JP4818643B2 - 冷却プレート - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念における特徴に従う、高炉用の、銅または銅合金から成る冷却プレートに関する。

この様式の冷却プレートは、ヨーロッパ特許第９５１ ３７１号明細書（特許文献１）によって、公知技術として上げられている。この冷却プレート内において、多数の穿孔が冷却水、特に水を流通するために設けられており、これら穿孔が、プレート鉄皮側面に溶接された接続管体を介して、冷却水流入口、および冷却水流出口と結合されている。この接続管体の内側断面積は、通常、これら穿孔の直径に適合されている。この冷却プレートにおける、これら接続管体の固定は、通常は、このプレート鉄皮側面内において、これら接続管体の外径に適合された、僅かな深さの窪み部が形成され、次いで、これら接続管体の冷却プレート側の端部が、この窪み部内へと挿入され、且つ、引き続いて、これら接続管体が、この冷却プレートとすみ肉溶接によって溶接されることによって行われる。これら接続管体のプレート側の端部の特別の加工は、この場合に行われない。これら加工は、ただ大抵の場合に内側面にだけ、冷却水の良好な流過を保証するために行われる。

接続管体が銅または銅合金から成る場合、鋼製の冷却水流入口および冷却水流出口と結合された接続管体は、冷却プレートに対して間隔をおいて、鋼スリーブを備えている。鋼スリーブは、銅または銅合金から成る接続管体の場合、高炉外套部との気密な溶接を形成するために必要である。このことによって、および、鋼製の接続管体の使用の際にも、冷却プレートの組み付けの際に、高炉内において、銅が溶接されねばならないことは回避される。この銅の溶接は、技術的に非常に経費を要し、且つ大きな欠陥リスクを伴う。

更に別の問題は、この公知の方法において、すみ肉溶接の検査が、特に銅継ぎ目溶接の場合の例えば染色浸透探傷試験（Ｆａｒｂｅｉｎｄｒｉｎｇｐｒｕｅｆｕｎｇ）を用いて、確かに技術的に可能ではあるが、しかしながら、著しい経費を伴うことにある。

一方で、接続管体が冷却プレートに対して溶接されねばならず、且つ、他方で、これら接続管体と高炉外套部との間で、気密な結合が、特に溶接によって形成されねばならないので、この冷却プレートの熱的な膨張に基づいて、使用状態において、諸応力がこの冷却プレートと接続管体との間の継ぎ目溶接において生じる。
ヨーロッパ特許第９５１ ３７１号明細書

従って、この公知技術を出発点として、本発明の根底をなす課題は、その冷却プレートにおいて、この冷却プレートと接続管体との間の結合の向上された耐疲労性が、使用において生じる諸応力のより良好な流通および伝播によって得られる、
高炉用の、銅または銅合金から成る冷却プレートを提供することである。

この課題は、請求項１に提示された特徴でもって解決される。

接続管体は、ここで、これら接続管体が、銅もしくは銅合金から、鋼またはこれら材料の組み合わせから成るかどうかに依存せず、これら接続管体のプレート側の端部において、半径方向に横に張り出しているフランジを備えている。これらフランジは、プレート鉄皮側面の上に設けられている僅かな深さの窪み部内へと押し嵌めされ、且つ、次いで、これらフランジの周囲において、このプレート鉄皮側面と溶接される。このことによって、継ぎ目溶接は、もはや、その内において応力最大値が生じる領域内において存在しない。旧来の溶接方法、摩擦擦り合わせ溶接（Ｒｅｉｂ−Ｒｕｅｈｒｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）、電子ビーム溶接が、または同様にレーザー溶接も、使用可能である。

合目的に、すみ肉溶接よりも明確に簡単に溶接され得る、フランジとプレート鉄皮側面との間のＶ字形の継ぎ目を溶接するために、請求項２の特徴により、この接続管体におけるフランジが外側の周囲において、および、プレート鉄皮側面内における窪み部が、内側の周囲において、面取り部を備えている。このようにして、ほぼ理想的な継ぎ目溶接準備作業が提供され、且つ、Ｖ字形の継ぎ目でもって、結合の向上された耐疲労性が保障される。

フランジが管体の縮径によって形成されることが、全く可能であるにもかかわらず、それに比べて有利な解決策は、請求項３の特徴により、これらフランジが、接続管体のプレート側の端部のつば出しによって形成されていることにある。このようなつば出しは、銅または銅合金から成る接続管体の場合と同様に、鋼から成る接続管体の場合にも、何ら支障なく、行なわれる。比較的に壁の薄い接続管体は、使用され得る。

請求項４により、接続管体が、上記フランジへの凹状の移行部領域において、例えば、鋼球ショットピーニングによって、ショットピーニングされる場合、これら接続管体の強度値は、これらフランジの領域内において、更に高められる。

請求項５の特徴に相応して、冷却プレート内におけるそれぞれの穿孔が、接続管体を介して、冷却水流入口、および冷却水流出口と結合されることは可能である。

実施方法が、比較的に頻繁に、
接続管体との、冷却プレート内における長円形の穿孔の連結、または同様に、
接続管体との、冷却プレート内における、２つまたは多数の直径の比較的に小さな穿孔の連結、をも要求する−このことがこれら穿孔とのこれら接続管体の可能な限り大きなオーバラップを要求する−ことの事情を顧慮して、
請求項６に従う本発明により、少なくとも２つの、互いに並列して位置している穿孔が、それぞれ１つの接続管体を介して、冷却水流入口、および冷却水流出口と結合されている。

この関連において、請求項７により、接続管体のプレート側の端部が長円形に変形されていることは有利である。この実施形態は、冷却プレート内における穿孔が（これら穿孔の製造に依存せずに）長円形に形成されている場合、または、少なくとも２つの、直径において小さな穿孔が、１つの接続管体と連結されるべき場合、この実施形態の利点を有している。

特に合目的には、請求項８の特徴に相応して、銅または銅合金から成る接続管体が、フランジに対して間隔をおいて、鋼から成るスリーブを備えている。これら鋼スリーブに使用によって、工事現場で、冷却プレートを組み付ける際に、銅が溶接されねばならないことは回避される。

請求項９に従い、接続管体が、銅もしくは銅合金から成る場合、接続管体における面取り部が、及び／または、窪み部内における面取り部が、ニッケルでもって被覆されていることは有利である。

更に別の実施形態は、請求項１０において特徴付けられている。この実施形態により、接続管体は、溶接されたフランジを備えている。これらフランジと接続管体は、同一の材料から成っている。しかしながら同様に、これらフランジと接続管体が、異なる材料から形成されていることは考えられる。従って、これらフランジが、銅合金から、および、これら接続管体が鋼合金から成ることは、例えば可能である。

同様にフランジが、鋼合金から形成され、且つ面取り部を備える場合、これらフランジにおける面取り部、及び／または、プレート鉄皮側面の窪み部内における面取り部が、ニッケルでもって被覆されていることは合目的である。

次に、図に図示された実施例に基づいて、本発明を詳しく説明する。

図１から５までにおいて、高炉用の銅合金から成る冷却プレートが符号１でもって参照符号を付けられている。この冷却プレート１は、プレート高温側面２の上に、交互に、溝部３、および突出部４を有している。プレート鉄皮側面５の上に、この冷却プレート１は、平坦に形成されている。

冷却プレート１内において、多数の穿孔６が、深底孔として設けられており、これら穿孔は、特に水のような冷却水、の流通部の役目を果たす。この袋孔として形成されている穿孔６は、流入口端部７において、栓８を備えている。

穿孔６は、個別に、または同様にグループごとに、接続管体９、１０と結合されている。
図１から５において、それぞれの穿孔は、これら接続管体９、１０と、冷却水を導く状態で結合されている。
しかしながら、同様に
これら接続管体９、１０の領域内において、比較的に小さな直径の穿孔６が、グループごと（２つから４つまでの穿孔６）にまとめられており、且つ、これら穿孔６が、次いで、直接接続部、または傾斜穿孔を介して、これら接続管体９、１０と結合されていることも可能である。

この実施例の場合、鋼製の冷却水流入口１２、および冷却水流出口１３と連結された接続管体９、１０は、銅合金から成っている。これら接続管体は、鋼から成る外周側のスリーブ１１を備えており、これらスリーブが、高炉外套部と、気密に溶接される。

図４および５が、個々に明らかにしているように、これら接続管体９（相応して、同様にこれら接続管体１０）は、これら接続管体のプレート側の端部１４において、つば出しによって形成されているフランジ１５を備えている。これらフランジ１５は、外側の周囲において面取り部１６を備えている。凹状の移行部領域２５は、鋼球ショットピーニングされている。

冷却プレート１内における穿孔６の領域において、または、これら穿孔６のグループの領域において、プレート鉄皮側面５に、窪み部１７が形成されている（図５）。この窪み部１７の深さＴは、この穿孔６とプレート鉄皮側面５との間の材料の厚さＤよりも、より僅かである。この窪み部１７の内側の周囲に、この窪み部は、面取り部１８を備えている。

図５に従って、接続管体９が、窪み部１７内へと挿入された場合、この接続管体９のフランジ１５の外側の周囲と、この窪み部１７の内側周囲１８との間に、Ｖ字形の空域が形成され、この空域が、理想的な方法で、ここで図４によりＶ字形の継ぎ目溶接１９を敷設可能とすることのために利用される。

前記で既に示されているように、図１から５までの図示に相応して、それぞれの穿孔６は、上側、および下側の端部において、１つの接続管体９、１０と連結されている。しかしながら同様に、２つ、または多数の、直径において比較的に小さな穿孔６、もしくは、長円形の管路が、１つの接続管体９、１０に対して連結されていることも提示され得る。

冷却プレート１の操作性のために、上側の端面２１内におけるねじ孔２０内に、留め環２２がねじ込まれている。

更に、プレート鉄皮側面５の上に、ねじ孔２３が設けられており、このねじ孔内へと固定ねじ２４がねじ込まれ得る。

プレート鉄皮側面から見た、高炉用の冷却プレートの図である。 図１の矢印ＩＩの方向に見た、図１の冷却プレートの側面図である。 図１の冷却プレートの平面図である。 拡大された尺度における、部分的に断面図における、図２の部分ＩＶに従う、冷却プレートと接続管体との間の結合領域の図である。 冷却プレートと接続管体を結合する以前の、図４の図である。

１ 冷却プレート
２ プレート高温側面
３ 溝部
４ 突出部
５ プレート鉄皮側面
６ 参照符号１内における穿孔
７ 参照符号６の流入口端部
８ 参照符号７内における栓
９ 接続管体
１０ 接続管体
１１ スリーブ
１２ 冷却水流入口
１３ 冷却水流出口
１４ 参照符号９、１０の端部
１５ 参照符号１４におけるフランジ
１６ 参照符号１５における面取り部
１７ 参照符号５内における窪み部
１８ 参照符号１７内における面取り部
１９ 継ぎ目溶接
２０ 参照符号２１内におけるねじ孔
２１ 参照符号１の端面
２２ 留め環
２３ 参照符号５内におけるねじ孔
２４ 固定ねじ
２５ 凹状の移行部領域
Ｄ 材料厚さ
Ｔ 参照符号１７の深さ

Claims (10)

1. 高炉用の、銅または銅合金から成る冷却プレートであって、
   この冷却プレート内において、多数の穿孔（６）が冷却水の流通のために設けられており、
   これら穿孔が、プレート鉄皮側面（５）に溶接された接続管体（９、１０）を介して、冷却水流入口（１２）および冷却水流出口（１３）と結合する様式の上記冷却プレートにおいて、
   接続管体（９、１０）が、これら接続管体のプレート側の端部（１４）において、フランジ（１５）を備えており、これらフランジでもって、プレート鉄皮側面（５）の窪み部（１７）内へと挿入され、且つ、これらフランジ（１５）の周囲において、このプレート鉄皮側面（５）と溶接されていることを特徴とする冷却プレート。
2. 接続管体（９、１０）におけるフランジ（１５）が外側の周囲において、および、プレート鉄皮側面（５）内における窪み部（１７）が、内側の周囲において、面取り部（１６、１８）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷却プレート。
3. 接続管体（９、１０）のフランジ（１５）は、これら接続管体（９、１０）のプレート側の端部（１４）のつば出し加工によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却プレート。
4. 接続管体（９、１０）は、上記フランジ（１５）への凹状の移行部領域（２５）において、ショットピーニングされていることを特徴とする請求項３に記載の冷却プレート。
5. それぞれの穿孔（６）は、接続管体（９、１０）を介して、冷却水流入口（１２）、もしくは冷却水流出口（１３）と結合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の冷却プレート。
6. 少なくとも２つの、互いに並列して位置している穿孔（６）は、それぞれ１つの接続管体（９、１０）を介して、冷却水流入口（１２）、もしくは冷却水流出口（１３）と結合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の冷却プレート。
7. 接続管体（９、１０）のプレート側の端部（１４）は、長円形に変形されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の冷却プレート。
8. 銅または銅合金から成る接続管体（９、１０）は、フランジ（１５）に対して間隔をおいて、鋼から成るスリーブ（１１）を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の冷却プレート。
9. 銅もしくは銅合金から成る接続管体（９、１０）の場合、これら接続管体（９、１０）における面取り部（１６）が、及び／または、窪み部（１７）内における面取り部（１８）が、ニッケルでもって被覆されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一つに記載の冷却プレート。
10. 接続管体（９、１０）は、溶接されたフランジ（１５）を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の冷却プレート。

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