf, dass die Wärmeaustauschfläche zur Kühlflüssigkeit vergrößert werden kann, ohne dass die Dicke des Plattenkörpers vergrößert werden muss. Fig. 9 zeigt ebenfalls, dass in das Rohr 221 ' mit ovalem Querschnitt ein Verdrängungskörper 242' mit ovalem Querschnitt integriert werden kann.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer kupfernen Kühlplatte 310 im Bereich des Kühlwassereintritts. Bei dieser Kühlplatte 310 ist die Wirbelvorrichtung durch ein vorgefertigtes, massives Formstück 322 ausgebildet. Letzteres ist ein massives Gießstück das einen bogenförmigen Übergangskanal 330 mit eingeformten, schraubenförmigen Zügen 331 ausbildet. Letztere erzeugen eine schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse des Kühlkanals 320. Ein Anschlussstutzen 333 kann in das Formstück 322 eingelötet, eingeschweißt oder sogar beim Gießen des Formstück 322 eingegossen werden. Ein massiver Sockelansatz 335 am Formstück 322 erleichtert ein sicheres Befestigen des Anschlussstutzens 333 und dient zusätzlich als Distanzhalter für die Kühlplatte 310 bei der Montage an der Ofenwand. Die Aussparung für das Formstück 322 ist vorteilhaft von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper 312 eingefräst, wobei die Aussparung in eine Stirnseite 337 des Kühlplattenkörpers 312 einmündet und die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers 312 ist. Die Nahtstelle zwischen dem Kühlplattenkörper 312 und dem Formstück 322 wird rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet. Durch die relativ einfache Form dieser Nahtstelle können diese Schweiß-, bzw. Lötarbeiten schnell und sicher ausgeführt werden. Es bleibt anzumerken, dass in der Ausführung nach Fig. 10 der Anschlussstutzen 333 und der Kühlkanal 320 im Kühlplattenkörper 312 jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen.
Bei der in Fig. 11 gezeigten Kühlplatte 410, weist der Kühlkanal 420 im kupfernen Kühlplattenkörper 412 einen ovalen Querschnitt auf, wohingegen der
Anschlussstutzen 433 einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Ein progressiver
Übergang vom kreisrunden auf den ovalen Querschnitt wird hierbei durch den Übergangskanal 430 des Formstücks 422 gewährleistet.
Es bleibt anzumerken, dass die Ausführungen der Figuren 10 und 11 , im
Vergleich zu den Ausführungen der Figuren 1 bis 4, den Vorteil aufweisen, dass das Einleiten des Kühlwassers in den Kühlkanal, durch den strömungstechnisch optimierten, bogenförmigen Übergangskanal 330 mit eingeformten, schrau- benförmigen Zügen 331 , mit einem wesentlich geπngeren Druckverlust erfolgt.
Im Hochofen werden kupferne Kühlplatten 10, 310, 410 mit Wirbelvor- richtung besonders vorteilhaft im thermisch stark belasteten Bereich des Kohlensacks und des unteren Schachts eingesetzt. Gusseiserne Kühlplatten 110, 210 mit Wirbelvorrichtung und/oder Verdrängungskörper werden besonders vorteilhaft im Bereich des oberen Schachts eingesetzt. Der Durchfluss des Kühlwassers in den Kühlkanälen der Kühlplatten wird hierbei vorteilhaft derart festgelegt, dass: in den Kühlkanälen mit Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals vorteilhaft kleiner als 1 ,0 m/s, bzw. sogar kleiner als 0,5 m/s ist; und
> in den Kühlkanälen ohne Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals vorteilhaft größer als 1 ,5 m/s, bzw. sogar größer als 2,0 m/s ist; wobei diese Geschwindigkeit durch einen eingesetzten Verdrängungs- körper erzielt werden kann.
Abschließend ist anzumerken, dass die vorgestellten Kühlplatten selbstverständlich nicht nur in Hochofen und anderen Schachtöfen, sondern auch in Tiegelöfen einsetzbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kühlen eines Hochofens mit Kühlplatten, die einen massiven Plattenkörper (12, 112, 312, 412) umfassen in den gerade Kühlkanäle (20, 120, 320, 420) integriert sind, welche von Kühlwasser durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass besonders in thermisch stark belasteten Bereichen des Hochofens, der
Kühlwasserdurchsatz derart herabgesetzt wird, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1 ,0 m/s ist, wobei diesen Kühlkanälen (20, 120, 320, 420) mit reduziertem Durchfluss eine Wirbelvorrichtung (22, 122, 322, 422) derart vorgeschaltet ist, dass sie eine schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse (X) des Kühlkanals (20, 120, 320, 420) erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 0,5 m/s ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in thermisch schwächer belasteten Bereichen des Hochofens, Kühlplatten ohne Wirbelvorrichtung (22, 122, 322, 422) eingesetzt werden, wobei der Kühlwasserdurchsatz derart ausgelegt ist, dass die mittlere Strömungsge- schwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals mindestens 1 ,5 m/s beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung einer ersten Kühlplatte mit einem Kühlkanal ohne Wirbelvorrichtung einer zweiten Kühlpatte in Reihe geschaltet ist, wobei der Querschnitt des Kühlkanals ohne Wirbelvorrichtung durch einen zentralen
Verdrängungskörper (42, 42') ringförmig reduziert ist, derart dass, bei gleichem Kühlwasserdurchsatz, die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1 ,0 m/s im Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung ist und mindestens 1 ,5 m/s im Kühlkanal mit Verdrängungskörper beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelvorrichtung (22) einen Einlassstutzen (26) umfasst der die Kühlflüssigkeit innerhalb des Plattenkörpers (12) tangential in den Kühlkanal (22) einleitet.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelvorrichtung (22) einen Auslassstutzen (40) umfasst der die Kühlflüssigkeit tangential aus dem Kühlkanal (20) ableitet.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der massive Plattenkörper (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist, und der Einlass- bzw. Auslassstutzen (22, 40) in den Plattenkörper (12) eingeschweißt oder eingelötet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte einen ersten Anschlussstutzen (123) umfasst der den Kühlkanal (120) nach außen verlängert, wobei die Wirbelvorrichtung (122) die Kühlflüssigkeit au- ßerhalb des Plattenkörpers (112) tangential in den Anschlussstutzen (123) einleitet.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (112) aus Gusseisen gefertigt ist, wobei der Kühlkanal (120) durch ein eingegossenes U-förmig gebogenes Rohr (121) ausgebildet wird und die beiden Enden des Rohrs (121) jeweils als Anschlussstutzen (123, 125) des
Kühlkanals (120) aus dem Plattenkörper herausragen, und wobei die Wirbelvorrichtung (122) die Kühlflüssigkeit außerhalb des Plattenkörpers (112) tangential in einen der beiden Anschlussstutzen (123) einleitet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (20, 120) eine glatte Oberfläche zur Kühlflüssigkeit aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (20, 20') einen zentralen Verdrängungskörper (42, 42') aufweist, so dass in dem Kühlkanal (20, 20') ein Ringkanal für die Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkanal mindestens ein axialer Drallkörper integriert ist, der die schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längsachse des
Kühlkanals unterstützt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelvorrichtung durch ein vorgefertigtes massives Formstück (322, 422) ausgebildet wird, das in eine von außen zugängliche Aussparung in dem Kühlplatten- körper (312, 412) eingelötet oder eingeschweißt ist und einen bogenförmigen Übergangskanal (330, 430) mit eingeformten, schraubenförmigen Zügen (331 , 431 ) aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (322, 422) ein Gießstück ist.
16. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (310, 410) mindestens einen Anschlussstutzen (333) aufweist der in das Formstück (322, 422) eingeschweißt, eingelötet oder eingegossen ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass: die Kühlplatte (310, 410) einen kupfernen Kühlplattenkörper (312, 412) aufweist; und die Aussparung für das Formstück (322, 422) von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper eingefräst ist, wobei die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers (312, 412) ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass: die Aussparung für das Formstück (322) in eine Stirnseite (337) des Kühlplattenkörpers (312) einmündet und die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers (312) ist; und die Nahtstelle zwischen dem Kühlplattenkörper (312) und dem Formstück (322) rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass: die Kühlplatte (410) einen Anschlussstutzen (433) aufweist der in den Übergangskanal (430) des Formstücks (422) einmündet; und der Kühlkanal (420) im Kühlplattenkörper (412) einen ersten Querschnitt und der Anschlussstutzen (433) einen zweiten, unterschiedlichen Querschnitt aufweist, wobei im Übergangskanal (430) der Übergang vom ersten auf den zweiten Querschnitt progressiv erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querschnitt oval und der zweite Querschnitt kreisrund ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Hochofen einen Kohlensack, einen unteren Schacht und einen oberen Schacht umfasst die mittels Kühlplatten gekühlt sind, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die Kühlplatten des Kohlensacks und des unteren Schachts Wirbelvorrichtungen (22, 122, 322, 422) aufweisen.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkörper (12, 112) der Kühlplatten des Kohlensacks und des unteren Schachts aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist.
23. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schacht durch Kühlplatten aus Gusseisen (210) gekühlt ist.
24. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten aus Gusseisen (210) in ihren Kühlkanälen einen zentralen Verdrängungs- körper (242, 242') )aufweisen.
25. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten aus Gusseisen Kühlkanäle mit einem ovalen Querschnitt aufweisen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss des Kühlwassers in den Kühlkanälen der Kühlplatten derart festgelegt ist, dass: in den Kühlkanälen mit Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1 ,0 m/s ist; und in den Kühlkanälen aus Gusseisen ohne Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals größer als 1 ,5 m/s ist.
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