EP1469085A1 - Ofenwand mit Kühlplatten für einen metallurgischen Ofen - Google Patents

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EP1469085A1
EP1469085A1 EP03008562A EP03008562A EP1469085A1 EP 1469085 A1 EP1469085 A1 EP 1469085A1 EP 03008562 A EP03008562 A EP 03008562A EP 03008562 A EP03008562 A EP 03008562A EP 1469085 A1 EP1469085 A1 EP 1469085A1
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EP
European Patent Office
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cooling
cooling plate
wall according
furnace
pipe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03008562A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Schmeler
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Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
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Priority to US10/552,415 priority patent/US7217123B2/en
Priority to DE602004004094T priority patent/DE602004004094T2/de
Priority to PCT/EP2004/050518 priority patent/WO2004090172A2/en
Priority to CNB200480007721XA priority patent/CN100523226C/zh
Priority to AT04727301T priority patent/ATE350493T1/de
Priority to BR0406583-2A priority patent/BRPI0406583A/pt
Priority to EP04727301A priority patent/EP1613781B1/de
Priority to RU2005135157/02A priority patent/RU2005135157A/ru
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
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    • 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
    • F27B1/12—Shells or casings; Supports 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
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    • F27D2009/0056—Use of high thermoconductive elements
    • F27D2009/0062—Use of high thermoconductive elements made from copper or copper alloy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0077—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements
    • F28D2021/0078—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements in the form of cooling walls

Definitions

  • the present invention relates to a furnace wall with cooling plates for one metallurgical furnace. It particularly relates to a furnace wall an oven shell and cooling plates with connecting pieces that cover the inside line the furnace at least partially, with a cooling plate Has cooling channels that are directly in a solid plate body are formed, and the furnace tank connection openings for the Has connecting piece of the cooling plates.
  • cooling plate also called “stave” by the expert called, comprises a rectangular, solid plate body with several Cooling channels. Connection pieces for cooling water are at the back of the Cooling plate arranged and sealed to the outside by the furnace shell guided. By means of these connecting pieces led out of the furnace shell cooling channels of several cooling plates are connected in series and to one Cooling water circuit of the furnace connected.
  • the plate body of such a cooling plate can be made of cast iron (in particular GGG, i.e. cast iron with spheroidal graphite) or made of copper, or a copper alloy, recently also made of steel.
  • the cooling channels are usually made of cast iron by cast-in, U-shaped bent steel pipes are formed, the ends of the cast pipe as connecting piece of the cooling channel from the back of the plate body are brought out.
  • they are Cooling channels, however, formed directly in the solid cooling plate body, what ensures better heat transfer.
  • cooling plate known from a forged or rolled copper block.
  • the cooling channels are Blind holes created by mechanical deep drilling in the copper block be introduced.
  • the blind holes are made by soldering or Sealing plugs sealed. Be from the back of the plate then drilled connecting holes to the blind holes. Subsequently are connecting pieces for coolant flow, or coolant return into this Connection holes inserted and soldered or welded. It was recently also proposed steel cooling plates after this Manufacturing process. Furthermore, it is also known to use cooling channels with a to mill an oval cross-section in a cooling plate body.
  • WO 98/30345 describes a method in which a preform the cooling plate is continuously cast. Inserts in the casting channel of the continuous casting mold create channels running in the continuous casting direction, which in the finished Form cooling plate straight cooling channels. From the continuously cast preform a plate is separated by two cuts across the casting direction, whereby two end faces are formed, the distance of the desired length corresponds to the cooling plate. In the next manufacturing step, the Through holes opening connection holes perpendicular to Back surface drilled in the plate, and the frontal openings of the Channels closed. Then, how already described above, connecting pieces inserted and soldered or welded on.
  • WO 00/36154 suggests the flow losses in copper Cooling plates with cast or drilled cooling channels reduce a fitting into a recess in the cooling plate body is used, which is a flow-optimized deflection channel for the Coolant forms.
  • this solution is relatively labor intensive, what is reflected in a higher cost of the cooling plates.
  • An object of the present invention is to provide a furnace wall in the preamble defined genus, the flow losses in the area of Transitions connecting pieces / cooling channels in a more cost-effective way and Way to reduce.
  • this object is achieved by that the cooling channel opens into an edge of the cooling plate body trained, and the connection piece is formed by a 90 ° elbow which is inserted with a first end into this junction, that its second end faces a connection opening in the furnace shell.
  • the connecting piece no longer opens vertically through the Back of the cooling plate body in the cooling channel, but in axial Extension of the cooling channel through an edge of the cooling plate body.
  • connection piece itself, which is called 90 ° elbow is formed and causes relatively little flow loss.
  • the production of the cooling plate is significantly simplified because the No openings of the cooling channels in the edges of the cooling plate body can be sealed more by soldering or welding plugs must, and also no separate connection channels for the connecting piece must be drilled from the back of the cooling plate.
  • In the process from the DE-A-2907511 can also blind bore through holes be replaced what the cleaning and reworking of the drilled Cooling channels simplified. It is in fact known to be in blind holes Sand, sweat beads and rust particles, etc. can deposit, which the Cooling capacity and the life of the cooling plates is reduced. Will continue improves the cooling of the foot and head end of the cooling plates, and air bags or steam bubbles in the cooling channels are effectively avoided.
  • the cooling plates used in the present invention preferably comprise a continuously cast copper cooling plate body or a copper alloy with cast cooling channels, one forged or rolled cooling plate body made of copper or a Copper alloy with drilled or milled cooling channels, or one Steel cooling plate body with drilled or milled cooling channels.
  • a cooling plate body made of copper or a copper alloy preferably elbows made of copper or a copper alloy, and at one Cooling plate body made of steel, tubular elbow made of steel used.
  • the present invention vertical cooling plates, that is cooling plates with vertically running Cooling channels used.
  • horizontal ones Cooling plates i.e. cooling plates with horizontally running cooling channels, be used.
  • the cooling channel forms in one upper or lower edge of the cooling plate body from a junction.
  • Horizontal cooling plates form the cooling channel in a left or right A side opening of the cooling plate body.
  • An additional advantage is that with two neighboring ones Cooling plates that are connected in series on the coolant side, the ones to be connected Elbow connection piece of the two cooling plates relatively close to each other can lie, which among other things significant advantages in the arrangement of the Connection openings in the furnace shell and the design of the connections of the Allow connecting piece to achieve.
  • the pipe elbow connection piece of two cooling plates preferably connected by means of flexible connection means.
  • These flexible Connection means are advantageous in a sealed junction box placed on the outside of the furnace shell and is preferably closed by means of a removable blind flange. This eliminates the need for expensive, sealed pipe penetrations in the furnace shell, and the assembly of the cooling plates is significantly simplified. It is still to emphasize that such a connection box is also dimensioned in this way can be that a cooling plate through the junction box from the Take out the oven or have it brought into the oven.
  • the flexible connection means advantageously comprise a Lyrabogen, which in Junction box connects the pipe bend ends of two cooling plates and here Differential movements of the cooling plates are compensated. Compared to one In classic metal tubing, such a Lyrabogen produces much less Pressure drops and most likely also has a longer life on.
  • the second ends of the elbows can be the first Cooling plate and the second ends of the elbows of the second cooling plate in be arranged in a row.
  • the flexible Connection means e.g. comprise a curved pipe segment, which in the Junction box is arranged and essentially the shape of a Racing bike handlebars. Such a form ensures the required Compliant to accommodate differential movements of the cooling plates.
  • connection opening in the furnace shell also advantageous with a socket piece be sealed, which has a separate through opening for both Pipe socket at the second end of a pipe bend of the first cooling plate, as also for a pipe socket at the second end of a pipe bend the second Has cooling plate, each of the two pipe sockets by means of a Compensator is sealed to the socket piece.
  • the A plate extension can be attached to the cooling plate in front of the pipe elbow.
  • the elbows can be one Cooling plate of the lower row then with the pipe bends of two neighboring ones Cooling plates of the top row are connected.
  • the furnace wall 10 shown in the figures to illustrate the invention is a blast furnace wall cooled by cooling plates.
  • Fig. 1 and Fig. 2 is the Oven shell with the reference number 12.
  • On the inside of the Oven shell 12 can be seen the upper end of a lower cooling plate 14 and the lower end of an upper cooling plate 14 '.
  • These cooling plates 14, 14 ' are attached to the furnace shell 12 by means of threaded bolts 16 and form a cooled lining of the inside of the furnace shell 12.
  • With “D” is the vertical distance between the upper edge 18 of the lower cooling plate 14 and the lower edge 18 'of the upper cooling plate 14'. In the 1 and FIG. 2, this distance "D" corresponds approximately to that three times the thickness "E" of the cooling plates 14, 14 '.
  • the cooling plates 14, 14 'shown in FIGS. 1 and 2 have one massive cooling plate body 20, 20 'made of copper or a copper alloy.
  • a plate extension 36, 36' attached to the inside of the furnace.
  • the lower pipe bend 26 is by means of a Lyrabogens 40 connected to the upper pipe bend 26 ', the Lyra bend 40 to the free pipe ends 30, 30 'of the pipe bends 26, 26' is welded on.
  • This Lyrabogen 40 carries the cooling medium (mostly Cooling water) from the cooling channel 20 into the cooling channel 20 'and it enables due to its flexibility in the vertical direction, temperature-related To compensate for changes in distance "D".
  • Lyrabogen 40 protrudes into a junction box 42, which is on the outside of the furnace 12 is arranged above the connection opening 32 in the furnace shell 12.
  • This Junction box 42 is gas-tightly connected to the furnace shell 12 and through a removable blind flange 44 also closed gas-tight. To Disassembly of the blind flange 44 is therefore from the outside of the Oven shell 12 has direct access to lyra sheet 40.
  • extended pipe ends 46, 46 ' are the Pipe elbows 26, 26 'lead out of the furnace shell 12 in a sealed manner.
  • Each pipe end 46, 46 ' is here by means of a compensator 50, 50' sealed connected to the sleeve piece 48.
  • the compensators 50, 50 '(in 2 bellows compensators are shown) must be designed in this way be that they have lateral and angular movements of the tube ends 46, 46 ' be able to record.
  • a common protective housing 52 surrounds the two Compensators 50, 50 '. 2, the free Pipe ends 46, 46 'e.g. by means of a metal hose coupling (not shown) connected.
  • Fig. 3 is a first arrangement of cooling plates on the inside of the Oven shell 12 is shown.
  • the cooling plates 14, 14 ' are aligned vertically one above the other, with the cooling plates of two neighboring columns, however are offset in height by half a cooling plate height. This makes them Connection opening 32 in the furnace shell 12 also offset in height, so that the furnace shell 12 is weakened less. This is particularly from Significance for the design variant indicated in the right column. This is because the connection opening 132 in the furnace shell 12 and Terminal box 42 dimensioned such that a cooling plate 14, according to Disassembly of the blind flange 44 and opening of the pipe connections, Take it out of the oven through the connection box 42 or into the oven can be brought in.
  • cooling plates 14, 14 'on the Inside of the furnace shell 12 is shown. These cooling plates 14, 14 'are in Rows one above the other, with the cooling plates of two adjacent rows but are offset by half a cooling plate width. With this arrangement are the upper pipe bends 26 of a lower cooling plate 14 with each Elbows 26 'connected by two adjacent cooling plates 14'.
  • FIG. 5 is a third arrangement of cooling plates 14, 14 'on the Inside of the furnace shell 12 is shown. These cooling plates 14 are also located in rows one above the other, with the cooling plates of two adjacent rows are slightly offset. Note that the ends 30 of the elbows 26 of the lower cooling plates 14 and the ends of the elbows 26 'of the upper Cooling plates are in a row. This causes the vertical distance "D" between the upper edge 18 of a lower cooling plate 14 and the lower one Edge 18 'of an upper cooling plate 14' smaller (it now corresponds approximately to that twice the thickness "E" of the cooling plates 14, 14 ').
  • the cooling plates on the left 5 are the pipe bends 26, 26 'by means of fixed pipe segments 60 connected, which is used to record temperature-related relative movements the cooling plates, have essentially the shape of a racing handlebar.
  • the pipe bends 26, 26 ' are by means of Metal hoses 62 connected.

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Abstract

Eine Ofenwand eines metallurgischen Ofens umfasst einen Ofenpanzer (12) und Kühlplatten (14, 14'), welche die Innenseite des Ofenpanzers zumindest teilweise auskleiden. Diese Kühlplatten (14, 14') weisen Kühlkanäle (22, 22') auf, die unmittelbar in einem massiven Plattenkörper (20, 20') ausgebildet sind und in einer oberen, bzw. unteren Kante (18, 18') des Plattenkörpers (20, 20') jeweils eine Einmündung (24, 24') ausbilden. Anschlussstutzen der Kühlplatten (14, 14') werden durch 90°-Rohrbogen (26, 26') ausgebildet. Jeder dieser Rohrbogen (26, 26') ist mit einem ersten Ende (28, 28') in eine Einmündung (24, 24') eines Kühlkanals (22, 22') derart eingesetzt, dass sein zweites Ende (30, 30') einer Anschlussöffnung (32) im Ofenpanzer (12) zugekehrt ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ofenwand mit Kühlplatten für einen metallurgischen Ofen. Sie betrifft insbesondere eine Ofenwand umfassend einen Ofenpanzer und Kühlplatten mit Anschlussstutzen, welche die Innenseite des Ofenpanzers zumindest teilweise auskleiden, wobei eine Kühlplatte Kühlkanäle aufweist, die unmittelbar in einem massiven Plattenkörper ausgebildet sind, und der Ofenpanzer Anschlussöffnungen für die Anschlussstutzen der Kühlplatten aufweist.
Stand der Technik
Es ist seit langem bekannt, die Innenseite des Ofenpanzers eines metallurgischen Ofens, insbesondere eines Hochofens, mit Kühlplatten auszukleiden. Ein solche Kühlplatte, vom Fachmann auch noch "Stave" genannt, umfasst einen rechteckigen, massiven Plattenkörper mit mehreren Kühlkanälen. Anschlussstutzen für Kühlwasser sind an der Rückseite der Kühlplatte angeordnet und abgedichtet durch den Ofenpanzer nach außen geführt. Mittels dieser aus dem Ofenpanzer herausgeführten Anschlussstutzen werden Kühlkanäle mehrerer Kühlplatten in Reihe geschaltet und an einen Kühlwasserkreis des Ofens angeschlossen.
Der Plattenkörper einer solchen Kühlplatte kann aus Gusseisen (insbesondere GGG, d.h. Gusseisen mit Kugelgraphit) oder aus Kupfer, bzw. einer Kupferlegierung, neuerdings auch aus Stahl gefertigt sein. Bei Kühlplatten aus Gusseisen werden die Kühlkanäle meistens durch eingegossene, U-förmig gebogene Stahlrohre ausgebildet, wobei die Enden des eingegossenen Rohrs als Anschlussstutzen des Kühlkanals aus der Rückseite des Plattenkörpers herausgeführt sind. Bei fast allen Kühlplatten aus Kupfer oder Stahl, sind die Kühlkanäle jedoch unmittelbar im massiven Kühlplattenkörper ausgebildet, was einen besseren Wärmeübergang gewährleistet.
Aus der DE 2 907 511 ist z.B. eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gefertigt ist. Die Kühlkanäle sind Sackbohrungen, die durch mechanisches Tiefbohren in den Kupferblock eingebracht werden. Die Sackbohrungen werden durch Einlöten oder Einschweißen von Stopfen abgedichtet. Von der Rückseite der Platte werden dann Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen gebohrt. Anschließend werden Anschlussstutzen für Kühlmittelvorlauf, bzw. Kühlmittelrücklauf in diese Verbindungsbohrungen eingesetzt und angelötet oder angeschweißt. Es wurde vor kurzem ebenfalls vorgeschlagen, Kühlplatten aus Stahl nach diesem Verfahren herzustellen. Weiterhin ist auch bekannt, Kühlkanäle mit einem ovalen Querschnitt in einen Kühlplattenkörper zu fräsen.
In der WO 98/30345 ist ein Verfahren beschrieben, in dem eine Vorform der Kühlplatte stranggegossen wird. Einsätze im Gießkanal der Stranggießform erzeugen hierbei in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle, die in der fertigen Kühlplatte gerade Kühlkanäle ausbilden. Aus der stranggegossenen Vorform wird durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung ein Platte herausgetrennt, wobei zwei Stirnflächen ausgebildet werden, deren Abstand der gewünschten Länge der Kühlplatte entspricht. In dem nächsten Herstellungsschritt werden in die Durchgangskanäle einmündende Anschlussbohrungen senkrecht zur Rückfläche in die Platte gebohrt, und die stirnseitigen Einmündungen der Kanäle verschlossen. In die Anschlussbohrungen werden anschließend, wie weiter oben bereits beschrieben, Anschlussstutzen eingesetzt und angelötet bzw. angeschweißt.
Die in der DE-A-2907511 und in der WO 98/30345 beschriebenen Verfahren erlauben beide qualitativ hochwertige Kühlplattenkörper aus Kupfer oder Kupferlegierungen herzustellen. Die fertigen Kühlplatten beider Verfahren haben jedoch, im Vergleich zu Kühlplatten mit eingegossenen Kühlrohren oder zu formgegossenen Kühlplatten, den Nachteil, dass sie im Bereich der Übergänge Anschlussstutzen/Kühlkanäle einen relativ großen Druckverlust aufweisen.
Die WO 00/36154 schlägt vor, die Strömungsverluste bei kupfernen Kühlplatten mit eingegossenen, bzw. gebohrten Kühlkanälen dadurch zu reduzieren, dass ein Formstück in eine Aussparung im Kühlplattenkörper eingesetzt wird, welches einen strömungsoptimierten Umlenkkanal für das Kühlmedium ausbildet. Diese Lösung ist jedoch relativ arbeitsaufwendig, was sich in einem höheren Gestehungskosten der Kühlplatten niederschlägt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Ofenwand der im Präambel definierten Gattung, die Strömungsverluste im Bereich der Übergänge Anschlussstutzen/Kühlkanäle auf eine kostengünstigere Art und Weise zu reduzieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlkanal in einer Kante des Kühlplattenkörpers eine Einmündung ausbildet, und der Anschlussstutzen durch einen 90°-Rohrbogen ausgebildet wird, welcher mit einem ersten Ende in diese Einmündung derart eingesetzt ist, dass sein zweites Ende einer Anschlussöffnung im Ofenpanzer zugekehrt ist. In anderen Worten, der Anschlussstutzen mündet nicht mehr senkrecht durch die Rückseite des Kühlplattenkörpers in den Kühlkanal, sondern in axialer Verlängerung des Kühlkanals durch eine Kante des Kühlplattenkörpers. Die Umlenkung des Kühlmediums erfolgt dann im Anschlussstutzen selbst, der als 90°-Rohrbogen ausgebildet ist und relativ wenig Strömungsverluste verursacht. Die Herstellung der Kühlplatte wird wesentlich vereinfacht, da die Einmündungen der Kühlkanäle in den Kanten des Kühlplattenkörpers nicht mehr durch Einlöten oder Einschweißen von Stopfen abgedichtet werden müssen, und auch keine separaten Anschlusskanäle für die Anschlussstutzen von der Rückseite der Kühlplatte gebohrt werden müssen. Im Verfahren aus der DE-A-2907511 können die Sackbohrung zudem durch Durchgangsbohrungen ersetzt werden, was die Säuberung und Nachbearbeitung der gebohrten Kühlkanäle vereinfacht. Es ist in der Tat bekannt, dass sich in Sackbohrungen Sand, Schweißperlen und Rostpartikel usw. ablagern können, wodurch die Kühlleistung und die Lebensdauer der Kühlplatten reduziert wird. Weiterhin wird die Kühlung des Fuß- und Kopfendes der Kühlplatten verbessert, und Luftsäcke oder Dampfblasen in den Kühlkanälen werden wirksam vermieden.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kühlplatten umfassen vorzugsweise einen stranggegossenen Kühlplattenkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit eingegossenen Kühlkanälen, einen geschmiedeten oder gewalzten Kühlplattenkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit gebohrten oder gefrästen Kühlkanälen, oder einen Kühlplattenkörper aus Stahl mit gebohrten oder gefrästen Kühlkanälen. Bei einem Kühlplattenkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung werden bevorzugt Rohrbogen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, und bei einem Kühlplattenkörper aus Stahl, Rohrbogen aus Stahl eingesetzt.
In den meisten Fällen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vertikale Kühlplatten, das heißt Kühlplatten mit vertikal verlaufenden Kühlkanälen, eingesetzt. In Ausnahmefällen können jedoch auch horizontale Kühlplatten, das heißt Kühlplatten mit horizontal verlaufenden Kühlkanälen, eingesetzt werden. Bei senkrechten Kühlplatten bildet der Kühlkanal in einer oberen, bzw. unteren Kante des Kühlplattenkörpers eine Einmündung aus. Bei horizontalen Kühlplatten bildet der Kühlkanal in einer linken, bzw. rechten Seitenkante des Kühlplattenkörpers eine Einmündung aus.
Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, dass bei zwei benachbarten Kühlplatten, die kühlmittelseitig in Reihe geschaltet sind, die zu verbindenden Rohrbogen-Anschlussstutzen der beiden Kühlplatten relativ nahe beieinander liegen können, wodurch sich u.a. wesentliche Vorteile bei der Anordnung der Anschlussöffnungen im Ofenpanzer und der Gestaltung der Verbindungen der Anschlussstutzen erzielen lassen.
Die Rohrbogen-Anschlussstutzen zweier Kühlplatten werden vorzugsweise mittels flexiblen Anschlussmitteln verbunden. Diese flexiblen Anschlussmittel sind vorteilhaft in einem abgedichteten Anschlusskasten unterbracht, der auf der Außenseite des Ofenpanzers angeordnet und vorzugsweise mittels eines demontierbaren Blindflansches verschlossen ist. Hierdurch entfallen teure, abgedichtete Rohrdurchführungen im Ofenpanzer, und die Montage der Kühlplatten wird wesentlich vereinfacht. Es ist weiterhin hervorzuheben, dass ein solcher Anschlusskasten auch derart dimensioniert werden kann, dass sich eine Kühlplatte durch den Anschlusskasten aus dem Ofen herausnehmen, bzw. in den Ofen hineinbringen lässt.
Die flexiblen Anschlussmittel umfassen vorteilhaft einen Lyrabogen, der im Anschlusskasten die Rohrbogenenden zweier Kühlplatten verbindet und hierbei Differentialbewegungen der Kühlplatten kompensiert. Im Vergleich zu einem klassischen Metallschlauch erzeugt ein solcher Lyrabogen wesentlich geringere Druckverluste und weist höchstwahrscheinlich auch eine höhere Lebensdauer auf.
Um ggf. den Abstand zwischen den Kanten von zwei benachbarten Kühlplatten zu reduzieren, können die zweiten Enden der Rohrbogen der ersten Kühlplatte und die zweiten Enden der Rohrbogen der zweiten Kühlplatte in einer Reihe angeordnet werden. In diesem Fall können die flexiblen Anschlussmittel z.B. ein gebogenes Rohrsegment umfassen, das im Anschlusskasten angeordnet ist und im wesentlichen die Form eines Rennradlenkers aufweist. Eine solche Form gewährleistet die benötigte Nachgiebigkeit, um Differentialbewegungen der Kühlplatten aufzunehmen.
Falls kein Anschlusskasten vorgesehen werden soll, kann die Anschlussöffnung im Ofenpanzer auch vorteilhaft mit einem Muffenstück abgedichtet werden, das eine separate Durchgangsöffnung sowohl für einen Rohrstutzen am zweiten Ende eines Rohrbogens der ersten Kühlplatte, als auch für einen Rohrstutzen am zweiten Ende eines Rohrbogens der zweiten Kühlplatte aufweist, wobei jeder der beiden Rohrstutzen mittels eines Kompensators abgedichtet mit dem Muffenstück verbunden ist.
Um die Rohrbogen zum Ofeninnern abzuschirmen, kann an der Kante der Kühlplatte vor den Rohrbogen ein Plattenfortsatz angebracht werden.
Bei zwei Kühlplattenreihen, die senkrecht unmittelbar übereinander angeordnet sind, können die senkrechten Fugen zwischen den Kühlplatten der oberen Reihe relativ zu den senkrechten Fugen zwischen den Kühlplatten der unteren Reihe versetzt sein. In dieser Anordnung können die Rohrbogen einer Kühlplatte der unteren Reihe dann mit den Rohrbogen von zwei benachbarten Kühlplatten der oberen Reihe verbunden werden.
Figurenaufstellung
Im Folgenden werden nun etliche Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1:
einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung einer gekühlten Ofenwand;
Fig. 2:
einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung einer gekühlten Ofenwand;
Fig. 3:
eine Draufsicht auf eine erste Anordnung von Kühlplatten in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer gekühlten Ofenwand;
Fig. 4:
eine Draufsicht auf eine zweite Anordnung von Kühlplatten in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer gekühlten Ofenwand; und
Fig. 5:
eine Draufsicht auf eine dritte Anordnung von Kühlplatten in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer gekühlten Ofenwand.
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand der Figuren
Die in den Figuren, zur Illustration der Erfindung, gezeigte Ofenwand 10 ist eine, mittels Kühlplatten gekühlte Hochofenwand. In Fig. 1 und Fig. 2 ist der Ofenpanzer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Auf der Innenseite des Ofenpanzers 12 erkennt man das obere Ende einer unteren Kühlplatte 14 und das untere Ende einer oberen Kühlplatte 14'. Diese Kühlplatten 14, 14' sind mittels Gewindebolzen 16 an dem Ofenpanzer 12 befestigt und bilden eine gekühlte Auskleidung der Innenseite des Ofenpanzers 12. Mit "D" ist der vertikale Abstand zwischen der oberen Kante 18 der unteren Kühlplatte 14 und der unteren Kante 18' der oberen Kühlplatte 14' bezeichnet. In den Ausführungen der Fig. 1 und Fig. 2 entspricht diese Distanz "D" ungefähr der dreifachen Dicke "E" der Kühlplatten 14, 14'.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Kühlplatten 14, 14' weisen einen massiven Kühlplattenkörper 20, 20' aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf. In diesem massiven Kühlplattenkörper 20, 20' sind senkrechte Kühlkanäle 22, 22' unmittelbar angeordnet, d.h. sie sind in das Basismaterial des Kühlplattenkörpers 20, 20' z.B. eingegossen, eingebohrt oder eingefräst. Diese Kühlkanäle 22, 22' sind als senkrechte Durchgangskanäle ausgebildet, die sich parallel durch den Kühlplattenkörper 20, 20' erstrecken. In Fig. 1 und Fig. 2 sieht man, dass der Kühlkanal 22 in der oberen Kante 18 der unteren Kühlplatte 14 eine Einmündung 24, bzw. dass der Kühlkanal 22' in der unteren Kante 18' der oberen Kühlplatte 14' eine Einmündung 24' ausbildet.
Mit den Bezugszeichen 26 und 26' sind dickwandige 90°-Rohrbogen aus Kupfer bezeichnet, welche Anschlussstutzen der Kühlplatten 14, 14' ausbilden. Man sieht, dass der untere Rohrbogen 26 mit einem Ende 28 in die Einmündungen 24 derart eingeschweißt oder eingelötet ist, dass sein zweites Ende 30 einer Anschlussöffnung 32 im Ofenpanzer 12 zugekehrt ist, und dass der obere Rohrbogen 26' ist mit einem Ende 28' in die Einmündungen 24' derart eingeschweißt oder eingelötet ist, dass sein zweites Ende 30' der gleichen Anschlussöffnung 32 im Ofenpanzer 12 zugekehrt ist. Beide Rohrbogen 26 und 26' liegen hierbei im Freiraum der zwischen der oberen Kante 18 der unteren Kühlplatte 14 und der unteren Kante 18' der oberen Kühlplatte 14' ausgebildet ist, senkrecht übereinander. Um den Freiraum 34, in dem die Rohrbogen 26 und 26' liegen, zum Ofeninnern abzuschirmen, ist sowohl an der oberen Kante 18 der unteren Kühlplatte 14, als auch an der unteren Kante 18' der oberen Kühlplatte 14', jeweils zum Ofeninneren ein Plattenfortsatz 36, 36' angebracht.
In der Ausführung der Fig. 1 ist der untere Rohrbogen 26 mittels eines Lyrabogens 40 an den oberen Rohrbogen 26' angeschlossen, wobei der Lyrabogen 40 an die freien Rohrenden 30, 30' der Rohrbogen 26, 26' angeschweißt ist. Dieser Lyrabogen 40 führt das Kühlmedium (meistens Kühlwasser) aus dem Kühlkanal 20 in den Kühlkanal 20' und er ermöglicht, durch seine Nachgiebigkeit in vertikaler Richtung, temperaturbedingte Veränderungen der Distanz "D" zu kompensieren. Der Lyrabogen 40 ragt in einen Anschlusskasten 42 hinein, welcher auf der Außenseite des Ofenpanzers 12 über der Anschlussöffnung 32 im Ofenpanzer 12 angeordnet ist. Dieser Anschlusskasten 42 ist gasdicht mit dem Ofenpanzer 12 verbunden und durch einen demontierbaren Blindflansch 44 ebenfalls gasdicht verschlossen. Nach Demontage des Blindflansches 44 hat man folglich von der Außenseite des Ofenpanzers 12 einen direkten Zugang zum Lyrabogen 40.
In der Ausführung der Fig. 2 sind verlängerte Rohrenden 46, 46' der Rohrbogen 26, 26' abgedichtet aus dem Ofenpanzer 12 herausgeführt. Hierzu ist die Anschlussöffnung 32 im Ofenpanzer 12 mit einem Muffenstück 48 abgedeckt, das für jedes Rohrende 46, 46' eine Durchführung 49, 49' ausbildet. Jedes Rohrende 46, 46' ist hierbei mittels eines Kompensators 50, 50' abgedichtet mit dem Muffenstück 48 verbunden. Die Kompensatoren 50, 50' (in Fig. 2 sind Balgkompensatoren dargestellt) müssen hierbei derart ausgelegt sein, dass sie laterale und angulare Bewegungen der Rohrenden 46, 46' aufnehmen können. Ein gemeinsames Schutzgehäuse 52 umgibt die beiden Kompensatoren 50, 50'. In der Ausführung der Fig. 2 werden die freien Rohrenden 46, 46' z.B. mittels einer Metallschlauchkupplung (nicht gezeigt) verbunden.
In Fig. 3 ist eine erste Anordnung von Kühlplatten an der Innenseite des Ofenpanzers 12 gezeigt. Die Kühlplatten 14, 14' liegen senkrecht fluchtend übereinander, wobei die Kühlplatten von zwei benachbarten Kolonnen jedoch höhenmäßig um eine halbe Kühlplattenhöhe versetzt sind. Hierdurch sind die Anschlussöffnung 32 im Ofenpanzer 12 ebenfalls höhenmäßig versetzt, so dass der Ofenpanzer 12 weniger geschwächt wird. Dies ist besonders von Bedeutung für die, in der rechten Kolonne angedeutete Ausführungsvariante. Hier sind nämlich die Anschlussöffnung 132 im Ofenpanzer 12 und der Anschlusskasten 42 derart dimensioniert, dass sich eine Kühlplatte 14, nach Demontage des Blindflansches 44 und dem Auftrennen der Rohrverbindungen, durch den Anschlusskasten 42 aus dem Ofen herausnehmen, bzw. in den Ofen hineinbringen lässt.
In Fig. 4 ist eine zweite Anordnung von Kühlplatten 14, 14' an der Innenseite des Ofenpanzers 12 gezeigt. Diese Kühlplatten 14, 14' liegen in Reihen übereinander, wobei die Kühlplatten von zwei benachbarten Reihen jedoch um eine halbe Kühlplattenbreite versetzt sind. Bei dieser Anordnung sind die oberen Rohrbogen 26 einer unteren Kühlplatte 14 jeweils mit Rohrbogen 26' von zwei benachbarten Kühlplatten 14' verbunden.
In Fig. 5 ist eine dritte Anordnung von Kühlplatten 14, 14' an der Innenseite des Ofenpanzers 12 gezeigt. Diese Kühlplatten 14 liegen ebenfalls in Reihen übereinander, wobei die Kühlplatten von zwei benachbarten Reihen leicht versetzt sind. Man beachte, dass die Enden 30 der Rohrbogen 26 der unteren Kühlplatten 14 und die Enden der Rohrbogen 26' der oberen Kühlplatten in einer Reihe liegen. Hierdurch wird der vertikale Abstand "D" zwischen der oberen Kante 18 einer unteren Kühlplatte 14 und der unteren Kante 18' einer oberen Kühlplatte 14' kleiner (er entspricht nun ungefähr der zweifachen Dicke "E" der Kühlplatten 14, 14'). Bei den Kühlplatten der linken Seite der Fig. 5 sind die Rohrbogen 26, 26' mittels festen Rohrsegmenten 60 verbunden, welche zur Aufnahme von temperaturbedingten Relativbewegungen der Kühlplatten, im wesentlichen die Form eines Rennradlenkers aufweisen. Bei den Kühlplatten der rechten Seite der Fig. 5 sind die Rohrbogen 26, 26' mittels Metallschläuchen 62 verbunden.

Claims (13)

  1. Ofenwand eines metallurgischen Ofens, umfassend einen Ofenpanzer (12) und Kühlplatten (14, 14') mit Anschlussstutzen welche die Innenseite des Ofenpanzers zumindest teilweise auskleiden, wobei eine Kühlplatte Kühlkanäle (22, 22') aufweist, die unmittelbar in einem massiven Plattenkörper (20, 20') ausgebildet sind, und der Ofenpanzer (12) Anschlussöffnungen (32) für die Anschlussstutzen der Kühlplatten (14, 14') aufweist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein solcher Kühlkanal (22, 22') in einer Kante (18, 18') des Plattenkörpers (20, 20') eine Einmündung (24, 24') ausbildet; und
    ein Anschlussstutzen durch einen 90°-Rohrbogen (26, 26') ausgebildet wird, welcher mit einem ersten Ende (28, 28') in eine solche Einmündung (24, 24') derart eingesetzt ist, dass sein zweites Ende (30, 30') einer Anschlussöffnung (32) im Ofenpanzer (12) zugekehrt ist.
  2. Ofenwand nach Anspruch 1, umfassend zwei benachbarte Kühlplatten (14, 14') die in Reihe geschaltet sind, wobei das zweite Ende (30) eines Rohrbogens (26) der ersten Kühlplatte (14), mittels flexiblen Anschlussmitteln an das zweite Ende (30') eines Rohrbogens (26') der zweiten Kühlplatte (14') angeschlossen ist.
  3. Ofenwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Anschlussmittel in einem abgedichteten Anschlusskasten (42) untergebracht sind, welcher auf der Außenseite des Ofenpanzers (12) angeordnet ist.
  4. Ofenwand nach Anspruch 3, wobei der Anschlusskasten (42) mittels eines demontierbaren Blindflansches (44) verschlossen ist.
  5. Ofenwand nach Anspruch 4, wobei der Anschlusskasten (42) derart dimensioniert ist, dass sich eine Kühlplatte (14, 14') durch den Anschlusskasten aus dem Ofen herausnehmen, bzw. in den Ofen hineinbringen lässt.
  6. Ofenwand nach Anspruch 5, wobei benachbarte Anschlussöffnungen (32) im Ofenpanzer (12) höhenversetzt sind.
  7. Ofenwand nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die flexiblen Anschlussmittel einen Lyrabogen umfassen, der im Anschlusskasten angeordnet ist.
  8. Ofenwand nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die flexiblen Anschlussmittel ein gebogenes Rohrsegment (60) umfassen, das im Anschlusskasten (42) angeordnet ist und im wesentlichen die Form eines Rennradlenkers aufweist.
  9. Ofenwand nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die flexiblen Anschlussmittel einen Metallschlauch (62) umfassen, der in dem Anschlusskasten angeordnet (42) ist und hier an die zweiten Enden (30, 30') eines Rohrbogenpaars (26, 26') angekuppelt ist.
  10. Ofenwand nach Anspruch 2, wobei:
    die Anschlussöffnung (32) im Ofenpanzer (12) mit einem Muffenstück (48) abgedeckt ist, das eine separate Durchgangsöffnung (49, 49') sowohl für einen Rohrstutzen (46) am zweiten Ende (30) eines Rohrbogens (26) der ersten Kühlplatte (14), als auch für einen Rohrstutzen (46') am zweiten Ende (30') eines Rohrbogens (26') der zweiten Kühlplatte (14') aufweist; und
    jeder der beiden Rohrstutzen (46, 46') mittels eines Kompensators (50, 50') abgedichtet mit dem Muffenstück (48) verbunden ist.
  11. Ofenwand nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei an der Kante (18, 18') der Kühlplatte (14, 14') vor den Rohrbogen (26, 26') ein Plattenfortsatz (36, 36') derart angebracht ist, dass er die Rohrbogen (26, 26') zum Ofeninnern abschirmt.
  12. Ofenwand nach einem der Ansprüche 2 bis 13, umfassend zwei Kühlplattenreihen die senkrecht unmittelbar übereinander angeordnet sind, wobei die senkrechten Fugen zwischen den Kühlplatten (14') der oberen Reihe relativ zu den senkrechten Fugen zwischen den Kühlplatten (14) der unteren Reihe versetzt sind.
  13. Ofenwand nach Anspruch 12, wobei die Rohrbogen (26) einer Kühlplatte der unteren Reihe mit den Rohrbogen (26') von zwei benachbarten Kühlplatten (14') der oberen Reihe verbunden sind.
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