NL8220073A

NL8220073A - Werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten voor toepassing bij metallurgische ovens en een koelplaat vervaardigd met deze werkwijze.

Info

Publication number: NL8220073A
Application number: NL8220073A
Authority: NL
Original assignee: Inst Litya Akademii Nauk Uk Ss
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1983-12-01
Also published as: FR2523488B1; GB8326421D0; US4572269A; DE3249343C2; DE3249343T1; WO1983002578A1; GB2125153A; CA1169646A; JPS59500089A; GB2125153B; FR2523488A1

Description

•ePf*' N.0. 32042 1 \ Γ 0 0 7

Werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten voor toepassing bij metallurgische ovens en een koelplaat vervaardigd met deze werkwijze ï "'- · rzr.

!

Aanvraagsters noemen als uitvinders: ; ί 15 SEP 1983 j

•I

1. Vladimir Grigorievich I0SHPA lt J

2. Boris Abramovich KIRIEVSKY

3. Anatoly Petrovich KRAVCHENKO

4. Gennady Alexandrovich KUDINOV

5. Dorina Borisovna KUTSYKOVICH

6. Evgeny Eliseevich LYSENKO

7. Anatoly Alexeevich SHOKUL

8. Ignaty Nikolaevich NEKRASOV

9. Oleg Vladimirovich FILIPIEV

10. Vladimir Petrovich LUGANSKY.

Technisch gebied

De uitvinding heeft betrekking op een koelinrichting voor gebruik bij metallurgische ovens en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten bedoeld voor toepassing in metallurgi-5 sche ovens en op koelplaten als zodanig vervaardigd volgens deze werkwijze.

Stand van de techniek

Het koelen van metallurgische ovens wordt gewoonlijk uitgevoerd 10 door middel van koelplaten uit gietijzer omvattende ingegoten stalen pijpen voor een koelmiddel om daardoor te circuleren. Dergelijke koelplaten kunnen zo worden vervaardigd dat zij zowel rechte als gewikkelde pijpen bezitten die in éên of twee reeksen over de dikte van de plaat zijn aangebracht.

15 Een werkwijze is bekend voor het vervaardigen van koelplaten, bijv. voor toepassing in hoogovens, volgens welke werkwijze de stalen pijpen voor de koeling in een vorm worden geplaatst en deze volgegoten met gietijzer (zie bijv. S.M. Andonev et al., Okhlazhdsenie domennykh pechei, Metallurgizdat, Moscow 1972).

20 De bekende werkwijze heeft nadelen omdat zeer hoge gietspanningen optreden in het lichaam van de plaat en in de koelpijpen tijdens het koelen ervan. De gietspanningen in de koelplaten worden veroorzaakt bij 8220073 2 het verlagen van de temperatuur als gevolg van het verschil in lineaire expansie-co’éffici'énten van gietijzer en staal, waarbij de grootste concentratie van spanningen optreedt op de plaatsen waar de pijp naar hun uitlaat uit het lichaam van de koelplaat zijn gebogen. Als deze span-5 ningen een toelaatbaar niveau overschrijden, dan kan zelfs locale car-bonisatie van de pijpen op hun bochten de plasticiteit van het pijpma-teriaal sterk reduceren waarbij de neiging bestaat van het vormen van scheuren.

Als koelers worden gebruikt in hoogovens, kunnen verdere thermi-10 sche spanningen optreden in de koelplaat en de pijpen als gevolg van snelle wijzigingen in thermische omstandigheden. Deze extra thermische spanningen worden toegevoegd aan de spanningen die optreden tijdens het vervaardigen van de koelplaten, wat ontijdige beschadiging van laatstgenoemden veroorzaakt.

15 Ook is een werkwijze bekend voor het vervaardigen van koelplaten bedoeld voor toepassing bij metallurgische ovens, volgens welke werkwijze afzonderlijke delen van een plaat, omvattende koelpijpen vervaardigd uit een metaal met een lineaire expansie-co'éffici'ént die verschilt van die van het plaatmetaal (zie bijv. USSR Inventor's Certificate 20 No. 287.252; Int. cl. B22 d 19/02, gepubliceerd op 19 februari 1970).

Deze werkwijze wordt uitgevoerd door het materiaal van de plaat te gieten in een gietvorm in twee trappen. Gedurende de eerste trap wordt de plaat gegoten met T-vormige sleuven, die open zijn aan de achterzijde van de plaat, en daarin zijn gevormd. Dan, als de koelpijp in deze 25 sleuven zijn aangebracht, wordt de tweede trap van het gieten uitgevoerd gedurende welke gesmolten metaal, bijv. een aluminiumlegering met een smelttemperatuur van 600 tot 800°C en een geleidbaarheid hoger dan die van de gietijzer, wordt gegoten in de sleuven.

Als de bovengenoemde werkwijze wordt uitgevoerd onder toepassing 30 van aluminiumlegering geeft het carboniseren van de pijpen geen probleem, maar de uitstekende delen van de pijpen ondergaan dezelfde spanningen als die die optreden gedurende het tegelijkertijd gieten van een metaal in de vorm voorzien van koelpijpen.

Verder kan het gebruik van verschillende metalen voor het vervaar-35 digen van de koelplaat, in het bijzonder indien geplaatst in de nabijheid van de koelplaten, resulteren in een spleet tussen de plaatdelen vervaardigd uit verschillende metalen. Deze spleet verhindert het effectief afvoeren van warmte vanaf de ovenwand.

In het algemeen omvatten koelplaten voor metallurgische ovens een 40 metalen plaat op zich en koelpijpen die daarin zijn gegoten (zie bijv.

8220073 3 een boek geschreven door V.A. Sorokin, getiteld "Equipment for and Operation of Blast Furnaces", Metallurgizdat Publishers, Moscow, 1944, pp. 76-79).

De bovenaangegeven platen hebben het nadeel dat zij te omvangrijk 5 zijn, waarbij temperatuuromstandigheden optreden op verschillende delen van de plaat en zijn ondersteuninguitsteeksels die niet bevredigen om hun effectieve werkzaamheid mogelijk te maken. Als gevolg van hoge thermische spanningen en scheuren die daarin zijn gevormd is de levensduur van de koelplaten in belangrijke mate gereduceerd.

10 Bovendien zijn dergelijke platen, in het bijzonder die voorzien van ondersteuningsuitsteeksels, niet effectief tijdens gebruik als gevolg van een groot aantal koelinlaatopeningen en uitlaatopeningen, om nog maar te zwijgen van de moeilijkheden die optreden bij het opsporen en ontkoppelen van uitgebrande pijpen in de ondersteuningsuitsteeksels. 15 Andere nadelen zijn ondermeer een mogelijke indringing van vocht in de smeltkamer van de oven wat resulteert in nadelige beïnvloeding van de werkoms tand ighed en.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

20 Gewenst is een werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten die kunnen worden gebruikt in metallurgische ovens waarmede het mogelijk is het optreden van gietspanningen in pijpen en het carboniseren van pijpen uit te sluiten alsmede het elimineren van het nadelige effect van thermische spanningen. Een ander doel is een koelplaat te verschaffen 25 met hogere thermische weerstand en warmte-uitwisselcapaciteit.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten die kunnen worden gebruikt in metallurgische ovens, omvattende het afzonderlijk gieten van delen van een plaat met koelpijpen vervaardigd uit een metaal met een lineaire expansie-co'éfficiënt daar-30 van die verschilt van die van het plaatmetaal, waarbij volgens de uitvinding voor het gieten van metaal in de vorm daarin scheidingen worden geplaatst voor het vormen van vormholten die vereist zijn voor het vervaardigen van een tussendeel van de plaat en de plaatdelen met uitstekende koelpijpen, waarbij gesmolten metaal wordt gegoten in de vormhol-35 te voor het vervaardigen van een tussendeel van de plaat, en wanneer het verkregen gietstuk in belangrijke mate is afgekoeld tot de. omgevingstemperatuur, wordt het metaal gegoten in de vormholten voor het vervaardigen van de delen met uitstekende koelpijpen, waarbij expansie-delen zijn geplaatst op de grens van genoemde vormholten voordat metaal 40 wordt gegoten in de vormholten bedoeld voor het vervaardigen van de de- 8220073 4 len met uitstekende koelpljpen.

Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt het mogelijk: het optreden van spanningen in de pijpen uit te sluiten, in het bijzonder op hun buigplaatsen; 5 carbonisatie te voorkomen van de pijpen op de plaatsen waar zij uit de plaat treden, met het oog op een kleine hoeveelheid gesmolten ijzer gebruikt voor het gieten van de plaatdelen met uitstekende koel-pijpen, en met het oog op een korte tijdsperiode vereist voor het stollen van het gegoten ijzer (de contacttijd tussen de pijpen en het ge-10 smolten ijzer is gereduceerd); de invloed uit te sluiten van thermische spanningen die optreden in een koelplaat gedurende de werking.

Dit maakt het mogelijk de thermische weerstand van de koelplaten te verbeteren en de vervangingslevensduur te verlengen van de gebruikte 15 hoogoven.

Voor het gieten van gesmolten metaal in de vormholte voor het vormen van het tussenliggende deel van de plaat, is de betreffende vormholte bij voorkeur verdeeld in ten minste twee vormholten door middel van scheidingen met expansiedelen.

20 Het heeft de voorkeur dat ten minste één van de smeltholten voor het vervaardigen van een tussendeel van de plaat wordt volgegoten met de gesmolten metaal met chemische-en-fysische eigenschappen daarvan die verschillen van die van het metaal gegoten in naastliggende vormholten. Dit is aan te raden als het tussendeel met een ondersteuningsuitsteek-25 sel moet worden vervaardigd uit metaal met hoger dan gebruikelijke sterkte-eigenschappen.

Ook wordt een koelplaat verschaft voor metallurgische ovens, omvattende een metalen plaat op zich met een ingegoten koelpijp, waarbij volgens de uitvinding de metalen plaat op zich drie delen omvat met ex-30 pansiedelen die op hun grenzen zijn geplaatst die worden gevormd tussen en nabij de uitstekende delen van de koelpijpen, waardoor een tussendeel van de plaat wordt gevormd.

Een dergelijke koelplaatconstructie maakt het mogelijk dat elk deel van de plaat onafhankelijk werkt onder de sterk wijzigende thermi-35 sche belastingen. In dit geval nemen de thermische belastingen in de plaat af op de verbindingen tussen de plaatvormende delen, dat wil zeggen in het vlak van de scheidingen.

Het tussenliggende deel van de plaat is bij voorkeur verdeeld in ten minste twee delen met een expansiedeel op de grens tussen deze de-40 len.

8220073 ( 5

Bij voorkeur is de koelplaat geconstrueerd op zodanige vrij ze dat een deel van één van de delen van het middelste deel van de plaat zich uitstrekt buiten het vlak van de koelpaat en in de smeltkamer van de oven, waarbij het deel van het tussendeel dat zich uitstrekt buiten het 5 vlak van de koelplaat ten minste één afzonderlijke koelpijp bezit die in het lichaam ervan is gegoten.

De koelplaat is bij voorkeur op zodanige wijze vervaardigd dat ten minste één koelpijp in het deel met een deel daarvan zich uitstrekkend buiten het vlak van de koelplaat is opgesloten in dit deel voor het 10 verschaffen van een gesloten kring van de doorsnede onder koeling is geplaatst in de werkingszone van de koelpijp.

Bij voorkeur is de koelpijp zo vervaardigd dat het deel met een uitstekend deel twee gesloten koelpijpen bezit die in diagonale vlakken van het plaatvlak zijn aangebracht.

15 Een dergelijke koelplaatconstructie maakt een betrouwbare koeling van de ondersteuningsuitsteeksels mogelijk en voorkomt dus het vormen van scheuren in het lichaam van laatstgenoemde. Als gevolg van dit feit alsmede van de hogere thermische weerstand van alle plaatdelen, is het mogelijk geworden de levensduur van de koelplaat te verlengen en de in-20 spectieperiode van de hoogoven te vergroten.

Deze constructie van de koelplaat is ook van voordeel omdat het opsporen en ontkoppelen van de uitgebrande pijpen in het ondersteu-ningsuitsteeksel vergemakkelijkt wordt omdat zij in verbinding staan met een buitenliggende watertoevoerbron. Het wordt ook mogelijk onge-25 controleerde indringing van water in de smeltkamer van de hoogoven te voorkomen in het geval van het uitbranden van pijpen in het ondersteu-ningsuitsteeksel.

Korte beschrijving van de tekening.

Fig. 1 toont een achteraanzicht van een koelplaat volgens de uit-30 vinding;

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede over de lijn II-II in fig. 1;

Fig. 3 toont een achteraanzicht van een andere uitvoering van de uitvinding;

Fig. 4 toont een dwarsdoorsnede over de lijn IV-IV in fig. 3; 35 Fig. 5 toont een zijaanzicht van een andere uitvoering van de koelplaat volgens de uitvinding;

Fig. 6 toont een zijaanzicht van de koelplaat met een ondersteu-ningsuitsteeksel;

Fig. 7 toont een zijaanzicht van de koelplaat volgens de uitvin-40 ding met een anders uitgevoerd ondersteuningsuitsteeksel; f220073 6

Fig. 8 toont een dwarsdoorsnede over de lijn VIII-VIII in fig. 7;

Fig. 9 toont een zijaanzicht van een koelplaatdeel met een anders uitgevoerd ondersteuningsuitsteeksel;

Fig. 10 toont een aanzicht in de richting van de pijl A in fig.

5 9.

DE BESTE WIJZE VOOR HET UITVOEREN VAN DE UITVINDING

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten die worden gebruikt bij metallurgische ovens uitgevoerd 10 door middel van het gieten van afzonderlijke delen van de plaat uit een gesmolten metaal, zoals ijzer.

Hiertoe worden de platen eerst gebracht in de vormholte. Dan worden afscheidingen met expansiedelen, bijv. uit asbest vervaardigd, in de vormholte geplaatst. Als gevolg hiervan zijn resp. vormholten ge-15 vormd voor het gieten van een tussenliggend deel van de plaat en een deel met uitstekende delen van de koelpijpen. Bovendien kan elke vormholte voor het gieten van het tussenliggende deel worden verdeeld door afscheidingen met asbest-expansiedelen.

Ten minste twee van dergelijke extra vormholten kunnen worden ver-20 schaft.

De gietvorm, die aldus is voorbereid wordt dan gegoten met gesmolten ijzer met een temperatuur van 1180 tot 1220°C. De vormholte bedoeld voor het vervaardigen van het tussenliggende deel van de plaat wordt eerst gegoten. Deze holte wordt verkregen indien de naastliggende delen 25 van de vormholte worden gevuld met vormzand. Nadat het gesmolten ijzer, dat in de vormholte is gegoten, is afgekoeld tot een temperatuur niet hoger dan 200°C, wordt het uit de vorm verwijderd, het vormzand wordt weggenomen van de naastliggende delen van de vormholte, waarna deze holten met gesmolten ijzer worden gegoten. Voor het gieten van gesmol-30 ten ijzer in de naastliggende vormholte (in die gebruikt voor het vormen van de koelplaatdelen met uitstekende koelpijpen), worden expansiedelen geplaatst langs de rand van de vormholten. Indien het tussenliggende deel van de vormholte is verdeeld in ten minste twee holten, dan wordt ten minste één daarvan gegoten uit een metaal met fysische en 35 chemische eigenschappen die verschillen van die van het metaal gegoten in de naastliggende vormholten.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk koelplaten te vervaardigen in hoofdzaak als aangegeven in de hierbij behorende tekeningen.

40 Gewezen wordt op de fig. 1 tot 4 die een koelplaat tonen omvatten- 8220073 7 de een metalen plaat 1 met een ingegoten koelpijp 2. De metalen plaat 1 wordt door asbest-expansiedelen 3, bijv. verdeeld in drie delen 4, 5 en 6. De delen 3 zijn geplaatst tussen uitstekende delen 7 van de koelpij-pen 2 en in de nabijheid hiervan waar een tussenliggend deel 5 van de 5 plaat wordt gevormd. De koelpijp 2, die is gegoten in de koelplaat, kan hetzij recht (fig. 1 en 2) hetzij gewikkeld (fig. 3 en 4) zijn. De fig. 1 en 2 tonen een koelplaat met de ingegoten rechte koelpijpen 2. Als hierboven vermeld zijn de expansiedelen 3 geplaatst tussen en nabij de uitstekende delen 7 van de koelpijpen 2 op een wijze waarop de koel-10 plaat bijv. wordt verdeeld in drie rechthoekige delen 4, 5 en 6. In overeenstemming met de vorm van de koelpijpen worden echter in dit bijzondere geval de expansiedelen gebogen onder een hoek om de gietspan-ningen te reduceren nabij de uitstekende delen van de koelpijpen.

Fig. 5 toont de koelplaat met het tussenliggende deel 5 ervan ver-15 deeld in twee delen, namelijk: een eerste deel 5a en een tweede deel 5b. Langs de rand tussen deze twee delen is een expansiedeel 8 aanwezig.

Fig.6 toont een koelplaat in hoofdzaak vervaardigd als weergegeven in fig. 5 en voorzien van een ondersteuningsuitsteeksel 9. Een deel van 20 het tweede deel 5b strekt zich echter buiten de vlakzijde uit van de koelplaat en in de smeltkamer van de oven om te dienen als ondersteuningsuitsteeksel 9, waarbij het deel 5b een afzonderlijke pijp 10 bezit die in zijn lichaam is gegoten.

Fig. 7 en 8 tonen een koelplaat in hoofdzaak vervaardigd als weer-25 gegeven in fig. 6 en voorzien van een ondersteuningsuitsteeksel 9. De koelpijp gegoten in het deel 5b en weergegeven bij 11 is echter gesloten uitgevoerd in dit deel voor het verschaffen van een gesloten kringloop voor een koelmedium. Het kringloopdeel onder koeling ligt in de werkzone van de koelpijp 2 van de plaat.

30 Fig. 9 en 10 tonen een koelplaat met een ondersteuningsuitsteeksel 9, in hoofdzaak vervaardigd als weergegeven in fig. 6. Het deel 5b met het ondersteuningsuitsteeksel 9 omvat echter twee gesloten pijpen 12 die in diagonale vlakken zijn geplaatst die zich uitstrekken door de diagonalen van de vlakke zijde van het deel 5b dat is voorzien van het 35 ondersteuningsuitsteeksel 9.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk koelplaten te vervaardigen met een nieuwe constructie, die betere werkeigenschap-pen verzekert van deze platen, namelijk: elk deel van de koelplaat kan onafhankelijk werken onder sterk 40 wijzigende thermische belastingen: thermische spanningen in de plaat 8220073 8 nemen af bij de verbindingen tussen al de delen die de plaat vormen, dat wil zeggen in het vlak van de scheidingen; een betrouwbare koeling van de ondersteuningsuitsteeksels wordt verschaft om de vorming van de scheuren in het lichaam van laatstge-5 noemde te voorkomen en aldus uiteindelijke beschadiging ervan te vermijden. Dit alsmede hogere thermische weerstand van alle plaatdelen verlengt de levensduur van de koelplaat en dienovereenkomstig de in-spectieperiode van de hoogoven.

Opgemerkt wordt dat de koelplaatconstructie, zoals weergegeven in 10 fig. 7, het opsporen en loskoppelen van uitgebrande pijpen in het on-dersteuningsuitsteeksel vergemakkelijkt, omdat zij geen verbinding hebben met een uitwendige waterbron en ongecontroleerde indringing van water in de smeltkamer van de hoogoven wordt voorkomen in het geval van het uitbranden van pijpen in het ondersteuningsuitsteeksel.

8220073

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van koelplaten voor toepassing bij metallurgische ovens, omvattende het afzonderlijk gieten van delen van een plaat met koelpijpen vervaardigd uit een metaal met een lineaire expansie-coëfficfént die verschilt van die van het plaatmetaal, met 5 het kenmerk, dat νδδr het gieten van metaal in de vorm, daarin scheidingen zijn geplaatst voor het vormen van gietholten vereist voor het vormen van een tussenliggend deel van de plaat en de plaatdelen met uitstekende koelpijpen, waarbij gesmolten metaal wordt gegoten in de vormholte voor het vervaardigen van het tussenliggende deel van de 10 plaat en nadat het verkregen gietstuk in hoofdzaak is afgekoeld tot om-gevingstemperatuiur het metaal in de vormholten wordt gegoten voor het vormen van delen met uitstekende koelpijpen, met expansiedelen geplaatst op de rand van genoemde gietvormen voordat metaal in de gietvormen is gegoten bedoeld voor het vormen van de delen met uitstekende 15 koelpijpen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor het gieten van gesmolten metaal in de vormholte voor het vervaardigen van het tussenliggende deel van de plaat de betreffende vormholte wordt verdeeld in ten minste twee vormholten door middel van afscheidingen 20 met expansiedelen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ten minste éên van de gietholten voor het vervaardigen van het tussenliggende deel van de plaat wordt gegoten met een metaal met chemische en fysische eigenschappen daarvan die verschillen van die van het metaal gegoten in 25 de nabij liggende gietholten.

4. Koelplaat voor metallurgische ovens, vervaardigd met de werkwijze volgens conclusie 1, omvattende een metalen plaat (1), met een ingegoten koelpijp (2), met het kenmerk, dat de metalen plaat (1) ten minste drie delen (4, 5 en 6) omvat met expansiedelen (3) die zijn ge- 30 plaatst op de randen daarvan die aanwezig zijn tussen en nabij de uitstekende delen (7) van de koelpijpen (2) waarbij een tussenliggend deel (5) van de plaat wordt gevormd.

5. Koelplaat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het tussenliggende deel (5) van de plaat is verdeeld in ten minste twee delen (5a 35 en 5b) met het expansiedeel (3) geplaatst op de rand van genoemde delen.

6. Koelplaat volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een deel van êén van de delen van het tussendeel (5b) van de plaat zich uit 8220073 V strekt tot buiten het vlak van de koelplaat in de smeltkamer van de oven waarbij het deel van het tussenliggende deel dat zich uitstrekt buiten het vlak van de koelplaat ten minste één afzonderlijke koelpijp (10) bezit die in het lichaam ervan is gegoten.

7. Koelplaat volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat ten minste één koelpijp (11) in het deel (5b) waarvan een deel zich uitstrekt buiten het vlak van de koelplaat is ingesloten in dit deel voor het verschaffen van een gesloten kringloop waarvan de doorsnede onder koeling is geplaatst in de werkzone van de koelpijp (2).

8. Koelplaat volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het deel (5b) met een uitstekend deel twee gesloten koelpijpen (12) bezit die in diagonale vlakken zijn geplaatst die zich uitstrekken door de diagonalen van het plaatvlak. 8220073