EP1391521A1 - Kühlplatte für metallurgische Öfen - Google Patents

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EP1391521A1
EP1391521A1 EP02018642A EP02018642A EP1391521A1 EP 1391521 A1 EP1391521 A1 EP 1391521A1 EP 02018642 A EP02018642 A EP 02018642A EP 02018642 A EP02018642 A EP 02018642A EP 1391521 A1 EP1391521 A1 EP 1391521A1
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EP
European Patent Office
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cooling plate
coolant
holding
plate
furnace
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02018642A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Scharinger
Walter Rainer Kastner
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to DE50311974T priority patent/DE50311974D1/de
Priority to US10/525,600 priority patent/US7537724B2/en
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4646—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D2009/0018—Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes
    • F27D2009/0021—Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes with the parallel tube parts close to each other, e.g. a serpentine
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    • F27D2009/0048—Cooling of furnaces the cooling medium passing a block, e.g. metallic incorporating conduits for the medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D2009/0051—Cooling of furnaces comprising use of studs to transfer heat or retain the liner
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    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0056—Use of high thermoconductive elements
    • F27D2009/0062—Use of high thermoconductive elements made from copper or copper alloy

Definitions

  • the invention relates to a cooling plate consisting of copper or low-alloy Copper alloy, for metallurgical with an outer furnace armor plate Ovens, with at least one, preferably at least two, inside the cooling plate extending coolant channels, with coolant pipe pieces for the coolant supply or -Drain through the furnace sheet metal are led outwards.
  • Such cooling plates are arranged between the jacket and the lining and connected to a cooling system. On the inside of the stove some of the cooling plates are provided with refractory material.
  • DE 199 43 287 A1 discloses a copper cooling plate which is close to the upper one Coolant pipe pieces fixed with a fixed point fastener Furnace is connected.
  • the upper coolant pipe sections are also fixed connected to the furnace.
  • Other fasteners are as Lostician fasteners executed which have a mobility in both horizontal (x) and also allow vertical (y) direction.
  • the lower coolant pipe pieces are only gas-tightly connected to the furnace shell using conventional expansion joints. In this Area, the cooling plate is therefore not fixed in any of the three spatial directions.
  • Cooling plate Due to the fact that the side of the cooling plate facing the furnace interior Temperatures of more than 300 ° C reached and that facing the furnace Side on coolant temperature, i.e. around ambient temperature, is the Cooling plate exposed to very large thermal stresses. In the Cooling plate of DE 199 43 287 A1 leads to the fact that the plate, yes is completely fixed in several places, plastically deformed under the influence of temperature and itself bulges into the inside of the oven when cooling down. Cracks in the Coolant pipe sections and coolant outlet are therefore the result.
  • the object of the invention is a To create a cooling plate in which such a bowl-like deformation no longer is possible and in which therefore no stress-related cracks in the Coolant pipe pieces occur more.
  • cooling plate with Holding tubes is provided, which are guided through the furnace sheet to the outside and which after passing through the furnace sheet Fastening elements, in particular holding plates or holding disks, are provided and wherein the support tubes and the fasteners are made of one material are, which increased compared to copper or low-alloy copper alloy Has strength.
  • the cooling plate according to the invention is in both the positions of the holding tubes vertically (y) as well as horizontally (x) direction while moving in z-direction, ie a "encapsulation" in the direction of the furnace interior, from the to the Fastening tubes attached fastening elements, which outside the Support furnace against this, is prevented.
  • the material specifically preferred for the holding tubes and fastening elements is steel, possibly also stainless steel. In principle, however, any material is suitable, provided it the requirement of a copper or low-alloy copper alloy significantly increased strength, as is the case with steel. Also preferred is a material that is at least weldable with itself and preferably is also weldable with copper or low-alloy copper alloy, which is also the case with the particularly preferred material steel.
  • the cooling plate according to the invention is in a central area through a fixed point fastener with the Furnace sheet metal connected.
  • Such a fixed point fastener can be, for example Be fastening bolts and fixes the plate in each of the three at this point Spatial directions.
  • the cooling plate according to the invention is thus fixed in position and can altogether not from this position due to thermal stressing forces be moved. Thermal expansion of the plate, however, is from this central fixed point from still possible without restrictions.
  • the cooling plate is - in particular with a height / width ratio of the cooling plate of ⁇ 3 - with at least one arranged above and / or below the fixed point fastening element Lostician fastener, which only mobility in the vertical direction allowed, provided.
  • the cooling plate is - especially with a height / width ratio Cooling plate of ⁇ 3, preferably ⁇ 2- with at least one left and / or right next to the fixed point fastener arranged loose point fastener, which is only mobility in the horizontal direction allowed, provided.
  • Such a starting point fastening element can be, for example Fastening bolt with washer, the washer with the furnace shell remains unwelded and can slide in one direction, be and fixes - depending on the orientation of the fastener - the plate either in x or in the y direction, but in any case in the z direction.
  • a particularly preferred embodiment of the cooling plate according to the invention consists in the fact that there are webs on the side facing the interior of the furnace and Has grooves, wherein the webs are segmented in their longitudinal direction.
  • the webs are the part of the cooling plate that the cooling effect of the coolant least exposed.
  • the webs therefore reach the maximum temperature of the entire cooling plate (the aforementioned about 300 ° C).
  • the webs in individual sections become those due to the thermal expansion of the webs tension forces caused to the minimum possible.
  • the Subdivision of the webs would also be taken on its own when out of the State of the art known cooling plates a suitable means around "Encryption" of the cooling plates and reduce the life of the cooling plates, especially the coolant pipe sections to increase significantly.
  • the segmentation of the webs be essentially cuts are made at right angles to the webs.
  • the segmentation of the webs is designed so that the individual segments are offset from each other in the horizontal direction.
  • a holding tube each have a coolant tube piece surrounds that a holding tube is guided through the furnace shell to the outside and a Piece of coolant pipe inside a holding tube through the furnace shell is led outside.
  • the type of connection between the holding tube and the cooling plate or between Coolant pipe section and cooling plate or even between the holding tube and The coolant pipe section can be of various types.
  • the coolant pipe piece is on surrounding retaining tube welded a disc-shaped connector and screwed this connector on the cooling plate.
  • the coolant pipe piece is welded to the cooling plate.
  • the holding tube surrounding the coolant tube piece is welded directly to the cooling plate, the coolant pipe section is also with the Welded cooling plate.
  • Coolant pipe section and Holding tube sit on this connector.
  • connection between Connector and cooling plate on the one hand, and between the connector and Coolant pipe section or holding pipe is preferably carried out by welding.
  • the coolant tube piece is made in one piece and with provided a flange, which flange is attached to the cooling plate.
  • the holding tube surrounds the coolant pipe section, sits on this flange and is through Welding attached.
  • a holding tube is also used as a piece of coolant tube carried out, with both functionalities, i.e. the coolant supply and discharge and Holding function can be carried by this one piece of pipe.
  • Coolant pipe sections either from the same base material as the cooling plate or another, preferably the material of the holding tube.
  • Coolant tube also holding tube and therefore definitely made of the material of the holding tube.
  • Fig. 1 shows a two-channel cooling plate 1, which is attached to a furnace sheet 2 .
  • the cooling plate consists of copper and has webs 3 on the side facing the furnace interior.
  • the space between the cooling plate 1 and furnace sheet 2 is backfilled with refractory material.
  • Further cooling plates 1 ' are arranged above and below and - not shown - to the side of the cooling plate 1 .
  • the cooling plate 1 is provided with vertical cooling channels 5 , which are designed as blind bores of the cast or rolled plate body.
  • coolant pipe pieces 6 for the supply and discharge of coolant (usually water) are guided through the furnace shell 2 .
  • the holding tube 7 is welded to a disk-shaped connecting piece 8 , which in turn is fastened to the cooling plate 1 by a screw connection 9 .
  • the holding tube 7 is provided with a welded-on holding disc 10 , which limits the mobility of the cooling plate 1 in the direction of the furnace interior.
  • the holding pipe 7 and the coolant pipe section 6 are connected in a gas-tight manner to the furnace armor plate 2 by means of a conventional compensator 11 .
  • this is fixedly connected to the furnace armor plate 2 by means of a fixed point fastening 12 designed as a fastening bolt.
  • the fixed point fastening 12 is welded gas-tight to the furnace armor plate 2 .
  • Loose point fastenings 13 are arranged above and below the fixed point fastener 12 .
  • the loose point fastenings 13 are also designed as fastening bolts, but these are not welded to the furnace shell 2 in a gas-tight manner, but can slide up and down in a guide 14 .
  • sealing hoods 15 are attached over the loose point fastenings 13 .
  • FIG. 2 shows a four-channel cooling plate 16 which, with the exception of twice the number of cooling channels 5, is largely identical to the cooling plate 1 shown in FIG. 1 . Due to the different height / width ratio, the loose point fastenings 13 are not mounted above and below the fixed point fastener 12 , but rather to the side thereof. The guides 14 of the loose point fastenings 13 are arranged in such a way that sliding in the horizontal direction is possible.
  • FIG. 3 schematically shows the arrangement of two-channel cooling plates 1 and four-channel cooling plates 16 in an oven. Also shown is the coordinate system, which illustrates the x, y and z directions to which the text has repeatedly referred.
  • FIG 4 shows the webs 3 of the cooling plate 16 which are segmented in the horizontal direction.
  • the individual segments are each about the same size and offset in the horizontal direction by about half their length.
  • FIG 5 shows an enlarged representation of the preferred variant of the embodiment according to the invention of holding tube 7 , coolant tube piece 6 and the attachment of connecting piece 8 by means of screw connection 9 on cooling plate 1 .
  • FIG. 6 differs from that shown in FIG. 5 in that the connection between the holding tube 7 and the cooling plate 1 is produced by welding.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which both the holding tube 7 and the coolant tube piece 6 are fastened on the connecting piece 8 .
  • Fig. 8 illustrates a made in one piece, provided with a flange coolant pipe piece 6 being secured to this flange and the holding pipe 6.
  • Fig. 9 shows a special form.
  • the raw piece 17 is made of the material of the holding tubes, for example steel, and due to the - compared to copper - higher strength at the same time as a coolant tube piece and Holding tube is used.
  • FIGS. 5 to 9 fix immediately outside the furnace armor 2 mounted, welded to the holding tubes 7.17 holding disks 10, the respective cooling plate 1 in the z-direction toward the furnace interior.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte (1,16), bestehend aus Kupfer oder niedriglegierter Kupferlegierung, für mit einem äußeren Ofenpanzerblech (2) versehene metallurgische Öfen, mit mindestens einem, vorzugsweise mindestens zwei, im Inneren der Kühlplatte (1,16) verlaufenden Kühlmittelkanälen, wobei Kühlmittelrohrstücke für den Kühlmittelzu- bzw. -ablauf durch das Ofenpanzerblech (2) nach außen geführt sind. Auf der Kühlplatte (1,16) sind Halterohre angebracht, welche außerhalb des Ofenpanzerblechs (2) mit Haltescheiben versehen sind und die Kühlplatte (1,16) in Richtung des Ofeninneren fixieren. Halterohre und Haltescheiben sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte, bestehend aus Kupfer oder niedriglegierter Kupferlegierung, für mit einem äußeren Ofenpanzerblech versehene metallurgische Öfen, mit mindestens einem, vorzugsweise mindestens zwei, im Inneren der Kühlplatte verlaufenden Kühlmittelkanälen, wobei Kühlmittelrohrstücke für den Kühlmittelzu- bzw. -ablauf durch das Ofenpanzerblech nach außen geführt sind.
Derartige Kühlplatten sind zwischen dem Mantel und der Ausmauerung angeordnet und an ein Kühlsystem angeschlossen. Auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite sind die Kühlplatten zum Teil mit feuerfestem Material versehen.
Aus der DE 39 25 280 ist eine Kühlplatte bekannt, bei der die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene Rohre gebildet werden. Auch die Tragnase ist an das Kühlsystem angeschlossen. Diese Platten haben eine geringe Wärmeabfuhr infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit des Gußeisens und wegen des Widerstandes zwischen den Kühlrohren und dem Plattenkörper, verursacht durch eine Oxidschicht oder einen Luftspalt.
Im Falle eines Verlustes des Hochofenmauerwerks nach einer gewissen Betriebszeit ist die Innenfläche der Kühlplatten direkt der Ofentemperatur ausgesetzt. Da die Ofentemperatur weit oberhalb der Schmelztemperatur des Gusseisens liegt und die inneren Wärmedurchgangswiderstände der Kühlplatten zu einer ungenügenden Kühlung der heißen Plattenseite führen, ist ein beschleunigter Verschleiß der gusseisernen Platten unvermeidbar und die Standzeit entsprechend begrenzt.
In der DE 199 43 287 A1 ist eine Kupferkühlplatte offenbart, die nahe den oberen Kühlmittelrohrstücken mittels eines Festpunkt-Befestigungselementes fix mit dem Ofenpanzer verbunden ist. Zusätzlich sind die oberen Kühlmittelrohrstücke ebenfalls fix mit dem Ofenpanzer verbunden. Weitere Befestigungselemente sind als Lospunkt-Befestigungselemente ausgeführt, die eine Beweglichkeit sowohl in horizontaler (x) als auch vertikaler (y) Richtung gestatten. Die unteren Kühlmittelrohrstücke sind lediglich mittels üblicher Kompensatoren mit dem Ofenpanzer gasdicht verbunden. In diesem Bereich ist die Kühlplatte daher in keiner der drei Raumrichtungen fixiert.
Aufgrund des Umstandes, dass die dem Ofeninneren zugewandte Seite der Kühlplatte Temperaturen von mehr als 300°C erreicht und die dem Ofenpanzer zugewandte Seite auf Kühlmitteltemperatur, also etwa Umgebungstemperatur, verbleibt, ist die Kühlplatte sehr großen thermisch bedingten Spannungskräften ausgesetzt. Bei der Kühlplatte der DE 199 43 287 A1 führt dies dazu, dass sich die Platte, die ja an mehreren Stellen völlig fixiert ist, unter Temperatureinfluss plastisch verformt und sich beim Abkühlen schüsselartig in das Ofeninnere wölbt. Risse in den Kühlmittelrohrstücken und Kühlmittelaustritt ist daher die Folge.
Gegenüber dem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Kühlplatte zu schaffen, bei der eine solche schüsselartige Verformung nicht mehr möglich ist und bei welcher daher keine spannungsbedingten Risse in den Kühlmittelrohrstücken mehr auftreten.
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlplatte mit Halterohren versehen ist, welche durch das Ofenpanzerblech nach außen geführt sind und welche nach der Durchführung durch das Ofenpanzerblech mit Befestigungselementen, insbesondere Halteplatten oder Haltescheiben, versehen sind und wobei die Halterohre und die Befestigungselemente aus einem Material gefertigt sind, welches eine gegenüber Kupfer bzw. niedriglegierter Kupferlegierung erhöhte Festigkeit aufweist.
Die erfindungsgemäße Kühlplatte ist an den Positionen der Halterohre sowohl in vertikaler (y) als auch horizontaler (x) Richtung beweglich, während eine Bewegung in z-Richtung, also eine "Verschüsselung" in Richtung des Ofeninneren, von den an den Halterohren angebrachten Befestigungselementen, welche außerhalb des Ofenpanzers gegen diesen abstützen, verhindert wird.
Etwaige trotzdem auftretende Spannungen in z-Richtung werden nicht - wie beim Stand der Technik - von den dafür nicht geeigneten kupfernen Kühlmittelrohrstücken getragen, sondern von den aus einem wesentlich besser geeigneten Material gefertigten Halterohren und Befestigungselementen.
Das für die Halterohre und Befestigungselemente konkret bevorzugte Material ist Stahl, gegebenenfalls auch Edelstahl. Grundsätzlich ist aber jedes Material geeignet, sofern es das Erfordernis einer gegenüber Kupfer bzw. niedriglegierter Kupferlegierung wesentlich erhöhten Festigkeit erfüllt, wie dies bei Stahl der Fall ist. Weiters bevorzugt ist ein Material, welches zumindest mit sich selbst schweißbar und bevorzugterweise auch mit Kupfer bzw. niedriglegierter Kupferlegierung schweißbar ist, was ebenfalls beim besonders bevorzugten Werkstoff Stahl der Fall ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Kühlplatte in einem Zentralbereich durch ein Festpunkt-Befestigungselement mit dem Ofenpanzerblech verbunden.
Ein solches Festpunkt-Befestigungselement kann beispielsweise ein Befestigungsbolzen sein und fixiert an dieser Stelle die Platte in jeder der drei Raumrichtungen.
Die erfindungsgemäße Kühlplatte ist dadurch in ihrer Position fixiert und kann insgesamt nicht durch thermisch bedingte Verspannungskräfte aus dieser Position verschoben werden. Eine Wärmeausdehnung der Platte ist hingegen von diesem zentralen Festpunkt aus weiterhin unbeschränkt möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kühlplatte - insbesondere bei einem Höhe/Breite-Verhältnis der Kühlplatte von ≥ 3 - mit mindestens einem oberhalb und/oder unterhalb des Festpunkt-Befestigungselementes angeordneten Lospunkt-Befestigungselement, welches lediglich Beweglichkeit in vertikaler Richtung gestattet, versehen.
Alternativ dazu ist die Kühlplatte - insbesondere bei einem Höhe/Breite-Verhältnis der Kühlplatte von < 3, bevorzugterweise < 2- mit mindestens einem links und/oder rechts neben dem Festpunkt-Befestigungselement angeordneten Lospunkt-Befestigungselement, welches lediglich Beweglichkeit in horizontaler Richtung gestattet, versehen.
Ein solches Lospunkt-Befestigungselement kann beispielsweise ein Befestigungsbolzen mit Scheibe, wobei die Scheibe mit dem Ofenpanzerblech unverschweißt bleibt und in einer Führung in eine Richtung gleiten kann, sein und fixiert - je nach Ausrichtung des Befestigungselementes - die Platte entweder in x- oder in y-Richtung, jedenfalls aber in z-Richtung.
Beide genannten Varianten gewährleisten zusätzlich zur der durch den zentralen Festpunkt erreichten Fixierung, dass die Kühlplatte nun nicht nur bloß insgesamt in ihrer Position fixiert ist, sondern dass die Kühlplatte auch gegen ein durch thermisch bedingte Verspannungskräfte verursachtes Verdrehen gesichert ist. Weiterhin ist eine Wärmeausdehnung der Platte in den durch die Lospunkt-Befestigungselemente gestatteten Richtungen frei möglich.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlplatte besteht darin, dass sie auf der dem Inneren des Ofens zugewandten Seite Stege und Nuten aufweist, wobei die Stege in ihrer Längsrichtung segmentiert sind.
Die Stege sind derjenige Teil der Kühlplatte, der der Kühlwirkung des Kühlmittels am wenigsten ausgesetzt ist. Die Stege erreichen daher die Höchsttemperatur der gesamten Kühlplatte (die eingangs genannten etwa 300°C). Durch die Unterteilung der Stege in einzelne Abschnitte werden die durch die Wärmeausdehnung der Stege verursachten Verspannungskräfte auf das mögliche Minimum reduziert. Die Unterteilung der Stege wäre auch bereits für sich alleine genommen bei aus dem Stand der Technik bekannten Kühlplatten ein taugliches Mittel um die "Verschüsselung" der Kühlplatten zu verringern und die Lebensdauer der Kühlplatten, insbesondere der Kühlmittelrohrstücke, wesentlich zu erhöhen.
Um die mechanische Festigkeit der gesamten Kühlplatte nicht zu beeinträchtigen, ist es dabei bevorzugt, dass die Segmentierung der Stege als im wesentlichen rechtwinkelig zu den Stegen angeordnete Schnitte ausgeführt ist.
Vorzugsweise sind diese Schnitte weiters derart ausgeführt, dass sie nicht über, sondern zwischen den Kühlmittelkanälen angeordnet sind. Bei eventuellen Rissbildungen kann dadurch die Gefahr des Weiterreissens in die Kühlmittelkanäle verringert werden.
Um die Tragfähigkeit der - üblicherweise waagrecht verlaufenden - Stege nicht zu beeinträchtigen ist es bevorzugt, dass die Segmentierung der Stege so ausgeführt ist, dass die einzelnen Segmente in horizontaler Richtung gegeneinander versetzt.
Verschiedene weitere Ausführungsformen betreffen die detaillierte Ausgestaltung von Halterohr, Befestigungselement und Kühlmittelrohrstück. Diese besonderen Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 6 bis 12.
Grundsätzlich ist es bevorzugt, dass ein Halterohr jeweils ein Kühlmittelrohrstück umgibt, dass also ein Halterohr durch den Ofenpanzer nach außen geführt ist und ein Kühlmittelrohrstück jeweils im Inneren eines Halterohres durch den Ofenpanzer nach außen geführt ist.
Die Art der Verbindung zwischen Halterohr und Kühlplatte bzw. zwischen Kühlmittelrohrstück und Kühlplatte bzw. sogar zwischen Halterohr und Kühlmittelrohrstück kann verschiedenartig sein.
Nach einer ersten und bevorzugten Variante ist an das das Kühlmittelrohrstück umgebende Halterohr ein scheibenförmiges Verbindungsstück angeschweißt und dieses Verbindungsstück auf der Kühlplatte angeschraubt. Das Kühlmittelrohrstück ist mit der Kühlplatte verschweißt.
Nach einer zweiten Variante ist das das Kühlmittelrohrstück umgebende Halterohr unmittelbar mit der Kühlplatte verschweißt, auch das Kühlmittelrohrstück ist mit der Kühlplatte verschweißt.
Nach einer weiteren Variante ist zwischen Kühlmittelrohrstück und Halterohr ein scheiben- oder ringförmiges Verbindungsstück eingefügt. Kühlmittelrohrstück und Halterohr sitzen auf diesem Verbindungsstück auf. Verbindung zwischen Verbindungsstück und Kühlplatte einerseits, sowie zwischen Verbindungsstück und Kühlmittelrohrstück bzw. Halterohr erfolgt bevorzugterweise durch Schweißen.
Nach einer weiteren Variante ist das Kühlmittelrohrstück einstückig ausgeführt und mit einem Flansch versehen, welcher Flansch an der Kühlplatte befestigt ist. Das Halterohr umgibt dabei das Kühlmittelrohrstück, setzt auf diesem Flansch auf und ist daran durch Schweißen befestigt.
Gemäß einer weiteren Variante ist ein Halterohr auch als Kühlmittelrohrstück ausgeführt, wobei beide Funktionalitäten, d.h. die Kühlmittelzu- bzw. -ableitung und die Haltefunktion von diesem einen Rohrstück getragen werden.
Mit Ausnahme der letztgenannten Variante können bei allen Ausführungsformen die Kühlmittelrohrstücke entweder aus demselben Grundmaterial wie die Kühlplatte oder einem anderen, bevorzugterweise dem Material des Halterohres gefertigt sein.
Für die letztgenannte Variante existiert diese Wahlmöglichkeit nicht, hier ist das Kühlmittelrohr gleichzeitig auch Halterohr und daher auf jeden Fall aus dem Material des Halterohres gefertigt.
Die Erfindung wird nachstehend in den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 9 näher erläutert.
  • Fig. 1: Zwei-Kanal Kühlplatte
  • Fig. 2: Vier-Kanal Kühlplatte
  • Fig. 3: Anordnung mehrerer Kühlplatten
  • Fig. 4: Segmentierung einer Vier-Kanal Kühlplatte
  • Fig. 5-9: verschiedene Halterohrausführungen
    • Fig. 1: zeigt eine Zwei-Kanal Kühlplatte 1, die an einem Ofenpanzerblech 2 befestigt ist. Die Kühlplatte besteht aus Kupfer und weist auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite Stege 3 auf. Der Zwischenraum zwischen Kühlplatte 1 und Ofenpanzerblech 2 wird mit Feuerfestmaterial hinterfüllt. Oberhalb und unterhalb sowie - nicht dargestellt - seitlich der Kühlplatte 1 sind weitere Kühlplatten 1' angeordnet. Die Kühlplatte 1 ist mit senkrecht verlaufenden Kühlkanälen 5 versehen, die als Sackbohrungen des gegossenen oder gewalzten Plattenkörpers ausgeführt sind. Am oberen sowie unteren Ende jedes Kühlkanals 5 sind Kühlmittelrohrstücke 6 für die Zu- und Ableitung von Kühlmittel (üblicherweise Wasser) durch den Ofenpanzer 2 geführt. Bei jedem Kühlmittelrohrstück 6 ist - dieses umgebend - ein Halterohr 7 ebenfalls nach außen durch den Ofenpanzer geführt. Das Halterohr 7 ist an einem scheibenförmigen Verbindungsstück 8 angeschweißt, welches seinerseits durch Schraubverbindung 9 an der Kühlplatte 1 befestigt ist. Außerhalb des Ofenpanzers 2 ist das Halterohr 7 mit einer angeschweißten Haltescheibe 10 versehen, welche die Beweglichkeit der Kühlplatte 1 in Richtung des Ofeninneren limitiert. Halterohr 7 und Kühlmittelrohrstück 6 sind mittels eines üblichen Kompensators 11 gasdicht mit dem Ofenpanzerblech 2 verbunden. In der Mitte der Kühlplatte 1 ist diese mittels einer als Befestigungsbolzen ausgeführten Festpunkt-Befestigung 12 fix mit dem Ofenpanzerblech 2 verbunden. Die Festpunkt-Befestigung 12 ist gasdicht mit dem Ofenpanzerblech 2 verschweißt. Oberhalb und unterhalb der Festpunkt-Befestigung 12 sind Lospunkt-Befestigungen 13 angeordnet. Die Lospunkt-Befestigungen 13 sind ebenfalls als Befestigungsbolzen ausgeführt, allerdings sind diese nicht gasdicht mit dem Ofenpanzerblech 2 verschweißt, sondern können in einer Führung 14 nach oben und unten gleiten. Zur Abdichtung gegen das Ofeninnere sind Dichthauben 15 über den Lospunkt-Befestigungen 13 angebracht.
    Fig. 2 zeigt eine Vier-Kanal Kühlplatte 16, welche bis auf die doppelte Anzahl von Kühlkanälen 5 mit der in Fig. 1 dargestellten Kühlplatte 1 weitgehend identisch ist. Aufgrund des anders gestalteten Höhe/Breite-Verhältnisses sind die Lospunkt-Befestigungen 13 jedoch nicht oberhalb und unterhalb der Festpunkt-Befestigung 12 angebracht, sondern jeweils seitlich davon. Die Führungen 14 der Lospunkt-Befestigungen 13 sind so angeordnet, dass ein Gleiten in horizontaler Richtung möglich ist.
    Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung von Zwei-Kanal Kühlplatten 1 und Vier-Kanal Kühlplatten 16 in einem Ofen. Ebenfalls dargestellt ist das Koordinatensystem, welches die x-, y- und z-Richtungen veranschaulicht, auf die im Text wiederholt Bezug genommen wurde.
    Fig. 4 zeigt die in horizontaler Richtung segmentierten Stege 3 der Kühlplatte 16. Die einzelnen Segment sind jeweils etwa gleich groß und in horizontaler Richtung etwa um die Hälfte ihrer Länge gegeneinander versetzt.
    Fig. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung die bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Ausführung von Halterohr 7, Kühlmittelrohrstück 6 und die Befestigung des Verbindungsstückes 8 mittels Schraubverbindung 9 an der Kühlplatte 1.
    Die in Fig. 6 gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der in Fig. 5 gezeigten dadurch, dass die Verbindung von Halterohr 7 und Kühlplatte 1 durch Schweißen hergestellt ist.
    Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf dem Verbindungsstück 8 sowohl das Halterohr 7, als auch das Kühlmittelrohrstück 6 befestigt sind.
    Fig. 8 veranschaulicht ein einstückig ausgeführtes, mit einem Flansch versehenes Kühlmittelrohrstück 6, wobei an diesem Flansch auch das Halterohr 6 befestigt ist.
    Fig. 9 zeigt eine Sonderform. Auf einem mit der Kühlplatte 1 verschweißten ringförmigen Verbindungsstück 8 setzt ein mit diesem verschweißtes Rohrstück 17 auf, wobei das Rohstück 17 aus dem Material der Halterohre, also beispielsweise Stahl, gefertigt ist und aufgrund der - verglichen mit Kupfer - höheren Festigkeit gleichzeitig als Kühlmittelrohrstück und als Halterohr dient.
    In allen Zeichnungen Fig. 5 bis 9 fixieren unmittelbar außerhalb des Ofenpanzers 2 angebrachte, mit den Halterohren 7,17 verschweißte Haltescheiben 10 die jeweilige Kühlplatte 1 in z-Richtung zum Ofeninneren.

    Claims (12)

    1. Kühlplatte (1,16), bestehend aus Kupfer oder niedriglegierter Kupferlegierung, für mit einem äußeren Ofenpanzerblech (2) versehene metallurgische Öfen, mit mindestens einem, vorzugsweise mindestens zwei, im Inneren der Kühlplatte (1,16) verlaufenden Kühlmittelkanälen (5), wobei Kühlmittelrohrstücke (6) für den Kühlmittelzu- bzw. -ablauf durch das Ofenpanzerblech (2) nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1,16) mit Halterohren (7) versehen ist, welche durch das Ofenpanzerblech (2) nach außen geführt sind und welche nach der Durchführung durch das Ofenpanzerblech (2) mit Befestigungselementen (10), insbesondere Halteplatten oder Haltescheiben, versehen sind und wobei die Halterohre (7) und die Befestigungselemente (10) aus einem Material gefertigt sind, welches eine gegenüber Kupfer bzw. niedriglegierter Kupferlegierung erhöhte Festigkeit aufweist.
    2. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Zentralbereich durch ein Festpunkt-Befestigungselement (12) mit dem Ofenpanzerblech (2) verbunden ist.
    3. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie - insbesondere bei einem Höhe/Breite-Verhältnis der Kühlplatte (1,16) von ≥ 3 - mit mindestens einem oberhalb und/oder unterhalb des Festpunkt-Befestigungselementes (12) angeordneten Lospunkt-Befestigungselement (13), welches lediglich Beweglichkeit in vertikaler Richtung gestattet, versehen ist.
    4. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie - insbesondere bei einem Höhe/Breite-Verhältnis der Kühlplatte (1,16) von <3, bevorzugterweise < 2 - mit mindestens einem links und/oder rechts neben dem Festpunkt-Befestigungselement (12) angeordneten Lospunkt-Befestigungselement (13), welches lediglich Beweglichkeit in horizontaler Richtung gestattet, versehen ist.
    5. Kühlplatte (1,16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf der dem Inneren des Ofens zugewandten Seite Stege (3) und Nuten aufweist, wobei die Stege (3) in ihrer Längsrichtung segmentiert sind.
    6. Kühlplatte (1,16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterohr (7) - jeweils ein Kühlmittelrohrstück (6) umgebend - auf der Kühlplatte (1,16) befestigt, beispielsweise geschraubt oder geschweißt, ist.
    7. Kühlplatte (1,16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein bevorzugterweise ringförmig oder scheibenförmig ausgebildetes Verbindungsstück (8) zwischen Halterohr (7) bzw. Kühlmittelrohrstück (6) vorgesehen ist.
    8. Kühlplatte (1,16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittelrohrstück (6) einstückig ausgeführt und mit einem Flansch versehen ist, welcher Flansch auf der Kühlplatte (1,16) befestigt ist.
    9. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterohr (7) - das Kühlmittelrohrstück (6) umgebend - auf dem Flansch befestigt ist.
    10. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (6) für den Kühlmittelzu- bzw. -ablauf aus demselben Material wie die Kühlplatte (1,16) gefertigt sind.
    11. Kühlplatte (1,16) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrstück (17) gleichermaßen als Halterohr (7) wie auch als Kühlmittelrohrstück (6) ausgeführt ist.
    12. Kühlplatte (1,16), nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (7,17) für den Kühlmittelzu- bzw. -ablauf aus demselben Material wie die Halterohre (7) gefertigt sind.
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