EP1436561A1 - Cooling plate comprising a reinforcement element - Google Patents

Cooling plate comprising a reinforcement element

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Publication number
EP1436561A1
EP1436561A1 EP02782852A EP02782852A EP1436561A1 EP 1436561 A1 EP1436561 A1 EP 1436561A1 EP 02782852 A EP02782852 A EP 02782852A EP 02782852 A EP02782852 A EP 02782852A EP 1436561 A1 EP1436561 A1 EP 1436561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
cooling plate
plate
segment
displacement body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02782852A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Scharinger
Franz Berner
Dave Osborne
Harald Sprenger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Asset Management UK Ltd
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
VAI Industries UK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH, VAI Industries UK Ltd filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Publication of EP1436561A1 publication Critical patent/EP1436561A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • 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
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0045—Cooling of furnaces the cooling medium passing a block, e.g. metallic
    • F27D2009/0048—Cooling of furnaces the cooling medium passing a block, e.g. metallic incorporating conduits for the medium

Definitions

  • the invention relates to a cooling plate with a reinforcing part, for example a reinforced head and / or foot end, for shaft furnaces provided with a refractory lining, blast furnaces and hot metal-producing melting vessels, in particular also COREX ® melter gasifiers, consisting of copper or a low-alloy copper alloy with coolant channels arranged in its interior , wherein the cooling plate is made of a forged or rolled ingot, the cooling channels are vertically extending blind bores and wherein webs and grooves are incorporated on the side facing the interior of the shaft furnace.
  • Such cooling plates are usually arranged between the jacket and the lining and connected to a cooling system.
  • the cooling elements are partially provided with refractory material.
  • a cooling plate is known in which the cooling channels are formed by pipes cast in cast iron and the lower edge of the plate body is designed as a support lug for the refractory masonry.
  • the support nose is also connected to the cooling system.
  • Plates made of cast copper are also known, in which the cooling channels are either formed by cast-in pipes or are cast in directly by molding.
  • the structure of cast copper is not as homogeneous and dense as that of forged or rolled copper. As a result, the heat conduction of copper casting worse and the strength less.
  • an oxide layer between the pipe and the copper block prevents heat conduction.
  • a cooling plate which is made from a forged or rolled ingot and where the cooling channels are vertical blind holes which are made by deep mechanical drilling.
  • the structure of the cooling plate is much denser and more homogeneous than that of a cast copper plate. Blowholes, as they often occur with cast copper plates, are excluded by the forming process. The strength values are higher and the thermal conductivity is more uniform and higher than that of the cast copper plates. Due to the mechanical production of the bores, the target position is exactly adhered to in terms of height and side, and this ensures uniform heat dissipation.
  • the cooling plate is lined with refractory stones or with a refractory ramming compound on the side facing the furnace interior.
  • a cooled shaft furnace with a steel jacket is known, with the inside of which cooling plates are connected to substantially vertical inner tubes which penetrate the steel jacket at the upper and lower ends of the cooling plate.
  • the cooling plate is provided on the side facing away from the steel jacket with a retaining cam or a retaining lug through which another tube, which runs in a substantially horizontal plane and has connections led through the steel jacket, runs, at least some of the vertical tubes extending stretches over a substantial part of the vertical dimension.
  • a cooler for evaporative cooling of a blast furnace which consists of a plate with a projection arranged transversely near the end of the plate and of tubes which are mounted in the plate and in the said projection, exists and in which a coolant flows.
  • the inlet and outlet ends of these tubes are arranged at different heights on the side opposite the projection.
  • the pipe for the circulation of the coolant in the projection is designed in such a way that it is arranged in the projection in such a way that the and outlet ends are between the outlet ends of the pipes laid in the plate.
  • the ends of the parts of the circulation tube in the cantilever, which are located inside this cantilever, are arranged at an angle of 2 to 4 "in the vertical, so that the circulation of the coolant is increasing from the inlet end to the outlet end of the tubes.
  • Cooling elements for a shaft furnace are known from US Pat. No. 4,071,230, which are fastened to the inside of the furnace shell.
  • the rectangular cooling element is composed of five metal blocks arranged one above the other, with gaps, which are attached to two vertically running pairs of cooling pipes by means of suitable fastening elements.
  • the pairs of pipes with lower cooling water inlet and upper cooling water inlet are led through openings in the metallic furnace wall, the metallic blocks are only cooled on the outside of the side facing the blast furnace shell.
  • EP 0 705 906 AI discloses a cooling plate made of a forged or rolled copper ingot, in which cooling channels are introduced for cooling the edge zones in addition to the vertically running blind holes, which are vertical or horizontal blind holes of smaller diameter around the vertically arranged blind holes in the Edges are introduced.
  • a disadvantage of these rolled or forged copper cooling plates is that the load-bearing capacity of the masonry or the facing masonry at the head ends of the cooling plate is not optimal and the service life of the refractory ramming compounds or FF bricks is therefore not sufficient.
  • EP 0 731 180 B1 describes a cooling plate with a reinforced and cooled head end.
  • the cooling channels on the reinforcement are characterized by their arrangement, or by the fact that they are produced by vertical and horizontal blind bores.
  • the cooling medium is supplied and removed via cooling pipes. These can be included in the cooling system of the shaft furnace.
  • a disadvantage of this variant is the complicated and cumbersome production of the cooled head part, which often requires retooling of the tools in the production of the blind bores. Several welds or soldering points are necessary to seal these blind holes tightly. These places are due to the manufacturing process very close to the process room and are prone to failure. It is therefore desirable to keep the number of these positions as small as possible.
  • the cooling duct surface which is required to achieve the necessary cooling capacity, is limited by the geometric design of the refractory support.
  • the object of the invention is therefore to provide a cooling plate with reinforcing part, in the cooling and heat dissipation in this reinforcing part is also carried out uniformly and homogeneously, so that there is also an improved cooling of the refractory furnace lining and the furnace shell is guaranteed.
  • the necessary welds should be reduced to a minimum and at the same time the available heat exchange area should be increased.
  • At least one additional cooling segment is provided, which is provided with a cooling channel, into which a displacement body is inserted.
  • a bead for the refractory masonry can also be forged from the rough copper block; the cooling channels are drilled in this bead in the known manner.
  • the displacement body is designed as a cavity for guiding the coolant.
  • the displacement body expediently has passages which allow the passage of cooling medium from the cooling channel into the interior of the displacement body and from this back into the cooling channel.
  • Cooling water holes in the cooling channel Cooling water holes in the cooling channel.
  • Displacement bodies are screwed.
  • the holes for the supply and discharge of cooling water can be horizontal or sloping.
  • Fig. 1 shows a horizontal section through the cooling plate with attached
  • Fig. 2 shows a cross section through the cooling plate with a forged bead
  • Fig. 3 shows a cross section through a releasably attached cooling segment
  • cooling plate 1 shows a horizontal section through the cooling plate 1 with, for example, five vertically arranged blind bores 3 and with the cooling channel 5 formed in the cooling segment 4 and formed by a horizontal bore and the displacement body 6 used.
  • the supply of the cooling water in the blind bores 3 takes place from below via the tube attachments 2 connected to the coolant supply lines, in the cooling channel 5 formed by the horizontal bore of the cooling segment 4 also via tube pieces 2. Bores 7 are also arranged in the cooling plate 1 in order to To ensure cooling water supply and discharge through the pipe lugs 2 through the wall of the blast furnace.
  • the cooling circuits of the cooling plate 1 and the cooling segment 4 can be connected to the cooling system both as separate cooling circuits or as a common cooling circuit.
  • the displacement body 6 has passages 11 which allow the passage of cooling water from the cooling channel 5 into the interior of the displacement body 6 and from this back into the cooling channel 5. The direction of flow of cooling water is indicated by arrows.
  • Fig. 2 shows a section through the cooling plate 1 with the vertically arranged blind holes 3, which are closed in a known manner either at the lower or upper end by welding or soldering points.
  • the cooling water is supplied or removed via the pipe sections 2.
  • a cooling bead 8 forged out of the ingot, is fitted, into which the cooling channel 5 formed by the horizontal bore is introduced.
  • a displacement body 6 is in turn inserted in this to ensure the corresponding flow velocity.
  • the supply and discharge of cooling water takes place here via oblique bores 7.
  • a pipe section 12 is inserted, which is guided into the displacement body 6 and screwed to it.
  • the coolant is supplied and discharged into or out of the displacement body 6, while in the embodiment shown in FIG. 1 it takes place in or out of the cooling channel 5.
  • FIG. 3 shows a detachably attached cooling segment 4, into which a cooling duct 5 formed by a horizontal bore is introduced.
  • the displacement body 6 is shown.
  • this horizontal bore 5 is connected to the cooling circuit via horizontal bores 7 in the cooling plate 1 and subsequently via pipe lugs 2 through the wall of the tank.

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Abstract

The invention relates to a cooling plate (1) comprising a reinforcement element for ovens provided with a refractory lining. Said cooling plate is provided with cooling agent channels (3) which are arranged inside the plate, and at least one additional cooling segment (4,8) comprising a cooling channel (5) in which a displacer (6) is inserted. The inventive cooling plate ensures uniform and homogeneous heat dissipation from the reinforcement element. Furthermore, the number of welds is minimised and the heat-exchanging surface is maximised.

Description

Kühlplatte mit Verstärkungsteil Cooling plate with reinforcement
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte mit Verstärkungsteil, beispielsweise einem verstärkten Kopf- und/oder Fußende, für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, Hochöfen und roheisenerzeugende Schmelzgefäße, insbesondere auch COREX® Einschmelzvergaser, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen, wobei die Kühlplatte aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist, die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind und wobei auf der dem Inneren des Schachtofens zugewandten Seite Stege und Nuten eingearbeitet sind.The invention relates to a cooling plate with a reinforcing part, for example a reinforced head and / or foot end, for shaft furnaces provided with a refractory lining, blast furnaces and hot metal-producing melting vessels, in particular also COREX ® melter gasifiers, consisting of copper or a low-alloy copper alloy with coolant channels arranged in its interior , wherein the cooling plate is made of a forged or rolled ingot, the cooling channels are vertically extending blind bores and wherein webs and grooves are incorporated on the side facing the interior of the shaft furnace.
Derartige Kühlplatten sind üblicherweise zwischen dem Mantel und der Ausmauerung angeordnet und an ein Kühlsystem angeschlossen. Auf der dem Prozessraum zugewandten Seite sind die Kühlelemente zum Teil mit feuerfestem Material versehen.Such cooling plates are usually arranged between the jacket and the lining and connected to a cooling system. On the side facing the process room, the cooling elements are partially provided with refractory material.
Aus der DE 39 25 280 ist eine Kühlplatte bekannt, bei der die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene Rohre gebildet werden und die Unterkante des Plattenkörpers als Tragnase für das feuerfeste Mauerwerk ausgebildet ist. 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.From DE 39 25 280 a cooling plate is known in which the cooling channels are formed by pipes cast in cast iron and the lower edge of the plate body is designed as a support lug for the refractory masonry. The support nose is also connected to the cooling system. These plates have a low heat dissipation due to the low thermal conductivity of the cast iron and because of the resistance between the cooling tubes and the plate body, caused by an oxide layer or an air gap.
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.If the blast furnace masonry is lost after a certain period of operation, the inner surface of the cooling plates is directly exposed to the furnace temperature. Since the furnace temperature is far above the melting temperature of the cast iron and the internal thermal resistance of the cooling plates leads to insufficient cooling of the hot plate side, accelerated wear of the cast iron plates is unavoidable and the service life is limited accordingly.
Es sind weiterhin Platten aus Kupferguß bekannt, bei denen die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet sind oder durch Formguß direkt eingegossen sind. Das Gefüge von Kupferguß ist nicht so homogen und dicht wie das von geschmiedeten bzw. gewalztem Kupfer. Infolgedessen ist auch die Wärmeleitung von Kupferguß schlechter und die Festigkeit geringer. Bei den eingegossenen Rohren behindert eine Oxidschicht zwischen Rohr und Kupferblock die Wärmeleitung.Plates made of cast copper are also known, in which the cooling channels are either formed by cast-in pipes or are cast in directly by molding. The structure of cast copper is not as homogeneous and dense as that of forged or rolled copper. As a result, the heat conduction of copper casting worse and the strength less. In the case of the cast-in pipes, an oxide layer between the pipe and the copper block prevents heat conduction.
Aus der DE 29 07 511 ist eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und wo die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind, welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind. Das Gefüge der Kühlplatte ist wesentlich dichter und homogener als das einer Kupfergussplatte. Lunker, wie sie bei Kupfergussplatten häufig auftreten, sind durch den Umformprozess ausgeschlossen. Die Festigkeitswerte liegen höher und die Wärmeleitfähigkeit ist gleichmäßiger und höher als die der gegossenen Kupferplatten. Durch das mechanische Herstellen der Bohrungen wird die Sollage nach Höhe und Seite genau eingehalten und dadurch wird eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet. Die Kühlplatte ist an der dem Ofeninneren zugekehrten Seite mit feuerfesten Steinen oder mit einer feuerfesten Stampfmasse ausgekleidet. Dadurch wird die Kühlfläche der Platte verkleinert und im Falle des Verschleißes bzw. des Verlustes der vorgemauerten feuerfesten Auskleidung wird der Wärmeentzug aus dem Ofen begrenzt. Ferner sollte die Kühlung der Platte so intensiv sein, dass die Temperatur der heißen Plattenseite weit unter der Erweichungstemperatur von Kupfer gehalten wird.From DE 29 07 511 a cooling plate is known which is made from a forged or rolled ingot and where the cooling channels are vertical blind holes which are made by deep mechanical drilling. The structure of the cooling plate is much denser and more homogeneous than that of a cast copper plate. Blowholes, as they often occur with cast copper plates, are excluded by the forming process. The strength values are higher and the thermal conductivity is more uniform and higher than that of the cast copper plates. Due to the mechanical production of the bores, the target position is exactly adhered to in terms of height and side, and this ensures uniform heat dissipation. The cooling plate is lined with refractory stones or with a refractory ramming compound on the side facing the furnace interior. This reduces the cooling surface of the plate and, in the event of wear or loss of the masonry refractory lining, the heat removal from the furnace is limited. Furthermore, the cooling of the plate should be so intensive that the temperature of the hot plate side is kept well below the softening temperature of copper.
Aus der DE-OS 23 62 974 ist ein gekühlter Schachtofen mit einem Stahlmantel bekannt, mit dessen Innenseite Kühlplatten mit im wesentlichen lotrechten inneren Rohren verbunden sind, die am oberen und unteren Ende der Kühlplatte von dieser aus den Stahlmantel durchsetzen. Die Kühlplatte ist an der vom Stahlmantel abgekehrten Seite mit einem Haltenocken bzw. einer Haltenase versehen, durch den bzw. die ein anderes, in einer im wesentlichen waagerechten Ebene verlaufendes Rohr mit durch den Stahlmantel hindurchgeführten Anschlüssen verläuft, wobei sich zumindest ein Teil der lotrechten Rohre über einen beträchtlichen Teil der lotrechten Abmessung streckt.From DE-OS 23 62 974 a cooled shaft furnace with a steel jacket is known, with the inside of which cooling plates are connected to substantially vertical inner tubes which penetrate the steel jacket at the upper and lower ends of the cooling plate. The cooling plate is provided on the side facing away from the steel jacket with a retaining cam or a retaining lug through which another tube, which runs in a substantially horizontal plane and has connections led through the steel jacket, runs, at least some of the vertical tubes extending stretches over a substantial part of the vertical dimension.
Aus der FR-A 22 30 730 ist ein Kühler für die Verdampfungskühlung eines Hochofens bekannt, der aus einer Platte mit einer quer in der Nähe des Endes der Platte angeordneten Auskragung sowie aus Rohren, die in der Platte sowie in der besagten Auskragung montiert sind, besteht und in denen ein Kühlmittel fließt. Die Ein- und Austrittsenden dieser Rohre sind auf verschiedenen Höhe auf der der Auskragung gegenüberliegenden Seite angeordnet. Das Rohr für den Umlauf des Kühlmittels in der Auskragung ist so gestaltet, dass es in der Auskragung so angeordnet ist, dass die Ein- und Austrittsenden zwischen den Austrittsenden der in der Platte verlegten Rohre liegen. Die Enden der Teile des Umlaufrohres in der Auskragung, die sich im Innern dieser Auskragung befinden, sind in einem Winkel von 2 bis 4" in der Vertikalen angeordnet, so daß der Umlauf des Kühlmittels vom Eintrittsende zum Austrittsende der Rohre steigend ist.From FR-A 22 30 730 a cooler for evaporative cooling of a blast furnace is known which consists of a plate with a projection arranged transversely near the end of the plate and of tubes which are mounted in the plate and in the said projection, exists and in which a coolant flows. The inlet and outlet ends of these tubes are arranged at different heights on the side opposite the projection. The pipe for the circulation of the coolant in the projection is designed in such a way that it is arranged in the projection in such a way that the and outlet ends are between the outlet ends of the pipes laid in the plate. The ends of the parts of the circulation tube in the cantilever, which are located inside this cantilever, are arranged at an angle of 2 to 4 "in the vertical, so that the circulation of the coolant is increasing from the inlet end to the outlet end of the tubes.
Aus der US-4 071 230 sind Kühlelemente für einen Schachtofen bekannt, die an der Innenseite des Ofenpanzers befestigt sind. Das rechteckige Kühlelement setzt sich aus fünf übereinander, auf Lücke angeordneten metallischen Blöcken zusammen, die an zwei vertikal verlaufenden Kühlrohrpaaren mittels geeigneten Befestigungselementen angebracht sind. Die Rohrpaare mit unterem Kühlwassereintritt und oberem Kühlwassereintritt werden durch Öffnungen in der metallischen Ofenwand geführt, die metallischen Blöcke werden nur an der Außenseite der zum Hochofenpanzer gerichteten Seite gekühlt.Cooling elements for a shaft furnace are known from US Pat. No. 4,071,230, which are fastened to the inside of the furnace shell. The rectangular cooling element is composed of five metal blocks arranged one above the other, with gaps, which are attached to two vertically running pairs of cooling pipes by means of suitable fastening elements. The pairs of pipes with lower cooling water inlet and upper cooling water inlet are led through openings in the metallic furnace wall, the metallic blocks are only cooled on the outside of the side facing the blast furnace shell.
Aus der EP 0 705 906 AI ist eine aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferrohblock gefertigte Kühlplatte bekannt, bei der zur Kühlung der Randzonen zusätzlich zu den vertikal verlaufenden Sackbohrungen Kühlkanäle eingebracht werden, die als vertikale oder horizontale Sackbohrungen kleineren Durchmessers um die vertikal angeordneten Sackbohrungen in die Ränder eingebracht werden.EP 0 705 906 AI discloses a cooling plate made of a forged or rolled copper ingot, in which cooling channels are introduced for cooling the edge zones in addition to the vertically running blind holes, which are vertical or horizontal blind holes of smaller diameter around the vertically arranged blind holes in the Edges are introduced.
Nachteilig bei diesen gewalzten oder geschmiedeten Kupferkühlplatten ist jedoch, dass die Tragfähigkeit des Mauerwerkes bzw. des Vormauerwerkes an den Kopfenden der Kühlplatte nicht optimal ist und dadurch auch die Standzeiten der feuerfesten Stampfmassen bzw. FF- Steine nicht ausreichend ist.A disadvantage of these rolled or forged copper cooling plates, however, is that the load-bearing capacity of the masonry or the facing masonry at the head ends of the cooling plate is not optimal and the service life of the refractory ramming compounds or FF bricks is therefore not sufficient.
In der EP 0 731 180 B1 wird eine Kühlplatte mit verstärktem und gekühltem Kopfende beschrieben. Die Kühlkanäle an der Verstärkung sind durch ihre Anordnung, bzw. dadurch gekennzeichnet, dass sie durch vertikale und horizontale Sackbohrungen hergestellt werden. Die Kühlmediumzu- bzw. -abfuhr erfolgt über Kühlrohre. Diese können in das Kühlsystem des Schachtofens einbezogen sein.EP 0 731 180 B1 describes a cooling plate with a reinforced and cooled head end. The cooling channels on the reinforcement are characterized by their arrangement, or by the fact that they are produced by vertical and horizontal blind bores. The cooling medium is supplied and removed via cooling pipes. These can be included in the cooling system of the shaft furnace.
Nachteilig ist bei dieser Variante die komplizierte und umständliche Herstellung des gekühlten Kopfteiles, welche oftmaliges Umrüsten der Werkzeuge bei der Herstellung der Sackbohrungen erfordert. Für das dichte Verschließen dieser Sackbohrungen sind mehrere Schweiß- bzw. Lötstellen notwendig. Diese Stellen liegen herstellungsbedingt dem Prozessraum sehr nahe und sind anfällig für Versagen. Es ist daher erstrebenswert, die Anzahl dieser Stellen möglichst gering zu halten. Zusätzlich ist die Kühlkanaloberfläche, die für das Erzielen der notwendigen Kühlleistung erforderlich ist, durch die geometrische Ausführung der angesetzten Feuerfestunterstützung begrenzt.A disadvantage of this variant is the complicated and cumbersome production of the cooled head part, which often requires retooling of the tools in the production of the blind bores. Several welds or soldering points are necessary to seal these blind holes tightly. These places are due to the manufacturing process very close to the process room and are prone to failure. It is therefore desirable to keep the number of these positions as small as possible. In addition, the cooling duct surface, which is required to achieve the necessary cooling capacity, is limited by the geometric design of the refractory support.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Kühlplatte mit Verstärkungsteil zu schaffen, bei der Kühlung und Wärmeabfuhr in diesem Verstärkungsteil ebenfalls gleichmäßig und homogen erfolgt, so daß auch dort eine verbesserte Kühlung der feuerfesten Ofenauskleidung und des Ofenpanzers gewährleistet wird. Zusätzlich sollen die notwendigen Schweißungen auf ein Minimum reduziert werden und zugleich die zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche vergrößert werden.The object of the invention is therefore to provide a cooling plate with reinforcing part, in the cooling and heat dissipation in this reinforcing part is also carried out uniformly and homogeneously, so that there is also an improved cooling of the refractory furnace lining and the furnace shell is guaranteed. In addition, the necessary welds should be reduced to a minimum and at the same time the available heat exchange area should be increased.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein zusätzliches Kühlsegment vorgesehen ist, welches mit einem Kühlkanal versehen ist, in den ein Verdrängungskörper eingesetzt ist.This object is achieved in that at least one additional cooling segment is provided, which is provided with a cooling channel, into which a displacement body is inserted.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es nicht erforderlich ist, für das zusätzliche Kühlsegment eine komplizierte Kombination aus vertikalen und horizontalen Sackbohrungen vorzusehen. Es wurde vielmehr festgestellt, dass es für die erforderliche Kühlwirkung ausreichend ist, an die geschmiedete oder gewalzte Kupferkühlplatte beispielsweise im oberen oder unteren Bereich ein zusätzliches Kühlsegment, welches lösbar sein kann, anzubringen in welches ein von einer horizontalen Bohrung gebildeter Kühlkanal eingebracht wird. Um die für die Wärmeübertragung nötige optimale Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen, wird in diese Bohrung zusätzlich ein Verdrängungskörper eingesetzt. Die Bohrung wird in bekannter Weise endseitig durch verschweißte oder verlötete Stopfen dicht verschlossen und über Kupferrohrstutzen mit dem Kühlsystem verbunden.Surprisingly, it was found that it is not necessary to provide a complicated combination of vertical and horizontal blind bores for the additional cooling segment. Rather, it was found that it is sufficient for the required cooling effect to attach an additional cooling segment, which can be detachable, to the forged or rolled copper cooling plate, for example in the upper or lower region, into which a cooling channel formed by a horizontal bore is introduced. In order to achieve the optimal flow rate required for heat transfer, a displacement body is also inserted in this bore. The bore is sealed at the end in a known manner by welded or soldered plugs and connected to the cooling system via copper pipe sockets.
Anstelle eines lösbaren Kühlsegmentes kann ein Wulst für das feuerfeste Mauerwerk auch aus dem Kupferrohblock geschmiedet werden, das Bohren der Kühlkanäle in diesem Wulst erfolgt in der bekannten Art und Weise.Instead of a detachable cooling segment, a bead for the refractory masonry can also be forged from the rough copper block; the cooling channels are drilled in this bead in the known manner.
Um die Wärmeaustauschfläche des Kühlkanals möglichst groß zu halten ist es von Vorteil, den Durchmesser des Kühlkanals möglichst groß, zumindest aber größer als die Durchmesser der Kühlmittelkanäle der Kühlplatte zu wählen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlplatte ist der Verdrängungskörper als Hohlraum zur Kühlmittelführung ausgeführt. Bei einer solchen Ausführungsform weist der Verdrängungskörper zweckmäßigerweise Durchlässe auf, die den Durchtritt von Kühlmedium aus dem Kühlkanal in das Innere des Verdrängungskörpers und von diesem wieder in den Kühlkanal gestatten.In order to keep the heat exchange surface of the cooling channel as large as possible, it is advantageous to choose the diameter of the cooling channel as large as possible, but at least larger than the diameter of the coolant channels of the cooling plate. According to a further advantageous embodiment of the cooling plate according to the invention, the displacement body is designed as a cavity for guiding the coolant. In such an embodiment, the displacement body expediently has passages which allow the passage of cooling medium from the cooling channel into the interior of the displacement body and from this back into the cooling channel.
Einer vorteilhaften Ausführungsform zufolge münden für die Zu- bzw. Abführung vonAccording to an advantageous embodiment, lead to the supply or discharge of
Kühlwasser Bohrungen in den Kühlkanal.Cooling water holes in the cooling channel.
Einer dazu alternativen Ausführungsform zufolge münden für die Zu- bzw. Abführung vonAccording to an alternative embodiment to this lead to the supply or discharge of
Kühlwasser Rohrstücke in den als Hohlraum ausgeführten Verdrängungskörper, wobei die Rohrstücke in die Bohrungen eingeschoben und an der Mündungsstelle mit demCooling water pipe pieces in the displacement body designed as a cavity, the pipe pieces being inserted into the bores and at the mouth with the
Verdrängungskörper verschraubt sind.Displacement bodies are screwed.
Die Bohrungen für die Zu- bzw. Abführung von Kühlwasser können horizontal oder schräg verlaufend ausgeführt sein.The holes for the supply and discharge of cooling water can be horizontal or sloping.
Die Erfindung wird anhand von schematischen Ausführungszeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to schematic design drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch die Kühlplatte mit angebrachterFig. 1 shows a horizontal section through the cooling plate with attached
FeuerfestunterstützungRefractory support
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kühlplatte mit einem ausgeschmiedeten WulstFig. 2 shows a cross section through the cooling plate with a forged bead
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein lösbar angebrachtes KühlsegmentFig. 3 shows a cross section through a releasably attached cooling segment
Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch die Kühlplatte 1 mit beispielsweise fünf vertikal angeordneten Sackbohrungen 3 sowie mit dem in dem Kühlsegment 4 eingebrachten von einer horizontalen Bohrung gebildeten Kühlkanal 5 und dem eingesetzten Verdrängungskörper 6.1 shows a horizontal section through the cooling plate 1 with, for example, five vertically arranged blind bores 3 and with the cooling channel 5 formed in the cooling segment 4 and formed by a horizontal bore and the displacement body 6 used.
Die Zuführung des Kühlwassers bei den Sackbohrungen 3 erfolgt von unten über die mit den Kühlmittelversorgungsleitungen verbundenen Rohransätze 2, bei dem von der horizontalen Bohrung des Kühlsegmentes 4 gebildeten Kühlkanal 5 ebenfalls über Rohrstücke 2. Bohrungen 7 werden auch in der Kühlplatte 1 angeordnet, um die Kühlwasserzu- und -abfuhr über die Rohransätze 2 durch die Wand des Hochofenpanzers zu gewährleisten. Die Kühlkreisläufe der Kühlplatte 1 und des Kühlsegmentes 4 können sowohl als getrennte Kühlkreisläufe oder als gemeinsamer Kühlkreislauf an das Kühlsystem angeschlossen. Der Verdrängungskörper 6 weist Durchlässe 11 auf, die den Durchtritt von Kühlwasser aus dem Kühlkanal 5 in das Innere des Verdrängungskörpers 6 und von diesem wieder in den Kühlkanal 5 gestatten. Die Flussrichtung von Kühlwasser ist durch Pfeile angedeutet.The supply of the cooling water in the blind bores 3 takes place from below via the tube attachments 2 connected to the coolant supply lines, in the cooling channel 5 formed by the horizontal bore of the cooling segment 4 also via tube pieces 2. Bores 7 are also arranged in the cooling plate 1 in order to To ensure cooling water supply and discharge through the pipe lugs 2 through the wall of the blast furnace. The cooling circuits of the cooling plate 1 and the cooling segment 4 can be connected to the cooling system both as separate cooling circuits or as a common cooling circuit. The displacement body 6 has passages 11 which allow the passage of cooling water from the cooling channel 5 into the interior of the displacement body 6 and from this back into the cooling channel 5. The direction of flow of cooling water is indicated by arrows.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Kühlplatte 1 mit den vertikal angeordneten Sackbohrungen 3, die in bekannter Weise wahlweise am unteren oder oberen Ende durch Schweiß- bzw. Lötstellen verschlossen sind. Die Kühlwasserzu- bzw. -abfuhr erfolgt über die Rohrstücke 2. Im oberen Teil der Kühlplatte 1 ist ein aus dem Rohblock ausgeschmiedeter Kühlwulst 8 angebracht, in den der von der horizontalen Bohrung gebildete Kühlkanal 5 eingebracht ist. In diesem ist wiederum ein Verdrängungskörper 6 eingesetzt, um die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit zu gewährleisten. Die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser erfolgt hier über schräge Bohrungen 7. In jede schräge Bohrung 7 ist ein Rohrstück 12 eingesetzt, welches bis in den Verdrängungskörper 6 geführt und mit diesem verschraubt ist.Fig. 2 shows a section through the cooling plate 1 with the vertically arranged blind holes 3, which are closed in a known manner either at the lower or upper end by welding or soldering points. The cooling water is supplied or removed via the pipe sections 2. In the upper part of the cooling plate 1, a cooling bead 8, forged out of the ingot, is fitted, into which the cooling channel 5 formed by the horizontal bore is introduced. A displacement body 6 is in turn inserted in this to ensure the corresponding flow velocity. The supply and discharge of cooling water takes place here via oblique bores 7. In each oblique bore 7, a pipe section 12 is inserted, which is guided into the displacement body 6 and screwed to it.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Kühlmittelzu- und abfuhr also in den bzw. aus dem Verdrängungskörper 6, während sie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in den bzw. aus dem Kühlkanal 5 erfolgt.In the embodiment shown in FIG. 2, the coolant is supplied and discharged into or out of the displacement body 6, while in the embodiment shown in FIG. 1 it takes place in or out of the cooling channel 5.
Für das Einbringen von Feuerfestmaterial, entweder Steine oder Spritz-/Stampfmassen, sind auf der dem Prozessraum zugewandten Seite in die Kühlplatte 1 und in den Kühlwulst 8 Nuten 9 eingearbeitet, die jeweils durch Stege 10 begrenzt werden.For the introduction of refractory material, either stones or spray / ramming masses, 8 grooves 9 are incorporated on the side facing the process space into the cooling plate 1 and into the cooling bead, which are each delimited by webs 10.
Fig. 3 zeigt ein lösbar angebrachtes Kühlsegment 4, in das ein von einer horizontalen Bohrung gebildeter Kühlkanal 5 eingebracht ist. Zusätzlich ist der Verdrängungskörper 6 dargestellt. Auch hier ist diese horizontale Bohrung 5 über horizontale Bohrungen 7 in der Kühlplatte 1 und in weiterer Folge über Rohransätze 2 durch die Wand des Panzers mit dem Kühlkreislauf verbunden.3 shows a detachably attached cooling segment 4, into which a cooling duct 5 formed by a horizontal bore is introduced. In addition, the displacement body 6 is shown. Here, too, this horizontal bore 5 is connected to the cooling circuit via horizontal bores 7 in the cooling plate 1 and subsequently via pipe lugs 2 through the wall of the tank.
BezugsziffernlisteReferences list
1 Kühlplatte1 cooling plate
2 Rohransätze/Rohrstücke Sackbohrungen in 1 Kühlsegment Kühlkanal in 4 bzw. in 8 Verdrängungskörper Bohrungen in 1 , 4 und 8 für Kühlmediumzu- und -abfuhr Verstärktes Kühlsegment / Wulst Nuten in 1 , 4 und 8 Stege auf 1 , 4 und 8 Durchlässe in 6 Rohrstück in 7 2 pipe lugs / pipe pieces Blind holes in 1 cooling segment Cooling channel in 4 or 8 displacement bodies Bores in 1, 4 and 8 for cooling medium supply and removal Reinforced cooling segment / bead grooves in 1, 4 and 8 webs on 1, 4 and 8 passages in 6 pipe section in 7

Claims

Patentansprüche claims
1. Kühlplatte (1) mit Verstärkungsteil für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Öfen, mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen (3) , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zusätzliches Kühlsegment (4,8) vorgesehen ist, welches mit einem Kühlkanal (5) versehen ist, in den ein Verdrängungskörper (6) eingesetzt ist.1. Cooling plate (1) with reinforcing part for furnaces provided with a refractory lining, with coolant channels (3) arranged in their interior, characterized in that at least one additional cooling segment (4, 8) is provided, which is provided with a cooling channel (5) is, in which a displacement body (6) is inserted.
2. Kühlplatte (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kühlkanals (5) des zusätzlichen Kühlsegmentes (4,8) größer als die Durchmesser der Kühlmittelkanäle (3) der Kühlplatte (1) gewählt ist.2. Cooling plate (1) according to claim 1, characterized in that the diameter of the cooling channel (5) of the additional cooling segment (4,8) is larger than the diameter of the coolant channels (3) of the cooling plate (1).
3. Kühlplatte (1) nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) als Hohlraum zur Kühlmittelführung ausgeführt ist.3. Cooling plate (1) according to any one of claims 1-2, characterized in that the displacement body (6) is designed as a cavity for the coolant guide.
4. Kühlplatte (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kühlsegment (4) lösbar auf der Kühlplatte (1) befestigt ist.4. cooling plate (1) according to any one of claims 1-3, characterized in that the additional cooling segment (4) is releasably attached to the cooling plate (1).
5. Kühlplatte (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kühlsegment (8) von einem aus der Kühlplatte (1) ausgeschmiedeten Wulst gebildet ist.5. cooling plate (1) according to any one of claims 1-3, characterized in that the additional cooling segment (8) is formed by a bulge forged out of the cooling plate (1).
6. Kühlplatte (1) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zu- bzw. Abführung von Kühlwasser Bohrungen (7) in den Kühlkanal (5) münden.6. cooling plate (1) according to any one of claims 1-5, characterized in that for the supply or discharge of cooling water bores (7) open into the cooling channel (5).
7. Kühlplatte (1) nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zu- bzw. Abführung von Kühlwasser Rohrstücke (12) in den Verdrängungskörper (6) münden, welche Rohrstücke (12) in den Bohrungen (7) eingesetzt sind. 7. cooling plate (1) according to any one of claims 3-6, characterized in that for the supply or discharge of cooling water pipe sections (12) open into the displacement body (6), which pipe sections (12) in the bores (7) are used.
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