EP1322791B1 - Verfahren zum kühlen eines hochofens mit kühlplatten - Google Patents

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EP1322791B1
EP1322791B1 EP01972081A EP01972081A EP1322791B1 EP 1322791 B1 EP1322791 B1 EP 1322791B1 EP 01972081 A EP01972081 A EP 01972081A EP 01972081 A EP01972081 A EP 01972081A EP 1322791 B1 EP1322791 B1 EP 1322791B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
plate body
passage
vortex device
longitudinal axis
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01972081A
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English (en)
French (fr)
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EP1322791A1 (de
Inventor
Hartmut Hille
Robert Schmeler
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Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Publication date
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Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
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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 that line the furnace shell towards the inside of the furnace.
  • a stave is a cooling plate which comprises a rectangular, solid plate body, in which several vertical cooling channels are integrated.
  • the massive plate body can be made of cast iron (in particular GGG, i.e. spheroidal graphite cast iron) or made of copper or a copper alloy.
  • the cooling channels are usually cast iron through cast-in, U-shaped bent steel tubes formed, the ends of the tube as a connecting piece of the cooling channel out of the back of the plate body are.
  • the cooling channels are e.g. in the plate body drilled.
  • connection holes per cooling channel the central open into the upper or lower end of the cooling channel.
  • pipe sockets are then soldered in as connection sockets or welded in.
  • the cooling plates are in one via their connecting pieces Water cooling circuit of the blast furnace integrated.
  • WO 00/36154 which has solved the task of Flow losses in copper cooling plates with cast or drilled To reduce cooling channels. This is achieved by a Molding is inserted into a recess in the cooling plate body and one forms flow-optimized deflection channel for the cooling medium.
  • DE 29721941 U1 describes e.g. one in the wall of an electric oven Integrated coolant line, which creates baffles in the interior of the line of local turbulence and / or increase in flow rate contains. This should create a possibly forming vapor layer constantly dismantle.
  • DE 29721941 U1 one Flow velocity of 4 m / s without fittings and less than 3 m / s, or 2.5 m / s with built-ins, which of course is still essential are higher flow rates than in the cooling channels of the Staves are there.
  • US 4,210,101 deals with the cooling of a blast furnace so-called cool boxes. Unlike Staves, these are cool boxes Hollow body with a real cooling chamber. US 4,210,101 suggests a spiral movement of the To generate cooling water. This is intended to improve the cooling of the cooling box become. For the cooling of modern blast furnaces, however, today no coolers, but mainly copper and cast iron staves used.
  • the SU 386 993 from 1970 relates to a blast furnace cooler with a cast one Housing that contains a cooling coil.
  • the cooling coil has one Cooling water inlet and a cooling water return.
  • a spiral membrane is built in, which creates a vortex and a turbulent one Flow in the cooling coil causes better cooling performance is achieved. Blast furnace coolers of this type could not prevail.
  • the SU 439 678 from 1971 relates to a tubular cooler for metallurgical Ovens. Baffles in the interior of the cooler are said to be caused by swirling generate turbulent flow, which increases the heat transfer coefficient increases between the cooling element and the cooling medium.
  • the LU 88010 relates to a wall cooler made of pipes for an electric arc furnace.
  • Parallel pipe segments are connected using short pipe sections, which derive the coolant tangentially from a pipe segment and also in turn feed tangentially into the next pipe segment. This will a spiral cooling flow in the parallel pipe segments creates what the Cooling performance of the wall cooler should increase.
  • An object of the present invention is to provide a cooling method propose a blast furnace with Staves that enables both the Investment costs as well as the operating costs for the water cooling circuit significantly reduce without losing security. This The object is achieved by a method according to claim 1.
  • the cooling water throughput in particular in thermal heavily used areas of the blast furnace, cooling plates arranged in this way reduced 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 smaller than 0.5 m / s.
  • the cooling water throughput in the cooling channels of the staves is set such that an average flow rate cooling water of at least 1.5 m / s guaranteed becomes.
  • the cooling channels with the reduced flow rate become one Vortex device upstream such that it has a helical flow of the cooling liquid around the longitudinal axis of the cooling channel.
  • the Flow rate of the cooling liquid accordingly has a in the cooling channel Axial and a circumferential component.
  • the axial component determines the Flow in the cooling channel.
  • the circumferential component has none Influence on the flow in the cooling channel. It thus enables the flow velocity the coolant close to the wall of the cooling duct increase without reducing the flow of coolant in the cooling channel is increased. This makes it possible to provide the required security against vapor film formation to ensure and still the flow of the coolant in the Keep the cooling channel small. Smaller amounts of cooling water make the cooling circuit cheaper due to smaller pipe cross sections, smaller circulation pumps and smaller ones Chillers. The additional vortex devices cause one slight increase in the price of the cooling plates, however this increase in price is essential lower than the aforementioned savings.
  • the method according to the invention continues to cause lower operating costs, particularly through Saving energy costs for the circulation.
  • the additional vortex devices cause an additional pressure loss in the cooling plates, the latter, however, is compensated for by the fact that in the blast furnace cooling circuit circulated amounts of water greatly reduced according to the invention become. It should also be emphasized that due to the lower cooling water throughput, a larger temperature difference between the return and inlet of the cooling water is achieved. This will improve the efficiency of the Recooling reached.
  • Cooling plates In areas of the blast furnace that are less thermally stressed Cooling plates are used without a vortex device, the cooling water throughput is then designed such that the average flow rate of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling channel at least Is 1.5 m / s. These cooling plates without vortex device are then The cooling water advantageously acts on the cooling plates has warmed with swirling device.
  • a cooling channel with a vortex device a first cooling plate with a cooling channel without a vortex device second cooling plate connected in series.
  • the cross section of the cooling channel without Vortex device can here by a central displacement body be reduced in a ring, so that, with the same cooling water throughput, the average flow velocity of the cooling water in the direction of the longitudinal axis of the cooling duct is less than 1.0 m / s in the cooling duct with swirl device and is at least 1.5 m / s in the cooling duct with displacement body.
  • the swirl device comprises an inlet connection of the cooling liquid inside the plate body tangentially in the Cooling channel initiates.
  • the helical flow of the coolant around the The longitudinal axis of the cooling channel is thus immediately at the beginning of the cooling channel generated.
  • the vortex device can also cool the liquid outside of the Introduce the plate body tangentially into a connecting piece from the Plate body is led out.
  • the cooling channel normally has a smooth surface to the coolant on.
  • the helical flow of the coolant around the longitudinal axis can also support the cooling channel, however, like a Cannon barrel, have a surface with helical trains. Out for the same reason you can also have at least one axial in the cooling channel Integrate swirl bodies.
  • the cooling channel can also have a central displacement body, so that an annular channel for the cooling liquid is formed in the cooling channel is.
  • the central one With the same heat exchange surface to the cooling water (i.e. the same Diameter of the cooling duct) and the same flow, the central one increases Displacer the axial flow rate of the coolant in the cooling channel and thus also increases the security against vapor film formation. In other words, through the central displacer you can with work with a lower cooling water flow without this greater risk is accepted that the cooling plate by local Vapor film formation overheated.
  • 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 here on the inside of the Blast furnace armor attached and can with a refractory material to be lined.
  • the cooling plate 10 shown in FIG. 1 comprises an essentially rectangular one Plate body 12 made of low-alloy copper, the front 14th with ribs 16 to achieve a better connection with the refractory material is provided.
  • a smooth back 18 of the plate body 12 is the Oven shell turned towards. This back 18, or the entire plate body 12, can have a curvature that matches the curvature of the furnace shell is.
  • a cooling channel 20 is shown in longitudinal section.
  • the plate body 12 is traversed by several such cooling channels, which are essentially run parallel to each other. Note that the cooling channel 20 at its both ends are closed in the axial direction.
  • Such a plate body 12 can e.g. advantageously according to that described in WO 98/30345 Processes are made by using a preform of the plate body Through channels is continuously cast. However, it can also after the in the processes described in US 4382585, the Cooling channels drilled in a forged or rolled copper block become.
  • the reference number 22 in FIGS. 1 and 2 is a global vortex device referred to, which is upstream of the cooling channel 20.
  • This swirler 22 comprises a funnel-shaped inlet connector 26 which is in one milled slot welded into the back 18 of the plate body 12, or is soldered in.
  • This funnel-shaped inlet connector 26 forms a tapered one Inlet duct 30 with a rectangular cross section made in the plate body opens tangentially into the cooling channel 20. Note that the height "h" of the inlet channel 30 at the confluence with the cooling channel 20 is less than is half the diameter of the cooling channel 20.
  • the width "b" of the inlet duct 30 is approximately twice the diameter of the cooling channel 20 (see Fig. 1).
  • the angle " ⁇ " between the two planes 32, 34, the tapered Form inlet channel 30 is, in the embodiment shown about 18 °. Due to the tangential entry of the coolant into the cooling channel 20, the coolant experiences an initial acceleration, so that in the Cooling channel 20 a helical flow around the longitudinal axis X of the Cooling channel 20 results.
  • the reference numeral 40 in FIG. 1 denotes an outlet connection which derives the cooling liquid from the cooling channel 20.
  • this outlet connector 40 is similar to the inlet connector already described 26, which means that the cooling liquid is again tangential is derived from the cooling channel 20.
  • the tangential exit of the cooling liquid from the cooling channel 20 is essential less contribution to the development of a helical flow of the coolant about the longitudinal axis X of the cooling channel 20 as the tangential Entry into the cooling duct 20. In most cases, therefore, one tangential exit of the cooling liquid from the cooling channel 20 is dispensed with become.
  • a cylindrical outlet connection can then be made in a known manner open into the center of the cooling duct 20.
  • the cooling plate 10 can be essential have lower cooling water flow than known cooling plates without that there is a greater risk that the cooling plate 10 overheated due to local vapor film formation.
  • a central displacement body 42 can be located in the cooling channel 20 are arranged so that only one ring channel in the cooling channel 20 44 remains for the coolant. Enlarged at the same flow the central displacement body 42 the axial flow velocity the coolant in the cooling channel 20 and thus also increases safety against steam film formation. In other words, you can use a smaller one Cooling water flow work without being at greater risk It is bought that the cooling plate through local vapor film formation overheated.
  • 4 is a cooling duct 20 'as a further possible embodiment. shown with an oval cross section and a central displacement body 42 ', which also has an oval cross section.
  • Such displacement body 42, 42 ' which is essentially the have the same length as the cooling channel 20, 20 ', e.g. axially in the Cooling channel 20, 20 'inserted before the latter is axially closed.
  • Spacers 46, 46 ' which are spaced at certain intervals along the displacer 42, 42 'are arranged, center the displacement body 42, 42 'on the longitudinal axis X of the cooling channel 20, 20'.
  • the cooling channel 20 can be at least one in the cooling channel 20 axial swirl body (not shown) can be integrated, the helical Flow of the cooling liquid around the longitudinal axis X of the cooling channel 20 is supported.
  • the cooling channel 20 can also have a surface have helical cables (not shown), which are also helical Flow of the cooling liquid around the longitudinal axis X of the cooling channel 20 supports.
  • Such helical trains can also appear in the surface the displacement body 42, 42 'may be incorporated.
  • the cooling plate 110 shown in FIG. 5 comprises a substantially rectangular one GGG (i.e., spheroidal graphite cast iron) plate body 112 made by several parallel cooling channels.
  • a cooling channel 120 is formed by a U-shaped tube 121 which is in the plate body 112 is poured.
  • the two ends of the tube 121 are as connecting pieces 123, 125 of the cooling channel 120 from the plate body 112 led out.
  • the reference number 122 in FIGS. 5 and 6 is globally one Vortex device 122 denotes which the cooling liquid outside the Plate body 112 leads tangentially into the connecting piece 123.
  • the Vortex device 22 also comprises a funnel-shaped one Inlet spigot 126.
  • connection spigot 123 is on the side of the connection spigot 123 welded on so that it tangentially flows the coolant into the connector 123 initiates. Consequently, a screw-shaped is built in the connecting piece 123 Flow that then propagates into the actual cooling channel 120.
  • the funnel-shaped inlet connector 126 can be used directly weld to the lower end of the straight portion of tube 121. However, you have to accept that a weld seam in the Plate body 112 is poured.
  • Fig. 7 also shows a cooling plate 210, which is also made of cast iron is made.
  • This cooling plate 210 differs from the cooling plate 110 mainly in that the vortex device 122, by a central Displacement body 242 is replaced (see also Fig. 8).
  • This central displacement body 242 leaves only one ring channel 244 in the cooling channel 220 left for the coolant.
  • the central displacer 242 increases the axial flow rate the coolant in the cooling channel 220 and thus also increases security against vapor film formation. In other words, through the central Displacer 242 can be used with a lower cooling water flow work without accepting a greater risk that cooling plate 210 overheats due to local vapor film formation.
  • the displacer 242 is e.g. inserted into the tube 221 before the latter is bent.
  • Spacers 246 that are spaced at certain intervals are arranged along the displacement body 242, center the Displacement body 242 on the longitudinal axis of the cooling channel 220
  • the annular channel 244 can be filled with sand which will be removed after bending.
  • Fig. 9 shows that a tube 221 'with a flattened cross section can be poured into the plate body.
  • a flattened cross-section has the advantage that the heat exchange surface to the coolant can be enlarged without reducing the thickness the plate body must be enlarged.
  • Fig. 9 also shows that in the Tube 221 'with an oval cross-section a displacement body 242' with an oval Cross section can be integrated.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a copper cooling plate 310 in Cooling water inlet area.
  • this cooling plate 310 is the vortex device formed by a prefabricated, solid molding 322.
  • the latter is a solid casting that has an arcuate transition channel 330 with molded, helical cables 331. Generate the latter a helical flow of the coolant around the longitudinal axis of the Cooling channel 320.
  • a connecting piece 333 can be soldered into the shaped piece 322, welded or even cast when molding 322 become.
  • a solid base extension 335 on the shaped piece 322 makes it easier secure attachment of the connecting piece 333 and also serves as Spacer for the cooling plate 310 when mounting on the furnace wall.
  • the Recess for the molding 322 is advantageous from the back in the copper cooling plate body 312 milled, the recess in a Front side 337 of the cooling plate body 312 opens and the depth of the recess is smaller than the thickness of the cooling plate body 312.
  • the interface between the cooling plate body 312 and the molding 322 is all around welded or soldered to the surface. Due to the relatively simple shape This interface can be used for this welding or soldering work quickly and safely be carried out. 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.
  • a progressive one The transition from circular to oval cross-section is made by the Transition channel 430 of the fitting 422 guaranteed.
  • cooling plates presented are self-evident not only in blast furnaces and other shaft furnaces, but also in Crucible furnaces can be used.

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Description

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 kühlwasserseitig 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 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 Wasserkühlkreislauf wesentlich zu reduzieren, ohne hierbei an Sicherheit zu verlieren. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, der Kühlwasserdurchsatz durch die, insbesondere in thermisch stark belasteten Bereichen des Hochofens, angeordneten Kühlplatten 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 Wirbelvorrichtungen 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 Einlassstutzen 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 Wirbelvorrichtung 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.11:
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 Feuerfestmaterial 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 angepasst 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 Wirbeivorrichtung 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 Kühlflüssigkeit 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 Geschwindigkeit 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 Kühlplatten 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 Sicherheit 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 der 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 schraubenförmige 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 trichterförmigen 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, 430 mit eingeformten, schraubenförmigen Zügen 331, 431 mit einem wesentlich geringeren Druckverlust erfolgt.
Im Hochofen werden kupferne Kühlplatten 10, 310, 410 mit Wirbelvorrichtung 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 derart festgelegt, dass:
  • Figure 00130001
    in den Kühlkanälen mit Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals 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 Verdrängungskörper 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 (26)

    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, weiche von Kühlwasser durchströmt werden,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Kühlwasserdurchsatz durch die, insbesondere in thermisch stark belasteten Bereichen des Hochofens, angeordneten Kühlplatten 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 Strömungsgeschwindigkeit 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 (242, 242') 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 Einlassstutien (26) umfasst der die Kühlflüssigkeit innerhalb des Plattenkörpers (12) tangential in den Kühlkanal (22) einleitet.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelvorrichtung (22) einen Auslassstutzen (40) umfasst der die Kühlflüssigkeit tangential aus dem Kühlkanal (20) ableitet.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, 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 eirigelötet 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 außerhalb des Plattenkörpers (112) tangential in den Anschlussstutzen (123) einleitet
    9. Verfahren nach Anspruch 8, 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 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (20, 120) mit Wirbelvorrichtung eine glatte Oberfläche zur Kühlflüssigkeit aufweist.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweist.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (20, 20') mit Wirbelvorrichtung 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 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkanal mit Wirbelvorrichtung 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 Kühlplattenkörper (312, 412) eingelötet oder eingeschweißt ist und einen bogenförmigen Übergangskanal (330, 430) mit eingeformten, schraubenförmigen Zügen (331, 431) aufweist.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (322, 422) ein Gießstück ist.
    16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, 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 14 bis 16, 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 14 bis 17, 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 14 bis 18, 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 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querschnitt oval und der zweite Querschnitt kreisrund ist
    21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Hochofen einen Kohlensack, einen unteren Schacht und einen oberen Schacht umfasst die mittels Kühlplatten gekühk sind, dadurch gekennzeichnet, dass
      im wesentlichen die Kühlplatten des Kohlensacks und des unteren Schachts Wirbelvorrichtungen (22, 122, 322, 422) aufweisen.
    22. Verfahren nach Anspruch 21, 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 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schacht durch Kühlplatten aus Gusseisen (210) gekühlt ist.
    24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten aus Gusseisen (210) in ihren Kühlkanälen einen zentralen Verdrängungskörper (242, 242') )aufweisen.
    25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatten aus Gusseisen Kühlkanäle mit einem ovalen Querschnitt aufweisen.
    26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, 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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