EP1153142B1

EP1153142B1 - Verfahren zum herstellen einer kühlplatte für einen ofen zur eisen- oder stahlerzeugung

Info

Publication number: EP1153142B1
Application number: EP99958030A
Authority: EP
Inventors: Robert Schmeler; Marc Solvi; Roger Thill
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2006-01-04
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: CN1291043C; KR100596911B1; LU90328B1; AU1552900A; ATE315109T1; US7549463B1; TW434320B; EP1153142A1; CN1330722A; KR20010101219A; US20090205543A1; BR9917043A; CZ20012076A3; JP2002532673A; WO2000036154A1; DE59913026D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlplatte für einen Ofen zur Eisen- oder Stahlerzeugung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Solche Kühlplatten werden auf der Innenseite des Ofenpanzers angeordnet und weisen interne Kühlkanäle auf. Über Anschlußstutzen, welche aus ihrer Rückseite hervorragen, werden diese Kühlplatten, außerhalb des Ofenpanzers, an ein Kühlsystem des Schachtofens angeschlossen. Ihre dem Inneren des Ofens zugekehrte Oberfläche ist meistens mit einem feuerfesten Material ausgekleidet.
Die meisten dieser Kühlplatten werden heute noch aus Gußeisen hergestellt. Da Kupfer jedoch eine weitaus bessere Wärmeleitfähigkeit als Gußeisen hat, besteht heute eine Tendenz, Kühlplatten aus Kupfer oder Kupferlegierungen einzusetzen. Es sind inzwischen mehrere Herstellungsverfahren für Kupferne Kühlplatten vorgeschlagen worden.
Anfangs wurde versucht, kupferne Kühlplatten, wie gußeiserne Kühlplatten, durch Formgießen herzustellen, wobei die internen Kühlkanäle durch einen Sandkern in der Gießform ausgebildet werden. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis jedoch nicht bewährt, da die gegossenen Kupferplatten weitaus öfters Lunker und Porositäten, als gußeiseme Kühlplatten aufweisen.. Solche Lunker und Porositäten wirken sich jedoch bekanntlich äußerst negativ auf die Lebensdauer und Wärmeleitfähigkeit der Platten aus.
Aus der GB-A-1571789 ist bekannt, beim Formgießen der Kühlplatten den Sandkem durch eine vorgeformte metallische Rohrschlange aus Kupfer oder Edelstahl zu ersetzen. Letztere wird in der Gießform in den Kühlplattenkörper eingegossen und bildet einen schlangenförmigen Kühlkanal aus. Die beiden Enden der Rohrschlange ragen als Anschlußstutzen aus dem Kühlplattenkörper heraus. Auch dieses Verfahren hat sich in der Praxis nicht bewährt. Zwischen dem Kühlplattenkörper aus Kupfer und der eingegossenen Rohrschlange besteht nämlich ein hoher Wärmeübergangswiderstand, so daß sich eine relativ schlechte Kühlung der Platte ergibt. Weiterhin können auch bei diesem Verfahren Lunker und Porositäten im Kupfer nicht wirksam verhindert werden.
Aus der DE 29611704 U1 sind kupferne Kühlplatten für metallurgische Öfen bekannt, wobei vorgefertigte Kühlmittelkanäle, bestehend aus Kupferrohransätzen, Kupferrohrleitungen und Kupferrohrbögen, in die Kühlplatte eingegossen werden. Die komplett vorgefertigte kupferne Rohrleitung wird In die Gießform eingelegt und von der Kupferschmelze umgossen. Durch ein teilweises Verschmelzen von Kupferschmelze und Rohrwand erhofft man sich eine Verbesserung des Wärmeübergangs.
Aus der DE-A-2907511 ist eine Kühlplatte bekannt, die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gefertigt ist Die Kühlkanäle sind hierbei Sackbohrungen, die durch mechanisches Tiefbohren in den gewalzten Kupferblock eingebracht werden. Die Sackbohrungen werden durch Einlöten oder Einschweißen von Gewindestopfen abgedichtet. Von der Rückseite der Platte werden Verbindungsbohrungen zu den Sackbohrungen gebohrt. Anschließend werden Anschlußstutzen für Kühlmittelvorlauf, bzw. Kühlmittelrücklauf in diese Verbindungsbohrungen eingesetzt und angelötet oder angeschweißt Als Abstandshalter werden schließlich Rohrstutzen größeren Durchmessers koaxial zu den Anschlußstutzen auf die Rückseite der Platte aufgeschweißt oder aufgelötet.
In der nachveröffentlichten WO 98/30345 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Vorform der Kühlplatte stranggegossen wird. Einsätze im Gießkanal der Stranggießform erzeugen hierbei in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle, die in der fertigen Kühlplatte gerade Kühlkanäle ausbilden. Der Querschnitt dieser eingegossenen Kanäle weist vorzugsweise eine längliche Form auf, die ihre kleinste Ausdehnung senkrecht zur Kühlplatte hat Hierdurch können Kühlplatten mit einer geringeren Plattendicke hergestellt werden als Kühlplatten mit gebohrten Kanälen. Hierdurch wird Kupfer eingespart, und das nutzbare Volumen des Ofens erhöht Ein weiterer Vorteil des länglichen Querschnitts besteht darin, daß größere kühlmittelseitige. Austauschflächen in der Kühtplatte zu erzielen sind. Aus der stranggegossenen Vorform wird durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung ein Platte herausgetrennt, wobei zwei Stirnflächen ausgebildet werden, deren Abstand der gewünschten Länge der Kühlplatte entspricht In dem nächsten Herstellungsschritt werden in die Durchgangskanäle einmündende Anschlußbohrungen senkrecht zur Rückfläche in die Platte gebohrt, und die stimseitigen Einmündungen der Kanäle verschlossen. In die Anschlußbohrungen werden anschließend, wie weiter oben bereits beschrieben, Anschlußstutzen eingesetzt.
Die in der DE-A-2907511 und in der WO 98/30345beschriebenen Verfahren erlauben beide qualitativ hochwertige Kühlplattenkörper aus Kupfer oder Kupferlegierungen herzustellen, wobei das in der WO98/30345beschriebene Verfahren sich durch besonders niedrige Herstellungskosten auszeichnet Die fertigen Kühlplatten beider Verfahren haben jedoch, im Vergleich zu Kühlplatten mit eingegossenen Kühlschlangen oder zu formgegossenen Kühlplatten, den Nachteil, daß sie im Bereich der Übergänge Anschlußstutzen/Kühlkanäle einen relativ großen Druckverlust aufweisen. Dies gilt insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, wenn die Kühlkanäle, wie in der WO 98/30345beschrieben, einen länglichen Querschnitt aufweisen.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß in der EP-A-0144578 eine gußeiseme Kühlplatte mit eingegossenen Kühlrohren beschrieben wird, die in ihrem geraden Teil einen länglichrunden Querschnitt, am Einlauf und Auslauf jedoch einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in kupfernen Kühlplatten einen strömungstechnisch relativ günstgen Übergang von den Anschlußstutzen auf die Kühlkanäle zu schaffen, ohne daß hierbei auf formgegossene Kühlplattenkörper oder auf Kühlplattenkörper mit eingegossenen Kühlrohren, mit ihren vorerwähnten Nachteilen, zurückgegriffen werden muß. Diese Aufgabe wird durch eine Kühlplatte nach Anspruch 1 gelöst, bzw. durch eine Kühlplatte nach dem Verfahren aus Anspruch 16 gelöst.
Die erfindungsgemäße Kühlplatte umfaßt einen kupfernen Kühlplattenkörper (d.h. einen Kühlplattenkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung), mit mindestens einem Kühlkanal, der sich im wesentlichen parallel zur Rückseite der Kühlplatte erstreckt Mindestens ein Anschlußstutzen ist an der Rückseite des Kohlplattenkörpers angeordnet und mündet in dem Kühlplattenkörper in den mindestens einen Kühlkanal ein. Die Kühlplatte weist erfindungsgemäß ein Formstück auf, das in eine vorgefertigte, von außen zugängliche Aussparung in dem Kühlplattenkörper eingepaßt ist und, im Bereich der Einmündung des Anschlußstutzens in den Kühlkanal, eine Umlenkfläche für das Kühlmedium ausbildet Durch diese Umlenkfläche läßt sich der Eintritt des Kühlmediums aus Anschlußstutzen in den Kühlkanal, bzw. aus dem Kühlkanal in den Anschlußstutzen strömungstechnisch auf eine äußerst einfache Art und Weise verbessern. Hierdurch lassen sich die Druckverluste in der Kühlplatte wesentlich reduzieren, was sich natürlich günstig auf den Energieverbrauch für die Umwälzung des Kühlmediums auswirkt. Das Risiko einer Dampfblasenbildung durch - hohe lokale Druckverluste wird ebenfalls stark reduziert. Durch die erfindungsgemäße Umlenkfläche wird weiterhin das Entweichen der Luft während des Befüllens der Kühlplatten mit dem Kühlmedium vereinfacht. In anderen Worten, die erfindungsgemäßen Umlenkflächen verhindern, daß sich Luftsäcke .in den Kühlkanälen bilden und sogenannte "Hot Spots" verursachen. Es bleibt anzumerken, daß die vorliegende Erfindung mit ausgezeichneten Resuttaten, betreffend die Reduzierung der Druckverluste, auf Kühlplattenkörper anwendbar ist die nach den in der DE-A-2907511 und in der WO 98/30345beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Hierdurch können diese Kühlplattenkörper auch eingesetzt werden, wenn niedrige Druckverluste erwünscht sind, was bis jetzt nicht möglich war.
In einer äußerst einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist das Formstück in axialer Verlängerung des Kühlkanals angeordnet, wobei die Umlenkfläche durch eine seiner Stimflächen ausgebildet wird. Wird der Kühlkanal zum Beispiel durch einen Kanal ausgebildet der eine Einmündung in einer Stirnfläche des Kühlplattenkörpers aufweist, so ist das Formstück vorteilhaft ein Stopfen, der in diese Einmündung eingesetzt ist und sich bis zur Einmündung des Anschlußstutzens in den Kühlkanal erstreckt, wo er die Umlenkfläche für das Kühlmedium ausbildet Um den Übergang zwischen Anschlußstutzen und Kühlkanal strömungstechnisch wesentlich zu verbessern, genügt es bereits, daß die Umlenkfläche durch ein abgeschrägtes Ende des Formstücks ausgebildet wird. Strömungstechnisch optimierte Umlenkflächen mit einer konkaven Krümmung ermöglichen natürlich den lokalen Druckverlust noch weiter zu reduzieren.
Das Formstück kann auch ein vorgefertigtes Übergangsstück, zum Beispiel ein kupfemes Formgußstück sein, das in eine entsprechend angepaßte Aussparung im Kühlplattenkörper, in die der Kühikanal eine Einmündung ausbildet, nach außen abgedichtet eingesetzt ist. Dieses Übergangsstück weist einen bogenförmigen internen Übergangskanal auf, der in dem Übergangsstück eine erste und eine zweite Einmündung ausbildet. Die erste Einmündung mündet hierbei in den Anschlußstutzen ein. Die zweite Einmündung liegt dagegen im Kühlplattenkörper gegenüber der Einmündung des Kühlkanals. Der bogenförmige Übergangskanal, der zum Beispiel in ein Formgußstück eingegossenen sein kann, bildet einen strömungstechnisch wesentlich günstigeren Übergang von dem Anschlußstutzen auf den Kühlkanal aus, als ein unmittelbar in eine Bohrung des Kühlplattenkörpers eingeschweißter oder eingelöteter Rohrstutzen.
Diese Kühlplatten mit eingesetzten Übergangsstücken haben ebenfalls den Vorteil, daß der Übergang Anschlußstutzen/Kühlkanal durch ein standardisiertes, vorgefertigtes Übergangsstück immer gleich gestaltet ist, so daß die Druckverluste in den einzelnen Kühlkreisen weitaus leichter vorauszuberechnen und abzustimmen sind. Auch vom mechanischen Standpunkt aus sind die Übergangsstücke einem direkten Einschweißen oder Einlöten eines Anschlußstutzens in eine Bohrung des Kühlplattenkörpers vorzuziehen.
Die Reduzierung des Druckverlustes durch das erfindungsgemäße Übergangsstück ist besonders ausgeprägt für Kühlplattenkörper mit Kühlkanälen die einen länglichen Querschnitt aufweisen. Bei diesen Kühlplatten erfolgt der Übergang vom länglichen Querschnitt des Kühlkanals auf einen kreisrunden Querschnitt im Kühlmittelanschluß in der Tat progressiv im bogenförmigen Übergangskanal des Übergangsstücks, so daß Diskontinuitäten im Strömungsbild vermieden werden.
Das Übergangsstück weist vorteilhaft einen massiven Ansatzkörper auf, welcher einen Abstandshöcker ausbildet, der aus der Rückseite der Kühlplatte hervorragt. Bei der montierten Kühlplatte pressen diese Ansatzkörper zugleich eine Dichtung in die Durchführung der Anschlußstutzen in dem Ofenpanzer. Es braucht somit kein zusätzliches Element um den Anschlußstutzen an die Rückseite der Kühlplatte angeschweißt oder angelötet zu werden, so daß der Herstellungsvorgang der Kühlplatte vereinfacht wird. Weiterhin erleichtert ein relativ massiver Ansatzkörper am Übergangsstück das Montieren des Anschlußstutzens.
Die Aussparung für das Übergangsstück wird vorteilhaft von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper eingefräst, wobei die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers ist Bei dieser Ausführung bleibt die dem Ofeninneren zugekehrte Vorderseite der Kühlplatte intakt
Die Aussparung für das Übergangsstück mündet vorteilhaft in eine Stirnseite des Kühlplattenkörpers ein. Hierdurch ist sie leichter herzustellen und der Kühlkanal kann sich bis unmittelbar an das Stimende des Kühlplattenkörpers erstrecken. Zu dieser Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin anzumerken, daß das Übergangsstück den Kühlkanal stirnseitig verschließt und abdichtet. Hierdurch entfällt das in der DE-A-2907511 und in der WO 98/30345beschriebene Einlöten oder Einschweißen von Stopfen in die stimseitig offenen Kühlkanäle, so daß ein weiterer Arbeitsschritt eingespart wird.
In einer ersten Ausführung ist der Kühlplattenkörper, wie in der DE-A-2907511 beschrieben, ein geschmiedeter oder gewalzter Kupferblock, wobei die Kühlkanäle durch mechanisches Tiefbohren als Sackbohrungen erzeugt wurden.
In einer bevorzugten Ausführung ist der kupferne Kühlplattenkörper jedoch, wie in der WO 98/30345beschrieben, stranggegossen, wobei die Kühlkanäle als in Gießrichtung durchgehende Kanäle beim Stranggießen erzeugt wurden. Die Herstellung einer solchen Kühlplatte ist besonders einfach, wobei sie dennoch weitaus bessere mechanische und thermische Eigenschaften als eine formgegossene kupferne Kühlplatte aufweist.
Zwecks besserer Veranschaulichung der Erfindung und ihrer Vorteile, wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:

Figur 1:: eine Draufsicht auf die Rückseite einer erfindungsgemäßen Kühlplatte;
Figur 2:: einen perspektivisch gezeichneten Ausschnitt aus der Kühlplatte der Figur 1;
Figur 3:: eine perspektivisch gezeichnete Detailansicht eines Übergangsstücks mit Anschlußstutzen;
Figur 4:: eine perspektivisch gezeichnete Detailansicht des Übergangsstücks der Figur 3, eingesetzt in eine stirnseitige Aussparung in einem Kühlplattenkörper,
Figur 5:: einen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kühlplatte im Bereich des Übergangs zwischen Kühlkanal und Anschlußstutzen;
Figur 6:: eine Ansicht eines Formstücks für die Ausgestaltung des Übergangs zwischen Kühlkanal und Anschlußstutzen nach Figur 5.

In Figur 1 ist eine Kühlplatte 10 für einen Schachtofen, insbesondere einen Hochofen gezeigt Derartige Kühlplatten, auch noch "Staves" genannt, sind an der Innenseite der Ofenpanzerung angeordnet und an das Kühlsystem des Ofens angeschlossen. Die in Figur 1 gezeigte Rückseite 11 der Kühlplatte 10 liegt hierbei der Ofenpanzerung gegenüber.
Die gezeigte Kühlplatte 10 besteht im wesentlichen aus einem Kühlplattenkörper 12 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit rechteckiger Oberfläche. In den Kühlplattenkörper 12 sind vier gerade Kühlkanäle 14 integriert, die sich parallel zur Oberfläche, von einer Stirnseite 16 zur gegenüberliegenden Stirnseite 18, durch den Kühlplattenkörper 12 erstrecken. Dieser Kühlplattenkörper 12 ist vorteilhaft nach dem in der nachveröffentlichten Patentanmeldung WO 98/30345 beschriebenen Verfahren hergestellt worden. Hierbei wurde eine Vorform des Kühlplattenkörpers 12 in einer Stranggießform stranggegossen, wobei stabförmige Einsätze im Gießkanal in Stranggießrichtung verlaufende Kanäle erzeugten, welche die Kühlkanäle 14 ausbilden. Wie aus Figur 2 ersichtlich weist der Querschnitt der eingegossenen Kanäle 14 eine längliche Form auf, die ihre kleinste Ausdehnung senkrecht zur Platte hat. Aus dieser stranggegossenen Vorform wurde durch zwei Schnitte quer zur Gießrichtung ein Platte herausgetrennt, wobei die zwei Stirnflächen 16 und 18 des Kühlplattenkörpers 12 ausgebildet wurden. Anschließend wurden quer zur Längsrichtung der Platte verlaufende Nuten 19 in eine der beiden Oberflächen des Kühlplattenkörpers 12 eingefräst (siehe Figur 2). Diese Oberfläche mit den eingefrästen Nuten 19 bildet die Vorderseite 25 des Kühlplattenkörpers 12 aus, die dem Ofeninneren zugewandt ist. Nach Montage der Kühlplatte 10 im Hochofen, kann die Vorderseite 25 des Kühlplattenkörpers 12 mit einem feuerfesten Material versehen werden, wobei die Nuten 19 eine bessere Haftung des feuerfesten Materials gewährleisten.
An Rückseite der Kühlplatte 10 weist jeder Kühlkanal 14, an jedem-Ende, jeweils einen Anschlußstutzen 20, bzw. 22 auf. Diese Anschlußstutzen 20, 22 stehen im wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche des Kühlplattenkörpers 12. Sie werden durch die Ofenpanzerung außerhalb des Ofens geführt, wo sie mit den Anschlußstützen einer benachbarten Kühlplatte verbunden werden, so daß die Kühlplatte 10 in den Kühlkreislauf der Ofenpanzerung eingebunden wird. Die Anschlußstutzen 20 dienen hierbei zum Beispiel als Vorlaufanschlüsse und die Anschlußstutzen 22 als Rücklaufanschlüsse der Kühlplatte 10.
Ein erfindungsgemäßer Anschluß der Anschlußstutzen 20, 22 an die Kühlkanäle 14 in dem Kühlplattenkörper 12 wird anhand der Figuren 2 bis 4 näher beschrieben. In Figur 3 ist ein Übergangsstück 24 gezeigt, das erfindungsgemäß für diesen Anschluß benutzt wird. Es handelt sich hierbei vorteilhaft um ein Formgußstück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Da die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs aus dem das Übergangsstück 24 hergestellt wird keine große Rolle spielt, kann zum Beispiel eine Kupferlegierung gewählt werden, die sich gut zum Formgießen eignet und eine größere mechanische Festigkeit als die Kupferlegierung des Kühlplattenkörpers aufweist. Letztere soll sich in der Tat hauptsächlich durch eine gute Wärmeleitfähigkeit auszeichnen. Das einstückige Übergangsstück setzt sich aus einem prismatischen Basiskörper 26, mit zwei abgerundeten Kanten 28, 30, und einem zylindrischen Ansatzkörper 32 zusammen. Der Anschlußstutzen 22 ist in eine Bohrung im Ansatzkörper 32 eingeschweißt, eingelötet, eingeschraubt oder gleichzeitig mitvergossen und steht senkrecht aus der freien Oberfläche 33 dieses Ansatzkörpers 32 hervor. Der Innendurchmesser dieser Bohrung entspricht hierbei im wesentlichen dem Außendurchmesser des Anschlußstutzens 22. In das Formgußstuck 24 ist ein bogenförmiger Übergangskanal 34 eingegossenen. Letzterer bildet im Ansatzkörper 32 eine Einmündung 36 in den Anschlußstutzen 22 aus, die im wesentlichen den gleichen kreisrunden freien Querschnitt wie der Anschlußstutzen 22 aufweist Eine zweite Einmündung 38 des Übergangskanals 34 ist in einer Seitenfläche 40 des prismatischen Basiskörper 26 angeordnet. Diese zweite Einmündung 38 weist im wesentlichen den gleichen länglichen Querschnitt wie die Kühlkanäle 14 in dem Kühlplattenkörper auf. Der eingegossene Übergangskanal 34 ist hierbei derart gestaltet, daß der Übergang vom länglichen auf den kreisrunden Querschnitt progressiv, d.h. ohne wesentliche Diskontinuitäten erfolgt, welche im strömenden Kühlmedium lokale Wirbel und somit Druckverluste erzeugen würden.
Wie aus den Figuren 1, 2 und 4 ersichtlich, ist an jedem Ende eines Kühlkanals 14 ein Formgußstück 24 mit seinem Basiskörper 26 in eine passende Aussparung im kupfernen Kühlplattenkörper 12 eingesetzt. Diese Aussparungen sind vorteilhaft von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper eingefräst, wobei die abgerundeten Ecken 28 und 30 am Basiskörper 26 diese Arbeit wesentlich vereinfachen. Wie aus Figur 4 ersichtlich, mündet jede der Aussparungen seitlich in die jeweilige Stirnfläche 16, 18 des Kühlplattenkörpers 12, wobei die Tiefe der Aussparungen kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers 12 ist, so daß die Vorderseite des Kühlplattenkörpers 12 mit seinen eingefrästen Nuten 19 intakt bleibt (siehe auch Figur 4). Die zweite Einmündung 38 des Übergangskanals 34 im Formgußstück 24 liegt in dieser Aussparung genau gegenüber der Einmündung des Kühlkanals 14 in diese Aussparung. Der übrigbleibende Spalt zwischen dem Kühlplattenkörper und dem in die Aussparung eingesetzten Basiskörper 26 wird rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet, so daß durch diesen Spalt kein Kühlmedium nach außen treten kann. Aus den Figuren 2 und 4 erkennt man, daß diese Naht einen relativ einfachen Verlauf aufweist, so daß sie ohne weiteres auch maschinell auszuführen ist.
Wie aus den Figuren 2 und 4 ersichtlich, ragen die Ansatzkörper 32 aus dem Kühlplattenköper 12 als Andruckhöcker hervor, die bei der montierten Kühlplatte eine Dichtung in die Durchführung der Anschlußstutzen in dem Ofenpanzer pressen.
Der in das Formgußstück 24. eingegossene bogenförmige Übergangskanal 34 bildet, wie bereits oben erwähnt, einen strömungstechnisch wesentlich günstigeren Übergang von dem Anschlußstutzen 20, 22 auf den Kühlkanal 14 aus, als ein unmittelbar in eine Bohrung des Kühlplattenkörpers eingeschweißter oder eingelöteter Rohrstutzen. Die Druckverluste in der Kühlplatte 10 werden somit wesentlich reduziert, was sich natürlich günstig auf den Energieverbrauch für die Umwälzung des Kühlmediums auswirkt. Weiterhin wird das Risiko einer, durch hohe lokale Druckverluste bedingte, Dampfblasenbildung am Übergang Kühlkanal/Anschlußstutzen stark reduziert. Die erfindungsgemäße Kühlplatte 10 hat ebenfalls den Vorteil, daß der Übergang von dem Anschlußstutzen 20, 22 auf den Kühlkanal 14 durch ein standardisiertes Formgußstück 24 Immer gleich gestaltet ist, so daß die Druckverluste in den einzelnen Kühlkreisen weitaus leichter vorauszuberechnen und abzustimmen sind. Auch vom mechanischen Standpunkt aus ist die erfindungsgemäße Lösung natürlich ebenfalls einem direkten Einschweißen oder Einlöten eines Anschlußstutzens in eine Bohrung des Kühlplattenkörpers vorzuziehen. Der massive Ansatzkörper, in den der Anschlußstutzen 20, 22 eingesetzt wird trägt hierzu nicht unwesentlich bei.
Abschließend ist anzumerken, daß der Kühlplättenkörper einer erfindungsgemäßen Kühlplatte auch nach dem in der DE-A-2907511 beschriebenen Verfahren mit Sackbohrungen hergestellt werden könnte. Allerdings ist die oben beschriebene Herstellungsweise durch Stranggießen weitaus einfacher und deshalb auch vorzuziehen. Weiterhin kann der Querschnitt der eingegossenen Kanäle eine längliche Form aufweisen, die ihre kleinste Ausdehnung senkrecht zur Kühlplatte hat Hierdurch können die stranggegossenen Kühlplatten mit einer geringeren Plattendicke hergestellt werden als Kühlplatten mit gebohrten Kanälen, wodurch Kupfer eingespart wird und das nutzbare Volumen des Ofens erhöht wird. Die vorliegenden Erfindung reduziert hierbei auf vorteilhafte Art und Weise die höheren Druckverluste, die beim Übergang auf die Anschlußstutzen 20, 22, mit einen kreisrunden freien Querschnitt auftreten.
Eine vereinfachte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übergangsbereichs zwischen Anschlußstutzen 20 und Kühlkanal 14 ist in Figur 5 gezeigt. Der Anschlußstutzen ist unmittelbar in den Kühlplattenkörper 12 eingesetzt und mit diesem verschweißt. Ein Formstück 124, das in axialer Verlängerung des kühlkanals 14 in eine Aussparung 126 des Kühlplattenkörpers 12 eingesetzt ist, bildet im Bereich der Einmündung des Anschlußstutzens 20 in den Kühlkanal 14 eine Umlenkfläche 134 für das Kühlmedium aus. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, ist das Formstück 124 zum Beispiel ein Stopfen, der in die stimseitige Einmündung des Kühlkanals 14 eingesetzt ist und sich bis zur Einmündung des Anschlußstutzens 20 in den Kühlkanal 14 erstreckt. Hier wird die Umlenkfläche 134 für das Kühlmedium durch die Stirnfläche seines auf 45° abgeschrägten Endes 128 ausgebildet. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, ist der Querschnitt des Kanals 14 oberhalb der Einmündung des Anschlußstutzens 20 im Vergleich zum Querschnitt des eigentlichen Kühlkanals 14 leicht vergrößert Hierdurch wird eine Schufterfläche 130 im Kanal 14 ausgebildet, an der eine entsprechende Schulterfläche 132 des Stopfen 124 anliegt, so daß die Umlenkfläche 134 genau unterhalb der Einmündung des Anschlußstutzens 20 in den Kühlkanal 14 positioniert ist.
In den Figuren 5 und 6 weisen der Kühlkanal 14 und der Stopfen 124 einen länglichen Querschnitt auf. Selbstverständlich könnten beide jedoch auch einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

Claims

Kühlplatte für einen Ofen zur Eisen- oder Stahlerzeugung umfassend:
einen kupfernen Kühlplattenkörper (12) mit mindestens einem Kühlkanal (14) der sich im wesentlichen parallel zur Rückseite des Kühlplattenkörpers (12) erstreckt, und

mindestens einen Anschlußstutzen (20, 22) der an Rückseite des Kühlplattenkörpers (12) angeordnet ist und in dem Kühlplattenkörper (12) in den mindestens einen Kühlkanal (14) einmündet; und

ein Formstück (24, 124) das im Bereich der Einmündung des Anschlussstutzens (20,22) in den Kühlkanal (14) eine Umlenkfläche (34, 134) für das Kühlmedium ausbildet;

dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (24, 124) in eine vorgefertigte, von aussen zugängliche Aussparung in dem Kühlplattenkörper eingepasst ist.
Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (124) in axialer Verlängerung des Kühlkanals angeordnet ist, wobei die Umlenkfläche (134) durch eine seiner Stirnflächen ausgebildet wird.
Kühlplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (14) durch einen Kanal ausgebildet wird der eine Einmündung (126) in eine Stirnfläche des Kühlplattenkörpers (12) ausbildet, wobei das Formstück ein Stopfen (124) ist, der in diese Einmündung eingesetzt ist und sich bis zur Einmündung des Anschlußstutzens (20, 22) in den Kühlkanal (12) erstreckt, wo er die Umlenkfläche für das Kühirriedium ausbildet
Kühlplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkfläche (134) durch ein abgeschrägtes Ende des Formstücks (124) ausgebildet wird.
Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück ein vorgefertigtes Übergangsstück (24) ist, das als Umlenkfläche einen internen, bogenförmigen Übergangskanal (34) aufweist, der in dem Übergangsstück (24) eine erste und eine zweite Einmündung ausbildet, wobei das Übergangsstück (24) in eine entsprechend angepaßte Aussparung im kupfernen Kühlplattenkörper (12), in die der Kühlkanal (14) eine Einmündung ausbildet, nach außen abgedichtet eingesetzt ist, und wobei die erste Einmündung (36) dieses Übergangskanals (34) in den Anschlußstutzen (20, 22) mündet, und die zweite Einmündung (38) des Übergangskanals (34) im Kühlplattenkörper (12) gegenüber der Einmündung des Kühlkanals (14) in die Aussparung liegt.
Kühlplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (14) im Kühlplattenkörper (12) einen ersten Querschnitt und der Anschlußstutzen (20, 22) einen zweiten Querschnitt aufweist, wobei im Übergangskanal (34) des Übergangsstücks (24) der Übergang vom ersten auf den zweiten Querschnitt progressiv erfolgt.
Kühlplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (14) im Kühlplattenkörper (12) einen länglichen Querschnitt und der Anschlußstutzen (20, 22) einen kreisrunden Querschnitt aufweist, wobei im Übergangskanal (34) des Übergangsstücks (24) der Übergang vom länglichen auf den kreisrunden Querschnitt progressiv erfolgt.
Kühlplatte nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (24) einen Ansatzkörper (32) aufweist der aus der Rückseite der Kühlplatte (10) hervorragt.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (20, 22) in das Übergangsstück (24) eingeschweißt oder eingelötet ist.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung für das Übergangsstück (24) von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper (12) eingefräst ist, wobei die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers (12) ist.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung für das Übergangsstück (24) in die Stirnseite (16, 18) des Kühlplattenkörpers (12) einmündet und das Übergangsstück (24) den Kühlkanal (14) stirnseitig verschließt.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlkanal (14) eine Sackbohrung ist, die in den Kühlplattenkörper (12) gebohrt wurde.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlplattenkörper (12) stranggegossen ist und der mindestens eine Kühlkanal (14) als durchgehender Kanal beim Stranggießen eingegossen wurde.
Kühlplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgefertigte Übergangsstück ein Formgußstück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist.
Kühlplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Kühlplattenkörper (12) und dem in die Aussparung eingesetzten Übergangsstück (24) vorhandener Spalt, rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte für einen Ofen zur Eisen- oder Stahlerzeugung umfassend folgende Schritte:
Fertigen eines Kühlplattenkörpers (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit mindestens einem Kühlkanal (14) der sich im wesentlichen parallel zur Rückseite des Kühlplattenkörpers (12) erstreckt, wobei der fertige Kühlplattenköper (12) mindestens eine von außen zugängliche Aussparung aufweist in die der Kühlkanal (14) einmündet;

Einpassen eines Formstücks (24, 124) in die Aussparung des fertigen Kühlplattenkörpers (12);

Anordnen eines Anschlußstutzens (20, 22) an Rückseite des Kühlplattenkörpers (12), derart daß der Anschlußstutzens (20, 22) eine Einmündung in den Kühlkanal ausbildet, und daß das in die Aussparung eingesetzte Formstück (24, 124) im Bereich dieser Einmündung eine Umlenkfläche (34, 134) für das Kühlmedium ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei:
die Aussparung in axialer Verlängerung des Kühlkanals (14) ausgebildet wird; und

die Umlenkfläche (134) durch eine Stirnfläche des Formstücks (124) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Kühlkanal (14) durch einen Kanal ausgebildet wird der eine Einmündung (126) in eine Stirnfläche des Kühlplattenkörpers (12) ausbildet, wobei das Formstück als Stopfen (124) in diese Einmündung (126) eingesetzt wird und sich bis zur Einmündung des Anschlußstutzens (20, 22) in den Kühlkanal (12) erstreckt, wo er die Umlenkfläche für das Kühlmedium ausbildet
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Umlenkfläche (134) durch ein abgeschrägtes Ende des Formstücks (124) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Formstück ein vorgefertigtes Übergangsstück (24) ist, das als Umlenkfläche einen internen, bogenförmigen Übergangskanal (34) aufweist, der in dem Übergangsstück (24) eine erste und eine zweite Einmündung ausbildet, wobei das Übergangsstück (24) in eine entsprechend angepaßte Aussparung im kupfernen Kühlplattenkörper (12), in die der Kühlkanal (14) eine Einmündung ausbildet, nach außen abgedichtet eingesetzt ist, und wobei die erste Einmündung (36) dieses Übergangskanals (34) in den Anschlußstutzen (20, 22) mündet, und die zweite Einmündung (38) des Übergangskanals (34) im Kühlplattenkörper (12) gegenüber der Einmündung des Kühlkanals (14) in die Aussparung liegt
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Kühlkanal (14) im Kühlplattenkörper (12) einen ersten Querschnitt und der Anschlußstutzen (20, 22) einen zweiten Querschnitt aufweist, wobei im Übergangskanal (34) des Übergangsstücks (24) der Übergang vom ersten auf den zweiten Querschnitt progressiv erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Kühlkanal (14) im Kühlplattenkörper (12) einen länglichen Querschnitt und der Anschlußstutzen (20, 22) einen kreisrunden Querschnitt aufweist, und im Übergangskanal (34) des Übergangsstücks (24) der Übergang vom länglichen auf den kreisrunden Querschnitt progressiv erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22, wobei das Übergangsstück (24)-einen Ansatzkörper (32) aufweist der aus der Rückseite der Kühlplatte (10) hervorragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der Anschlußstutzen (20, 22) in das Übergangsstück (24) eingeschweißt oder eingelötet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Aussparung für das Übergangsstück (24) von der Rückseite her in den kupfernen Kühlplattenkörper (12) eingefräst wird, und die Tiefe der Aussparung kleiner als die Dicke des Kühlplattenkörpers (12) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Aussparung für das Übergangsstück (24) in die Stirnseite (16, 18) des Kühlplattenkörpers (12) einmündet und das Übergangsstück (24) den Kühlkanal (14) stirnseitig verschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei der mindestens eine Kühlkanal (14) eine Sackbohrung ist, die in den Kühlplattenkörper (12) gebohrt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei Kühlplattenkörper (12) stranggegossen wird und der mindestens eine Kühlkanal (14) als durchgehender Kanal beim Stranggießen eingegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei das vorgefertigte Übergangsstück ein aus Kupfer oder einer Kupfertegierung formgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei ein zwischen dem Kühlplattenkörper (12) und dem in die Aussparung eingesetzten Übergangsstück (24) vorhandener Spalt, rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet wird.