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EP 0 705 906 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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26.01.2000 Patentblatt 2000/04 |
(22) |
Anmeldetag: 07.10.1994 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)7: C21B 7/10 |
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Kühlplatte für Schachtöfen
Cooling plate for shaft furnaces
Plaque de refroidissement pour fours à cuve
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE DE FR GB IT LU NL SE |
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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10.04.1996 Patentblatt 1996/15 |
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Patentinhaber: SMS SCHLOEMANN-SIEMAG AKTIENGESELLSCHAFT |
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40237 Düsseldorf (DE) |
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Erfinder: |
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- Hille, Ing. Hartmut
D-47447 Moers-Schwafheim (DE)
- Otremba, Ing. Werner
D-46145 Oberhausen (DE)
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Vertreter: Valentin, Ekkehard, Dipl.-Ing. et al |
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Patentanwälte,
Müller-Grosse-
Pollmeier-Valentin-Gihske,
Hammerstrasse 2 57072 Siegen 57072 Siegen (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 029 416 DE-C- 2 907 511
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EP-A- 0 430 740
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- IRON AND STEEL ENGINEER, Bd.69, Nr.12, Dezember 1992, PITTSBURGH US Seiten 26 - 29
A. D. NASH 'Stave utilization ......'
- STAHL UND EISEN, Bd.106, Nr.5, 10. März 1986, DüSSELDORF, DE Seiten 205 - 210 P. HEINRICH
ET AL. 'Hochofenpanzerkühlung .........'
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene
Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten
Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen, wobei die Kühlplatte
aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle als
vertikal verlaufende Sackbohrungen angeordnet sind.
[0002] Derartige Kühlplatten sind üblicherweise zwischen dem Ofenmantel und der Ofenausmauerung
angeordnet und an das Kühlsystem des Schachtofens angeschlossen. Auf der dem Ofeninnern
zugewandten Seite sind die Kühlelemente zum Teil mit feuerfestem Material versehen.
[0003] Es sind Kühlplatten bekannt, bei denen die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene
Rohre gebildet werden. Diese Platten haben eine geringe Wärmeabfuhr infolge der geringen
Wärmeleitfähigkeit des Gußeisens und wegen des Widerstandes zwischen den Kühlrohren
und dem Plattenkörper, verursacht durch eine Oxidschicht oder einen Luftspalt.
[0004] Im Falle eines Verlustes des Hochofenmauerwerks nach einer gewissen Betriebszeit
ist die Innenfläche der Kühlplatten direkt der Ofentemperatur ausgesetzt. Da die Ofentemperatur
weit oberhalb der Schmelztemperatur des Gußeisens liegt und die inneren Wärmedurchgangswiderstände
der Kühlplatten zu einer ungenügenden Kühlung der heißen Plattenseite führen, ist
ein beschleunigter Verschleiß der gußeisernen Platten unvermeidbar und die Standzeit
entsprechend begrenzt.
[0005] Es sind weiterhin Platten aus Kupferguß bekannt, bei denen die Kühlkanäle entweder
durch eingegossene Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind. Das Gefüge von
Kupferguß ist nicht so homogen und dicht wie das von geschmiedeten bzw. gewalztem
Kupfer. Infolgedessen ist auch die Wärmeleitung von Kupferguß schlechter und die Festigkeit
geringer. Bei den eingegossenen Rohren behindert eine Oxidschicht zwischen Rohr und
Kupferblock die Wärmeleitung.
[0006] Aus der DE 29 07 511 ist eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder
gewalzten Rohrblock gefertigt ist und wo die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen
sind, welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind. Das Gefüge der Kühlplatte
ist wesentlich dichter und homogener als das einer Kupfergußplatte; Lunker, wie sie
bei Kupfergußplatten häufig auftreten, sind ausgeschlossen. Die Festigkeitswerte liegen
höher und die Wärmeleitfähigkeit ist gleichmäßiger und höher als die der gegossenen
Kupferplatten. Die Sollage der Bohrungen nach Höhe und Seite wird genau eingehalten
und dadurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet.
[0007] Die Kühlplatte ist an der dem Ofeninnern zugekehrten Seite mit feuerfesten Steinen
oder mit einer feuerfesten Stampfmasse ausgekleidet. Dadurch wird die Heizfläche der
Platte verkleinert und im Falle des Verschleißes bzw. des Verlustes der feuerfesten
Ofenauskleidung wird der Wärmeentzug aus dem Ofen begrenzt. Ferner sollte die Kühlung
der Platte so intensiv sein, daß die Temperatur der heißen Plattenseite weit unter
der Erweichungstemperatur von Kupfer gehalten wird.
[0008] Nachteilig bei diesen gewalzten oder geschmiedeten Kupferkühlplatten ist jedoch,
daß die Kühlung an den Randzonen nicht optimal ist und dadurch eine Kühlung der Fugen
der feuerfesten Stampfmassen bzw. ff-Steine zwischen den Kühlplatten nicht ausreichend
ist.
[0009] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Kühlplatte zu schaffen, bei
der die Randzonen in das Kühlsystem einbezogen werden und die Wärmeabfuhr in den Platten
gleichmäßiger und homogener erfolgt, so daß eine verbesserte Kühlung der feuerfesten
Ofenauskleidung und des Ofenpanzers gewährleistet wird und dadurch höhere Standzeiten
erreicht werden. Ferner soll die Aufhängung der Kühlplatte am Ofenpanzerblech verbessert
werden, um Wärmespannungen in der Kühlplatte besser abbauen zu können.
[0010] Die Lösung der Aufgabe erfolgt in der Weise, wie es im Hauptanspruch angegeben ist,
weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
[0011] Erfindungsgemäß werden daher in die geschmiedete oder gewalzte Kupferkühlplatte zusätzliche
Kühlkanäle eingebracht, die als vertikale oder horizontale Sackbohrungen kleineren
Durchmessers um die vertikal angeordneten Sackbohrungen in die Ränder der Kühlplatte
eingebracht werden. Diese vertikalen und horizontalen Sackbohrungen werden endseitig
durch verschweißte oder verlötete Stopfen dicht verschlossen.
[0012] Durch die dem Ofeninneren abgewandeten Seite der Kühlplatte werden jeweils im Bereich
des Transporthakens in die horizontalen Sackbohrungen kleineren Durchmessers horizontal
verlaufende Rohrstücke mit gegenüber den vertikalen und horizontalen Sackbohrungen
vergrößertem Querschnitt angebracht, an denen jeweils ein gemeinsamer Kühlmittelzu-
oder abfluß angeordnet ist.
[0013] An der dem Ofeninneren abgewandeten Seite der Kühlplatte wird ferner mindestens eine
zentrisch angeordnete Aussparung vorgesehen, in die ein am Hochofenpanzer befestigter
Tragzapfen eingreift.
[0014] Die Erfindung wird anhand von schematischen Ausführungszeichnungen näher erläutert.
[0015] Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kühlplatte
Fig. 2 einen Querschnitt B-B durch die Kühlplatte
Fig. 3 einen Querschnitt A-A durch die Kühlplatte
Fig. 4 einen Querschnitt C-C durch die Kühlplatte.
[0016] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Kühlplatte (1) mit beispielsweise vier
vertikal angeordneten Sackbohrungen (2, 3) sowie mit den in den Randbereichen der
Kühlplatte (1) eingebrachten vertikalen (13) und horizontalen (14) Sackbohrungen kleineren
Durchmessers.
[0017] Die Zuführung des Kühlwassers bei den Sackbohrungen (3) erfolgt über die mit den
Kühlmittelversorgungsleitungen verbundenen Rohransätzen (2), bei den vertikalen und
horizontalen Sackbohrungen (13, 14) kleineren Durchmessers über das Rohrstück (5),
das im Bereich des Transporthakens (8) der Kühlplatte (1) angeordnet ist.
[0018] Das Kühlwasser verläßt die Kühlplatte (1) über die Rohrstücke (2') bzw. (5').
[0019] Zusätzlich zu den Gewindebohrungen (9) ist in der Mitte der Kühlplatte (1) auf der
dem Ofeninneren abgekehrten Seite eine Aussparung (12) angeordnet, in die ein Tragzapfen
des Hochofenpanzers eingreift.
[0020] Fig. 2 zeigt einen Schnitt B-B durch die Kühlplatte (1) im Bereich der vertikal eingehakten
Sackbohrungen (3), die am unteren Ende durch Schweiß- bzw. Lötstellen (4) verschlossen
sind. Die Kühlwasserzu- bzw. abfuhr erfolgt über die Rohrstücke (5) bzw. (5').
[0021] Für das Einbringen von Feuerfest-Material, entweder Steine oder Spritz-/Stampfmassen,
sind auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite in die Kühlplatte (1) Nuten (6) eingearbeitet,
die jeweils durch Stege (7) begrenzt werden.
[0022] Fig. 3 zeigt einen Schnitt A-A durch die Kühlplatte (1) im Bereich der vertikal eingebrachten
Sackbohrungen (13) mit einer am oberen Ende angeordneten Schweiß- bzw. Lötstelle (4)
sowie einen Schnitt durch die horizontalen Sackbohrungen (14).
[0023] Fig. 4 zeigt schließlich einen Schnitt C-C durch die Kühlplatte (1) im Bereich des
Transporthakens (8), die Kühlwasserzufuhr zu den Sackbohrungen (14) erfolgt über die
Rohrstücke (5), die Kühlwasserabfuhr über die Rohrstücke (5').
[0024] Die Kühlplatte (1) selbst kann durch einen zusätzlichen Tragzapfen (11), der am Hochofenpanzer
(10) befestigt ist, gehalten werden. Dieser Tragzapfen (11) greift in die Aussparung
(12) auf der dem Ofeninneren abgewandten Seite der Kühlplatte (1) ein.
1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere
Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in
ihrem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen, wobei die Kühlplatte aus einem geschmiedeten
oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß außerhalb der vertikal angeordneten Sackbohrungen (3) zusätzlich entlang den Ränder
der Kühlplatte verlaufende vertikale und horizontale Sackbohrungen (13, 14) kleineren
Durchmessers in die Kühlplatte (1) eingebracht sind.
2. Kühlplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen und horizontalen Sackbohrungen (13, 14) endseitig durch verschweißte
oder verlötete Stopfen (4), vorzugsweise Gewindestopfen, dicht verschlossen sind.
3. Kühlplatte nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen und horizontalen Sackbohrungen (13, 14) oben und unten in horizontal
verlaufende Rohrstücke (5, 5') mit gegenüber den vertikalen und horizontalen Sackbohrungen
(13, 14) vergrößertem Querschnitt einmünden, an denen jeweils ein gemeinsamer Kühlmittelzu-
oder abfluß angeordnet ist.
4. Kühlplatte nach den Ansprüchen 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der dem Ofeninneren abgewandeten Seite in die Kühlplatte (1) zentrisch mindestens
eine Aussparung (12) eingebracht ist.
1. Cooling plate for shaft furnaces provided with a fire-resistant lining, especially
blast furnaces, consisting of copper or a low-alloyed copper alloy with coolant channels
arranged in its interior, wherein the cooling plate is made of a forged or rolled
raw block and the cooling channels are vertically extending blind bores, characterised
in that additional vertical and horizontal blind bores (13, 14) of smaller diameter
and extending along the edges of the cooling plate are formed in the cooling plate
(1) outside the vertically arranged blind bores (3).
2. Cooling plate according to claim 1, characterised in that the vertical and horizontal
blind bores (13, 14) are tightly closed at their ends by welded or soldered plugs
(4), preferably threaded plugs.
3. Cooling plate according to claims 1 and 2, characterised in that the vertical and
horizontal blind bores (13, 14) open at the top and bottom into horizontally extending
pipe pieces (5, 5') with enlarged cross-section relative to the vertical and horizontal
blind bores (13, 14), at which pipe pieces each time a common coolant inflow or outflow
is arranged.
4. Cooling plate according to claims 1 to 3, characterised in that at least one recess
(12) is formed centrally on the side, which is remote from the furnace interior, in
the cooling plate (1).
1. Plaque de refroidissement pour fours à cuve pourvus d'un revêtement réfractaire, en
particulier des hauts-fourneaux, constituée par du cuivre ou un alliage de cuivre
faiblement allié, comportant en son intérieur des canaux d'agent de refroidissement,
la plaque de refroidissement étant préparée à partir d'un lingot brut forgé ou laminé
et les canaux de refroidissement étant des trous borgnes verticaux, caractérisée en
ce qu'on a réalisé dans la plaque de refroidissement (1), à l'extérieur des trous
borgnes (3) disposés verticalement, des trous borgnes (13, 14) supplémentaires verticaux
et horizontaux, s'étendant le long des bords des plaques de refroidissement et présentant
un diamètre plus petit.
2. Plaque de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les trous
borgnes (13, 14) verticaux et horizontaux sont fermés d'un côté, de manière étanche,
par des bouchons (4) soudés ou brasés, de préférence des bouchons vissés.
3. Plaque de refroidissement selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que
les trous borgnes (13, 14) verticaux et horizontaux débouchent vers le haut et le
bas dans des tubulures horizontales (5, 5') présentant une section plus grande par
rapport à celle des trous borgnes (13, 14) verticaux et horizontaux, auxquelles on
a associé une alimentation ou une évacuation commune d'agent de refroidissement.
4. Plaque de refroidissement selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on
a réalisé au moins un évidement (12) dans la plaque de refroidissement (1), du côté
opposé à l'intérieur du four, au centre.