DD215383A1 - PROCESS FOR THE RATIONAL USE OF COOLING WATER IN MELTING OVENS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum rationellen Einsatz von Kuehlwasser an Industrieoefen, insbesondere an Lichtbogenschmelzoefen. Sie hat zum Ziel, die Nachteile der Durchlaufkuehlung fuer die Kuehleinrichtungen zu beseitigen, bei denen aus technologischen oder sicherheitstechnischen Gruenden eine Verdampfungskuehlung nicht moeglich ist. Aufgabe ist es daher, den Verfahrensablauf der Wasserfuehrung so zu gestalten, dass ohne Inanspruchnahme von zusaetzlichem Wasser bei Vorhandensein eines Kuehlsystems mehrere andere Kuehlsysteme betrieben werden koennen. Erfindungsgemaess wird ein erstes Kuehlsystem mit einer entsprechenden Menge Kuehlwasser so versorgt, dass die aufgenommene Waermemenge nach Austritt aus dem Kuehlsystem um ca. 15 Grad C unter der zu Ablagerungen fuehrenden Grenztemperatur liegt. Das Auslaufwasser wird in Sammler geleitet, in einem Pufferbehaelter gespeichert und der Temperaturausgleich durchgefuehrt. Anschliessend wird das Wasser einem zeiten Kuehlsysteme zugefuehrt und die Menge so geregelt, dass die Auslauftemperaturen die zu Ablagerungen fuehrende Grenztemperatur des verwendeten Kuehlwassers nicht uebersteigt.The invention relates to a method for the rational use of cooling water at Industrieoefen, especially at Lichtbogenschmelzoefen. It has the aim of eliminating the disadvantages of the continuous cooling for the cooling devices, in which a evaporation cooling is not possible for technological or safety reasons. Task is therefore to design the procedure of the water management so that without the use of additional water in the presence of a cooling system several other cooling systems can be operated. According to the invention, a first cooling system is supplied with a corresponding amount of cooling water so that the absorbed heat quantity after exiting the cooling system is about 15 degrees C below the limit temperature leading to deposits. The discharge water is led into the collector, stored in a buffer tank and the temperature compensation is carried out. Subsequently, the water is fed to a time cooling systems and the amount regulated so that the outlet temperatures does not exceed the deposits leading limit temperature of the used cooling water.
Description
-ir--ir-
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zum rationellen Kühlwassereinsatz an IndustrieöfenProcess for the rational use of cooling water in industrial furnaces
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum rationellen Einsatz von Kühlwasser an Industrieöfen, insbesondere an Lichtbogenschmelzöfen·The invention relates to a method for the rational use of cooling water in industrial furnaces, in particular in arc melting furnaces.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ,Characteristic of the known technical solutions,
Zur Senkung des Feuerfestmaterialverbrauches werden bestimmte Elemente an Schmelzöfen mit Wasser gekühlt· Hierzu wird den einzelnen Kühleinrichtungen separat Wasser zugeführt und nach seinem Durchfluß in den Vorfluter oder in einen Wasserkreislauf zur erforderlichen Rückkühlung geleitet. Entsprechend der zur Verfügung stehenden Wasserqualität und den konstruktiven Anforderungen der Kühlelemente wird das Kühlwasser in bekannter Weise aufbereitet· Auf der Grundlage dieser Durchlaufkühlung werden große Wassermengen durchgesetzt» die große Aufwendungen in der Wasserwirtschaft und hohe Energiekosten für die Förderung des Frisch- und Abwassers erfordern·To reduce the consumption of refractory material, certain elements of melting furnaces are cooled with water. For this purpose, water is supplied separately to the individual cooling devices and, after it has flowed into the receiving water or into a water circulation, is led to the required re-cooling. Depending on the available water quality and the design requirements of the cooling elements, the cooling water is treated in a known manner. On the basis of this flow cooling, large quantities of water are enforced »which require large expenditures in water management and high energy costs for the transport of fresh and waste water.
Andere bekannte Kühlverfahren nutzen die an das Kühlmedium abgegebene Wärme zur Dampferzeugung· Das erfordert einen weiteren erhöhten Aufwand zur Wasseraufbereitung und umfang-Other known cooling methods use the heat given off to the cooling medium for steam generation. This requires a further increased effort for water treatment and extensive
-2JiIH. 1983*093970--2JiIH. 1983 * 093970-
reiche sicherheitstechnische Einrichtungen an den Kühlelementen für den Betrieb der Schmelzöfen«rich safety equipment on the cooling elements for the operation of the melting furnaces «
Bei bestimmten Kühleinrichtungen der Schmelzöfen ist ein Dampfkühlsystem aus technologischen Gründen in keiner Weise möglich. In diesen Fallen ist nur die Durchlaufkühlung mit den genannten ökonomischen Nachteilen möglich. So arbeiten, u. a. alle bisher bekannt gewordenen Einsatzfälle an ÜHP-Öfen mit getrennten Wasserkreisläufen, d. h. die Wasserversorgung der Kühlelemente für die Wandkühlungen ist von der Wasserversorgung für die Deckelkühlungen und/oder von der Wasserkühlung der Abgassysteme getrennt. Mit diesen Lösungen ist z. B. ein Wasserbedarf bei der Umstellung eines UHP-Of ens mit 100 - 120 Mp Schmelzmasse auf Wand- und Deckelkühlung von jeweils rd. 200 - 230 wr/h je System erforderlich.For certain cooling devices of the smelting furnaces, a steam cooling system is in no way possible for technological reasons. In these cases, only the continuous cooling with the mentioned economic disadvantages is possible. To work, inter alia, all previously known applications of ÜHP ovens with separate water circuits, ie the water supply to the cooling elements for the wall cooling is separated from the water supply for the cover cooling and / or water cooling of the exhaust systems. With these solutions is z. B. a water requirement in the conversion of a UHP furnace with 100 - 120 Mp melt on wall and lid cooling of each approx. 200 - 230 wr / h per system required.
Bei einem nach DE-AS 2 912 004 bekannten Verfahren werden zwar ebenfalls verschiedene Kühleinriohtungen, wie Wand, Deckel und Abgaskühlkamin in einem einzigen Kühlmittelkreislauf einbezogen und anschließend zur Wärmenutzung in eine Dampftrommel zur Dampfgewinnung oder in einen Speicher einer Druckwasseranlage geleitet, jedoch werden die einzelnen Kühleinrichtungen parallel betrieben und erfordern folglich einen hohen Wasserdurchsatz.In a method known from DE-AS 2 912 004, although various cooling devices, such as wall, cover and exhaust gas chimney are included in a single coolant circuit and then passed to a steam drum steam recovery or storage in a pressurized water system for heat, but the individual cooling devices operated in parallel and therefore require a high water flow.
In einem anderen Anwendungsfall gemäß DE-AS 2 711 918 werden Elektrode und Abgaskühler zwangsgekoppelt. Das Kühlmittel tritt drucklos aus und wird bis zum Siedepunkt umgewälzt. Anschließend wird die Wärme in Zwischenkühlern zurückgewonnen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die fehlende Mengensteuerung des Kühlmittels in Abhängigkeit von Wasserqualität und Temperaturbelastung· Es kann nur Kühlmittel mit Speisewasserqualität eingesetzt werden, das hohe Aufbereitungskosten erfordert. Außerdem ergibt sich aus der Zwangskopplung von zwei Abkühlsystemen eine mangelnde Kontrolle bei Störungen des einen Systems und den Ausfall des zweiten Systems, wenn im ersten System Störungen auftreten.In another application according to DE-AS 2 711 918 electrode and exhaust gas cooler are positively coupled. The coolant exits without pressure and is circulated to the boiling point. Subsequently, the heat is recovered in intercoolers. A disadvantage of this method is the lack of quantity control of the coolant as a function of water quality and temperature load. It can only be used with feed water quality coolant, which requires high treatment costs. In addition, the forced coupling of two cooling systems results in a lack of control in case of disturbances of the one system and the failure of the second system if disturbances occur in the first system.
- 3 -Ziel der Erfindung- 3 - Goal of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der Durchlaufkühlung für die Kühleinrichtungen zu beseitigen, bei denen aus technologischen oder sicherheitstechnischen Gründen eine Verdampfungskühlung nicht möglich ist. Damit sollen der Wasserverbrauch und der daraus resultierende Energie- und Anlagenaufwand in der Wasserwirtschaft gesenktThe aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the continuous cooling for the cooling devices, in which for technological or safety reasons an evaporative cooling is not possible. This is intended to reduce water consumption and the resulting energy and plant outlay in the water industry
werden. ·become. ·
· - - ι · - - ι
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verfahrensablauf der Wasserführung so zu gestalten, daß ohne Inanspruchnahme von zusätzlichem Wasser bei Vorhandensein eines Kühlsystems mehrere weitere Kühlsysteme an Industrieöfen betrieben werden können.The invention has for its object to make the process flow of the water supply so that several additional cooling systems can be operated on industrial furnaces without the use of additional water in the presence of a cooling system.
Außerdem soll erreicht werden, gegenüber dem bisherigen Stand der Technik, Kühlwasser auch mit Härtegraden > 1° dH an mehreren Kühlsystemen von Industrieöfen zum Einsatz zu brin-gen, ohne daß zusätzliche Aufwendungen für eine Erweiterung der vorhandenen Wasserwirtschaftsanlagen erforderlich sind.In addition, it is to be achieved compared to the prior art, cooling water with degrees of hardness> 1 ° dH to several cooling systems of industrial furnaces to use brin-gene without additional expenses for an extension of the existing water management systems are required.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Verfahrensablauf für die Wasserkühlung mit dem Schmelzablauf an Herdschmelzöfen so zu lösen, daß unabhängig von der Wasserqualität ein Teil des Kühlwassers nach Verlassen des letzten Kühlsystems mit einem solchen Wärmepotential zur Verfügung gestellt wird, daß eine Nutzung des Wärmeinhalts für unterschiedliche Einsatzfälle ermöglicht wird.Another object of the invention is to solve the process for water cooling with the melt flow of hearth furnaces so that regardless of the water quality, a part of the cooling water after leaving the last cooling system is provided with such a heat potential that use of heat content is made possible for different applications.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Verfahrensablauf der Wasserzu- und -abführung so' zu gestalten, daß beim Einsatz von Kühlwasser mit einer Qualität < 1° dH die Wassertemperatur für eine Wärmerückgewinnung in Form von Heißwasser oder Heißdampf genutzt werden kann bei gleichzei-Furthermore, the invention has the object, the process flow of water supply and removal so 'shape that when using cooling water with a quality <1 ° dH, the water temperature for heat recovery in the form of hot water or hot steam can be used at the same time
tiger weiterer Erhöhung der Standzeit der gekühlten Anlagentechnik an den Schmelzöfen·tiger further increase the service life of the refrigerated systems engineering at the furnaces ·
Erfindungagemäß besteht das Verfahren zum rationellen Kühlwassereinsatz aus folgenden Verfahrensschritten:According to the invention, the process for the efficient use of cooling water consists of the following process steps:
Mit einer dem Wasserdruck von 4 - 7 bar entsprechend berechneten Wassermenge wird das 1· Kühlsystem, bestehend aus einem oder mehreren Elementen mit Wasser so versorgt, daß die aufgenommene Wärmemenge nach Austritt aus dem Kühlsystem um durchschnittlich mindestens 15 0O unter der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur entsprechend der angebotenen Wasserqualität liegt.With a water quantity of 4 - 7 bar correspondingly calculated amount of water, the 1 · cooling system, consisting of one or more elements supplied with water so that the absorbed amount of heat after exiting the cooling system by an average of at least 15 0 O below the leading edge deposition temperature according to the offered water quality.
Das Auslauf wasser des 1. Kühlsystems wird im Bereich der Öfen in Sammler geleitet und drucklos in einem separat angeordneten Pufferbehälter gespeichert und nicht wie bisher üblich, in den bestehenden Kreislauf oder Vorfluter zurückgeführt. In diesem Pufferbehälter erfolgt im Verfahrensablauf der Temperaturausgleich und gleichzeitig dient der Pufferbehälter als Speicher für den folgenden Verfahrensschritt, in dem das Wasser durch eine angeordnete Pumpengruppe durch mindestens zwei separate Leitungen dem auf 4-5 bar berechneten 2. Kühlsystem zugeführt und die Menge durch eine Steuereinheit so geregelt wird, daß die Auslauftemperaturen aus der Summe der Elemente des 2. Kühlsystems die zu Ablagerungen führende Grenztemperatur des verwendeten Kühlwassers nicht übersteigt. Diese ausfließende Wassermenge aus dem 2. Kühlsystem kann nunmehr in den Kreislauf oder in den Vorfluter zurückgeführt, bzw. alternativ über einen weiteren Sammler einem zweiten separat angeordnetem Pufferbehälter drucklos zugeleitet werden, um über diesen weiteren Verfahrensschritt ein 3· Kühlsystem unter Zwischenschaltung einer weiteren Pumpengruppe mit Kühlwasser der erforderlichen Menge und des notwendigen Druckes zu versorgen, wenn das (Demperatürniveau zur Erreichung der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur noch nicht ausgenutzt ist·The outlet water of the first cooling system is passed in the heaters in the collector and stored without pressure in a separately arranged buffer tank and not returned as usual, in the existing circuit or receiving water. In this buffer container takes place in the process of temperature compensation and at the same time the buffer tank serves as storage for the following process step, in which the water supplied by an arranged pump group through at least two separate lines to the 4-5 bar calculated second cooling system and the amount by a control unit is regulated so that the outlet temperatures of the sum of the elements of the 2nd cooling system does not exceed the deposits leading to limit temperature of the cooling water used. This outflowing amount of water from the 2nd cooling system can now be returned to the circulation or to the receiving water, or alternatively fed via another collector a second separately arranged buffer tank without pressure to about this further process step, a 3 · cooling system with the interposition of another pump group Cooling water to supply the required amount and the necessary pressure, if the (Demperatürniveau to reach the deposits leading limit temperature is not yet exploited
Diese Versorgung erfolgt wiederum über mindestens zwei Lei-This supply is again provided by at least two
tungssysteme. Die ausfließende Wassermenge aus dem 2. Kühlsystem kann alternativ auch einer gesonderten Wasseranlage zur Wiederverwendung zurückgeführt werden, wenn die zu Ablagerungen führende Grenztemperatur bereits erreicht ist.processing systems. The effluent amount of water from the second cooling system can alternatively be returned to a separate water system for reuse, if the leading to deposits limit temperature has already been reached.
Um die erforderlichen Wassermengen und die erforderliche Wassertemperatur für eine Wiederverwendung in einem 3· Kühlsystem oder in einer gesonderten Anlage zur Weiternutzung zu gewährleisten, wird zur Durchführung des Verfahrens ein Rechner eingesetzt, der die Ausgangstemperaturen des 2. Kühlsystems komplex erfaßt (Einzelmessung) und die Impulse für die Steuereinheit als Regelorgan für Zusatzwasser auslöst, um die Temperatur unter der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur zu halten.In order to ensure the required amounts of water and the required water temperature for reuse in a 3 × cooling system or in a separate system for further use, a computer is used to carry out the method, which complexly detects the output temperatures of the second cooling system (individual measurement) and the pulses for the control unit as a control element for make-up water triggers to keep the temperature below the limit temperature leading to deposits.
Die erforderliche Regelbarkeit des gesamten Verfahrensablaufes wird dadurch erreicht, daß ein genau definiertes Verhältnis für den Wasserdruck, für die Wassermenge und für die Auslauftemperaturen der einzelnen Kühlkreisläufe in Abhängigkeit von der Wasserqualität des bestehenden Wasserkreislaufes oder Vorfluters, vorgegeben wird.The required controllability of the entire process sequence is achieved in that a precisely defined ratio for the water pressure, for the amount of water and for the outlet temperatures of the individual cooling circuits depending on the water quality of the existing water cycle or receiving water, is specified.
Das entwickelte Verfahren zum rationellen Wassereinsatz und der bzw. die dazugehörenden Pufferbehälter und Pumpengruppe bzw. Pumpengruppen, die in der Nähe der öfen angeordnet werden, sichern, daß Schmelzofen, insbesondere UHP-Öfen von einer teilweise oder gänzlichen ff-Zustellung auf Wasserkühlung umgestellt werden können, bei gleichzeitiger Verbesserung der technologischen Anforderungen an die Ofenfahrweise, ohne daß wesentliche bauliche Erweiterungen für die vorhandenen Wasserwirtschaftsanlagen erforderlich sind.The developed method for rational use of water and the associated buffer tank and pump group or groups of pumps, which are arranged in the vicinity of the furnaces, ensure that melting furnace, in particular UHP furnaces can be switched from a partial or total ff delivery to water cooling , while improving the technological requirements of the oven operation, without major structural extensions to the existing water systems are required.
Erfindungsgemäß wird bei einem zur Verfugung stehenden Kühlwasser mit Speisewasserqualität der Verfahrensablauf so gestaltet, daß über ein geschlossenes Gesamtsystem das Kühlwasser durch das 1. Kühlsystem mit mindestens zwei voneinander unabhängig arbeitenden Zwischenpumpengruppen z. B. Umwälzpumpen, einem 2. Kühlsystem und evtl. einem 3. KühlsystemAccording to the invention at a disposal standing cooling water with feed water quality of the process flow is designed so that a closed overall system, the cooling water through the 1st cooling system with at least two independently working intermediate pump groups z. B. circulating pumps, a 2nd cooling system and possibly a 3rd cooling system
mit wiederum zwischengeschalteten Pumpengruppen, die unabhängig voneinander arbeiten, zugeleitet und dann über Ausdampftrommeln und/oder Wärmetauscher mit oder ohne Überhitzer als Heißwasser oder Daiapf zur Verfügung gestellt wird.with in turn intermediate pump groups that operate independently, fed and then made available on steam drums and / or heat exchanger with or without superheater as hot water or Daiapf available.
Alternativ kann das Kühlwasser nach dem 1· Kühlsystem über Ausdampftrommeln auch einem 2. Kühlsystem zugeleitet werden, so daß mittels gesättigtem Wasserdampf das 2« Kühlsystem betrieben wird.Alternatively, the cooling water can also be fed to a second cooling system via evaporation steamers after the 1 × cooling system, so that the cooling system is operated by means of saturated steam.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung, die schematisch den Verfahrensablauf darstellt, näher erläutert. Über eine Zulaufleitung wird Wasser mit 5° dH und einem Druck von 5 bar über eine Steuereinheit 1 dem 1. Kühlsystem 5 (3 Elektroden oder Wandelemente) eines Lichtbogenofens zugeführt. Durch einen Impulsgeber 2 wird über die Steuereinheit 1 die Wassermenge so geregelt, daß die Wasserauslauftemperaturen max. 40 0C betragen und damit um 20 0C unter der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur des Kühlwassers liegen. Das auslaufende Wasser wird über einen Sammler 12 dem Pufferbehälter 3 drucklos zugeführt und von hier über eine Pumpengrüppe A mit 4· bar in das 2. Kühlsystem 6 (Deckel) geleitet. Die dem 2. Kühlsystem zugeführte Wassermenge wird ebenfalls über einen Impulsgeber 2 und Steuereinheit 1 so geregelt, daß die Auslauftemperatur, die der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur entspricht, nicht überschritten wird.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing, which schematically illustrates the process sequence. Via a supply line water with 5 ° dH and a pressure of 5 bar via a control unit 1 to the first cooling system 5 (3 electrodes or wall elements) supplied to an electric arc furnace. By a pulse generator 2 via the control unit 1, the amount of water is controlled so that the water outlet temperatures max. 40 0 C and thus by 20 0 C below the leading edge deposition temperature of the cooling water. The leaking water is fed through a collector 12 to the buffer tank 3 without pressure and passed from here via a pump group A with 4 bar in the second cooling system 6 (cover). The second cooling system supplied amount of water is also controlled by a pulse generator 2 and control unit 1 so that the outlet temperature, which corresponds to the leading edge deposition temperature is not exceeded.
Der gesamte Verfahrensablauf kann auf weitere Kühlsysteme (z. B. Abgaskamine) erweitert werden, wenn das Temperaturniveau der davorliegenden Kühlsysteme 5» 6 unter der zu Ablagerungen führenden Grenztemperatur liegt. Bei überhöhter Wärmebelastung des 2. oder 3. Kühlsystem durch schwankende Ofenfahrweise wird zur Vermeidung von Wasserauslauftemperaturen, die die zu Ablagerungen führende Grenz-The entire process sequence can be extended to other cooling systems (eg exhaust gas stacks) if the temperature level of the preceding cooling systems 5 »6 is below the limit temperature leading to deposits. In the event of excessive heat load on the 2nd or 3rd cooling system due to fluctuating kiln operation, the limit value of the flow leading to deposits is
temperatur überschreiten, durch einen Impulsgeber 2 gekoppelt mit Rechner 13 und eine Steuereinheit 1 Zusatzwasser aus der Zulaufleitung zum 1. Kühlsystem und dem Zulauf des 2. oder 3· Kühlsystems zugemischt. Das aus dem 2. oder 3· Kühlsystem 6; 7 austretende Kühlwasser kann mit einer !Temperatur von 60 0C über einen Wärmetauscher 8 geleitet werden, um die so gewonnene Wärme anderweitig zu nutzen.temperature, coupled by a pulse generator 2 coupled to computer 13 and a control unit 1 additional water from the supply line to the 1st cooling system and the inlet of the 2nd or 3 · cooling system. That from the 2nd or 3 · cooling system 6; 7 exiting cooling water can be passed through a heat exchanger 8 at a temperature of 60 ° C. in order to make use of the heat thus obtained.
Bei bereitstehendem Kühlwasser mit Kesselspeisewasserqualität mit einer Gesamthärte < 1° dH wird durch Kopplung von zwei oder mehreren Kühlsystemen unter Einbeziehung von Umwälzpumpen 11 und einer Ausdampftrommel 10 Sattdampf oder Heißwasser erzeugt. In diesen Fällen werden die miteinander gekoppelten Kühlsysteme ohne Pufferbehälter so verbunden, daß sie unter einen Druck von 7 bar stehen. Anfallender Sattdampf kann in einem außerhalb des Verfahrensablaufes liegenden Überhitzers 9 überhitzt werden.With available cooling water with boiler feedwater quality with a total hardness <1 ° dH, saturated steam or hot water is generated by coupling two or more cooling systems, including circulating pumps 11 and a steaming drum 10. In these cases, the coupled cooling systems without buffer tank are connected so that they are under a pressure of 7 bar. Accumulating saturated steam can be overheated in a superheater 9 that is outside the process sequence.
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DD25166483A DD215383A1 (en) | 1983-06-02 | 1983-06-02 | PROCESS FOR THE RATIONAL USE OF COOLING WATER IN MELTING OVENS |
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DD25166483A DD215383A1 (en) | 1983-06-02 | 1983-06-02 | PROCESS FOR THE RATIONAL USE OF COOLING WATER IN MELTING OVENS |
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DD215383A1 true DD215383A1 (en) | 1984-11-07 |
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DD25166483A DD215383A1 (en) | 1983-06-02 | 1983-06-02 | PROCESS FOR THE RATIONAL USE OF COOLING WATER IN MELTING OVENS |
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DD (1) | DD215383A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT400364B (en) * | 1987-08-26 | 1995-12-27 | Outokumpu Oy | COOLING DEVICE FOR A TURN TUBE |
-
1983
- 1983-06-02 DD DD25166483A patent/DD215383A1/en unknown
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT400364B (en) * | 1987-08-26 | 1995-12-27 | Outokumpu Oy | COOLING DEVICE FOR A TURN TUBE |
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