FI121429B - Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi - Google Patents

Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI121429B
FI121429B FI20051220A FI20051220A FI121429B FI 121429 B FI121429 B FI 121429B FI 20051220 A FI20051220 A FI 20051220A FI 20051220 A FI20051220 A FI 20051220A FI 121429 B FI121429 B FI 121429B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
copper
coating
cooling element
tubes
body part
Prior art date
Application number
FI20051220A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20051220A0 (fi
FI20051220A (fi
Inventor
Risto Saarinen
Kai Seppaelae
Jyrki Koitto
Original Assignee
Outotec Oyj
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 Outotec Oyj filed Critical Outotec Oyj
Publication of FI20051220A0 publication Critical patent/FI20051220A0/fi
Priority to FI20051220A priority Critical patent/FI121429B/fi
Priority to PCT/FI2006/000387 priority patent/WO2007063164A1/en
Priority to KR1020087013224A priority patent/KR101277112B1/ko
Priority to DE602006009137T priority patent/DE602006009137D1/de
Priority to EP06830915A priority patent/EP1954999B1/en
Priority to BRPI0619050-2A priority patent/BRPI0619050A2/pt
Priority to PL06830915T priority patent/PL1954999T3/pl
Priority to AU2006319123A priority patent/AU2006319123B2/en
Priority to AT06830915T priority patent/ATE442563T1/de
Priority to CN2006800451442A priority patent/CN101322003B/zh
Priority to US12/093,581 priority patent/US8038930B2/en
Publication of FI20051220A publication Critical patent/FI20051220A/fi
Priority to ZA200804323A priority patent/ZA200804323B/xx
Application granted granted Critical
Publication of FI121429B publication Critical patent/FI121429B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0072—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/60—Pouring-nozzles with heating or cooling means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/14—Discharging devices, e.g. for slag
    • 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
    • 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
    • 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
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1518—Tapholes
    • 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
    • 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
    • C21C5/4653—Tapholes; Opening or plugging thereof
    • 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
    • F27D2009/001—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas
    • F27D2009/0013—Cooling of furnaces the cooling medium being a fluid other than a gas the fluid being water
    • 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
    • F27D2009/0018—Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes
    • 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
    • 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
    • F27D2009/0056—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
    • 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
    • F27D2009/0067—Cooling element inlet and outlet tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12882—Cu-base component alternative to Ag-, Au-, or Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y10T428/1291—Next to Co-, Cu-, or Ni-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

JÄÄHDYTYSELEMENTTI JA MENETELMÄ JÄÄHDYTYSELEMENTIN VALMISTAMISEKSI
Tämä keksintö kohdistuu metallien valmistukseen tarkoitetun pyrometallurgisen 5 reaktorin rakenteessa käytettävään jäähdytyselementtiin ja menetelmään jäähdytyselementin valmistamiseksi.
Vesijäähdytteisillä jäähdytyselementeillä suojataan pyrometallurgisissa prosesseissa reaktoreiden muurauksia siten, että jäähdytyksen vaikutuksesta 10 muurauksen pintaan tuleva lämpö siirtyy jäähdytyselementin kautta veteen, jolloin vuorauksen kuluminen pienenee olennaisesti verrattuna reaktoriin, jota ei ole jäähdytetty. Kulumisen pienenemisen aiheuttaa jäähdytyksen aikaansaama, tulenkestävän vuorauksen pintaan kiinteytyvä ns. autogeeninen vuoraus, joka muodostuu kuonasta ja muista sulafaaseista. Jäähdytyselementillä täytyisi olla 15 hyvä lämmönsiirtokyky ja elementtien täytyisi kestää metallurgisten uunien äkillisiä lämpötilavaihteluita sekä yleisesti korkeita lämpötiloja.
Perinteisesti jäähdytyselementtejä voidaan valmistaa esimerkiksi hiekkavalulla, missä hiekkaan kaavattuun muottiin asetetaan lämpöä hyvin johtavasta 20 materiaalista kuten kuparista tehty jäähdytysputkisto, jota putkiston ympärille tapahtuvan valun aikana jäähdytetään joko ilmalla tai vedellä. Putkiston ympärille valettava elementti on myös hyvin lämpöä johtavaa materiaalia, edullisesti kuparia. Tällaista valmistustapaa on kuvattu esimerkiksi GB patentissa 1386645. Myös US-patentissa 5,904,893 kuvataan metallurgisissa 25 uuneissa käytettävää jäähdytyselementtiä ja sen valmistusta. Julkaisun mukaan kuparinen jäähdytyselementti muodostetaan valamalla kupari muottiin kuparisten jäähdytysputkien ympärille. Koska valettava materiaali ja jäähdytysputki ovat samaa materiaalia, liittyy edellä mainittuun menetelmään mainittavia epäkohtia. Menetelmän ongelmana on virtauskanavana toimivan 30 putkiston epätasainen kiinnittyminen ympäröivään valumateriaaliin, sillä osa putkista voi olla kokonaan irti ympärille valetusta elementistä ja osa putkesta voi olla kokonaan sulanut ja siten vahingoittunut. Jos jäähdytysputken ja ympärille 2 · valetun muun elementin välille ei muodostu metallista sidosta, lämmönsiirto ei ole tehokasta jäähdytyselementin ja jäähdytysväliaineen välillä. Näin ollen myös jäähdytyselementin lämmönkestävyys huononee. Jos taas putkisto sulaa kokonaan, se estää jäähdytysveden kulun.
5
Julkaisussa US 6,280,681 B1 kuvataan jäähdytyselementtiä, jossa jäähdytysputkissa esitetään käytettäväksi erilaisia materiaaleja, kuten kupari-nikkeliseoksia. Kuitenkin tällöin saavutetaan huonompi lämmönsiirto jäähdytyselementin ja jäähdytysnesteen välille kuin käytettäessä kuparisia 10 putkia.
Lisäksi julkaisusta WO 2004057256 A tunnetaan jäähdytyselementti ja menetelmä sen valmistamiseksi, jossa kuparista tai kupariseoksesta valmistetun jäähdytyselementin jäähdytysputket pinnoitetaan elektrolyyttisesti 15 ohuella metallikerroksella, kuten nikkelillä.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada uudenlainen jäähdytyselementti metallien valmistukseen tarkoitetun pyrometallurgisen reaktorin rakenteessa 20 käytettäväksi, jolloin jäähdytyselementin ja jäähdytysputken välillä saavutetaan hyvä lämmönsiirto. Lisäksi tarkoitus on aikaansaada menetelmä edellä mainitun jäähdytyselementin valmistamiseksi. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista. 1 2 3 4 5 6
Keksintöön liittyy huomattavia etuja. Keksintö koskee jäähdytyselementtiä 2 metallien valmistukseen tarkoitetun pyrometallurgisen reaktorin rakenteessa 3 käytettäväksi, joka jäähdytyselementti käsittää pääasiassa kuparista 4 valmistetun runko-osan, jossa on pääasiassa kuparista valmistetusta putkesta 5 muodostettu kanavisto jäähdytysväliainekiertoa varten, jolloin kanaviston 6 muodostavien putkien ulkopintaan on järjestetty pinnoite, jolla on alhaisempi sulamispiste kuin runko-osan ja putken materiaalilla. Kuparilla käsitetään tässä yhteydessä pääosin puhdas kupari, kuten jäähdytyselementeissä tavallisimmin
-A
3 käytetty fosforilla deoksidoitu kupari. Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan pinnoite on seosta, jossa kupariin on seostettu ainakin yhtä sen sulamispistettä alentavaa ainetta, jolloin saavutetaan edullisesti hyvin lämpöä siirtävä pronssikontakti putken ja runko-osan välille eli lämpöä siirtyy tehokkaammin 5 jäähdytyselementistä jäähdytysväliaineeseen. Erään sovellusmuodon mukaan pinnoite on kuparin, tinan ja/tai hopean seos. Erään sovellusmuodon mukaan pinnoite on kuparia, jossa on 10% tinaa. Pinnoite voi keksinnön mukaan olla myös kuparia, jossa on 10% hopeaa tai kuparin, lyijyn ja tinan seos. Pinnoite on erään edullisen sovellusmuodon mukaan hopeaa, jonka sulamispiste on 10 tunnetusti alhaisempi (961 °C) kuin kuparin sulamispiste (1083 °C). Keksinnön mukainen pinnoite on paksuudeltaan edullisesti 0,1-1 millimetriä, jolloin putken ja pinnoitteen välinen rajapinta suojautuu sulamiselta runko-osan valun aikana.
15 Keksinnön mukaan jäähdytyselementin runko-osa valetaan putkien ympärille, jolloin putkissa on jäähdytysväliainekierto, kuten paineistettu vesi jäähdytyselementin runko-osan valun ajan niin, että putken ja pinnoitteen välinen rajapinta pysyy kiinteänä, ja ettei putki vaurioidu valun aikana lämmön vaikutuksesta. Jäähdytys putkissa on järjestetty niin tehokkaaksi kiertävän 20 veden avulla, ettei kupariputken ja pinnoitteen rajapinnassa tapahdu sulamista valun aikana, mutta pinnoitteen ja sulan kuparin rajapinnassa tapahtuu yhteensulautumista, mikä edesauttaa hyvän metallurgisen kontaktin syntymistä.
Putket pinnoitetaan ennen jäähdytyselementin valua ja putket muotoillaan halutun muotoisiksi ennen tai jälkeen pinnoituksen. Kun valettu 25 jäähdytyselementin runko-osa kiinteytyy putkien ja pinnoitteen ympärille, jäähdytys lopetetaan putkissa ja pinnoite muodostaa edullisen kontaktirajapinnan valetun jäähdytyselementin runko-osan ja putkien ulkopinnan välille. Kun pinnoitteessa on seosteena sellaista metallia, jolla on hyvä liukoisuus kupariin, edistää se kontaktipinnan muodostumista. Keksinnön avulla 30 saadaan aikaan metallurgisesti hyvin putken ympärille kiinnittyvä pinnoite, jossa kupariin seostettu sen sulamispistettä alentava aine edesauttaa kestävän liitoksen syntymistä. Keksinnön mukaisen pinnoitteen avulla saavutetaan 4 lämmönsiirto-ominaisuuksiltaan ja kestävyydeltään hyvä kontaktirajapinta jäähdytyselementin ja putken välille ympäröiden putkea sen koko ulkopinnalta. Yleisesti jäähdytyselementin muoto ja koko riippuvat kulloisestakin käyttökohteesta.
5
Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan putket pinnoitetaan sulapinnoituksella, jolloin ne kastetaan sulaan pinnoitemateriaaliin. Erään sovellusmuodon mukaan pinnoite muodostetaan elektrolyyttisellä pinnoituksella. Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan putket pinnoitetaan termisellä 10 ruiskutusteknlikalla, kuten liekkiruiskutuksella, jolloin polttokaasun ja hapen seos palaessaan sulattaa lanka- tai jauhemuodossa olevan pinnoitemateriaalin. Sula pinnoite puhalletaan paineistettuna putkien pintaan tietynlaisen suutinjärjestelyn avulla. Eräs keksinnön sovellusmuoto on, että jäähdytyselementti on sulan laskemiseen tarkoitetun laskureiän 15 ympäryselementti, jolloin ainakin osa jäähdytyselementistä on järjestetty olennaisesti ympäröimään laskureikää.
Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 20
Kuvio 1 esittää lämpötilan jakautumista keksinnön mukaisessa jäähdytyselementissä pinnoitteen ollessa kuparia, jossa on 10 tinaa Kuvio 2 esittää lämpötilan jakautumista keksinnön mukaisessa jäähdytyselementissä pinnoitteen ollessa kuparia, jossa on 10 hopeaa 25 Kuviot 3a, 3b ja 3c esittävät keksinnön mukaista jäähdytyselementtiä
Kuvioissa 1 ja 2 on havainnollistettu lämpötilan T käyttäytymistä jäähdytyselementin runko-osan 2 sisään valettujen putkien pinnoitteessa A ja putken seinämässä B. Kuviossa 1 on esimerkkinä pinnoitteen materiaalina 30 seos, jossa kupariin on seostettu 10% tinaa ja kuviossa 2 on kyseessä seos, jossa kupariin on seostettu 10% hopeaa. Pinnoitteen paksuus A on esimerkin mukaisesti 1 millimetri ja putken seinämän B paksuus on 6 millimetriä. Putken 5 sisällä on jäähdytysväliainekierto, kuten vesi, jotta putken ja pinnoitteen välinen rajapinta K ei sula valettavan runko-osan 2 lämpötilan vaikutuksesta vaan pysyy kiinteänä. Kuviossa 1 käyrä C ja kuviossa 2 käyrä F kuvaavat lämpötilagradienttia valun alkuvaiheessa pinnoitteessa A valettavan runko-osan 5 2 ja pinnoitteen välisen rajapinnan L sekä seinämän ja pinnoitteen välisen rajapinnan K välillä ja putken seinämässä B. Valun aikana kuparisen runko-osan 2 lämpötila on yli sen sulamispisteen (1083 °C). Jäähdytysväliainekierron ansiosta lämpötila laskee pinnoitteessa A siirryttäessä putken ja pinnoitteen rajapintaan K päin. Alueet D ja H kuvaavat kuparin ja seosaineen 10 yhteensulautumista pinnoitteen ulkopinnassa. Yhteensulautumista tapahtuu, koska lämpötila tässä pinnoitteen uloimmassa kerroksessa on korkeampi kuin pinnoiteseoksen solidus-lämpötila (840 °C Cu-Sn-seokselle ja 780 °C Cu-Ag-seokselle). Alueet 1 ja J kuvaavat kiinteitä alueita pinnoitteen A seinämän B puoleisessa kerroksessa. Kuvioissa 1 ja 2 käyrät E ja G kuvaavat 15 lämpötilagradienttia pinnoitteessa A ja putken seinämässä B valun myöhäisemmässä vaiheessa, jolloin valettu kuparinen runko-osa 2 jäähdytysputkien läheisyydessä on jo jähmettynyt. Tässä vaiheessa sekä kuparinen runko-osa että kupariputki ovat kiinteässä tilassa ja jäähdytysväliainekierto voidaan sulkea. Putken pinnoite A on kuitenkin vielä 20 osittain sulassa tilassa, koska lämpötila on pinnoitteen solidus-lämpötilaa korkeampi. Osittain sula pinnoite jähmettyy valukappaleen edelleen jäähtyessä muodostaen tiiviin hyvät lämmönsiirto-ominaisuudet omaavan kontaktin valetun kuparisen runko-osan ja jäähdytysputken välille. 1 2 3 4 5 6
Kuvioissa 3a, 3b ja 3c on esimerkin avulla havainnollistettu keksinnön mukaista 2 jäähdytyselementtiä 1. Kuvio 3b on leikkauskuva kuviosta 3a suunnassa X ja 3 kuvio 3c on leikkauskuva kuviosta 3a suunnassa Y. Jäähdytyselementti on 4 esimerkin mukaan pyrometallurgisen reaktorin sulan metallin laskureiän 6 5 yhteydessä käytettävä laskureiän ympäryselementti, jolloin se suojaa 6 laskureikää 6 ympäröiviä tulenkestäviä keraamisia muurauksia 8 vahingoittumiselta korkeassa lämpötilassa olevan sulan laskun aikana. Jäähdytyselementin runko-osa 2 on valmistettu puhtaasta kuparista, jonka 6 happipitoisuus on minimoitu. Jäähdytyselementin 1 sisällä on jäähdytysväliainekiertoa varten kuparista valmistetut putket 3, joita on muotoiltu niin, että ne kiertävät laskureikää 6 mahdollisimman hyvän jäähdytysvaikutuksen aikaansaamiseksi. Jäähdytysväliaineelle on järjestetty 5 sisääntulo- ja ulosmenoaukot 4 ja 5 väliaineen kierrättämiseksi putkiin 3 ja niistä pois. Jäähdytyselementtiä valmistettaessa jäähdytysväliaine on keksinnön mukaisesti vettä, jota paineistetaan putkiin noin 6 barin paineella, jotta jäähdytysvaikutus saadaan tehokkaaksi pinnoitteessa 7 ja putkessa 3 ennen valun jähmettymistä. Putkena käytetään mitoiltaan mitä tahansa kuhunkin 10 käyttötarkoitukseen soveltuvaa paksuseinämäistä kupariputkea, esimerkin mukaisella putkella sisähalkaisija on 24 millimetriä. Putkien 3 pinnalla on pinnoite 7 hyvän lämmönsiirron omaavan ja kestävän kontaktin saavuttamiseksi kuparisen jäähdytyselementin runko-osan 2 ja kuparisen putken 3 välille. Pinnoitteen materiaalina on käytetty seosta, jossa kupariin on seostettu ainakin 15 yhtä sen sulamispistettä alentavaa ainetta edulliset lämmonsiirto-ominaisuudet omaavan pronssikontaktin muodostamiseksi putken ja runko-osan välille.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yllä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella oheisten 20 patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (12)

1. Jäähdytyselementti (1) metallien valmistukseen tarkoitetun pyrometallurgisen reaktorin rakenteessa käytettäväksi, joka 5 jäähdytyselementti käsittää pääasiassa kuparista valmistetun runko-osan (2), jossa on pääasiassa kuparista valmistetusta putkesta (3) muodostettu kanavisto jäähdytysväliainekiertoa varten, tunnettu siitä että kanaviston muodostavien putkien (3) ulkopintaan on järjestetty pinnoite (7, A), jolla on alhaisempi sulamispiste kuin runko-osan (2) ja 10 putken (3, B) materiaalilla, jolloin pinnoite (7, A) on kuparin, tinan ja/tai hopean seos, jossa kupariin on seostettu ainakin yhtä sen sulamispistettä alentavaa ainetta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että 15 pinnoite (7, A) on kuparia, jossa on 10% tinaa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että pinnoite (7, A) on kuparia, jossa on 10% hopeaa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että pinnoite (7, A) on kuparin, lyijyn ja tinan seos. 1 2 3 4 5 6 7 8 Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että pinnoite (7, A) on paksuudeltaan 0,1-1 millimetriä. 25 2 Menetelmä metallien valmistukseen tarkoitetun pyrometallurgisen 3 reaktorin rakenteessa käytettävän jäähdytyselementin (1) 4 valmistamiseksi, joka jäähdytyselementti käsittää pääasiassa kuparista 5 valmistetun runko-osan (2), jossa on pääasiassa kuparista valmistetusta 6 30 putkesta (3) muodostettu kanavisto jäähdytysväliainekiertoa varten, jolloin jäähdytyselementin runko-osa (2) valetaan putkien (3) ympärille, ja 8 jolloin putkissa on jäähdytysväliainekierto, tunnettu siitä, että putket pinnoitetaan ennen jäähdytyselementin valua ulkopinnastaan pinnoitteella (7, A), jonka sulamispiste on alhaisempi kuin runko-osan (2) ja putken (3, B) materiaalilla, jolloin pinnoitteena (7, A) käytetään kuparin, tinan ja/tai hopean seosta, jossa kupariin on seostettu ainakin yhtä sen 5 sulamispistettä alentavaa ainetta.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkia jäähdytetään jäähdytysväliaineella, kuten vedellä jäähdytyselementin runko-osan (2) valun ajan niin, että pinnoitteen (7, A) ja putken rajapinta 10 (K) pysyy kiinteänä.
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytysväliainekierto putkissa (3) lopetetaan runko-osan (2) jähmettyessä. 15
9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoite (7, A) muodostetaan sulapinnoituksella.
10. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 pinnoite (7, A) muodostetaan elektrolyyttisellä pinnoituksella.
11. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoite (7, A) muodostetaan termisellä ruiskutustekniikalla.
12. Patenttivaatimuksen 6, 7, 8, 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoitteena (7, A) käytetään kuparia, johon on seostettu 10% tinaa. 1 Patenttivaatimuksen 6, 7, 8, 9, 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että pinnoitteena (7, A) käytetään kuparia, johon on seostettu 10% hopeaa.
14. Patenttivaatimuksen 6, 7, 8, 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoitteena (7, A) käytetään kuparin, lyijyn ja tinan seosta.
15. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että jäähdytyselementti (1) on sulan laskemiseen tarkoitetun laskureiän (6) ympäryselementti, jolloin ainakin osa jäähdytyselementistä on järjestetty olennaisesti ympäröimään laskureikää.
FI20051220A 2005-11-30 2005-11-30 Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi FI121429B (fi)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20051220A FI121429B (fi) 2005-11-30 2005-11-30 Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
PL06830915T PL1954999T3 (pl) 2005-11-30 2006-11-23 Element chłodzący i sposób wytwarzania elementu chłodzącego
AT06830915T ATE442563T1 (de) 2005-11-30 2006-11-23 Kühlelement und verfahren zu dessen herstellung
DE602006009137T DE602006009137D1 (de) 2005-11-30 2006-11-23 Kühlelement und verfahren zu dessen herstellung
EP06830915A EP1954999B1 (en) 2005-11-30 2006-11-23 Cooling element and method for manufacturing the same
BRPI0619050-2A BRPI0619050A2 (pt) 2005-11-30 2006-11-23 Elemento de resfriamento e método de fabricação do mesmo
PCT/FI2006/000387 WO2007063164A1 (en) 2005-11-30 2006-11-23 Cooling element and method for manufacturing the same
AU2006319123A AU2006319123B2 (en) 2005-11-30 2006-11-23 Cooling element and method for manufacturing the same
KR1020087013224A KR101277112B1 (ko) 2005-11-30 2006-11-23 냉각 요소 및 그의 제조 방법
CN2006800451442A CN101322003B (zh) 2005-11-30 2006-11-23 冷却元件及其制造方法
US12/093,581 US8038930B2 (en) 2005-11-30 2006-11-23 Cooling element and method for manufacturing the same
ZA200804323A ZA200804323B (en) 2005-11-30 2008-05-20 Cooling element and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20051220A FI121429B (fi) 2005-11-30 2005-11-30 Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
FI20051220 2005-11-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20051220A0 FI20051220A0 (fi) 2005-11-30
FI20051220A FI20051220A (fi) 2007-05-31
FI121429B true FI121429B (fi) 2010-11-15

Family

ID=35458823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20051220A FI121429B (fi) 2005-11-30 2005-11-30 Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8038930B2 (fi)
EP (1) EP1954999B1 (fi)
KR (1) KR101277112B1 (fi)
CN (1) CN101322003B (fi)
AT (1) ATE442563T1 (fi)
AU (1) AU2006319123B2 (fi)
BR (1) BRPI0619050A2 (fi)
DE (1) DE602006009137D1 (fi)
FI (1) FI121429B (fi)
PL (1) PL1954999T3 (fi)
WO (1) WO2007063164A1 (fi)
ZA (1) ZA200804323B (fi)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101634520B (zh) * 2009-05-31 2011-03-30 江苏联兴成套设备制造有限公司 铸钢冷却板的铸造方法
CN102407318A (zh) * 2011-10-13 2012-04-11 金川集团有限公司 一种埋管式铸造铜水套工艺
CN202660917U (zh) * 2012-05-28 2013-01-09 奥图泰有限公司 放出口组件和冶金炉
CN104350348A (zh) * 2013-05-27 2015-02-11 奥图泰(芬兰)公司 放出口组件、用来制造放出口组件的方法、和冶金炉
WO2014202835A1 (en) 2013-06-20 2014-12-24 Outotec (Finland) Oy Method for manufacturing a copper product and a copper product
CN103398589A (zh) * 2013-08-15 2013-11-20 长沙有色冶金设计研究院有限公司 冶金炉打孔放渣装置
DE102015001190B4 (de) 2015-01-31 2016-09-01 Karlfried Pfeifenbring Kühlelement für metallurgische Öfen sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements
CN105624362B (zh) * 2015-12-31 2017-10-10 马鞍山利尔开元新材料有限公司 转炉挡渣机构的高效风冷结构

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI47052C (fi) * 1971-10-11 1973-09-10 Outokumpu Oy Menetelmä erilaisissa sulatusuuneissa käytettävien jäähdytyselementtie n valmistamiseksi.
JPS5118357A (ja) * 1974-08-05 1976-02-13 Tokyo Shibaura Electric Co Netsukokankyodennetsukan
JPS555101A (en) 1978-06-05 1980-01-16 Nikkei Giken:Kk Casting method for wrapping metal
JPS61123459A (ja) * 1984-11-17 1986-06-11 Kobe Steel Ltd アルミニウム合金鋳物への銅又は銅合金パイプの鋳ぐるみ方法
US5139814A (en) * 1987-07-11 1992-08-18 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Method of manufacturing metal pipes coated with tin or tin based alloys
JPH0771734B2 (ja) * 1990-03-13 1995-08-02 川崎製鉄株式会社 冷却能に優れた熱交換体鋳物及びその製造方法
DE29611704U1 (de) * 1996-07-05 1996-10-17 MAN Gutehoffnungshütte AG, 46145 Oberhausen Kühlplatte für metallurgische Öfen
FI108752B (fi) * 1998-12-22 2002-03-15 Outokumpu Oy Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja menetelmällä valmistettu jäähdytyselementti
FI107789B (fi) * 1999-02-03 2001-10-15 Outokumpu Oy Valumuotti jäähdytyselementin valmistamiseksi ja muotissa valmistettu jäähdytyselementti
DE19915574A1 (de) * 1999-03-30 2000-10-12 Sms Demag Ag Verfahren zur Herstellung des innen- und/oder außen verzinnten Hohlprofiles sowie innenverzinntes Kupferrohr
JP2001153508A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却ユニット
FI109233B (fi) * 2000-02-23 2002-06-14 Outokumpu Oy Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
US6280681B1 (en) * 2000-06-12 2001-08-28 Macrae Allan J. Furnace-wall cooling block
JP2002013847A (ja) 2000-06-27 2002-01-18 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却ユニットおよび同冷却ユニットの製造方法
LU90878B1 (en) * 2002-01-16 2003-07-17 Wurth Paul Sa Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate
DE10259870A1 (de) * 2002-12-20 2004-07-01 Hundt & Weber Gmbh Kühlelement, insbesondere für Öfen, sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements
FI116317B (fi) * 2003-06-12 2005-10-31 Outokumpu Oy Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
EP1954999A1 (en) 2008-08-13
DE602006009137D1 (de) 2009-10-22
CN101322003A (zh) 2008-12-10
ZA200804323B (en) 2009-03-25
FI20051220A0 (fi) 2005-11-30
AU2006319123B2 (en) 2010-07-29
WO2007063164A1 (en) 2007-06-07
KR101277112B1 (ko) 2013-06-20
PL1954999T3 (pl) 2010-02-26
AU2006319123A1 (en) 2007-06-07
US20080272525A1 (en) 2008-11-06
US8038930B2 (en) 2011-10-18
FI20051220A (fi) 2007-05-31
ATE442563T1 (de) 2009-09-15
KR20080074149A (ko) 2008-08-12
EP1954999B1 (en) 2009-09-09
CN101322003B (zh) 2010-09-01
BRPI0619050A2 (pt) 2011-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121429B (fi) Jäähdytyselementti ja menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi
US6773658B1 (en) Casting mould for manufacturing a cooling element and cooling element in said mould
EP1466021B1 (en) Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate
JP4073925B2 (ja) 冶金炉用ステーブ
EA020127B1 (ru) Способ изготовления охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора и охлаждающий элемент
RU2487946C2 (ru) Способ получения охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора и охлаждающий элемент
JPH08246014A (ja) 高炉水冷溶滓樋
JPH11293312A (ja) 冶金炉用ステーブ
JP4160175B2 (ja) 冶金炉用ステーブ
KR101117262B1 (ko) 열전도성과 내마모성이 우수한 란스 헤드 및 그 제조방법
JP4582558B2 (ja) 高炉炉底側壁部の耐火物冷却装置配置構造
JP2002066719A (ja) 冷却管の鋳ぐるみ方法
JP2006510866A (ja) 冷却要素およびその製造方法
JP4692114B2 (ja) 連続鋳造用鋳型
JP4181904B2 (ja) 連続鋳造用鋳型
RU2293124C1 (ru) Цельнолитой наконечник кислородно-конверторной фурмы и устройство для его изготовления
Vollrath Metallurgical high temperature processes at a higher level.[Metallurgische Hochtemperatur-Prozesse auf hoherem Niveau.]
KR101151654B1 (ko) 랜스 어셈블리
CN115608940A (zh) 一种高温合金管材的连续铸造设备
JP2000301299A (ja) 連続鋳造用浸漬ノズル
JPH035046A (ja) 金属鋳塊の連続鋳造用黒鉛鋳型装置
JPH11236611A (ja) 高炉用ステーブ

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: OUTOKUMPU TECHNOLOGY OYJ

Free format text: OUTOKUMPU TECHNOLOGY OYJ

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: OUTOTEC OYJ

Free format text: OUTOTEC OYJ

FG Patent granted

Ref document number: 121429

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed