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EP0705906A1 - Kühlplatte für Schachtöfen - Google Patents

Kühlplatte für Schachtöfen Download PDF

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EP0705906A1
EP0705906A1 EP94115821A EP94115821A EP0705906A1 EP 0705906 A1 EP0705906 A1 EP 0705906A1 EP 94115821 A EP94115821 A EP 94115821A EP 94115821 A EP94115821 A EP 94115821A EP 0705906 A1 EP0705906 A1 EP 0705906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling plate
cooling
vertical
plate
furnace
Prior art date
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Granted
Application number
EP94115821A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0705906B1 (de
Inventor
Ing. Hartmut Hille
Ing. Werner Otremba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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Publication date
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Priority to JP7284283A priority patent/JPH08269510A/ja
Priority to CA002159964A priority patent/CA2159964A1/en
Priority to KR1019950034105A priority patent/KR100342274B1/ko
Priority to BR9504314A priority patent/BR9504314A/pt
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Priority to US08/540,061 priority patent/US5650119A/en
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/10—Cooling; Devices therefor

Definitions

  • the invention relates to a cooling plate for shaft furnaces provided with a refractory lining, in particular blast furnaces, consisting of copper or a low-alloy copper alloy with coolant channels arranged in their interior, the cooling plate being made from a forged or rolled ingot and the cooling channels being arranged as vertically running blind bores .
  • Such cooling plates are usually arranged between the furnace shell and the furnace lining and connected to the cooling system of the shaft furnace. On the side facing the inside of the furnace, the cooling elements are partially provided with refractory material.
  • Cooling plates are known in which the cooling channels are formed by pipes cast in cast iron. These plates have a low heat dissipation due to the low thermal conductivity of the cast iron and because of the resistance between the cooling tubes and the plate body, caused by an oxide layer or an air gap.
  • Plates made of cast copper are also known, in which the cooling channels are either formed by cast pipes or are cast directly.
  • the structure of cast copper is not as homogeneous and dense as that of forged or rolled copper. As a result, the heat conduction of copper casting is poorer and the strength is lower.
  • an oxide layer between the pipe and the copper block prevents heat conduction.
  • a cooling plate which is made from a forged or rolled tube block and where the cooling channels are vertical blind holes, which are introduced by mechanical deep drilling.
  • the structure of the cooling plate is much denser and more homogeneous than that of a cast copper plate; Blowholes, as they often occur with cast copper plates, are excluded.
  • the strength values are higher and the thermal conductivity is more uniform and higher than that of the cast copper plates.
  • the target position of the holes according to height and side is adhered to exactly, thereby ensuring even heat dissipation.
  • the cooling plate is lined with refractory bricks or with a refractory ramming compound on the side facing the furnace interior.
  • the heating surface of the plate is reduced and in the event of wear or loss of the refractory furnace lining, the heat removal from the furnace is limited.
  • the cooling of the plate should be so intensive that the temperature of the hot plate side is kept well below the softening temperature of copper.
  • a disadvantage of these rolled or forged copper cooling plates is that the cooling at the edge zones is not optimal and therefore cooling of the joints of the refractory ramming compounds or ff-stones between the cooling plates is not sufficient.
  • the object of the invention is therefore to provide a cooling plate in which the edge zones are included in the cooling system and the heat dissipation in the plates takes place more uniformly and homogeneously, so that improved cooling of the refractory furnace lining and the furnace shell is ensured and thereby longer service lives can be achieved. Furthermore, the suspension of the cooling plate on the furnace armor plate is to be improved in order to better reduce thermal stresses in the cooling plate.
  • additional cooling channels are therefore introduced into the forged or rolled copper cooling plate, which are introduced as vertical or horizontal blind bores of smaller diameter around the vertically arranged blind bores in the edges of the cooling plate. These vertical and horizontal blind holes are sealed at the ends by welded or soldered plugs.
  • At least one centrally arranged recess is also provided, into which a support pin fastened to the blast furnace shell engages.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through the cooling plate (1) with, for example, four vertically arranged blind bores (2, 3) and with the vertical (13) and horizontal (14) blind bores of smaller diameter made in the edge regions of the cooling plate (1).
  • the cooling water for the blind bores (3) is supplied via the pipe attachments (2) connected to the coolant supply lines, for the vertical and horizontal blind bores (13, 14) of smaller diameter via the pipe section (5) located in the area of the transport hook (8) the cooling plate (1) is arranged.
  • the cooling water leaves the cooling plate (1) via the pipe sections (2 ') or (5').
  • a recess (12) is arranged in the center of the cooling plate (1) on the side facing away from the inside of the furnace, into which a support pin of the blast furnace shell engages.
  • Fig. 2 shows a section B-B through the cooling plate (1) in the region of the vertically hooked blind holes (3) which are closed at the lower end by welding or soldering points (4).
  • the cooling water is supplied and removed via the pipe sections (5) and (5 ').
  • grooves (6) are worked into the cooling plate (1) on the side facing the inside of the furnace, which are each delimited by webs (7).
  • Fig. 3 shows a section A-A through the cooling plate (1) in the region of the vertically introduced blind holes (13) with a welding or soldering point (4) arranged at the upper end and a section through the horizontal blind holes (14).
  • Fig. 4 shows a section C-C through the cooling plate (1) in the region of the transport hook (8), the cooling water supply to the blind holes (14) via the pipe sections (5), the cooling water discharge via the pipe sections (5 ').
  • the cooling plate (1) itself can be held by an additional support pin (11) which is attached to the blast furnace shell (10). This support pin (11) engages in the recess (12) on the side of the cooling plate (1) facing away from the interior of the furnace.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte (1) für einen Hochofen aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohling, der aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung erzeugt wurde. In die Kühlplatte (1) sind jeweils an den Rändern vertikale und horizontale Sackbohrungen (13, 14) kleineren Durchmessers um die vertikal angeordneten Sackbohrungen (3) angeordnet. Die Kühlmittelzu- bzw. abfuhr für die Sackbohrungen (13, 14) erfolgt über die Rohrstücke (5, 5'), die für die Sackbohrungen (3) über die Rohransätze (2, 2'). Für eine zusätzliche Befestigung der Kühlplatte (1) am Hochofenpanzer ist eine Aussparung (12) auf der dem Ofeninneren abgewandten Seite vorgesehen, in die ein am Hochofenpanzer angebrachter Tragzapfen eingreift. Die Befestigung der Kühlplatte (1) am Hochofen erfolgt durch Befestigungsmittel, die in die Gewindebohrungen (9) der Kühlplatte (1) eingreifen. <IMAGE>

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt in der Weise, wie es im Hauptanspruch angegeben ist, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • 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.
  • 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.
  • An der dem Ofeninneren abgewandeten Seite der Kühlplatte wird ferner mindestens eine zentrisch angeordnete Aussparung vorgesehen, in die ein am Hochofenpanzer befestigter Tragzapfen eingreift.
  • Die Erfindung wird anhand von schematischen Ausführungszeichnungen näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Kühlwasser verläßt die Kühlplatte (1) über die Rohrstücke (2') bzw. (5').
  • 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.
  • 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').
  • 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.
  • 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).
  • 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').
  • 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.
    • Bezugsziffernliste:
    • 1
    Kühlplatte
    2, 2'
    Rohransätze
    3
    Sackbohrungen
    4
    Schweiß- bzw. Lötstelle
    5, 5'
    Rohrstücke
    6
    Nuten von 1
    7
    Stege von 1
    8
    Transporthaken
    9
    Gewindebohrungen
    10
    Hochofenpanzer
    11
    Tragzapfen an 10
    12
    Aussparungen in 1
    13
    vertikale Sackbohrungen kleineren Durchmessers
    14
    horizontale Sackbohrungen kleineren Durchmessers

Claims (4)

  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 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.
EP94115821A 1994-10-07 1994-10-07 Kühlplatte für Schachtöfen Expired - Lifetime EP0705906B1 (de)

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