DE10120614A1

DE10120614A1 - Kühlplatte

Info

Publication number: DE10120614A1
Application number: DE10120614A
Authority: DE
Inventors: Elmar Korbik; Peter Heinrich
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-10-31
Also published as: EP1381699B1; WO2002088398A1; ATE289359T1; EP1381699A1; DE50202280D1

Abstract

Um eine Kühlplatte (1, 101, 201) für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen mit mindestens einem Kühlmittelkanal (2, 102, 202) sowie mit Rohrabschnitten (16, 17) zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt, wobei der jeweilige Kühlmittelkanal (2, 102, 202) einerseits durch einen jeweiligen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist, fertigungs- als auch kühltechnisch zu verbessern, soll das zweite Teil als Deckplatte (4, 104, 204) in einen jeweiligen durch die Kühlplatte selbst gebildeten Kühlmittelkanalausschnitt (3, 203) eingesenkt angeordnet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung verse hene Schachtöfen, mit mindestens einem Kühlmittelkanal sowie mit Rohrab schnitten zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt, wobei der jeweilige Kühl mittelkanal einerseits durch einen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist.

Eine gattungsgemäße Kühlplatte ist aus der EP 0 930 371 A1 bekannt. Diese of fenbart eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schacht öfen, wobei auf der Rückseite der Kühlplatte Kühlkanäle vorgesehen sind, die zu einem Teil durch die Kühlplatte selbst und zu einem anderen Teil durch Bleche begrenzt sind, wobei die Kühlkanäle durch Fräsen in die Rückseite der Kühlplatte und/oder in die Bleche eingebracht sind. Die Kühlkanäle können jeweils durch ein zelne Bleche oder eine ganze Platte verschlossen werden. Hierbei werden die Bleche bzw. die Platte auf die Rückseite der Kühlplatte durch Schweißen oder Verschrauben angebracht.

In der DE 40 35 893 C1 ist ein Kühlkasten aus Kupfer zur Kühlung insbesondere von Hochofenwänden beschrieben. Dieser weist einen plattenförmigen Grundkör per auf, der mit mindestens einer einen Eingang und einen Ausgang aufweisen den Kühlmittelnut versehen ist. Die Kühlmittelnuten sind mittels einer auf den Grundkörper aufgeschweißten Deckplatte zur Bildung eines Kühlmittelkanals geschlossen. Hierzu wird der Grundkörper auf der Seite der Nutöffnungen mit einer Deckplatte überdeckt und die Deckplatte mit dem Grundkörper explosiv, d. h. durch Aufsprengen, verschweißt. Nach einer Weiterentwicklung werden in die Nutöff nungen Einlagen, vorzugsweise aus Kupfer, eingebracht, die mit dem Grundkör per und der Deckplatte verschweißt werden.

Bei beiden Kühlelementen wird ein Kühlkanal in der Rückseite einer Grundplatte durch Abdecken mit einer Deckplatte, die auf der Rückseite selbst angebracht wird, gebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kühlplatte mit verbesserten fertigungs- als auch kühltechnischen Eigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Kühlplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist das den Kühlmittelkanal rückwärtig begrenzende zweite Teil als Deckplatte in den durch die Kühlplatte selbst gebildeten Kühlmittelkanalaus schnitt eingesenkt angeordnet. Kern der Erfindung ist daher, die Deckplatte nicht mehr auf der eigentlichen Rückwand der Kühlplatte oder Grundplatte anzuordnen, indem sie den Kühlmittelkanalausschnitt überspannt, sondern dass sie unmittelbar in den Kühlmittelkanalausschnitt eingesenkt oder eintauchend angeordnet wird. Die Deckplatte wird dann von vorspringenden Stegen des Kühlmittelkanalaus schnitts umgriffen. Dabei empfiehlt es sich, die Deckplatte so anzuordnen, dass sie mit ihrer Rückseite bündig mit der Rückseite der Kühlplatte abschließt. Die rückseitigen Außenflächen der vorspringenden Stege des Kühlmittelkanalaus schnitts und die rückseitige Außenfläche der Deckplatte bilden folglich eine ebene Fläche. Dies hat beispielsweise Vorteile bei der Montage, insbesondere bei der Hinterfüllung mit Feuerfest-Masse.

Vorzugsweise ist die Deckplatte mit beiden Längskanten entlang der - kühlmittel seitigen - Innenflächen der vorspringenden Stege des Kühlmittelkanalausschnitts der Kühlplatte verschweißt. Durch diese Anordnung der Schweißnähte ergeben sich verbesserte Schweißnahtausbildungen.

Durch die Dicke sowie die kühlwasserseitige Form der Deckplatte wird der ver bleibende Querschnitt sowie der Querschnittsverlauf des jeweiligen Kühlmittelka nals bestimmt. Vorzugsweise ist die Deckplatte so ausgebildet bzw. angeordnet, dass sie soweit in den Kühlmittelkanal hineinragt, dass der sich ergebende Kühl mittelkanal in etwa mittig zur Gesamtkühlplatte verläuft. Aufgrund der Verlagerung des Kühlmittelkanals zur Kühlplattenmitte hin werden die kühltechnischen Eigen schaften verbessert.

Nach einer ersten Ausführungsform weist die Deckplatte eine plane kühlmittelsei tige Fläche, nach einer zweiten Ausführungsform eine einfach- oder mehrfach muldenförmige kühlmittelseitige Fläche auf. Vorzugweise ist der Kühlmittelkanal ausschnitt in der Kühlplatte einfach oder mehrfach muldenförmig ausgebildet. Der Gesamtquerschnitt des Kühlmittelkanals ergibt sich aus einer beliebigen Kombi nation des Querschnitts des Kühlmittelkanalausschnitts in der Kühlplatte sowie einer planen oder ausgeformten Deckplatte.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals in Bezug auf die Längserstreckung des Querschnitts in den Endbereichen größer ist als im Mittenbereich. Wenn die Endbereiche halb- oder vollgewölbt ausgebildet sind, ergibt sich in etwa die Querschnittsform eines Halb- oder eines Voll-Knochens.

Vorteilhafterweise sind die Kühlplatte und/oder die Deckplatte aus einem gewalz ten oder geschmiedeten Rohblock aus Kupfer oder einer - niedriglegierten - Kup ferlegierung gefertigt. Alternativ wird auch die Herstellung aus Kupferguss oder Kupferlegierungsguss vorgeschlagen, beispielsweise durch Stanggieß- oder Sandformverfahren.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kühlplatte und/oder die Deck platte aus gewalztem bzw. geschmiedetem Stahl oder aus Stahlguss oder aus Grau-Sonderguss gefertigt, was insbesondere die Materialkosten reduziert. Es empfiehlt sich auch die Kombination einer Kühlplatte aus Kupfer mit einer oder jeweiligen Deckplatten aus Stahl.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dar gestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale al leine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Kühlplatte nach einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine in einer Ofenwandung eines Hochofens ein gebauten Kühlplatte.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Kühlplatte 1 bzw. ei nen Stave mit mehreren Kühlmittelkanälen, wobei hier beispielhaft nur ein Kühl mittelkanal 2 dargestellt ist. Dieser Kanal 2, der mit einem Kühlmittel, wie Wasser, durchflossen wird, ist einerseits durch einen Ausschnitt 3 bzw. eine Vertiefung in der Kühlplatte 1 selbst und andererseits durch eine Deckplatte 4 als zweites Teil begrenzt. Diese Deckplatte 4 ist hierbei so in den Kühlmittelkanalausschnitt 3 eingesenkt angeordnet, dass ihre Rückseite 5 bündig mit der Rückseite 6 der Kühl platte 1 abschließt.

Um einen solchen Kühlkanalquerschnitt herzustellen, werden in die Kühlplatte 1 - ausgehend von ihrer Rückseite 6 bzw. Kaltseite - Ausschnitte 3 bzw. Vertiefun gen, beispielsweise durch Fräsen, eingebracht. Die jeweiligen Ausschnitte 3 sind von vorspringenden Stegen 7a, b umgeben. Es empfiehlt sich, einen stufigen Aus schnitt in die Kühlplatte 1 einzubringen. Zur Verbindung wird anschließend die Deckplatte 4 in die Vertiefung eingeführt, bis sie an der Stufe 8a, b zur Anlage kommt. Die so fixierte Deckplatte 4 wird dann entlang ihrer Längskanten 9a, b mit den Innenflächen 10a, b der Stege 7a, b verschweißt. Hierzu sind die Längskanten 9a, b der Deckplatte zur Gewährleistung optimaler Schweißnähte 11a, b angefast. Die Verbindung erfolgt über ein Mehrlagenschweißen, beispielsweise durch MSG- (Metall-Schutzgasschweißen) oder Elektroschweißen. Die Deckplatte 3 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit einer planen wasserseitige Fläche 12 verse hen, während der Ausschnitt 3 der Kühlplatte 1 muldenförmig ist. Es ergibt sich in etwa ein halb-ovaler Kühlkanalquerschnitt.

Die zum Ofeninneren weisende Heißseite 13 der Kühlplatte 1 ist mit Nuten 14 zur Aufnahme von feuerfestem Material 23 versehen.

Eine zweite Ausführungsform einer Kühlplatte 101 wird in Fig. 2 dargestellt. In Abweichung zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die wasserseitige Seite 112 der Deckplatte 104 nicht mehr plan, sondern auch muldenförmig bzw. oval aus geführt. Es ergibt sich insgesamt ein etwa ovaler Querschnitt des Kühlkanals 102 mit günstigen strömungstechnischen Eigenschaften.

Die strömungstechnischen Eigenschaften werden noch weiter verbessert, indem die Kühlplatte 201 mit einem doppelt muldenförmig ausgeführten Ausschnitt 203 bzw. einer Vertiefung, vorzugsweise durch Fräsen oder Profilwalzen, versehen wird. Die Mulden 214a, b sind hier als Auswölbungen ausgebildet. Im Querschnitt ergibt sich mit einer Deckplatte 204 mit einer planen wasserseitigen Fläche 212 in etwa die Form eines halben Knochens für den Kühlkanal 202. Ebenso empfiehlt es sich, die wasserseitige Fläche 212 der Deckplatte 204 mit einer komplementä ren doppelt muldenförmige Vertiefung zu versehen, so dass sich insgesamt die Querschnittsform eines Knochens ergeben würde. Ein halb- oder voll-knochen förmiger Querschnitt bewirkt, daß der größte Teil des Kühlwassers nicht mehr im Mittenbereich 215, sondern in den wärmebelasteten Endbereichen bzw. Mulden 214a, b des Kühlkanals 202 fließt, wobei größere Strömungsgeschwindigkeiten und somit günstigere Wärmeübergangskoeffizienten-Werte erreicht werden kön nen. Der Querschnitt im Mittenbereich 215 ist dabei im Verhältnis so auszulegen, daß die dort - geringer anfallenden Wärmemengen - gut abgeführt werden kön nen.

Derartige Kühlplatten 1, 101, 201 bzw. Staves aus Kupfer oder Stahl weisen Rohrabschnitte 16, 17 zum Kühlmitteleintritt sowie Kühlmittelaustritt auf. Diese Rohrabschnitte können sich an den Enden der jeweiligen Kühlmittelkanäle oder auch bei verschlossenen Enden der Kühlmittelkanäle in Bohrungen der Deckplatte befinden, wobei sich die Rohrabschnitte 16, 17 durch Bohrungen 18, 19 in der Ofenwandung 20 hindurch erstrecken (vgl. Fig. 4). Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Kühlplatte 1 mittels Schrauben 21, 22 mit der Ofenwan dung 20 verbunden. Andere Verbindungen sind ebenfalls denkbar, wie beispiels weise eine Verbindung über eine Steg-Halterung.

Claims

1. Kühlplatte (1, 101, 201) für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen,
mit mindestens einem Kühlmittelkanal (2, 102, 202) sowie mit Rohrab schnitten (16, 17) zum Kühlmitteleintritt bzw. Kühlmittelaustritt,
wobei der jeweilige Kühlmittelkanal (2, 102, 202) einerseits durch einen Kühlmittelkanalausschnitt in der Kühlplatte selbst und andererseits durch ein zweites Teil begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Teil als Deckplatte (4, 104, 204) in dem Kühlmittelkanal ausschnitt (3, 203) der Kühlplatte eingesenkt angeordnet ist.

2. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (4, 104, 204) derart eingesenkt angeordnet ist, dass sie bündig mit der Rückseite (6) der Kühlplatte (1) abschließt.

3. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (4) mit ihren Längskanten (9a, b) entlang der Innenflä chen (10a, b) des Kühlmittelkanalausschnitts (3) der Kühlplatte verschweißt ist.

4. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (4) soweit in den Kühlmittelkanalausschnitt (3) hinein ragt, dass der sich ergebende Kühlmittelkanal (2) in etwa mittig zur Ge samtkühlplatte verläuft.

5. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (4, 204) eine plane kühlmittelseitige Fläche (12, 212) aufweist.

6. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (104) eine einfach- oder mehrfach muldenförmige kühlmittelseitige Fläche (112) aufweist.

7. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanalausschnitt (203) in die Kühlplatte (201) einfach oder mehrfach muldenförmig ausgebildet ist.

8. Kühlplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals (202) in Bezug auf die Längserstreckung des Querschnitts in den Endbereichen größer ist als im Mittenbereich (215).

9. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1, 101, 201) und/oder die Deckplatte (4, 104, 204) aus gewalztem bzw. geschmiedetem Stahl oder aus Stahlguss oder aus Grau- Sonderguss gefertigt sind.

10. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1, 101, 201) und/oder die Deckplatte (4, 104, 204) aus einem gewalzten oder geschmiedeten Rohblock aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Kupfer- oder Kupferlegierungsguss gefertigt sind.

11. Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Kühlmittelkanalausschnitt (3, 203) in die Kühlplatte und/oder in die Deckplatte durch Fräsen oder durch Profilwalzen einge bracht ist oder durch die Gießform vorgegeben wird.