NL8000018A - Koelplaat voor een schachtoven en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. - Google Patents

Description

N/29.443-St/lb ' ,

Koelplaat voor een schachtoven en werkwijze voor de vervaardiging daarvan.

De uitvinding betreft een koelplaat voor een van een vuurvaste bekleding voorziene schachtoven, in het bijzonder hoogoven, bestaande uit koper of een laag-gelegeerde koperlegering met in de plaat aangebrachte koelmiddelkanalen.

5 Dèrgelijke koelplaten worden gemeenlijk tussen de ovenmantel en de ovenbemetseling aangebracht en op het koelsysteem van de schachtoven aangesloten. Aan de naar het inwendige van de oven gekeerde zijde zijn de koelelementen ten dele van vuurvast materiaal voorzien.

10 Er zijn koelplaten bekend, waarbij de koelkanalen door in gietijzer ingegoten buizen worden gevormd. Deze platen hebben een kleine warmte-afvoer als gevolg van de lage warmtegeleidbaarheid van het gietijzer en tevens als gevolg van de overgangsweerstand, die door de aanwezigheid van een 15 oxydelaag of een luchtspleet tussen de koelhuizen en het plaatlichaam optreedt.

Als na een bepaalde bedrijfstijd de hoogovenbemetse-ling verloren gaat wordt het binnenvlak van de koelplaten rechtstreeks aan de oventemperatuur blootgesteld. Daar deze 20 oventemperatuur ver boven het smeltpunt van het gietijzer ligt en de inwendige warmte-overgangsweerstanden van de koelplaten een onvoldoende koeling van de hete plaatzijde tot gevolg hebben, is een snelle slijtage van de gietijzeren platen onvermijdbaar en is dus de levensduur van de platen 25 beperkt.

Er zijn voorts koelplaten uit gegoten koper bekend, waarbij de koelkanalen door ingegoten buizen worden gevormd ofwel bij het gieten rechtstreeks gevormd zijn. De structuur van gegoten koper is niet zo homogeen en dicht als die 30 van gesmeed of gewalst koper. Daardoor is ook de warmtegelei-ding van gegoten koper slechter en de sterkte kleiner. Bij in de koperplaat ingegoten buizen verhindert een tussen deze buizen en het koperblok gevormde oxydelaag een goede warmte-geleiding. Bij toepassing van rechtstreeks bij het gieten 35 gevormde kanalen zijn de kanaalwanden betrekkelijk ruw en ongelijk, terwijl zich bovendien dikwijls kernzand op deze wanden heeft vastgezet, waardoor eveneens een slechte warmte- 8000018 - 2 - overdracht optreedt.

De uitvinding beoogt een koelplaat van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die een gelijkmatige en verbeterde koeling van de vuurvaste ovenbekleding en van het 5 ovenpantser waarborgt, zodat een lange levensduur mogelijk is.

Volgens de uitvinding is de koelplaat uit een gesmeed of gewalst blok vervaardigd, waarbij de koelkanalen verticaal lopende blinde boringen zijn, die door mechanisch langgatboren zijn aangebracht.

10 De koelplaat volgens de uitvinding heeft de volgen de voordelen. De structuur van de plaat is aanmerkelijk dichter en homogener, dan die van gegoten koperplaten, waarbij de bij gegoten platen dikwijls optredende gietgallen uitgesloten zijn, zodat er weinig uitschot is. De sterkte is gro-15 ter en de warmtegeleidbaarheid is gelijkmatiger en groter, dan bij gegoten koperplaten. De boringen kunnen in de hoogte-richting en zijrichting zeer nauwkeurig op de voorgeschreven plaatsen worden aangebracht, waardoor een gelijkmatige warmteafvoer is gewaarborgd. Als de koelplaat aan de naar binnen 20 gekeerde zijde een bekleding met vuurvaste stenen of met een vuurvast materiaal heeft, wordt het verwarmde oppervlak van de.plaat verkleind, waarbij als de vuurvaste ovenbekleding verloren gaat de warmte-onttrekking aan het ovenproces wordt begrensd. Dit is van belang, daar de onnodig onttrok-25 ken warmte door verhoogde brandstoftoevoer aan de oven moet worden vereffend. Anderzijds moet de koeling van de plaat zo intensief zijn, dat de temperatuur van de hete plaatzijde ver onder de verwekingstemperatuur van koper wordt gehouden.

De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor 30 het vervaardigen van een koelplaat van de boven beschreven uitvoering.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat eerst een blok van koper tot een plaat wordt gewalst of gesmeed, dan vanaf een kopzijde van de plaat door 35 langgatboren in de langsrichting van de plaat lopende en zich nagenoeg over de gehele plaatlengte uitstrekkende blinde boringen worden aangebracht, deze blinde boringen door het vastlassen of-solderen van pluggen, in het bijzonder schroefpluggen, worden afgesloten en vanaf de rugzijde 80 0 0 0 18 * ' - 3 - van de plaat naar de einden van de blinde boringen voerende verbindingsboringen worden aangebracht, en vervolgens deze verbindingsboringen met aangelaste of ingesoldeerde, van schroefdraad voorziene aansluitbuisstukken voor de koel-5 middeltoevoer- en -afvoerleidingen worden verbonden.

Als twee of meer blinde boringen in verzamellei-dingen uitmonden, worden de verbindingsboringen zo aangebracht, dat zij in de verzamelleidingen uitmonden.

De werkwijze volgens de uitvinding leidt tot een 10 zeer economische fabricage en maakt het mogelijk om koel-platen met een grote maatnauwkeurigheid, van grote sterkte en met een hoge en gelijkmatige warmtegeleidbaarheid te vervaardigen.

In de tekening zijn uitvoeringsvoorbeelden van de 15 koelplaat volgens de uitvinding schematisch afgeheeld, bij de bespreking waarvan nog andere bij voorkeur toegepaste maatregelen naar voren zullen komen.

Fig. 1 is een aanzicht van de rugzijde van de koelplaat volgens een eerste uitvoeringsvorm; 20 fig. 2 is een doorsnede volgens de lijn II-II van fig. 1? fig. 3 is een doorsnede volgens de lijn III-III van fig. 1; fig. 4 is een vooraanzicht van een andere uitvoe-25 ringsvorm van de koelplaat; en fig. 5 is een doorsnede volgens de lijn V-V van fig.

4.

Bij de vervaardiging van de koelplaat van de fig.

1-3 wordt uitgegaan van een blok van koper of van een laag-30 gelegeerde koperlegering, uit welk blok door smeden of walsen de plaat 1 wordt vervaardigd, die vervolgens wordt gericht. De plaat 1 wordt dan aan zijn smalle zijden en aan zijn rugzijde gefreesd, waarbij buisstompen 2, die van tevoren aangesmeed kunnen zijn, blijven staan. In de aldus 35 bewerkte plaat 1 worden vanaf een korte kopzijde blinde boringen 3 aangebracht, hetgeen wegens de grote lengte van deze boringen door langgatboren plaatsvindt. De blinde boringen 3 worden aan hun open einden door pluggen 4 afgesloten, waarvoor bij voorkeur schroefpluggen worden toe-40 gepast en die in de boringeinden vastgelast of -gesoldeerd 80 0 0 0 18 - 4 - worden. Aan de buisstompen 2 worden vervolgens buisstukken 5 gelast of gesoldeerd, waarop na de inbouw van de koelplaat in de oven leidingen voor de toevoer en afvoer van het koelmedium kunnen worden aangesloten (niet getekend). Hierna 5 wordt de tot dusver onbewerkte kant van de plaat 1 aan een freesbewerking onderworpen ter vorming van door ribben 7 van elkaar gescheiden horizontale dwarsgroeven 6, die voor het opnemen van het vuurvaste materiaal dienen. Het profiel van de ribben 7 kan al naar wens worden gekozen, maar 10 heeft bij voorkeur, zoals in het onderste gedeelte van fig.

2 is getekend, een trapeziumvorm, zodanig, dat ondersnijdingen ontstaan, die een vastklemming van het vuurvaste materiaal in de groeven 6 mogelijk maken. Na het frezen van de groeven 6 wordt de gerede koelplaat 1 nogmaals gericht, 15 terwijl desgewenst nog een transporthaak 8 in een passende, niet getekende schroefboring geschroefd kan worden. Voor de bevestiging van de koelplaat 1 aan het hoogovenpantser kunnen nog schroefboringen 9 zo gelijkmatig mogelijk over het plaatoppervlak verdeeld in de plaat worden aangebracht.

20 De plaat 1 is in zijn langsrichting licht conisch gevormd ter aanpassing aan de ovenvorm. De afstanden tussen de afzonderlijke koelplaten kunnen aldus voor het in stand houden van de gewenste oppervlaktekoeling gelijkmatig klein worden gehouden.

25 De boringen van de aansluitstompen 2 monden in de boveneinden en ondereinden van de blinde boringen 3 uit.

Het is echter ook mogelijk om aan de boven- en onderzijde van de plaat horizontaal lopende verzamelkanalen aan te brengen, waarin telkens twee of meer blinde boringen 3 uit-30 monden en die een grotere doorsnede hebben dan de boringen 3. Op deze verzamelkanalen kunnen dan gemeenschappelijke toevoer- en afvoerleidingen voor het koelmiddel worden aangesloten, bijvoorbeeld doordat de boringen van de buisstompen 2 in deze verzamelkanalen uitmonden.

35 In fig. 3 is te zien, dat de zijkanten van de plaat 1 zijn afgeschuind. Deze maatregel is gewenst om de koelplaten 1 in de vorm van een de cirkelvorm benaderende veelhoek in het gestel van de schachtoven te kunnen monteren.

De uitvoeringsvorm van de koelplaat van de fig.

40 4 en 5 verschilt van die van de fig. 1-3 in hoofdzaak door 80 0 0 0 18 - 5 -

** P

een andere uitvoering van de naar binnen gekeerde zijde van de koelplaat. Terwijl de koelplaat 1 van de fig. 1 en 3 in het bijzonder geschikt is bij toepassing van een ovenbemet-seling, waarbij de stenen in de groeven 6 worden geplaatst, 5 dient de koelplaat 1 volgens de fig. 4 en 5 voor toepassing bij een uit een vuurvaste massa bestaande ovenbekleding.

Op de naar binnen gekeerde zijde van de koelplaat 1 worden daartoe na het frezen buisstukken 10 gelast of gesoldeerd. In plaats van de getekende buisstukken 10 kunnen ook 10 bouten worden toegepast. De buisstukken 10 of de bouten zijn in het oppervlak van de koelplaat 1 ingelaten, waartoe in dit oppervlak uitsparingen 11 bij voorkeur door frezen zijn aangebracht. Elk buisstuk 10 ligt derhalve met zijn ene kopzijde in de betrokken uitsparing 11 tegen de koelplaat 15 1 aan. Daardoor wordt een goede warmte-overdrachtvande buis stukken 10 naar de koelplaat 1 verkregen. De lasnaad 12 tussen de buisstukken en de koelplaat is eveneens zo uitgevoerd, dat een goede warmtedoorgang wordt begunstigd. De uitsparingen 11 worden naar buiten toe conisch wijder, zo-20 dat na het inplaatsen van de buisstukken 10 het las- of soldeermateriaal de verkregen ringgroef van V-vormig profiel kan opvullen. Bovendien wordt de lasnaad nog langs de buisstukken 10 omhooggetrokken. De buisstukken 10 kunnen echter ook rechtstreeks tegen de binnenzijde van de koelplaat, dus 25 zonder toepassing van de uitsparingen 11, worden vastgelast.

Bij de keuze van het las- of soldeertoeslagmateriaal moet erop worden gelet, dat ook dit materiaal een goede thermische geleidbaarheid heeft.

De koelplaten volgens de uitvinding hebben optimale 30 koeleigenschappen. Door het uitboren van de zakboringen 3 in de gewalste of gesmede plaat is een gelijkmatige koeling over het gehele oppervlak daarvan gewaarborgd.

800 0 0 18

Claims (15)

1. Koelplaat voor een van een vuurvaste bekleding voorziene schachtoven, in het bijzonder hoogoven, bestaande uit koper of een laag-gelegeerde koperlegering met in de plaat aangebrachte koelmiddelkanalen, met het k e n - 5 merk, dat de koelplaat (1) uit een gesmeed of gewalst blok is vervaardigd en de koelkanalen verticaal lopende blinde boringen (3) zijn, die door mechanisch langgatboren zijn aangebracht.

2. Koelplaat volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat de blinde boringen (3) aan ëên zijde door vastgelaste of vastgesoldeerde pluggen (4), bij voorkeur schroefpluggen, zijn afgesloten.

3. Koelplaat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat twee of meer van de blinde 15 boringen (3) aan de boven- en onderzijde uitmonden in horizontaal verlopende verzamelkanalen van grotere doorsnede dan deze boringen, waarop een gezamenlijke koelmiddeltoevoer-leiding of -afvoerleiding is aangesloten.

4. Koelplaat volgens ëên der voorafgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat de koelmiddeltoevoer- en afvoerleidingen zijn uitgevoerd met in het boven- en ondereinde van de blinde boringen (3) of in de verzamelkanalen uitmondende boringen, waarop buisstukken (5), bij voorkeur schroefbuisstukken, vastgelast of vastgesoldeerd zijn.

5. Koelplaat volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de naar het inwendige van de oven gekeerde zijde van de koelplaat (1) is voorzien van daarin aangebracht horizontaal lopende groeven (6) voor het opnemen van vuurvast materiaal.

6. Koelplaat volgens ëên der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het naar het inwendige van de oven gekeerde oppervlak van de koelplaat (1) is voorzien van aangelaste vasthouddelen (10) voor een vuurvaste massa, waarbij de lasnaad (12) van elk vasthouddeel (10) zodanig 35 is gedimensioneerd, dat de warmte zonder warmtestuwing van de vasthouddelen naar het lijf van de koelplaat kan worden afgevoerd.

7. Koelplaat volgens conclusie 6, met het 8000018 - 7 - ^ r kenmerk, dat de vasthouddelen bestaan uit buisstukken (10) van koper of een laag-gelegeerde koperleaering, welke buisstukken in zich buitenwaarts conisch verwijdende uitsparingen (11) geplaatst en daarin vastgelast of vastgesol-5 deerd zijn.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een koelplaat volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat eerst een blok van koper tot een plaat wordt gewalst of gesmeed, dan vanaf een kopzijde van de plaat 10 door langgatboren in de langsrichting van de plaat lopende en zich nagenoeg over de gehele plaatlengte uitstrekkende blinde boringen worden aangebracht, deze blinde boringen door het vastlassen of vastsolderen van pluggen, bij voorkeur schroefpluggen, worden afgesloten en vanaf de rugzijde 15 van de plaat naar de einden van de blinde boringen voerende verbindingsboringen worden aangebracht, en vervolgens deze verbindingsboringen met aangelaste of ingesoldeerde,van schroefdraad voorziene aansluitbuisstukken voor de koelmiddeltoe-voer- en -afvoerleidingen worden verbonden.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de gesmede of gewalste plaat wordt gericht.

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de plaat, bij voorkeur na het richten 25 daarvan, langs zijn randen en aan één vlakke zijde wordt gefreesd, waarbij op deze vlakke zijde ter plaatse van elke aan te brengen verbindingsboring buisstompen blijven staan.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat vanaf de zijde, waarop de buisstom- 30 pen zijn gevormd, in een zo gelijkmatig mogelijke verdeling schroefboringen voor de bevestiging van de plaat in het hoog-ovenpantser worden aangebracht.

12. Werkwijze volgens één der conclusies 8-11, met het kenmerk, dat in de naar het inwendige van de 35 oven gekeerde zijde van de plaat in horizontale richting lopende groeven voor het opnenen van vuurvast materiaal door een mechanische bewerking, bij voorkeur door frezen, worden aangebracht.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 8-11, met 40 het kenmerk, dat op de naar het inwendige van de 80 0 0 0 18 - 8 - oven gekeerde zijde van de plaat vasthouddelen in de vorm van buisstukken of bouten worden vastgelast.

14. Werkwijze volgens één der conclusies 8-13, met het kenmerk, dat in één van de kopzijden een schroef- 5 boring wordt aangebracht, waarin een haak voor het transport van de plaat wordt geschroefd.

15. Werkwijze volgens één der conclusies 8-14, met het kenmerk, dat de plaat als laatste bewerking wordt gericht. 800 0 0 18