DE2907511A1 - Kuehlplatte fuer schachtoefen und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Kuehlplatte fuer schachtoefen und verfahren zur herstellung derselben

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DE2907511A1 DE19792907511 DE2907511A DE2907511A1 DE 2907511 A1 DE2907511 A1 DE 2907511A1 DE 19792907511 DE19792907511 DE 19792907511 DE 2907511 A DE2907511 A DE 2907511A DE 2907511 A1 DE2907511 A1 DE 2907511A1
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Description

"r":.'"-'O 2*87511
Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte
Gutehoffnungshötte Aktiengesellschaft Sterkrade Aktiengesellschaft
2-214
15. Februar 1979
Kühlplatte für Schachtofen und Verfahren zur Herstellung derselben
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, bestehend aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen.
Derartige Kühlplatten sind übtifherweise zwischen dem Ofenmantel und der Ofenausmauerung angeordnet und in das Kühlsystem des Schachtofens angeschlossen. Auf der dem Ofeninnern zugewandten Seite sind die Köhlelemente 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 dan 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
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und die inneren Wärmedurchgangswiderstände der Klihlplatten 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* Bei den eingegossenen Kanälen sind die Wandungen mehr oder weniger rauh und uneben und darüber hinaus häufig mit Kernsand behaftet, wodurch sich ebenfalls ein schlechter Wärmeübergang einstellt. ,
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte anzugeben, die eine gleichmäßige und verbesserte Kühlung der feuerfesten Ofenauskleidung und des« Ofenpanzers gewährleistet, so daß längere Standzeiten möglich werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kühlplatte aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind, welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind« Die Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung bietet folgende Vorteile. Das Sefüge ist wesentlich dichter und homogener als das der Kupfergußplatten; Lunker, wie sie bei Kupfergußplatten häufig auftreten, sind ausgeschlossen, daher weniger Ausschuß. 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 sehr genau eingehalten und dadurch eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet. Für den Fall, daß die Kühlplatte an der dem Qfeninnern zugekehrten Seite eine Bestückung rait feuerfesten Steinen oder mit feuerfestem Material aufweist, wird die Heizfläche der Platte verkleinert,ynd iro Falle des Verlustes der feuerfesten Ofenauskleidung wird der Wärmeentzug aus den Öfenprozeß begrenzt.
Dies ist wichtig, da man die unnötig entzogene Wärme durch erhöhten Brennstoffzusatz in dem Ofen ausgleichen muß» Auf der anderen Seite muß die Kühlung der Platte so intensiv sein, daß die Temperatur der heißen Plattenseite weit unter der Erweichungstemperatur von Kupfer gehalten wird.
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Of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte gemäß der Lehre der Erfindung. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man einen Kupferblock zunächst zu einer Platte walzt oder schmiedet, darauf von einer Stirnseite durch Tieflochbohren in Längsrichtung nahezu über die gesamte Länge verlaufende Sackbohrungen einbringt, daß man die Sackbohrungen durch Einlöten oder Einschweißen von Gewindestopfen abdichtet und von der Rückseite der Platte Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen an deren Enden erzeugt und anschließend Anschlußstücke mit Gewinderöhransatz für die Kühlmittelab- bzw. Kühlmittelzufuhr auf die Verbindungsbohrungen aufschweißt bzw. auflötet* Für den Fall, daß zwei oder mehrere der Sackbohrungen in Sammelleitungen einmünden, werden die Verbindungsbohrungen in die Sammelleitungen eingebracht. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus und führt zu Kühlplatten mit hoher Maßgenauigkeit, höhen Festigkeitswerten und eineriöJien gleichmäßigen Wärmeleitfähigkeit.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Aus einem Block aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung wird zunächst durch Schmieden oder Walzen eine Platte hergestellt, die anschließend gerichtet wird. Die Platte 1 wird sodann an den Schmalseiten und auf der Rückseite gefräst, wobei Röhransätze 2, die vorher angeschmiedet sein können, stehenbleiben. In die so vorbereitete Platte 1 werden Sackbohrungen 3 von einer Stirnseite aus eingebracht, und zwar wird wegen der großen Länge das Bohren durch Tieflochbohren vorgenommen. Die Sackbohrungen 3 werden durch Schweißen bzw. Löten, wie bsi 4 dargestellt, verstopft. Mit den Rohransätzen 2 werden dann Rohrstöcke 5 verschweißt bzw. verlötet, an welcherach dem Einbau in den Ofen nicht mehr dargestellte Leitungen zur Zu- und Abführung des Kühlmediums angeschlossen werden können. Nach diesem Arbeitsgang wird die bisher unbearbeitete Seite der Platte durch Fräsen derart bearbeitet, daß Nuten 6 zur Aufnahme des feuerfesten Materials entstehen. Das Profil der Stege 7 kann beliebig sein, sollte aber, wie im unteren Teil der Figur 2 darge-
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stellt, trapezartig sein, so daß Hinterschneidungen entstehen, die eine.Verklammerung des feuerfesten Materials innerhalb der Nuten 6 .bewirken. Nach dem Fräsen der Nuten 6 wird die fertige Kühlplatte 1 nachgerichtet und ggf. ein Transporthaken 8 in eine entsprechende nicht näher bezeichnete Bohrung eingeschraubt. Zur Befestigung der Kühlplatts 1m Hochofenpanzer können noch Gewindebohrungen 9 in möglichst ||eichiiiäßiger Verteilung eingebracht werden. Die Platte ist in ihrer Längsrichtung schwach t&9£ti$fasi^<&und damit der Ofenform angepaßt. Die Abstände zwischen den einzelnen Kühlplatten werden dadurch zur Aufrechterhaltung der gewönschten Flächenkühlung gleichmäßig klein gehalten.
Wie insbesondere aus der Figur 3 ersichtlich, sind die Schmalseiten der Platte 1 angefast bzw. abgeschrägt. Diese Maßnahme ist erforderlich, damit die Kühlplatten 1 in Form eines nahezu der Kreisfora entsprechenden Vielecks im Gestell des Schachtofens angeordnet werden können·
In den Figuren 4 und 5 ist ein weiteres Äusflfhrungsbeispiel einer Kühlplatte gemäß der Lehre dargestellt. Während die Kühlplatte 1 nach den Figuren 1 bis vorteilhaft bei einer Ofenausmauerung - die Steine werden in die Nuten 6 eingesetzt - anwendbar ist, werden die Kühlplatten nach den Figuren 4 und 5 bei einer Auskleidung mit feuerfesten Massen verwendet.
Auf die dem Ofeninnern zugekehrte Seite der Kühlplatte 1 werden nach dem Fräsen Rohrstöcke 10 aufgeschweißt oder aufgelötet. Die Rohrstücke 10 - es können aber auch Bolzen verwendet werden - sind in die Oberfläche der Kühlplatte 1 eingelassen. Hierzu sind Aussparungen 11 vorgesehen» die vorteilhafterweise durch Fräsen erzeugt werden. Das Rührstock 10 liegt also mit einer Stirnseite im Bereich der Aussparung 11 an der KühlplatteA an. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang.von den Rohrstücken 10 zur Kühlplatte 1 erreicht. Die Schweißnaht 12 ist ebenfalls so ausgebildet, daß der W&rae&irchgang begünstigt wird. Die Aussparungen Herweitern sich konisch, so dai nteh dem Hinsetzen der Rohr*- stücke 10 das Schweiß- bzw» Lötmaterial den iM^raigen Zwischenraum ausfüllt. Darüber hinaus wird die Schweißnaht noch an im. Rohrstück 10 hochgezogen. Die Rohrstücke 10 können aber auch direkt auf die Innenseite der Kühlplatte ohne die Aussparungen 11 aufgeschweißt werden. Bei der Auswahl des Schweiß- bzw.
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Lötzusatzwerkstoffes sollte darauf geachtet werden, daß auch dieser eine gute thermische Leitfähigkeit hat.
Die· Kühlplatten nach der Lehre der Erfindung weisen optimale Kühleigenschaften auf. Durch das Einbringen der Sackbohrungen 3 in die gewalzte oder geschr.iiedete Platte ist eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte Fläche gewährleistet.
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Claims (15)

Kabel- und Metallwerke GutehoffnuRfShttte Gutenoffnungshütte Aktiengesellschaft Sterkrade Aktiengesellschaft 2*214 15, Februar 1979 Patentansprüche
1. Kühlplatte for mit einer feuerfesten Aulilfldiing versehene Schachtöfen, insbesondere Hochöfen» bestehend aus Kupfer odeF einer niedriglegierten Kupferlegierung mit in ihrem Innern angeordneten KÖMmittelkanälen, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Kühlplatte (1) aus einem geschmiedeten oder gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen (3) sind» welche durch mechanisches Tiefbohren eingebracht sind.
2. Kühlplatte nach Anspruch 1» dadurch geke^r&eiehtiet» daß die Sackbohrungen (3) endseitig durch verschweißte oder verlötete Stopfen (4), vorzugsweise Gewindestopfen, dicht verschlossen sind·
3. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurjcjr^ej^n^icftriffc» daß zwei oder mehrere der Sackbohrungen (3) oben und snten in horizontal verlaufende Sammelkanäle mit gegenüber den Sackbohrungfn {3} vergrößerten Querschnitt einmünden, aus denen jeweils ein gemeinsamer ÄiillMzu- oder -abfluß austritt.
t5
4. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden» #tfureh gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzu- und -abfluß durch in die Sackbohrungen (3) am unteren
und oberen Ende bzw. in die Sanmelkanäle einführende Bohrungen hergestellt ist und daß auf diese Bohrungen Rohrstöcke (5), vorzugsweise Gewinderohrstücke» angeschweißt bzw. angelötet sind.
5. Kühlplatte nach Anspruch t oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Öfeninnern zugekehrte Seite der Kühlplatte (1) eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (6) zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.
6. Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzei chnet, daß die dem öfeninnern zupfcehrte Oberfläche der Kühlplatte (1) angeschweißte Halterungen (10) for feuerfeste Massen besitzt und daß die Schweißnaht (12) jeder Halterung (10) so bemessen ist, daß die Wärme ohne Wärmestau von den Halterungen zaiß Kühlplattenkörper abgeführt werden kann.
7. Kühlplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen Rohrstücke (10) aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung sind, welche in sich konisch erweiternde Aussparungen (11) ,eingesetzt und eingeschweißt oder eingelötet sind.
8. Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kupferblock zunächst zu einer Platte walzt oder schmiedet, darauf von einer Stirnseite durch Tief-
ZO lochbohren in Längsrichtung nahezu über die gesamte Länge verlaufende Sackbohrungen einbringt» daß die Sackbohrungen durch Einlöten oder Einschweißen von Gewindestopfen abgedichtet und von der Rückseite der Platte Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen an deren Enden erzeugt werden, und anschließend Anschlußstöcke mit Gewinderohransatz für die Kühlmittelab- bzw. Kühlmittelzufuhr auf die Verbindungsbohrungen aufgeschweißt bzw. eingelötet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8» *fsdureh gekennzeichnet, daß die geschmiedete oder gewalzte Platte gericftisöt
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte vorzugsweise nach dem Richten an den Schmalseiten und an einer Flachseite
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*~ Λ Λ Λ ^ Λ Λ
gefräst wird, wobei an der Flachseite im Bereich jeder einzubringenden Verbindungsbohrung Rohransätze verbleiben«
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß von aer Seite» an der die Rohransätze angeordnet sind, in möglichst gleichmäßiger Verteilung Gewindebohrungen zur Befestigung der Platte im Hochofenpanzer eingebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden» dadtirch gekennzeichnet, daß in die dem Ofeninnern zugekehrte Seite 4er Platte in horizontaler Richtung verlaufende Hüten zur Aufnahme von fetxerfestern Material mechanisch eingearbeitet, vorzugsweise eingefrtst» werden»
13. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadftrch gekennzeichnet, daß auf der dem Ofeninnern zugekehrten Seite der Platte Halterungen in Form von Rohrstücken oder Bolzen angeschweißt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet., daß in eine der Stirnseiten eine Gewindebohrung eingebracht und anschließend ein Haken zum Transport der Platte eingeschraubt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte abschließend nachgerichtet wird.
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