SK6592001A3 - Cooling plate and method of producing - Google Patents

Description

Oblasť vynálezu

Vynález sa týka jednak chladiacej dosky na využitie pri vnútornom oplášťovani hutníckych pecí, najmä taviacich pecí alebo šachtových pecí podlá znakov predvýznakovej časti patentového nároku 1.

Jednak je vynález zameraný na spôsob výroby chladiacej dosky v súlade so znakmi predvýznakovej časti patentového nároku 5.

Doterajší stav techniky

Hutnícke pece sú na tepelnú izoláciu opatrené vymeniteľným vnútorným kovovým oplášťovaním, na ktorom môžu byť pripevnené izolačné hmoty zo žiaruvzdorného materiálu, ako napríklad zo šamotu. Vo vnútri pecí panujúce teploty sú také vysoké, že je potrebné chladenie oplášťovania.V tejto súvislosti prichádzajú na nasadenie chladiace dosky s integrovanými kanálmi ochladzovacieho prostriedku. Takéto chladiace dosky sú obvykle umiestnené medzi plášťom pece a medzi vymurovkou pece a sú pripojené na chladiaci systém pece. Na tejto strane, ktorá je privrátená na vnútrajšok pece, sú chladiace dosky spravidla opatrené žiaruvzdorným materiálom.

Sú známe chladiace dosky, pri ktorých sú kanály ochladzovacieho prostriedku vytvorené rúrkami zaliatými do liatiny. Tieto chladiacae dosky majú len malý odvod tepla v dôsledku • · nepatrnej tepelnej vodivosti liatiny a v dôsledku odporu medzi chladiacimi rúrkami a medzi doskovým telesom, ktorý je spôsobený vrstvou oxidu alebo vzduchovou štrbinou.

Podstatne lepšiu tepelnú vodivosť ako sivá liatina má meď a zliatiny medi. V tejto súvislosti je v DE 29 07 511 C2 zverejnená chladiaca doska na šachtové pece, ktorá pozostáva z medi alebo z nízko legovaných zliatin medi a ktorá je vyrobená z vykovaného alebo z vyvalcovaného medeného bloku. Pri tejto konštrukcii sú vo vnútri chladiacej dosky vytvorené kanály ochladzovacieho prostredia prostredníctvom mechanického hlubinného vŕtania. Tieto kanály ochladzovacieho prostredia umiestnené v chladiacej doske sú utesnené zletovaním alebo zavarením závitových zátiek. Na zadnej strane chladiacej dosky sú umiestnené prívodné otvory na kanály ochladzovacieho prostredia, ktoré sú navarené alebo priletované na nátrubky potrebné na prívod ochladzovacieho prostriedku, pripadne na odvod ochladzovacieho prostriedku.

Podlá DE 198 01 425 Al patrí ďalej do stavu techniky vytváranie kanálov ochladzovacieho prostriedku prostredníctvom mechanického odoberania materiálu v chladiacej doske, pričom takto vytvorený kanálový obrazec sa prekryje krycou doskou. Na tento účel musí byť krycia doska na chladiacej doske utesnene pripevnená. Tento spôsob je však nevýhodný najmä z hľadiska potrebých zváracích prác.

Z hľadiska kanálov ochladzovacieho prostriedku sa osvedčili také, ktoré nemajú kruhový, ale oválny, prípadne pozdĺžne zaoblený prierez, pretože takéto kanály poskytujú väčšiu plochu na prenášanie tepla. V tejto súvislosti sú známe odlievané chladiace dosky z medeného materiálu s nekruhovými kanálmi ochladzovacieho prostriedku. Tie však majú tú nevýhodu, že materiál je hrubozrnný a nehomogénny. Z toho vyplýva horšia tepelná vodivosť a nebezpečie skorej únavy materiálu. Ďalšia nevýhoda spočíva v tom, že chyby spojenia alebo škody v materiáli, ako mikrotrhliny na odliatej chladiacej doske je možné len veľmi ťažko zistiť.

Podstata vynálezu

Vynález si preto kladie na úlohu, vychádzajúc zo známeho stavu techniky, vytvoriť kvalitatívne zdokonalenú chladiacu dosku s väčším chladiacim účinkom a vysokým stupňom účinnosti, ako aj spôsob na ekonomicky výhodnú výrobu chladiacej dosky s kanálmi ochladzovacieho prostriedku.

Riešenie príslušnej časti tejto úlohy je podľa vynálezu dané znakmi význakovej časti patentového nároku 1.

Takáto chladiaca doska je charakterizovaná doskovým telesom, ktoré je pri vytvarovaní koncových prierezov kanálov ochladzovacieho prostriedku zmenšené v hrúbke a medený materiál doskového telesa je jemnozrnná štruktúra strednej veľkosti zrna menšia ako 10 mm.

Doskové teleso môže pozostávať zo zmiešaného medeného materiálu, zmiešanej zmesi, s jemnozrnnou štruktúrou. Možný je však tiež valcovaný alebo odliaty materiál. Aj keď je tiež v zásade možné tepelné deformovanie medeného materiálu, je podľa vynálezu uprednostnené kombinované deformovanie za studená a za tepla, najmä valcované zníženie hrúbky.

Ako zvlášť výhodná je veľkosť zrna menšia ako 5 mm, výhodne medzi 0,005 mm a 2 mm, ako je tu uvedené v patentovom nároku 2.

Podľa znakov význakovej časti patentového nároku 3, majú kanály ochladzovacieho prostriedku s doskovým telesom redukovaným v hrúbke oválový, to znamená pozdĺžne guľatý koncový prierez. Tým sa zabezpečí optimálna plocha na prenos tepla na odvádzanie tepla, prípadne ochladzovanie chladiacej dosky.

Podľa znakov význakovej časti patentového nároku 4 môže mať doskové teleso na jednej strane drážky na uloženie žiaruvzdorného materiálu.

Chladiaca doska podľa vynálezu sa vyznačuje zdokonaleným chladením a viac rovnomerným tepelným profilom na ploche privrátenej na vnútornú stranu pece, prípadne na taveninu. Jemnozrnná štruktúra podstatne zdokonaľuje tepelnú vodivosť. V kombinácii s najmä pozdĺžnymi kruhovými koncovými prierezmi kanálov ochladzovacieho prostriedku je umožnená redukcia hrúbky steny chladiacej dosky. Chladiaci účinok je podstatne zdokonalený. Mimo to je možné dosiahnuť úsporu na materiáli.

Z hľadiska spôsobu je úloha podľa vynálezu riešená znakmi význakovej časti podľa patentového nároku 5.

··· • ·

Podlá tohto nároku sa predpokladá, že najskôr sa pripraví surový ingot z medeného materiálu s východzou hrúbkou väčšou ako je koncová hrúbka doskového telesa. Surový ingot môže pozostávať zo zmiešanej zmesi, z liateho materiálu alebo z valcovaného materiálu. Tento surový ingot sa potom prostredníctvom najmenej jedného postupového kroku redukuje v hrúbke, a to na koncovú hrúbku doskového telesa.Túto redukciu je možno uskutočniť valcovaním, kovaním, lisovaním alebo tlačením. Tiež kombinácia týchto spôsobov je možná.Pred dosiahnutím koncovej hrúbky sa upravia v surovom ingote alebo v doskovom telese kanály ochladzovacieho prostriedku, čo znamená, že kanály ochladzovacieho prostriedku môžu byť už predom v surovom ingote k dispozícii alebo sa vyrobia v priebehu redukcie hrúbky.Pritom je možná stupňovitá výroba pri súčasnej zmene ich prierezov.

Spôsob podlá vynálezu je z hľadiska výrobnej techniky racionálny a ekonomicky výhodný a poskytuje kvalitatívne vysoko hodnotú chladiacu dosku s doskovým telesom, ktoré sa vyznačuje štruktúrou strednej veľkosti zrna menšou ako 10 mm. Prostredníctvom pretvarovania je možné dosiahnuť ešte jemnejšiu štruktúru veľkosti zrn medzi 0,005 mm a 2 mm.

Na koncovú hrúbku redukované doskové teleso je možno nakoniec preskúšať prostredníctvom ultrazvukovej skúšky materiálu na chyby štruktúry alebo prípadné škody.

Ďalšie výhodné uskutočnenie vynálezu je zrejmé zo znakov význakovej časti patentového nároku 6. Tu sa v surovom ingote alebo v doskovom telese upravia pred dosiahnutím koncovej hrúbky kanály s kruhovým prierezom. Pokiaľ je potom surový ingot alebo doskové teleso pretvarované na koncovú hrúbku, sú pretvarované tiež prierezy kanálov do oválneho tvaru, teda pozdĺžne kruhového. Tieto prierezy prispievajú na zdokonalenie tepelnej vodivosti.

Ďlašie zvlášť výhodné výrobné opatrenie spočíva v znakoch význakovej časti patentového nároku 7. V tomto prípade sa najskôr surový blok redukuje valcovaním za studená z hľadiska jeho východzej hrúbky.

Tým získa medený materiál prekryštalizovanú jemnú zrnovú štruktúru, pri ktorej sa do značnej miery alebo celkom odstráni typická štruktúra tuhnutia medeného odliatku surového ingotu.

Nadväzne sa v surovom ingote, ktorý má redukovanú hrúbku, upravia kanály s kruhovými prierezmi.

Tento surový ingot je potom v najmenej jednom pracovnom kroku prostredníctvom valcovania za tepla redukovaný na koncovú hrúbku, pričom sa kruhové prierezy kanálu preformujú tepelene technicky na výhodné oválové prierezy kanálov ochladzovacieho prostriedku.

Spôsob podľa vynálezu uožňuje ekonomicky výhodnú výrobu kvalitatívne vysoko oceňovanej chladiacej dosky s vysoký stupňom účinnosti a so zdokonaleným chladením. Na rozdiel od známych chladiacich dosák z hrubozrnného medeného materiálu je možná redukcia hrúbky steny. To vedie na úspory materiálu a nákladov.

Kanály v surovom ingote alebo v doskovom telese môžu byť podlá patentového nároku 8 mechanicky hlboko vyvŕtané.

Možné však tiež je, aby kanály podľa patentového nároku 9 boli zaliate už do surového ingotu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je v ďalšom podrobnejšie opísaný na podklade príkladu usutočnenia v spojení s výkresovou časťou.

Na obr. 1 je znázornený axonometrický pohľad na chladiacu dosku.

Na obr. 2 je technicky zjednodušene znázornený priebeh spôsobu pri výrobe chladiacej dosky v troch výrobných situáciách.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornený axonometrický pohľad na chladiacu dosku 1 na využitie pri vnútornom oplášťovaní hutníckych pecí, najmä taviacich peci alebo šachtových pecí, ako vysokých pecí, redukčných zariadení alebo elektrických oblúkových pecí.

Chladiaca doska 1 má doskové teleso 2 z medi alebo zliatiny medi, do ktorej sú integrované oválové, to je pozdĺžne kruhové kanály 3 ochladzovacieho prostriedku.Medený materiál doskového telesa 2 má jemnozrnnú štruktúru so strednou veľkosťou zrna menšou ako 10 mm. Za zvlášť výhodnú sa považuje veľkosť zrna menšia ako 5 mm, výhodne medzi 0,005 mm a 2 mm.

Na strane 4 má doskové teleso 2 dodatočne v ňom umiestnené drážky na uloženie žiaruvzdorného materiálu.

Výroba doskového telesa 2 je schématicky znázornená na obr. 2, kde je zrejmý východzi stav A a konečný stav E.

Najskôr sa pripraví odliaty surový ingot 6 z medeného materiálu. Do tohto surového ingotu 6 sú mechanicky hlboko vyvŕtané kanály 7. Je tu zrejmé, že kanály 7 majú vo východzom stave A v podstate kruhové prierezy Qi.

Surový ingot 6 má pomerne hrubú zrnovú štruktúru. Jeho východzia štruktúra Pi je väčšia ako koncová hrúbka D2 neskoršieho doskového telesa

2. V najmenej jednostupňovom valcovacom procese sa redukuje východzia hrúbka Pi surového ingotu 6 až na koncovú hrúbku D2 doskového telesa 2. To sa uskutočňuje pri pretvarovani prierezov Qi kanálov 7 na koncové prierezy Q2, ktoré sú, ako už bolo skôr uvedené, oválne, teda pozdĺžne kruhové. Pri valcovacom prepracovaní, ktoré sa tiež odborne nazýva zmiešané prepracovanie,získa doskové teleso 2 jemnozrnnú štruktúru v uvedených oblastiach veľkosti zrn.

Spôsob podľa vynálezu umožňuje ekonomicky výhodnú výrobu kvalitatívne vysoko oceňovanej ·· ·· chladiacej dosky _1 s lepším chladením pri rovnomernom tepelnom profile horúčavou ovplyvňovaných plôch. Pritom je možná redukcia hrúbky steny chladiacej dosky _1 v porovnaní s obvyklými chladiacimi doskami s hrubozrnnou štruktúrou.

Táto chladiaca doska JL je zvlášť vhodná tiež preto, že je možné v praxi uskutočňovať ultrazvukové technické skúšanie materiálov na detekciu slabých miest štruktúry alebo chýb. Tak je možné včas rozpoznať slabé miesta, bez toho, že by dochádzalo na výpadky v prevádzke a v nevhodnej dobe na stav odstavenia.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY ··

   1.

   Chladiaca doska oplášťovaní hutníckych alebo šachtových peci, (
2. 2) na využitie pecí, najmä ktoré majú ···· • ··

   9 ···· • · ·· • 9 9· ···· pri vnútornom taviacich peci doskové teleso z medeného materiálu s integrovanými kanálmi ·· · • ··· • ·· • · ··

   9 ·· ····· (
3. 3) ochladzovacieho prostriedku, sa tým, že doskové teleso (2) je pri vytvorení koncových prierezov (Q2) kanálov (3) ochladzovacieho prostriedku zmenšené v hrúbke a medený materiál doskového telesa (2) je jemnozrnná štruktúra so strednou .

   veľkosťou zrna menšou ako

   10 mm.

   2. Chladiaca doska podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c a sa t ý m, že veľkosť zrna je menšia a ko 5 mm, výhodne medzi 0,005 mm a 2 mm. 3. Chladiaca doska podľa nároku 1 alebo 2, v y z n a č u j ú c a sa t ý m, že koncové prierezy (Q2) kanálov (3) ochladzovacieho prostriedku majú oválový tvar.
4. 4. Chladiaca doska podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že doskové teleso (2) má na jednej strane drážky (5) na uloženie žiaruvzdorného materiálu.
5. 5. Spôsob výroby chladiacej dosky (1), ktorá má doskové teleso (2), vyznačujúci sa tým, že najskôr sa pripraví surový ingot (6) z medeného materiálu s východzou hrúbkou (D:) väčšou ako je koncová hrúbka (D2) doskového telesa (2) a potom sa prostredníctvom najmenej jedného postupového kroku surového ingotu doskového telesa koncovej ·· ·· • · · · • · • · • · ···· ···· nG53-2a>f ·· ·· • · · • · ··· • · · · • · · · ·· ·· ·· •· · •· •· •· ·· · redukuje východzia (6) na koncovú (2) ,pričom pred hrúbka (Di) hrúbku (D2) dosiahnutím hrúbky (D2) sa vyrobia v surovom ingote (6) alebo v doskovom telese (2) kanály (3) ochladzovacieho prostriedku.
6. 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že v surovom ingote (6) alebo v doskovom telese (2) sa pred dosiahnutím koncovej hrúbky (D2) vytvoria kanály (7) s kruhovými prierezmi (Qi) a pri redukovaní doskového telesa (2) na koncovú hrúbku (D2) sa kanály (7) s kruhovými prierezmi (Qi) pretvoria na kanály (3) ochladzovacieho prostriedku s oválnymi koncovými prierezmi (Q2) .
7. 7. Spôsob v y z n a č u valcovaním za podľa ú c i nároku alebo

   6, hľadiska vytvoria hľadiska (Qi), a v prierezmi posledný koncovú hrúbku j studená sa t najskôr redukuje jeho východzej hrúbky v surovom ingote (6) kanály (7) > zmenšený opatrený valcovaním hrúbky hrúbke (Qi) krát ý m, že surový ingot (6) (Di) , potom redukovanom pretvorení kanálov (7) ochladzovacieho prostriedku prierezmi (Q2) .

   sa sa prierezmi kruhovými (6) sa s kruhovými kanály (7) s surový ingot za tepla redukuje (D2) doskového telesa (2) kanálov na na pri (3) kanály oválnymi koncovými
8. 8. Spôsob podľa jedného z nárokov 5 až 7, vyznačujúci sa tým, že kanály (7) s kruhovými prierezmi (Qi) sa do surového ingotu (6) alebo do doskového telesa (2) mechanicky hlboko vyvŕtajú.

   Wú'59-'<oui ···· • 99
9. 9 9999 • · · 99 • · ·· ···· ··

   9. Spôsob podľa jedného z nárokov 5 až 7, vyznačujúci sa tým, že kanály (7) sa do surového ingotu (6) zalejú.

   • · • • · • • · · • · • · • • β 9 • · ··· . a • • • · • · * · • ···· ···· ·· ·· ·· 999