RU2487946C2 - Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element - Google Patents

Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element Download PDF

Info

Publication number
RU2487946C2
RU2487946C2 RU2011124544/02A RU2011124544A RU2487946C2 RU 2487946 C2 RU2487946 C2 RU 2487946C2 RU 2011124544/02 A RU2011124544/02 A RU 2011124544/02A RU 2011124544 A RU2011124544 A RU 2011124544A RU 2487946 C2 RU2487946 C2 RU 2487946C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cooling
cooling element
cooling channel
channel
mounting groove
Prior art date
Application number
RU2011124544/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011124544A (en
Inventor
Паси РИННЕ
Томас РЕНФОРС
Original Assignee
Лувата Эспоо Ой
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 Лувата Эспоо Ой filed Critical Лувата Эспоо Ой
Publication of RU2011124544A publication Critical patent/RU2011124544A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487946C2 publication Critical patent/RU2487946C2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor
    • 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
    • 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
    • C21C5/4646—Cooling arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: cooling element comprises case with, at least, one cooling channel with direction defined by cooling channel. Cooling element has, at least, one mounting slot made on its one surface to secure heat-resistant tile thereto and coolant passage into, at least, one cooling channel. At least, one mounting slot extends parallel with, at least, one cooling channel. Cooling element surface opposite that with mounting slot is formed continuously and uniformly in direction crossing cooling channel.
EFFECT: longer life of cooling element.
9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к охлаждающим элементам пирометаллургических реакторов, например доменных печей и подобных устройств, используемых для получения и рафинирования металлов или металлических сплавов. Самой большой областью использования таких реакторов является производство стали.The invention relates to cooling elements of pyrometallurgical reactors, for example, blast furnaces and similar devices used for the preparation and refining of metals or metal alloys. The largest area of use for such reactors is steel production.

Пирометаллургические реакторы содержат корпус реактора, обычно, полученные из стали, охлаждающие элементы, расположенные внутри корпуса реактора и против его стенки, и огнеупорный (жаростойкий) слой, образующий поверхность внутренней стороны реактора. Огнеупорный слой получен из кирпичей или текучего огнеупорного материала, который нанесен на поверхность охлаждающих элементов. Охлаждающие элементы имеют крестообразные пазы для крепления кирпичей к элементам. Когда охлаждающие элементы крепят к корпусу реактора, пазы проходят горизонтально также как кирпичные слои. Помимо вышеупомянутых элементов корпус реактора включает в себя проходы и средства для введения материалов с металлическими свойствами (металлических материалов), топлива, воздуха, кислорода или защитных газов и добавок (присадок) в реактор, все в соответствии с технологическим процессом, для которого используют реактор.Pyrometallurgical reactors contain a reactor vessel, usually made of steel, cooling elements located inside the reactor vessel and against its wall, and a refractory (heat-resistant) layer forming the surface of the inner side of the reactor. The refractory layer is obtained from bricks or fluid refractory material that is applied to the surface of the cooling elements. The cooling elements have cross-shaped grooves for attaching bricks to the elements. When the cooling elements are attached to the reactor vessel, the grooves extend horizontally as well as brick layers. In addition to the above-mentioned elements, the reactor vessel includes passages and means for introducing materials with metallic properties (metallic materials), fuel, air, oxygen or protective gases and additives (additives) into the reactor, all in accordance with the technological process for which the reactor is used.

Огнеупорный слой реакторов в пирометаллургических технологических процессах защищен водоохлаждаемыми охлаждающими элементами (с водяным охлаждением) так, чтобы в результате охлаждения тепло, поступающее к огнеупорной поверхности, передавалось через посредство охлаждающего элемента к воде, значительно уменьшая в соответствии с эти износ футеровки, по сравнению с реакторами, которые не охлаждаются. Уменьшенный износ вызывается эффектом охлаждения, который образует вокруг, так называемую, аутогенную футеровку, которая фиксируется к поверхности жаростойкой футеровки. Эта футеровка образуется из шлака и других веществ, осаждаемых из расплавленных фаз.The refractory layer of reactors in pyrometallurgical processes is protected by water-cooled cooling elements (water-cooled) so that, as a result of cooling, the heat entering the refractory surface is transferred through the cooling element to water, significantly reducing the wear of the lining, in comparison with reactors that do not cool. Reduced wear is caused by the cooling effect, which forms around the so-called autogenous lining, which is fixed to the surface of the heat-resistant lining. This lining is formed from slag and other substances deposited from molten phases.

Как правило, охлаждающие элементы получают двумя способами: главным образом элементы могут быть получены посредством литья в песчаные формы, где охлаждающие трубки, полученные из высокотеплопроводного материала, например меди, устанавливают в изложницу для литья в песчаные формы и охлаждают воздухом или водой во время литья вокруг трубок. Элемент, отлитый вокруг трубок, также является высокотеплопроводным материалом, предпочтительно медью. Эта разновидность способа получения описана, например, в патенте Великобритании №1386645. Одной проблемой, характерной для этого способа, является неравномерное крепление системы трубок, действующей как охлаждающий канал к литьевого материала, окружающему его. Вследствие этого некоторые трубки могут быть полностью свободными от элемента, отлитого вокруг нее, и часть трубки может полностью расплавляться и, таким образом, разрушаться. Если между охлаждающей трубкой и остальным литым элементом вокруг нее не образуется металлический слой, то теплопередача не буде эффективной. И в этом случае, если система трубок полностью расплавляется, то это предотвращает течение охлаждающей воды. Литейные свойства литьевого материала могут быть улучшены, например, путем смешивания фосфора с медью для улучшения металлического слоя (связи), образуемого между трубопроводом и литым материалом, но в этом случае свойства теплопередачи (теплопроводность) меди значительно ухудшаются, благодаря даже небольшой добавке. Одним преимуществом этого способа, которое следует упомянуть, является сравнительно низкая стоимость производства и независимость от размеров.Typically, cooling elements are obtained in two ways: mainly, the elements can be obtained by sand casting, where cooling tubes obtained from a highly thermally conductive material, such as copper, are installed in a sand mold and cooled with air or water during casting around tubes. The element cast around the tubes is also a highly conductive material, preferably copper. This type of production process is described, for example, in British Patent No. 1386645. One problem characteristic of this method is the uneven fastening of the tube system acting as a cooling channel to the cast material surrounding it. As a result of this, some tubes may be completely free from the element cast around it, and part of the tube may completely melt and, thus, collapse. If a metal layer does not form between the cooling tube and the rest of the cast element around it, then heat transfer will not be effective. And in this case, if the tube system is completely melted, this prevents the flow of cooling water. The casting properties of the cast material can be improved, for example, by mixing phosphorus with copper to improve the metal layer (bond) formed between the pipeline and the cast material, but in this case, the heat transfer properties (thermal conductivity) of copper are significantly impaired due to even a small additive. One advantage of this method, which should be mentioned, is the relatively low cost of production and size independence.

Нашел применение другой способ производства, в соответствии с которым стеклянный трубопровод в форме канала устанавливают в форму охлаждающего элемента. Стекло разрушается после литья для образования канала внутри элемента.Another production method has found application, according to which a glass pipe in the form of a channel is installed in the form of a cooling element. Glass breaks after casting to form a channel inside the element.

В патенте США №4382585 описан другой, нашедший широкое применение способ получения охлаждающих элементов, в соответствии с которым элемент получают, например, из прокатанного медного листа, путем получения в ней необходимых каналов посредством механической обработки. Преимуществом элемента, полученного этим способом, является его плотность, прочная конструкция и хорошая теплопередача от элемента к охлаждающей среде, например воде. Недостатками являются ограниченный размер вследствие размерных ограничений и высокая стоимость.US Pat. No. 4,382,585 describes another widely used method for producing cooling elements, according to which the element is obtained, for example, from a rolled copper sheet, by obtaining the necessary channels therein by machining. An advantage of an element obtained by this method is its density, robust construction and good heat transfer from the element to a cooling medium, such as water. Disadvantages are limited size due to size restrictions and high cost.

Хорошо известным способом, соответствующим предшествующему уровню техники, был способ получения охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора посредством литья полого профиля, например, непрерывного литья, то есть, шликерным литьем посредством металлической формы. Продольные отверстия могут быть получены для элемента посредством оправок. Элемент получают из высокотеплопроводного металла, например меди. Преимуществом этого способа является плотная литая структура, хорошее качество поверхности, а литой охлаждающий канал дает хорошую теплопередачу от элемента к охлаждающей среде, так что не возникают эффекты, препятствующие теплопередаче, а тепло, поступающее от реактора к охлаждающему элементу, передается без какого-либо избыточного сопротивления теплопередаче непосредственно к поверхности канала и далее к охлаждающей воде. Сечение охлаждающего канала является, в общем, круглым или овальным, а оправка имеет гладкую поверхность. Этот тип охлаждающего канала упомянут в патенте США №5772955. Основным недостатком этого вида охлаждающего элемента является то, что пазы огнеупорных плиток или кирпичей расположены вертикально, чтобы сделать возможным крепление плиток. Вследствие этого элемент должен быть прямолинейным в поперечном направлении так, чтобы плитка могла скользить в пазах. Поскольку внутренняя поверхность корпуса реактора является круглой, только края охлаждающих элементов поддерживаются стенкой корпуса реактора и между тыльной стороной охлаждающего элемента и корпусом реактора оставлено свободное пространство.A well-known method according to the prior art was a method for producing a cooling element for a pyrometallurgical reactor by casting a hollow profile, for example, continuous casting, that is, slip casting by means of a metal mold. Longitudinal holes can be obtained for the element by mandrels. The element is obtained from a highly conductive metal, such as copper. The advantage of this method is the dense cast structure, good surface quality, and the cast cooling channel gives good heat transfer from the element to the cooling medium, so that there are no effects that impede heat transfer, and the heat from the reactor to the cooling element is transferred without any excess resistance to heat transfer directly to the surface of the channel and further to cooling water. The cross section of the cooling channel is generally round or oval, and the mandrel has a smooth surface. This type of cooling channel is mentioned in US Pat. No. 5,772,955. The main disadvantage of this type of cooling element is that the grooves of the refractory tiles or bricks are arranged vertically to make it possible to fix the tiles. As a result, the element must be rectilinear in the transverse direction so that the tile can slide in the grooves. Since the inner surface of the reactor vessel is circular, only the edges of the cooling elements are supported by the wall of the reactor vessel and free space is left between the back of the cooling element and the reactor vessel.

Для улучшения способности теплопередачи охлаждающего элемента, однако, предпочтительно увеличивать площадь поверхности теплопередачи элемента. Это может быть сделано путем увеличения площади поверхности теплопередачи протока без увеличения диаметра или дополнительной длины. Площадь поверхности стенки протока охлаждающего элемента увеличивают посредством образования пазов в стенке канала во время литья или посредством механической обработки пазов или нарезания резьбы в канале после литья так, чтобы поперечное сечение канала оставалось по существу круглым или овальным. Как результат, при одной и той же величине тепла, между водой и стенкой протока необходим меньший перепад температуры и даже меньшая температура охлаждающего элемента. Этот способ описан в патенте WO/2000/037870.To improve the heat transfer ability of the cooling element, however, it is preferable to increase the surface area of the heat transfer element. This can be done by increasing the surface area of the heat transfer duct without increasing the diameter or extra length. The surface area of the duct wall of the cooling element is increased by forming grooves in the channel wall during casting or by machining the grooves or threading the channel after casting so that the cross section of the channel remains substantially round or oval. As a result, with the same amount of heat between the water and the duct wall, a lower temperature difference and even a lower temperature of the cooling element are necessary. This method is described in patent WO / 2000/037870.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового способа получения охлаждающих элементов для пирометаллургических реакторов и получения нового охлаждающего элемента, полученного в соответствии со способом, соответствующим настоящему изобретению.The present invention is the provision of a new method for producing cooling elements for pyrometallurgical reactors and obtaining a new cooling element obtained in accordance with the method corresponding to the present invention.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание охлаждающего элемента, который является более рентабельным для получения.In addition, the present invention is the creation of a cooling element, which is more cost-effective to obtain.

Задачей одного варианта осуществления настоящего изобретения дополнительно является получение охлаждающего элемента, который использует меньше пространства в реакторе, который имеет круговую внутреннюю стенку.It is an object of one embodiment of the present invention to provide a cooling element that uses less space in a reactor that has a circular inner wall.

Задачей одного варианта осуществления настоящего изобретения является уменьшение механической обработки, требуемой для получения охлаждающего элемента.An object of one embodiment of the present invention is to reduce the machining required to obtain a cooling element.

Настоящее изобретение основано на том, что пазы для огнеупорных плиток проходят параллельно охлаждающим каналам, и охлаждающий элемент имеет, по меньшей мере, одну непрерывную (постоянную) кривизну, которая больше в поперечном направлении к охлаждающим каналам, чем в направлении охлаждающих каналов.The present invention is based on the fact that the grooves for the refractory tiles extend parallel to the cooling channels, and the cooling element has at least one continuous (constant) curvature that is greater in the transverse direction to the cooling channels than in the direction of the cooling channels.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения охлаждающий элемент является прямолинейным в направлении охлаждающих каналов.According to one preferred embodiment of the present invention, the cooling element is linear in the direction of the cooling channels.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения как охлаждающие каналы, так и пазы для плиток получены с помощью технологического процесса непрерывного литья.In accordance with one preferred embodiment of the present invention, both cooling channels and tile slots are obtained using a continuous casting process.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, охлаждающие каналы или пазы для плиток получены посредством механической обработки.According to one preferred embodiment of the present invention, at least cooling channels or tile slots are obtained by machining.

Более конкретно, охлаждающий элемент и способ его получения, соответствующий настоящему изобретению, отличается тем, как изложено в независимых пунктах формулы изобретения.More specifically, the cooling element and the method of its production, corresponding to the present invention, differs in what is described in the independent claims.

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают существенные выгоды (преимущества).Embodiments of the present invention provide substantial benefits.

Одним самым наиболее очевидным преимуществом является экономия материала и времени механической обработки. По сравнению со стандартным охлаждающим элементом, полученным непрерывным литьем, экономии в материале могут составлять приблизительно 20%, а время механической обработки уменьшается до времени получения посредством механической обработки сквозных отверстий для охлаждающей жидкости. Поскольку изогнутая тыльная поверхность охлаждающего элемента может быть выполнена по размеру, соответствующему размеру поверхности корпуса реактора, объем корпуса реактора увеличивается, обеспечивая возможность получения большей производственной мощности. Длина охлаждающего элемента не ограничена технологическим процессом получения, поскольку охлаждающие каналы и пазы для плиток могут быть получены литьем, насколько это желательно, в противоположность сверлению каналов. Поскольку охлаждающие элементы являются изогнутыми, центральная часть охлаждающего элемента не подвергается воздействию механических напряжений больше, чем краевые части, что ведет к более равномерному износу элемента и более длительному сроку службы.One of the most obvious benefits is saving material and machining time. Compared to a standard continuous casting cooling element, material savings can be approximately 20%, and the machining time is reduced to the time it is obtained by machining through holes for the coolant. Since the curved rear surface of the cooling element can be made in a size corresponding to the size of the surface of the reactor vessel, the volume of the reactor vessel is increased, providing the possibility of obtaining greater production capacity. The length of the cooling element is not limited by the manufacturing process, since cooling channels and slots for tiles can be obtained by casting, as much as desired, as opposed to drilling channels. Since the cooling elements are curved, the central part of the cooling element is not exposed to mechanical stresses more than the edge parts, which leads to more uniform wear of the element and a longer service life.

Вследствие экономии в материалах и затрат на производство можно предположить, что литые железные охлаждающие элементы в верхних областях реакторов заменяются элементами, соответствующими настоящему изобретению. Это было бы предпочтительно, поскольку срок службы медных элементов больше, чем железных элементов, благодаря чему могло бы быть уменьшено время технического обслуживания и простоя оборудования.Due to savings in materials and manufacturing costs, it can be assumed that the cast iron cooling elements in the upper regions of the reactors are replaced by elements corresponding to the present invention. This would be preferable, since the service life of copper elements is longer than that of iron elements, due to which maintenance time and equipment downtime could be reduced.

Теперь настоящее изобретение будет более подробно описано, основываясь на следующих примерах и прилагаемых сопроводительных чертежах.Now the present invention will be described in more detail based on the following examples and the accompanying drawings.

Фиг.1 - иллюстрация охлаждающих элементов, соответствующих предшествующему уровню техники, расположенных в корпусе реактора.Figure 1 - illustration of the cooling elements corresponding to the prior art, located in the reactor vessel.

Фиг.2 - иллюстрация охлаждающего элемента, соответствующего настоящему изобретению на стороне, обращенной к рабочему пространству реактора.Figure 2 - illustration of a cooling element corresponding to the present invention on the side facing the working space of the reactor.

Фиг.3 и фиг.4 - иллюстрации охлаждающего элемента, соответствующего настоящему изобретению, на стороне, обращенной к стенке корпуса реактора.Figure 3 and figure 4 - illustration of a cooling element corresponding to the present invention, on the side facing the wall of the reactor vessel.

Фиг.5 - иллюстрация охлаждающего элемента, соответствующего настоящему изобретению, размещенного в корпусе реактора.5 is an illustration of a cooling element in accordance with the present invention, housed in a reactor vessel.

Фиг.6 - схематический чертеж технологического процесса непрерывного литья для получения охлаждающего элемента, соответствующего настоящему изобретению.6 is a schematic diagram of a continuous casting process for producing a cooling element in accordance with the present invention.

На фиг.1 иллюстрируется стенка корпуса реактора, описанного концептуально (по существу) окружностью 1. Охлаждающие элементы 2 размещены внутри стенки 1, а трубки 3 для охлаждающей воды проходят через стенку 1. Типовые размеры реактора, например, ватержакетной печи, составляют 12 м в диаметре и десятки метров в высоту, например, приблизительно 30 м. Длина охлаждающих элементов 2 в направлении вверх, как правило, составляет 2 м, а ширина - 1 м. Когда охлаждающий элемент размещен в корпусе реактора, его прямолинейная тыльная поверхность обращена к стенке внутренней стороны реактора и только края охлаждающего элемента касаются стенки. Таким образом, между тыльной поверхностью охлаждающего элемента 2 и стенкой 1 создается свободное пространство, и объем корпуса реактора не требуется уменьшать без необходимости. Поверхность внутренней стороны, образованная охлаждающими элементами также становится многогранной, что увеличивает напряжение центральных частей охлаждающих элементов и ведет к укороченному сроку службы.Figure 1 illustrates the wall of the reactor vessel, described conceptually (essentially) by the circumference 1. The cooling elements 2 are placed inside the wall 1, and the cooling water tubes 3 pass through the wall 1. Typical dimensions of the reactor, for example, a water-blast furnace, are 12 m diameter and tens of meters in height, for example, approximately 30 m. The length of the cooling elements 2 in the upward direction, as a rule, is 2 m, and the width is 1 m. When the cooling element is placed in the reactor vessel, its rectilinear rear surface faces the walls e inner side of the reactor and only the edges of the cooling element relate wall. Thus, free space is created between the back surface of the cooling element 2 and wall 1, and the volume of the reactor vessel does not need to be reduced unnecessarily. The surface of the inner side formed by the cooling elements also becomes multifaceted, which increases the stress of the central parts of the cooling elements and leads to a shortened service life.

На фиг.2-4 иллюстрируется один вариант осуществления настоящего изобретения. Охлаждающий элемент 2 содержит корпус 4, изготовленный из теплопроводного материала, например меди, алюминия или стали или их сплавов. Поскольку теплопроводность меди выше теплопроводности алюминия или стали, она является предпочтительным материалом в случаях применения, предъявляющих высокие требования к теплопроводности, например в пиротехнических реакторах. С другой стороны, материалы, подобные титану и его сплавам, могут в некоторых случаях применения обеспечивать высокие свойства, но их цена ограничивает использование. В корпусе имеются продольные охлаждающие каналы 5, имеющие овальное поперечное сечение в этом варианте осуществления. Размеры и конструкция охлаждающих каналов описана более подробно в патенте WO/2000/037870, которая включена в эту заявку в качестве ссылки. Поверхность, обращенная к внутренней области корпуса реактора, охлаждающего элемента 2, имеет пазы 6 для крепления огнеупорных плиток. Пазы 6 могут иметь форму ласточкина хвоста или любое другое поперечное сечение, которое соответствует креплению элементов плиток. Важным является то, что пазы 6 проходят параллельно охлаждающим каналам, чтобы сделать возможным для производства элемента посредством непрерывного литья. Кривизна охлаждающего элемента также должна быть предпочтительно такой, что охлаждающий элемент в направлении длины пазов 6 был прямолинейным, чтобы плитки могли легко скользить на пазах 6. Поверхность охлаждающего элемента, обращенная к стенке корпуса реактора, является гладкой, а кривизна этой поверхности и всего элемента (поперек длине паза) в определенном выше направлении является непрерывной и одинаковой по величине и предпочтительнее всего соответствует кривой окружности, имеющего такой же диаметр, что и стенка внутренней стороны корпуса реактора. Непрерывная и равномерная кривизна считается ограниченной дугой, которая имеет постоянный радиус кривизны по рассматриваемой поверхности.Figure 2-4 illustrates one embodiment of the present invention. The cooling element 2 comprises a housing 4 made of a heat-conducting material, such as copper, aluminum or steel or their alloys. Since the thermal conductivity of copper is higher than the thermal conductivity of aluminum or steel, it is the preferred material in applications requiring high thermal conductivity, for example in pyrotechnic reactors. On the other hand, materials like titanium and its alloys may in some applications provide high properties, but their price limits their use. The housing has longitudinal cooling channels 5 having an oval cross-section in this embodiment. The dimensions and design of the cooling channels are described in more detail in patent WO / 2000/037870, which is incorporated herein by reference. The surface facing the inner region of the reactor vessel, cooling element 2, has grooves 6 for attaching the refractory tiles. The grooves 6 may be in the form of a dovetail or any other cross section that corresponds to the fastening of the elements of the tiles. It is important that the grooves 6 extend parallel to the cooling channels in order to enable the production of the element by continuous casting. The curvature of the cooling element should also be preferably such that the cooling element in the length direction of the grooves 6 is straight so that the tiles can easily slide on the grooves 6. The surface of the cooling element facing the wall of the reactor vessel is smooth, and the curvature of this surface and the entire element ( across the length of the groove) in the direction defined above is continuous and the same in size and most preferably corresponds to a circle curve having the same diameter as the wall of the inner side reactor vessel. Continuous and uniform curvature is considered a limited arc, which has a constant radius of curvature along the surface under consideration.

Кривизна охлаждающего элемента в поперечном направлении элемента, то есть перпендикулярно охлаждающим каналам 5, адаптирована к кривизне внутренней стенки корпуса реактора, в которой элементы должны быть смонтированы. Кривизну в этом направлении нетрудно получить непрерывным литьем и, таким образом, может быть получена для любого корпуса реактора, соответствующего спецификациям заказчика. В концах охлаждающих каналов 5 находятся трубки для подачи охлаждающей жидкости другой охлаждающей текучей среды в охлаждающем элементе и удаления нагретой воды. Трубки смонтированы на отверстиях, полученных на той поверхности охлаждающего элемента, которая обращена к стенке корпуса реактора. Отверстия для трубок могут быть получены просто посредством сверления в канале охлаждающей жидкости, и трубки могут быть прикреплены с помощью любого пригодного средства, например, посредством сварки или резьбового соединения. Концы охлаждающих каналов на торцевых поверхностях охлаждающих каналов, как правило, закрыты, так что охлаждающая вода, подаваемая в один охлаждающий канал, циркулирует только в одном охлаждающем элементе и независимо от канала. Однако при необходимости могут быть использованы другие компоновки (конструкции), например, несколько охлаждающих элементов каналов могут быть соединены последовательно, если температура охлаждающей жидкости не поднимается слишком высоко.The curvature of the cooling element in the transverse direction of the element, that is, perpendicular to the cooling channels 5, is adapted to the curvature of the inner wall of the reactor vessel in which the elements are to be mounted. Curvature in this direction can be easily obtained by continuous casting and, thus, can be obtained for any reactor vessel that meets customer specifications. At the ends of the cooling channels 5, there are tubes for supplying a cooling liquid of another cooling fluid in the cooling element and removing heated water. The tubes are mounted on holes obtained on the surface of the cooling element, which faces the wall of the reactor vessel. The holes for the tubes can be obtained simply by drilling in the coolant channel, and the tubes can be attached using any suitable means, for example, by welding or threaded connections. The ends of the cooling channels on the end surfaces of the cooling channels are generally closed, so that the cooling water supplied to one cooling channel circulates in only one cooling element and independently of the channel. However, if necessary, other configurations can be used, for example, several channel cooling elements can be connected in series if the temperature of the cooling liquid does not rise too high.

Для целей этого документа торцевыми поверхностями элемента являются те поверхности, на которых заканчиваются охлаждающие каналы. Боковыми поверхностями являются поверхности, проходящие параллельно охлаждающим каналам. Боковые поверхности расположены под углом к поверхностям, обращенным к стенке реактора и внутрь реактора. Угол ограничен так, чтобы он был направлен вдоль радиуса r корпуса реактора, когда охлаждающий элемент прикреплен к стенке корпуса. Другими словами, охлаждающий элемент должен предпочтительно иметь такие размеры, чтобы поверхность, обращенная к стенке корпуса реактора, имела такую кривизну, а боковые стенки такой угол относительно друг друга, чтобы охлаждающий элемент образовывал часть сектора круга, который имеет такой же радиус, что и стенка внутренней стороны корпуса реактора. Эта характерная особенность иллюстрируется на фиг.5. Торцевые поверхности, как правило, являются прямолинейными и перпендикулярными другим поверхностям.For the purposes of this document, the end surfaces of an element are those surfaces on which cooling channels end. Lateral surfaces are surfaces that run parallel to the cooling channels. The side surfaces are located at an angle to the surfaces facing the wall of the reactor and inside the reactor. The angle is limited so that it is directed along the radius r of the reactor vessel when the cooling element is attached to the wall of the vessel. In other words, the cooling element should preferably be dimensioned so that the surface facing the wall of the reactor vessel has such a curvature and the side walls are such an angle relative to each other that the cooling element forms part of a circle sector that has the same radius as the wall the inside of the reactor vessel. This characteristic feature is illustrated in FIG. End surfaces are generally straight and perpendicular to other surfaces.

Как следует из фиг.5, охлаждающие элементы точно пригнаны друг к другу сбоку и также к корпусу реактора.As follows from figure 5, the cooling elements are precisely fitted to each other on the side and also to the reactor vessel.

В технологическом процессе непрерывного литья изделие отливают посредством охлаждаемой металлическую формы, которая образует внешнюю поверхность изделия. Если необходимы отверстия или подобные элементы, то их получают при использовании оправок, которые устанавливают в поперечном сечении металлической формы. Например, как показано на фиг.6, металлическая форма 8 образована так, чтобы она давала внешнюю форму охлаждающего элемента 2, а оправки 9 образуют овальные охлаждающие каналы. Технологический процесс непрерывного литья хорошо известен из предшествующего уровня техники, и благодаря этому он подробно не описывается в этой заявке.In a continuous casting process, an article is cast by means of a cooled metal mold that forms the outer surface of the article. If holes or similar elements are needed, they are obtained using mandrels that are mounted in a cross section of a metal mold. For example, as shown in Fig.6, the metal mold 8 is formed so that it gives the external shape of the cooling element 2, and the mandrel 9 form an oval cooling channels. The continuous casting process is well known in the art, and therefore is not described in detail in this application.

Вместо непрерывного литья охлаждающий элемент, соответствующий настоящему изобретению, может быть получен посредством механической обработки. Технологический процесс может быть реализован путем получения изогнутой плоской заготовки, сверления охлаждающих каналов и получения требуемых пазов механической обработкой. Однако это будет очень дорого, но может оказаться целесообразным, например, для изготовления опытных образцов или ограниченного количества специальных охлаждающих элементов. В любом случае, технологически процесс литья дает хорошую технологическую гибкость в отношении размеров и конструкции изделия. Например, может быть оптимизировано позиционирование охлаждающих каналов, а также внешние размеры и конструкция охлаждающего элемента. Могут быть использованы также другие способы литья. Нет необходимости в образовании полностью криволинейного охлаждающего элемента, но минимумом является то, чтобы поверхность, обращенная к внутренней стенке корпуса реактора, была изогнутой. Однако сохранение поверхности, обращенной к рабочему пространству реактора, прямолинейной (в направлении длины паза) не обеспечивает каких-либо преимуществ в соответствии со знаниями, имеющимися в настоящее время в этой области техники.Instead of continuous casting, a cooling element according to the present invention can be obtained by machining. The technological process can be implemented by obtaining a curved flat billet, drilling cooling channels and obtaining the required grooves by machining. However, it will be very expensive, but it may be appropriate, for example, for the manufacture of prototypes or a limited number of special cooling elements. In any case, technologically, the casting process gives good technological flexibility with respect to the size and design of the product. For example, the positioning of the cooling channels as well as the external dimensions and design of the cooling element can be optimized. Other casting methods may also be used. It is not necessary to form a completely curved cooling element, but the minimum is that the surface facing the inner wall of the reactor vessel be curved. However, the preservation of the surface facing the working space of the reactor, rectilinear (in the direction of the length of the groove) does not provide any benefits in accordance with the knowledge currently available in this technical field.

Таким образом, тогда как были проиллюстрированы, описаны и указаны основные элементы новизны настоящего изобретения, в применении к его предпочтительным вариантам осуществления, квалифицированным специалистам в этой области технике будет очевидным, что без отклонения от сущности настоящего изобретения могут быть сделаны различные исключения, замены и изменения в форме деталей настоящего изобретения. Например, определенно предполагается, что все комбинации этих элементов и/или этапов способа, которые ведут к получению по существу одного результата, находятся в пределах объема настоящего изобретения. Также подразумеваются и предполагаются замены элементов от одного описанного варианта осуществления к другому. Также должно быть очевидным, что приведенные сопроводительные чертежи не обязательно выполнены в масштабе, но они по существу являются концептуальными. Таким образом, настоящее изобретение ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.Thus, while the basic elements of the novelty of the present invention have been illustrated, described and indicated, as applied to its preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various exceptions, substitutions and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. in the form of details of the present invention. For example, it is expressly intended that all combinations of these elements and / or process steps that result in substantially the same result are within the scope of the present invention. Replaced elements from one described embodiment to another are also contemplated and contemplated. It should also be obvious that the accompanying drawings are not necessarily drawn to scale, but they are essentially conceptual. Thus, the present invention is limited only by the scope of the attached claims.

Claims (9)

1. Способ получения охлаждающего элемента (2) для пирометаллургических реакторов, включающий образование корпуса (4), имеющего по меньшей мере один охлаждающий канал (5), причем направление охлаждающего канала (5) ограничено продольным направлением охлаждающего элемента (2), образование по меньшей мере одного крепежного паза (6) на одной поверхности охлаждающего элемента (2) для крепления огнеупорных плиток к охлаждающему элементу (2) и обеспечение прохода (7) для охлаждающей текучей среды по меньшей мере в один охлаждающий канал (5), отличающийся тем, что предусматривают образование по меньшей мере одного крепежного паза (6), который проходит параллельно по меньшей мере одному охлаждающему каналу (5), и, по меньшей мере, поверхность охлаждающего элемента (2), противоположную его поверхности, в которой выполнен крепежный паз (6), формируют непрерывно и равномерно изогнутой в направлении, поперечном охлаждающему каналу (5).1. A method of producing a cooling element (2) for pyrometallurgical reactors, comprising forming a housing (4) having at least one cooling channel (5), wherein the direction of the cooling channel (5) is limited by the longitudinal direction of the cooling element (2), forming at least at least one mounting groove (6) on one surface of the cooling element (2) for attaching the refractory tiles to the cooling element (2) and providing a passage (7) for the cooling fluid in at least one cooling channel (5), characterized the fact that provide for the formation of at least one mounting groove (6), which runs parallel to at least one cooling channel (5), and at least the surface of the cooling element (2), opposite its surface, in which the mounting groove is made (6), form continuously and uniformly curved in the direction transverse to the cooling channel (5). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждающий элемент (2), содержащий корпус (4), по меньшей мере один охлаждающий канал (5) и по меньшей мере один крепежный паз (6), образуют посредством непрерывного литья.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling element (2) comprising a housing (4), at least one cooling channel (5) and at least one mounting groove (6) are formed by continuous casting. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что охлаждающий элемент (2) отливают прямолинейным в направлении охлаждающего канала (5).3. The method according to claim 2, characterized in that the cooling element (2) is cast straight in the direction of the cooling channel (5). 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один крепежный паз (6) получают механической обработкой.4. The method according to claim 1, characterized in that at least one mounting groove (6) is obtained by machining. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что охлаждающий элемент (2) получают из меди или ее сплава.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling element (2) is obtained from copper or its alloy. 6. Охлаждающий элемент (2) для пирометаллургических реакторов, содержащий корпус (4), имеющий по меньшей мере один охлаждающий канал (5), направление которого определено продольным направлением охлаждающего элемента (2), по меньшей мере один крепежный паз (6) на одной поверхности охлаждающего элемента (2) для крепления огнеупорных плиток к охлаждающему элементу (2) и проход (7) для охлаждающей текучей среды по меньшей мере в один охлаждающий канал (5), отличающийся тем, что по меньшей мере один крепежный паз (6) выполнен параллельно по меньшей мере одному охлаждающему каналу (5) и, по меньшей мере, поверхность, охлаждающего элемента (2), противоположная его поверхности, в которой выполнен крепежный паз (6), выполнена непрерывно и равномерно изогнутой в направлении, поперечном охлаждающему каналу (5).6. A cooling element (2) for pyrometallurgical reactors, comprising a housing (4) having at least one cooling channel (5), the direction of which is determined by the longitudinal direction of the cooling element (2), at least one mounting groove (6) on one the surface of the cooling element (2) for attaching the refractory tiles to the cooling element (2) and the passage (7) for the cooling fluid in at least one cooling channel (5), characterized in that at least one mounting groove (6) is made at least one parallel CB cooling channel (5) and at least the surface of the cooling element (2) opposite its surface in which is formed a fastening groove (6) is continuously and uniformly curved in a direction transverse to the cooling channel (5). 7. Охлаждающий элемент по п.6, отличающийся тем, что он выполнен из меди или ее сплава.7. The cooling element according to claim 6, characterized in that it is made of copper or its alloy. 8. Охлаждающий элемент по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что он имеет такие размеры, чтобы поверхность, обращенная к стенке (1) корпуса (4) реактора, имела такую кривизну, а боковые стенки имели такой угол относительно друг друга, чтобы охлаждающий элемент (2) образовывал часть сектора окружности, которая имеет такой же радиус (r), что и внутренняя стенка корпуса (4) реактора.8. The cooling element according to any one of claims 6 and 7, characterized in that it is dimensioned so that the surface facing the wall (1) of the reactor vessel (4) has such a curvature, and the side walls have such an angle relative to each other so that the cooling element (2) forms part of a sector of a circle that has the same radius (r) as the inner wall of the reactor vessel (4). 9. Охлаждающий элемент по п.8, отличающийся тем, что он является прямолинейным в направлении охлаждающего канала (5). 9. The cooling element according to claim 8, characterized in that it is linear in the direction of the cooling channel (5).
RU2011124544/02A 2008-12-29 2008-12-29 Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element RU2487946C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FI2008/050791 WO2010076368A1 (en) 2008-12-29 2008-12-29 Method for producing a cooling element for pyrometallurgical reactor and the cooling element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011124544A RU2011124544A (en) 2013-02-10
RU2487946C2 true RU2487946C2 (en) 2013-07-20

Family

ID=42309869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011124544/02A RU2487946C2 (en) 2008-12-29 2008-12-29 Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2370603A4 (en)
RU (1) RU2487946C2 (en)
WO (1) WO2010076368A1 (en)
ZA (1) ZA201104065B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185565U1 (en) * 2014-11-25 2018-12-11 Оутотек (Финлэнд) Ой Vertical cooling element
CN110325808A (en) * 2017-02-22 2019-10-11 保罗沃思公司 Coldplate for metallurgical furnace

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102705847B (en) * 2012-06-20 2015-07-15 汕头华兴冶金设备股份有限公司 Flue for electric furnace
CN104848692A (en) * 2015-05-29 2015-08-19 锦州长城耐火材料有限公司 Brasque reinforcing and embedding structure of industrial kiln stove

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1290054A1 (en) * 1985-04-16 1987-02-15 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Cooling member for industrial furnaces
EP1302551A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-16 KM Europa Metal Aktiengesellschaft Cooling plate for shaft furnace
RU2210705C2 (en) * 1997-11-20 2003-08-20 Смс Шлёманн-Зимаг Аг Shaft furnace cooling member (versions)
US20060049554A1 (en) * 2002-07-31 2006-03-09 Outokumpu Oyj Cooling element
RU2281974C2 (en) * 2001-04-18 2006-08-20 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Cooling member for cooling metallurgical furnace
EA007283B1 (en) * 2000-11-01 2006-08-25 Оутокумпу Текнолоджи Ой Device for cooling of furnace lining

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170265C2 (en) * 1997-01-08 2001-07-10 Поль Вурт С.А. Method of manufacture of cooling plates for furnaces used in ferrous metallurgy
LU90328B1 (en) * 1998-12-16 2003-06-26 Paul Wutrh S A Cooling plate for a furnace for iron or steel production
FI112534B (en) * 2000-03-21 2003-12-15 Outokumpu Oy Process for producing cooling elements and cooling elements
EP1847622A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-24 Paul Wurth S.A. Method of manufacturing a stave cooler for a metallurgical furnace and a resulting stave cooler
FI121351B (en) * 2006-09-27 2010-10-15 Outotec Oyj A method for coating a heat sink

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1290054A1 (en) * 1985-04-16 1987-02-15 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Cooling member for industrial furnaces
RU2210705C2 (en) * 1997-11-20 2003-08-20 Смс Шлёманн-Зимаг Аг Shaft furnace cooling member (versions)
EA007283B1 (en) * 2000-11-01 2006-08-25 Оутокумпу Текнолоджи Ой Device for cooling of furnace lining
RU2281974C2 (en) * 2001-04-18 2006-08-20 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Cooling member for cooling metallurgical furnace
EP1302551A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-16 KM Europa Metal Aktiengesellschaft Cooling plate for shaft furnace
US20060049554A1 (en) * 2002-07-31 2006-03-09 Outokumpu Oyj Cooling element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185565U1 (en) * 2014-11-25 2018-12-11 Оутотек (Финлэнд) Ой Vertical cooling element
CN110325808A (en) * 2017-02-22 2019-10-11 保罗沃思公司 Coldplate for metallurgical furnace
CN110325808B (en) * 2017-02-22 2021-06-29 保罗沃思公司 Cooling plate for a metallurgical furnace

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010076368A1 (en) 2010-07-08
EP2370603A4 (en) 2017-05-17
EP2370603A1 (en) 2011-10-05
RU2011124544A (en) 2013-02-10
ZA201104065B (en) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170246680A1 (en) Melting furnace for producing metal
RU2487946C2 (en) Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element
KR101277112B1 (en) Cooling element and method for manufacturing the same
JP5256376B2 (en) Method of manufacturing cooling element for dry metallurgical reactor and cooling element
JPH11267794A (en) Casting mold cooled by liquid
MXPA04010647A (en) Adjustment of heat transfer in continuous casting moulds in particular in the region of the meniscus.
KR100607855B1 (en) Ingot mould for the continuous casting of steel into billet and cogged ingot formats
AU768282B2 (en) Pyrometallurgical reactor cooling element and its manufacture
JP6360561B2 (en) Continuous casting nozzle assembly for casting metal pipes
JP7294830B2 (en) A cooling structure for the outlet of a melting furnace and a method for manufacturing a metal plate block used in the cooling structure.
JP2020121329A (en) Mold and method for steel continuous casting
KR100690224B1 (en) A method of enhancing heat transfer capability of a pyrometallurgical reactor cooling element and pyrometallurgical reactor cooling element manufactured therefrom
WO2002081757A1 (en) Cooling plate for a metallurgical furnace and method for manufacturing such a cooling plate
CN114682751A (en) Horizontal continuous casting device based on high-silicon aluminum alloy and casting process thereof
RU2374032C2 (en) Ingot-forming equipment
CN114054693A (en) Crystallizer for horizontal continuous casting of non-ferrous alloy
TR2023013177U5 (en) INNOVATION IN MOLTEN COPPER TRANSITION ROD USED IN COPPER UP-CASTING COOLING SYSTEM
Smirnov et al. Increasing the life of molds for casting copper and its alloys

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180609