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Dokumentenidentifikation DE10000987A1 12.10.2000
Titel Kühlplatte für Schachtöfen
Anmelder SMS Demag AG, 40237 Düsseldorf, DE
Erfinder Heinrich, Peter, Dr., 47608 Geldern, DE;
Hille, Hartmut, Dipl.-Ing., 47447 Moers, DE
Vertreter Patentanwälte Valentin, Gihske, Große, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 13.01.2000
DE-Aktenzeichen 10000987
Offenlegungstag 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse F27B 1/24
IPC-Nebenklasse C21B 7/10   
Zusammenfassung Eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere für Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht, soll so weitergebildet werden, daß sie mit geringem Material- und Fertigungsaufwand herzustellen und einfach zu montieren ist, und daß mit ihr höhere Kühlleistungen bei geringerem Kühlmitteldurchsatz erbracht werden können, wobei die Eigenerwärmung derart begrenzt ist, daß sich wesentlich längere Standzeiten erreichen lassen. Dazu wird vorgeschlagen, daß zwei muldenförmige Walzprofile mit ihren Mulden jeweils nach außen weisend miteinander verschweißt sind, und daß im rückseitigen Ergänzungsprofil Bohrungen zur Aufnahme der Enden von Rohranschlußstücken eingebracht und diese eingeschweißt sind, und daß die freien Enden der Walzprofile durch Kappen abgeschlossen sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Kühlplatten (sog. "Staves") für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfesten Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht.

Es ist bekannt, derartige Kühlplatten mit einer Wasserkühlung zu versehen und sie aus Kupfer oder einer nur gering legierten Kupferlegierung herzustellen, um der abzuführenden Wärme einen geringen Widerstand zu bieten.

In der vorbekannten DE-PS 29 07 511 sind die Kühlkanäle in einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock als vertikal verlaufende Sackbohrungen vorgesehen, welche durch mechanische Tiefbohrungen eingebracht sind. Derartige Kühlplatten müssen eine verhältnismäßig große Dicke aufweisen, damit die Kühlkanäle noch genügend Wandstärke aufweisen, um den Betriebsdruck des Kühlmittels aufnehmen zu können. Kupferplatten der hierdurch erforderlichen Dicke sind des hohen Kupferpreises wegen kostspielig. Die Sackbohrungen weisen bei kreisförmigem Querschnitt nur die geringstmögliche innere Oberfläche auf. Dadurch steht zum Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel nur wenig Fläche zur Verfügung, es wird nur eine mäßige Wärmeableitung erreicht. Dies bedingt hohe thermische Beanspruchungen der Kühlplatte und beeinflußt deren Standzeit unvorteilhaft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kühlplatten der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß sie mit geringerem Material- und Fertigungsaufwand herzustellen und einfacher zu montieren sind als die bisher bekannten, und daß mit ihnen höhere Kühlleistungen bei geringerem Kühlmittel-Durchsatz erbracht werden können, wobei die Eigenerwärmung derartig begrenzt ist, daß sich wesentlich längere Standzeiten erreichen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, das Frontteil der Kühlplatte im Mittelbereich muldenförmig als gewölbtes Walzteil relativ geringer Stärke herzustellen, so daß eine erhebliche Kupfereinsparung eintritt, und die Wölbung durch ein zweites, ebenfalls nach außen gewölbtes Walzteil zu einem Kühlkanal mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt und somit höherer Kühlleistung zu ergänzen. Zum Vorteil des geringen Kupferverbrauches gesellt sich damit der Vorzug intensiver Kühlung, welche die Standzeit wunschgemäß verlängert.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erläutert wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 einen mittigen Querschnitt durch die Kühlplatte;

Fig. 2 einen im Bereich eines der Rohranschlußstücke geführten Querschnitt durch die Kühlplatte,

Fig. 3 einen zweifach unterbrochenen Längsschnitt durch eine in einer Schachtofenwandung montierten Kühlplatte und,

Fig. 4 die Rückansicht der Kühlplatte.

In Fig. 1 ist ein in die Mitte der Länge gelegter Querschnitt einer Kühlplatte dargestellt, die einen zum Ofeninneren gewendeten Schild 1 zeigt, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung muldenförmig gewalzt ist. Bei diesem Schild 1 sind in die freie Oberfläche quer verlaufende Nute 4 mit eingewalzt, die beim Abschluß der Montage das Auftragen feuerfester Stampf- oder Spritzmassen erleichtern, und die später das Anhaften von Möllerbestandteilen begünstigen. Um einen leistungsfähigen Kühlkanal 2 zu schaffen, ist ein Ergänzungsprofil 3 durch Schweißnähte 13 mit dem Schild 1 verbunden. Dieses Ergänzungsprofil ist ebenfalls muldenartig gewalzt; es enthält jedoch über wesentliche Teile seiner Länge noch einen von dessen Mitte aus sich senkrecht erstreckenden Steg 5, der einerseits die Stabilität der gesamten Kühlplatte erhöht, und der andererseits deren Montage erleichtert.

Zur Montage wird an der Innenwand 9 des Schachtofens eine Halterung 8 befestigt, im Ausführungsbeispiel verschweißt, die mit Bohrungen 6 versehen ist. Zur Montage genügt es dann, den Steg 5 in die Halterung 8 einzuführen und von der Seite her eine mit der Bohrung 6 in der Halterung 8 fluchtende Bohrung 6' in den Steg 5 einzubringen. Die eigentliche Verbindung wird durch Einschieben und Sichern des Bolzens 7 in die Bohrungen 6, 6' hergestellt. Anschließend kann die Kühlplatte mit der Hinterfüllmasse 10 vergossen werden und dann, in der Fig. 1 nicht dargestellt, die Oberfläche des Schildes 1 der Kühlplatte mit einer feuerfesten Stampf- oder Spritzmasse abgedeckt werden.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch die Kühlplatte, jedoch in deren Endbereich. Hier sind wieder der Schild 1 sowie das Ergänzungsprofil 3 gezeigt, die durch Schweißnähte 13 miteinander fest und dicht verbunden sind. In eine im Ergänzungsprofil 3 vorgesehene Bohrung ist das eine Ende eines Rohranschlußstückes 12 eingeschoben und mit dem Ergänzungsprofil fest und dicht durch eine Schweißnaht 14 verbunden. Ein entsprechender Längsschnitt, der insbesondere beide Enden mit Kappen 11 und Rohranschlußstücken 12 zeigt, ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Kühlplatte wird in der Praxis nicht einzeln verwendet, sie ist als Modul gedacht, das zu größeren Kühlflächen zusammenstellbar ist. Die Montage der Kühlelemente erfolgt hierbei in einer Weise, daß die seitlich des Kühlkanals liegenden Vorderteile der Kühlplatte, die hierbei nur ein Element der Kühlfläche darstellt, sich mit den entsprechenden Teilen der benachbarten Kühlplatte überlappen. Auf diese Weise kann auch in konischen Teilen eines Hochofenpanzers, beispielsweise Rast, Schacht oder dergleichen, ein Ausgleich der unterschiedlichen Durchmesser bzw. Umfänge des Panzers erfolgen, ohne daß die Breiten-Abmessungen der Kühlplatte entsprechend der Konusform angepaßt werden müssen.

Die Verschweißung des Schildes 1 mit dem Ergänzungsprofil 3 zur Kühlplatte bzw. zum modularen Kühlelement erfolgt vorzugsweise kontinuierlich auf einem entsprechenden Schweißautomaten, so daß eine gleichmäßige, fehlerfreie und flüssigkeitsdichte Ausbildung der Schweißnaht gewährleistet ist. Während aus Wärmeleitgründen der Schild 1 aus Kupfer oder einer kupferreichen Legierung gefertigt ist, können für das Ergänzungsprofil 3 auch billigere Werkstoffe herangezogen werden, die gegebenenfalls den Vorteil höherer Festigkeit aufweisen. Wesentlich ist nur, daß Schild 1 und Ergänzungsprofil 3 sich gut und leicht verschweißen lassen. Bezugszeichenliste 1 Schild

2 Kühlkanal

3 Ergänzungsprofil

4 Nut

5 Steg

6 Bohrung

7 Bolzen

8 Halterung

9 Innenwand

10 Hinterfüllmasse

11 Kappe

12 Rohranschlußstück

13 Schweißnaht

14 Schweißnaht


Anspruch[de]
  1. 1. Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere für Hochöfen, mit von einem Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlkanälen, wobei mindestens die zum Ofeninneren gewandte Frontseite aus einem mit Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material ausgestatteten, vorzugsweise aus Kupfer oder einer niedrig legierten Kupferlegierung gefertigten Walzblock besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwei muldenförmige Walzprofile (1, 3) mit ihren Mulden jeweils nach Außen weisend miteinander verschweißt sind, und daß im rückseitigen Ergänzungsprofil (3) Bohrungen zur Aufnahme der Enden von Rohranschlußstücken (12) eingebracht und diese eingeschweißt sind, und daß die freien Enden der Walzprofile (1, 3) durch Kappen (11) abgeschlossen sind.
  2. 2. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückseitige Ergänzungsprofil (3) mit einem vom Schild (1) fortweisenden Steg (5) ausgestattet ist.
  3. 3. Kühlplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (9) des Schachtofens mit Stege (5) umfassenden Halterungen (8) verbunden ist, daß die Halterungen (8) und der Steg (5) miteinander fluchtende Bohrungen (6, 6') aufweisen, die von Bolzen (7) durchdrungen sind.
  4. 4. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche des Schildes (1) horizontale Nuten (4) aufweist.
  5. 5. Kühlplatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mulde die Frontfläche des Schildes (1) mit einer vorzugsweise eingewalzten Textur versehen ist.






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