SK3412002A3 - Copper cooling plate for metallurgical furnaces - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka medenej chladiacej dosky pre metalurgické pece, vybavené žiaruvzdornou výstelkou a vonkajším pancierovým plechom, ako sú vysoké pece, taviace pece alebo taviace redukčné pece, cez ktorú preteká chladiaci prostriedok a je upravená medzi pancierovým plechom pece a žiaruvzdornou výmurovkou, pričom sú rúrky pre chladiaci prostriedok medenej chladiacej dosky na privádzanie a odvádzanie chladiaceho prostriedku vedené pancierovým plechom pece smerom von a sú s pancierovým plechom pece plynotesné zvarené.

Doterajší stav techniky

Medené chladiace dosky (takzvané Cu-staves) z medi alebo nízko legované medené zliatiny s vnútri upravenými kanálmi pre chladiaci prostriedok, zhotovené valcovaním, kovaním alebo odlievaním, majú v normálnom prípade štyri rúrky pre chladiaci prostriedok na hornej strane a štyri rúrky pre chladiaci prostriedok na dolnej strane, pričom to však môže byť i menej alebo viac rúrok pre chladiaci prostriedok, podľa množstva kanálov pre chladiaci prostriedok.

Je známe upevňovať chladiace dosky chladiaceho systému pece rôznym spôsobom na vnútornom povrchu pancierového plechu pece. Kvôli striedavému teplotnému predĺženiu chladiacich dosiek pri rôznych tepelných zaťaženiach, spôsobených prevádzkou pece, je spôsob upevnenia chladiacich dosiek veľmi dôležitý.

Z DE C 710 923 je napríklad známe dodatočne zavesovať chladiace dosky, ktoré sú držané svojimi rúrkami pre vstup a výstup vody, zastrčenými za pancierom pece, prídržnými a nosnými výstupkami na pancieri pece.

Podobným spôsobom sa v US A 5 904 893 navrhuje vybaviť chladiace dosky vybraním, do ktorého zaberá nosný čap panciera vysokej pece a tým na pancieri pece zavesovať.

31900ns/T upravená strana

V EP A O 837 144 sa rovnako chladiaca doska závesne upevňuje na pancieri pece, pričom majú chladiace dosky háky, ktoré zaberajú do hákov, navarených na pancieri pece. Háky chladiacej dosky pritom môžu byť pre lepšie polohovanie chladiacej dosky vytvorené ako koľajnice.

I

Upevnenie iného druhu je navrhnuté v DE A 198 06 788. Tu je chladiaca doska vybavená závitom, ktorý je vedený pancierom pece, čím sa chladiaca doska môže upevňovať na pancieri pece skrutkovaním.

Ďalej je z DE 27 43 380 A1 známe upevňovať chladiace dosky, zhotovené z liateho železa, na pancieri vysokej pece skrutkami, ktoré sú smerom von vybavené tesniacim krytom. Nevýhodou pri tomto druhu upevnenia je, že sa tieto upevňovacie skrutky pri vysokých teplotných zaťaženiach chladiacich dosiek preťahujú a chladiace dosky sa môžu preťahovať v smere stredu pece, čím prúdi horúci plyn škárou medzi chladiacimi doskami a pancierom pece a nekontrolovateľne zahrieva pancier pece.

V DE 31 00 321 C1 bolo preto navrhnuté zalievať do chladiacich dosiek ochranné rúrky, ktoré obklopujú rúrky pre chladiaci prostriedok v oblasti realizácie panciera pece v odstupe, pričom sú otvory v pancieri pece utesnené proti výstupu pecných plynov a pričom aspoň jedna z týchto ochranných rúrok slúži pevnému navareniu na pancier pece ako pevné ložisko a v rovnakej rovine ležiace ďalšie ochranné rúrky sú vytvorené ako horizontálne posuvné uloženia. Ďalej je vytvorená aspoň jedna - týmto ochranným rúrkam ako pevné ložisko slúžiaca - protiľahlá ochranná rúrka ako vertikálne posuvné uloženie v tejto rovine ležiace ďalšie ochranné rúrky sú vytvorené ako plávajúce ložiská. Každá rúrka pre chladiaci prostriedok je kotúčom spojená s kovovým kompenzátorom, ktorý je obklopený ochranným puzdrom a plynotesné priamo alebo hrdlom rúrky navarený na pancieri pece, aby upevňovacie miesto chladiacej dosky pomocou ochranných rúrok utesňoval proti nežiaducemu výstupu pecného plynu.

31900ns/T

Z DE 296 08 464 U1 je známe upevňovať chladiacu dosku výhradne pomocou jej rúrok pre chladiaci prostriedok na pancieri pece. Pritom sa rúrky pre chladiaci prostriedok vedú otvormi v pancieri pece a jednak pomocou kompenzátora, navareného na nástavci rúrky, a jednak pomocou zvarového miesta medzi kompenzátorom a rúrkou pre chladiaci prostriedok, sa elasticky spájajú s pancierom pece.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je vytvoriť upevnenie pre medené chladiace dosky na pancierovanie pece, čím sa môže medená chladiaca doska bez väčšieho nákladu montovať a demontovať a ktorá umožňuje, aby sa mohlo upustiť od aspoň časti inak bežných kompenzátorov, a ktorá je odolná i proti striedavým teplotným zaťaženiam.

Stanovená úloha sa pri medenej chladiacej doske typu uvedeného v úvode rieši význakovými znakmi nároku 1 tým, že sú medené chladiace dosky ΐ

kvôli upevneniu prostredníctvom rúrok pre chladiaci prostriedok, zvarených š pancierovým plechom, dodatočne spojené aspoň jedným pevným upevňovacím prvkom, zvareným s pancierovým plechom pece, napríklad upevňovacím čapom, s pancierovým plechom pece. Podľa vynálezu pritom prichádzajú do úvahy dva základné varianty upevnenia, ktoré sa môžu použiť podľa veľkosti medenej chladiacej dosky a počtu kanálov pre chladiaci prostriedok, prípadne rúrok pre chladiaci prostriedok.

Napríklad je možné medenú chladiacu dosku zavesiť na upevňovacom čape alebo na inom upevňovacom prvku, ktorý sa nachádza v bezprostrednej blízkosti od horných a/alebo dolných rúrok pre chladiaci prostriedok, ktoré prechádzajú pancierovaním pece. Upevňovací prvok je pritom spojený s pancierovaním pece a medenou chladiacou doskou tak, že upevňovací prvok pôsobí ako pevný bod vo všetkých priestorových smeroch. Bezprostredná

31900ns/T blízkosť upevňovacieho prvku pri rúrkach pre chladiaci prostriedok na jednej strane, ako i veľmi nízke teplotné predĺženie medi na strane druhej, vedú k tomu, že sú teplotné predĺženia, očakávané na základe kolísania teplôt, relatívne medzi upevňovacím prvkom a susednými rúrkami pre chladiaci prostriedok tak malé, že sa môže upustiť od kompenzátorov na týchto rúrkach pre chladiaci prostriedok. Rúrky pre chladiaci prostriedok sa teda môžu priamo, t.j. bez kompenzátorov, zvarovať s pancierovaním pece a znamenajú teda ďalšie pevné body. Ostatné rúrky pre chladiaci prostriedok sa upevňujú, ako je dosiaľ bežné, kompenzátormi na pancierovom plechu pece a znamenajú teda voľné body vo všetkých priestorových smeroch. Medená chladiaca doska je okrem toho na ďalších voľných bodoch spojená s pancierovým plechom pece pomocou vhodných upevňovacích prvkov, napríklad skrutkami, ktorými sú možné pohyby na základe teplotného predĺženia vo vertíkálnom/horizontálnom smere.

Ďalší variant pre upevnenie medenej chladiacej dosky spočíva vtom, vybaviť medenú chladiacu dosku aspoň jedným pevným upevňovacím prvkom - približne uprostred medenej chladiacej dosky. Medená chladiaca doska, vybavená doplnkovými voľnými upevňovacími bodmi, sa potom môže celkom bez kompenzátorov navárať na pancierovom plechu pece, pričom potom všetky rúrky pre chladiaci prostriedok pôsobia ako ďalšie pevné body. Očakávané teplotné predĺženia medzi pevnými bodmi, ktoré sú takto k dispozícii, sú tak malé, že sa môžu zanedbať a nie sú teda už vyžadované kompenzátory. Odpadnutie kompenzátorov znamená zníženými nákladmi na montáž a zvarovanie značnú výhodu, pretože by sa kompenzátor musel plynotesné navariť jednak na pancierovom plechu pece a jednak na hrdle rúrky medenej chladiacej dosky.

Takéto rúrky pre chladiaci prostriedok, ktoré podľa vynálezu vystačia bez kompenzátorov, sa plynotesné zvonku navarujú priamo na pancierovom plechu pece a upravujú sa buď pomocou dierovanej šablóny alebo jednoduchým valcovitým hrncom, ktorý ešte zväčšuje vzdialenosť pevného

3l900ns/T bodu navarenej rúrky pre chladiaci prostriedok od telesa medenej chladiacej dosky.

S upevnením medenej chladiacej dosky podľa vynálezu sa teda môžu medené chladiace dosky v metalurgických peciach, predovšetkým vysokých peciach alebo iných taviacich a taviacich redukčných peciach montovať jednoduchšie, rýchlejšie a lacnejšie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený prostredníctvom konkrétnych príkladov uskutočnenia znázornených na výkresoch; na ktorých predstavuje obr. 1 pohľad zhora z napojovacej strany na medenú chladiacu dosku s hore upraveným pevným upevňovacím prvkom, obr. 2 obr. 3 obr. 4 bočný pohľad na medenú chladiacu dosku s pancierovým plechom pece, podľa obr. 1, pohľad zhora z napojovacej strany na medenú chladiacu dosku s dvoma uprostred medenej chladiacej dosky upravenými pevnými upevňovacími bodmi a bočný pohľad na medenú chladiacu dosku s pancierovým plechom pece, podľa obr. 3.

31900ns/T

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obrázkoch 1 a 2 je v pohľade zhora (obr. 1) a v bočnom pohľade (obr. 2) znázornená medená chladiaca doska 10 so štyrmi kanálmi pre chladiaci prostriedok (nie sú vidieť), ktorej rúrky 13, 14 pre chladiaci prostriedok sú na privádzanie a odvádzanie chladiaceho prostriedku upravené na hornej a dolnej časti medenej chladiacej dosky 10. V bezprostrednej blízkosti hornej rúrky 13 pre chladiaci prostriedok je ako pevný upevňovací prostriedok 11 upravený upevňovací čap, ktorý je kotúčom 17 navarený na pancierovom plechu 15 pece.

Miestnou blízkosťou pevného upevňovacieho prvku 11 pri rúrkach 13 pre chladiaci prostriedok sa môžu tieto rúrky 1_3 pre chladiaci prostriedok bez inak bežných kompenzátorov kotúčom 17 priamo zvarovať s pancierovým plechom 15 pece.

Dolné rúrky 14 pre chladiaci prostriedok, ktoré sú miestne príliš vzdialené od pevného upevňovacieho prvku 11_, sú nezmenene kompenzátormi 16 spojené s pancierovým plechom 15 pece.

Ďalej je ešte na ploche medenej chladiacej dosky W symetricky rovnomerne upravených viac voľných upevňovacích prvkov 12, v tomto príklade upevňovacích skrutiek, na ďalšie upevnenie medenej, chladiacej dosky 10 na pancierovom plechu 15 pece.

Upevnením medenej chladiacej dosky 10 podľa vynálezu na pancierovom plechu 15 pece sa teplotným predĺžením vznikajúce sily bezproblémovo zachytávajú, pričom horné rúrky 13 pre chladiaci prostriedok a upevňovací čap 1_1. pôsobia ako pevné body, dolné rúrky 14 pre chladiaci prostriedok s kompenzátormi 16 do všetkých priestorových smerov ako voľné body a upevňovacie skrutky 12 vo vertikálnom/horizontálnom smere rovnako ako volné body.

31900ns/T

Na obr. 3 a 4 je v pohľade zhora (obr. 3) a v bočnom pohľade (obr. 4) znázornený ďalší druh upevnenia, prípadne forma uskutočnenia medenej chladiacej dosky 10' v spojení s pancierovým plechom 1_5 pece podľa vynálezu. V tomto príklade uskutočnenia sú dva pevné upevňovacie prvky (upevňovacie čapy) upravené uprostred medenej chladiacej dosky 10'. Doplnkovo sú, ako tiež v príklade uskutočnenia obr. 1 a 2, k dispozícii ďalšie voľné upevňovacie prvky 12 (upevňovacie skrutky). Pri tomto variante upevnenia, znázornené na obrázkoch 3 a 4, sa môže upustiť od všetkých kompenzátorov, pretože sú termické predĺženia relatívne medzi pevnými upevňovacími prvkami a pevnými polohami horných a tiež dolných rúrok 13 pre chladiaci prostriedok tak malé, že sa môžu zanedbať. Upevnenie medenej chladiacej dosky 10' pozostáva preto pri tomto variante z pevných bodov upevňovacích čapov 11 a navarených rúrok 13, 14 pre chladiaci prostriedok, ako i z voľných bodov (vo vertikálnom/horizontálnom smere) upevňovacích skrutiek 12.

Vynález nie je obmedzený na znázornené príklady uskutočnenia, ale predovšetkým vzhľadom na počet a uskutočnenie pevných upevňovacích prvkov a voľných upevňovacích prvkov, ako i na ich uskutočnenia ako čapy, prípadne skrutky, sú podľa veľkosti medených chladiacich dosiek možné rôzne varianty, keď sa tým umožňuje vynechanie kompenzátorov v zmysle vynálezu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   I

   1. Metalurgická pec so žiaruvzdornou výstelkou a vonkajším pancierovým plechom, ako sú vysoké pece, taviace alebo taviace redukčné pece, s medenými chladiacimi doskami, cez ktoré preteká chladiaci prostriedok a sú upravené medzi pancierovým plechom pece a žiaruvzdornou výmurovkou, pričom, sú rúrky pre chladiaci prostriedok medenej chladiacej dosky na privádzanie a odvádzanie chladiaceho prostriedku vedené pancierovým plechom pece smerom von a plynotesné zvarené s pancierovým plechom pece, vyznačujúca sa tým, že medená chladiaca doska (10, 10') je kvôli upevneniu rúrkami (13, 14) pre chladiaci prostriedok, zvarenými s pancierovým plechom (15) pece doplnkovo spojená s pancierovým plechom (15) pece aspoň jedným pevným upevňovacím prvkom (11), zvareným s pancierovým plechom (15) pece, napríklad upevňovacím čapom.
2. 2. Metalurgická pec podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že medená chladiaca doska (10, 10') je doplnkovo pevne spojená s pancierovým plechom (15) pece aspoň jedným voľným upevňovacím prvkom (12), ktorý pripúšťa teplotné rozťažné pohyby medenej chladiacej dosky (10, 10') v horizontálnom a vertikálnom smere, napríklad upevňovacou skrutkou,.
3. 3. Metalurgická pec podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že je upravený jeden alebo viac pevných upevňovacích prvkov (11) v hornej a/alebo dolnej časti medenej chladiacej dosky (10, 10') v bezprostrednej blízkosti rúrok (13, 14) pre chladiaci prostriedok.

   31900ns ll/T
4. 4. Metalurgická pec podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že je jeden alebo viac pevných upevňovacích prvkov (11) upravený uprostred medenej chladiacej dosky (10, 10').
5. 5. Metalurgická pec podľa nároku 3 alebo 4, vyznačujúca sa tým, že aspoň jedna časť rúrok (13, 14) pre chladiaci prostriedok, je bez použitia kompenzátora priamo zvarená s pancierovým plechom (15) pece.

   31900ns ll/T