PL196980B1 - Element chłodzący - Google Patents

Abstract

1. Element ch lodz acy, w szczególno sci do stosowania w produkcji metali i w po laczeniu z piecem z konwertorem p lomieniowym, zawie- rajacy obudow e wyposa zon a w system kana- lów dla cyrkulacji wody ch lodz acej, znamienny tym, ze poza obudow a (1) z systemem kana- lów (2), zawiera elementy stalowe (5, 6) usytu- owane poni zej powierzchni mocuj acych (3) obudowy (1), przy czym co najmniej cz esc po- wierzchni elementu ch lodz acego, znajduj aca sie, w czasie pracy konwertera, w granicznej powierzchni obszaru pomi edzy metalem a zu z- lem, zw laszcza w strefie polaczenia (16) po- mi edzy ok ladzin a (14) dna nara zon a na ze- tkni ecie si e ze stopionym metalem, jest wyko- nana ze stali. PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196980 (21) Numer zgłoszenia: 361306 ^{(13) B1} (22) Data zgłoszenia: 26.10.2001 ^{(51) Int.Cl.}

F27D 1/12 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

26.10.2001, PCT/FI01/00923 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

10.05.2002, WO02/37044 PCT Gazette nr 19/02 (54)

Element chłodzący

(30) Pierwszeństwo: 01.11.2000,FI,20002408	(73) Uprawniony z patentu: OUTOTEC OYJ,Espoo,FI
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 04.10.2004 BUP 20/04	(72) Twórca(y) wynalazku: Risto Saarinen,Espoo,FI
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2008 WUP 02/08	(74) Pełnomocnik: Tadeusz Szalkiewicz, PATPOL Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Element chłodzący, w szczególności do stosowania w produkcji metali i w połączeniu z piecem z konwertorem pł omieniowym, zawierający obudowę wyposażoną w system kanałów dla cyrkulacji wody chłodzącej, znamienny tym, że poza obudową (1) z systemem kanałów (2), zawiera elementy stalowe (5, 6) usytuowane poniżej powierzchni mocujących (3) obudowy (1), przy czym co najmniej część powierzchni elementu chłodzącego, znajdująca się, w czasie pracy konwertera, w granicznej powierzchni obszaru pomiędzy metalem a żużlem, zwłaszcza w strefie połączenia (16) pomiędzy okładziną (14) dna narażoną na zetknięcie się ze stopionym metalem, jest wykonana ze stali.

PL 196 980 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element chłodzący.

W piecach, stosowanych w przemyśle, w szczególności w dziedzinie wytwarzania metali, takich jak na przykład piece do wytapiania, wielkie piece, czy piece elektryczne, bądź też w innych piecach metalurgicznych wykorzystuje się elementy chłodzące, zazwyczaj wykonane z miedzi. Zazwyczaj są one chłodzone wodą, dlatego tez posiadają system kanałów wody chłodzącej, gdzie ciepło jest przekazywane z ognioodpornych cegieł w przestrzeni pieca, przez obudowę elementu chłodzącego, do wody chłodzącej. Warunki pracy są ekstremalne, zaś elementy chłodzące są poddawane, pomiędzy innymi, silnej korozji i erozji powodowanych atmosferą pieca i kontaktem ze stopionym materiałem. Na przykład obmurowanie, tworzące okładzinę ścian osadnika w piecu z konwertorem płomieniowym, jest chronione przez elementy chłodzące, których zadaniem jest utrzymanie temperatury obmurowania na tak niskim poziomie, aby zużycie cegieł, z wymienionych powyżej powodów, było powolne. Jakkolwiek z czasem obmurowanie staje się cień sze i moż e pojawić się sytuacja, w której stopiony metal zetknie się z elementem chłodzącym wykonanym z miedzi. Zazwyczaj w bezpośrednim zetknięciu ze stopionym metalem element chłodzący wykonany z miedzi nie wytrzymuje działania stopionego metalu, w szczególnoś ci jeż eli stopiony metal jest pł ynny lub zawirowany i zaczyna się topić , co skutkuje przekroczeniem zdolności chłodzącej elementu i następującymi w konsekwencji uszkodzeniami. Sytuacja taka może nawet doprowadzić do znaczących strat ekonomicznych.

Celem przedmiotu wynalazku jest element chłodzący przezwyciężający wady znane ze stanu techniki.

Element chłodzący, w szczególności do stosowania w produkcji metali i w połączeniu z piecem z konwertorem płomieniowym, zawierający obudowę wyposażoną w system kanałów dla cyrkulacji wody chłodzącej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że poza obudową z systemem kanałów, zawiera elementy stalowe usytuowane poniżej powierzchni mocujących obudowy, przy czym co najmniej część powierzchni elementu chłodzącego, znajdująca się, w czasie pracy konwertora, w granicznej powierzchni obszaru pomiędzy metalem a żużlem, zwłaszcza w strefie połączenia pomiędzy okładziną dna narażoną na zetknięcie się ze stopionym metalem, jest wykonana ze stali.

Materiał z jakiego wykonana jest obudowa stanowi głównie miedź.

Według innej wersji materiał z jakiego wykonana jest obudowa stanowi głównie stal.

Co najmniej jeden element stalowy umieszczony jest w tym obszarze elementu chłodzącego, który narażony jest na zetknięcie się ze stopionym metalem.

Element według wynalazku zawiera powierzchnie mocujące, w postaci rowków, służące do połączenia z ceramiczną okładziną, korzystnie okładziną z cegieł.

Obudowa elementu chłodzącego zawiera rowki jako punkty mocowania, służące do połączenia z elementami stalowymi.

Element stalowy posiada część przeciwną, ukształtowaną tak, aby odpowiadała rowkom, wykonanym w obudowie elementu chłodzącego.

Elementy stalowe są przymocowane do obudowy przy pomocy połączenia dyfuzyjnego.

Materiałem stosowanym zamiast stali jest odporne na temperaturę, wysokostopowe staliwo.

Zawartość chromu w stali wynosi od 20 do 30%, a korzystniej od 24 do 28%.

Układ elementu chłodzącego, stanowiącego przedmiot wynalazku ma kilka istotnych zalet.

Dzięki wykonaniu, co najmniej części, elementu chłodzącego ze stali, uzyskano element chłodzący wytrzymujący zetknięcie ze stopionym metalem znacznie lepiej niż element znany ze stanu techniki. Przy pomocy przedmiotu wynalazku, można uzyskać elementy chłodzące o znacznie ulepszonej wytrzymałości, w szczególności w zastosowaniach, w których jest możliwe zetknięcie elementu chłodzącego ze stopionym metalem. Element chłodzący może być wykonany w całości ze stali, co jest układem korzystnym w stosunku do techniki wytwarzania. Obudowa elementu chłodzącego może być wykonana z miedzi, która posiada dobrą przewodność cieplną, w tym wypadku elementy stalowe będą znajdowały się na powierzchni elementu chłodzącego. Dzięki zastosowaniu stali w miejscach mocowania, jak na przykład rowkach wykonanych w obudowie elementu chłodzącego, można uzyskać wysoką funkcjonalność i efektywne mocowanie stalowych płyt. Jeżeli powierzchnia stalowa jest złożona z kilku oddzielnych elementów, można uzyskać wysoko funkcjonalny układ w stosunku zarówno do techniki wytwarzania, jak i w stosunku do konserwacji. Jako całość przedmiot wynalazku zapewnia ulepszenie produktywności i bezpieczeństwa.

PL 196 980 B1

Przedmiot wynalazku, w korzystnym przykładzie wykonania, jest uwidoczniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój elementu chłodzącego, stanowiącego przedmiot wynalazku, fig. 2 - przekrój ścianki typowego pieca z konwertorem, w którym zastosowano element chłodzący, stanowiący przedmiot wynalazku, fig. 3 - przekrój obudowy elementu chłodzącego z fig 1, fig. 4 - przekrój jednej ze strukturalnych części, stanowiącej przedmiot wynalazku, fig. 5 - przekrój innej ze strukturalnych części, stanowiącej przedmiot wynalazku, a fig. 6 - element chłodzący, stanowiący przedmiot wynalazku w widoku perspektywicznym.

Element chłodzący, stanowiący przedmiot wynalazku, w szczególności dostosowany do zastosowania w przetwarzaniu metali, w połączeniu z piecami i tym podobnymi (fig. 3), zawiera obudowę 1 wyposażoną w system kanałów 2 dla cyrkulacji wody chłodzącej. W przedmiocie wynalazku, co najmniej część, powierzchni elementu chłodzącego, która styka się ze stopionym metalem, jest stalowa. Element chłodzący może być wykonany w całości ze stali, lub też jego obudowa może być, na przykład, wykonana z miedzi, lecz co najmniej jeden element, umieszczony na powierzchni obudowy, musi być wykonany ze stali.

Element chłodzący, przedstawiony na fig. 3 rysunku, zawiera obudowę 1 wyposażoną w system kanałów 2 dla cyrkulacji wody chłodzącej. Zazwyczaj obudowa 1 elementu chłodzącego jest wykonana, na przykład, z miedzi. Korzystne jest, aby obudowa 1 elementu chłodzącego była wykonana, na przykład, w formie odlewu, na przykład odlewu ciągnionego. W obudowie 1 wykonany jest system kanałów 2 dla cyrkulacji czynnika chłodzącego. Zazwyczaj system kanałów 2 jest wykonywany poprzez wiercenie lub w połączeniu z odlewaniem. Z boku 4 powierzchni obudowy 1, po stronie przestrzeni pieca lub też w co najmniej części tej powierzchni, fig. 1 i 3, zazwyczaj znajdują się powierzchnie mocujące 3, w których umieszczane są części ceramicznej okładziny przestrzeni pieca, zazwyczaj ognioodporne cegły. Co najmniej część powierzchni elementu 4 po stronie przestrzeni pieca zawiera elementy stalowe 5, 6, wykonane zazwyczaj ze stali wysokostopowej. Elementy stalowe 5, 6 są przymocowane do obudowy 1 elementu chłodzącego tak, aby przewodzenie ciepła pomiędzy obudową a stalowymi płytami było na tyle dobre, aby efekt chłodzenia czynnika chłodzą cego, płynącego w systemie kanałów chłodzących 2 elementu chłodzącego, zapobiegał przedostawaniu się stopionego metalu, na przykład miedzi, do stalowych części strukturalnych 5, 6. W przykładzie wykonania ukazanym na fig. 3 rysunku, na powierzchni elementu wykonane są rowki 7, 8, 9. Są one korzystne ponieważ przebiegają poziomo, a odpowiadające im części 10, 11 elementów stalowych są dopasowane do umieszczenia wewnątrz rowków (fig. 4 i 5). Zazwyczaj element stalowy 5, 6 jest ułożony tak, aby był, w korzystny sposób, oparty o kształ t obudowy pomię dzy rowkami 7, 8, 9. Rowki 7, 8, 9 są ukształ towane tak, aby na przykład zwężały się od dna rowka w kierunku powierzchni elementu. W tym wypadku szerokość przy dnie rowka jest większa niż szerokość na poziomie powierzchni. W typowym przykładzie wykonania, szerokość rowka na poziomie powierzchni obudowy jest od 2 do 10 mm mniejsza niż szerokość rowka na poziomie dna rowka. Wzajemna tolerancja pomiędzy rowkami a płytami stalowymi jest dobrana tak, aby płyty stalowe były wsunięte w rowki swymi końcami, od strony bocznej obudowy elementu.

Elementy stalowe 5, 6 są po prostu wsuwane w rowki, zarezerwowane wyłącznie dla nich, lub też mogą być przymocowane do obudowy w inny sposób. W korzystnym przykładzie wykonania są one przymocowywane za pomocą połączenia dyfuzyjnego.

W innym korzystnym przykładzie wykonania, cały element chłodzący jest wykonany ze stali. Skutkiem tego jest uzyskanie struktury korzystnej z punktu widzenia techniki wytwarzania. Korzystne jest, aby element chłodzący był odlewem, na przykład odpornym na ciepło odlewem stalowym.

Zazwyczaj elementy chłodzące są umieszczane na ściankach pieca tak, aby co najmniej ta powierzchnia, która może zetknąć się ze stopionym metalem zawierała powierzchnię stalową, zazwyczaj z elementami stalowymi 5, 6. Jak ukazuje fig. 2, element chłodzący znajduje się w obszarze połączenia 16, pomiędzy okładziną 14, 15 dna 12 i bocznej ściany 13 pieca lub też w sąsiedztwie połączenia. Jak ukazuje fig. 2, przestrzeń pieca 17 znajduje się po lewej stronie elementu chłodzącego. Zazwyczaj obszar elementu chłodzącego, który zawiera powierzchnię stalową znajduje się, na przykład w piecach konwertorowych, w obszarze powierzchni granicznej pomiędzy miedzią konwertorową a żużlem. Kształt i wymiary elementu chłodzącego zależą od wymiarów i typu pieca.

Element chłodzący ukazany na figurach 1, 2, 3 i 6 rysunku zawiera prostą ścianę, odsuniętą od przestrzeni pieca, na której to ścianie ułożone są połączenia 18, 19 systemu kanałów chłodzących 2. Z boku 4, od strony przestrzeni pieca 17, dolna część elementu chł odzą cego zwęża się w sposób klinowy w kierunku dolnej krawędzi, w takim wypadku element jest lepiej dopasowany do obmurowa4

PL 196 980 B1 nia 14 zakrzywionej, dolnej części 12 pieca. W górnej części elementu wykonano rowki dla ognioodpornej okładziny 15 ściany pieca. Stalowa powierzchnia elementu chłodzącego jest umieszczona w środkowej części elementu, patrząc wzdłuż wysokości, kiedy element jest zainstalowany na swoim miejscu, na ścianie pieca.

Element chłodzący, stanowiący przedmiot wynalazku, może być stosowany w różnych celach. Typowym celem jest zastosowanie elementu chłodzącego, na przykład, na ścianach bocznych przestrzeni pieca w osadniku, w konwertorowym piecu płomieniowym. Typowe wymiary elementu chłodzącego, stanowiącego przedmiot wynalazku to: szerokość 0,25-1 m, długość 1-2 m, grubość obudowy 100-200 mm, z czego grubość części rowkowanej stanowi około połowę. Oczywiście element chłodzący może być również stosowany w innych piecach, w szczególności w produkcji metali lub w procesach świeżenia. Kształt i wymiary elementu chłodzącego są zależne od celów zastosowania. Korzystny przykład wykonania jest zastosowaniem, w którym element chłodzący jest chłodzonym tak zwanym elementem zsypowym, stosowanym do podawania stopionego materiału. Warstwa powierzchniowa może być umieszczona, na przykład, w części powierzchniowej, która styka się ze stopionym materiałem.

W korzystnym przykładzie wykonania, powierzchnia stalowa elementu chł odzą cego, stanowią cego przedmiot wynalazku, jest wykonana z odpornej na temperaturę, wysokostopowej stali, z dużą zawartością chromu, zwykle w granicach 20-30%, a korzystniej 24-28%. Odpowiedniość materiału dla zastosowania w przedmiocie wynalazku jest również określana przez pozostałe składniki stali. Dostępna na rynku stal, odpowiednia do zastosowania w przedmiocie wynalazku, to na przykład GX40CrNiSi27-4. W tym wypadku zastosowana stal jest odpornym na temperaturę, wysokowytrzymałym staliwem.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element chłodzący, w szczególności do stosowania w produkcji metali i w połączeniu z piecem z konwertorem płomieniowym, zawierający obudowę wyposażoną w system kanałów dla cyrkulacji wody chłodzącej, znamienny tym, że poza obudową (1) z systemem kanałów (2), zawiera elementy stalowe (5, 6) usytuowane poniżej powierzchni mocujących (3) obudowy (1), przy czym co najmniej część powierzchni elementu chłodzącego, znajdująca się, w czasie pracy konwertera, w granicznej powierzchni obszaru pomiędzy metalem a żużlem, zwłaszcza w strefie połączenia (16) pomiędzy okładziną (14) dna narażoną na zetknięcie się ze stopionym metalem, jest wykonana ze stali.
2. 2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał z jakiego wykonana jest obudowa (1) stanowi głównie miedź.
3. 3. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał z jakiego wykonana jest obudowa (1) stanowi głównie stal.
4. 4. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden element stalowy (5, 6) umieszczony jest w tym obszarze elementu chłodzącego, który narażony jest na zetknięcie się ze stopionym metalem.
5. 5. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera powierzchnie mocujące (3), w postaci rowków, służące do połączenia z ceramiczną okładziną, korzystnie okładziną z cegieł.
6. 6. Element według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, ż e obudowa (1) elementu chłodzącego zawiera rowki (7, 8, 9) jako punkty mocowania, służące do połączenia z elementami stalowymi (5, 6).
7. 7. Element wedł ug zastrz. 6, znamienny tym, ż e element stalowy (5, 6) posiada część przeciwną (10, 11), ukształtowaną tak, aby odpowiadała rowkom (7, 8, 9), wykonanym w obudowie (1) elementu chłodzącego.
8. 8. Element według zastrz. 1, znamienny tym, ż e elementy stalowe (5, 6) są przymocowane do obudowy (1) przy pomocy połączenia dyfuzyjnego.
9. 9. Element według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że materiałem stosowanym zamiast stali jest odporne na temperaturę, wysokostopowe staliwo.
10. 10. Element według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że zawartość chromu w stali wynosi od 20 do 30%, a korzystniej od 24 do 28%.