Derartige Kühlelemente-auch unter dem Begriff Stave bekannt-dienen zur Kühlung von Hochofenwänden, werden üblicherweise zwischen dem Ofen- mantel bzw.-panzer und der Ofenausmauerung angeordnet und sind auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite mit feuerfestem Material versehen.

Es sind Kühlelemente bekannt, bei denen die Kühlkanäle durch in Gußeisen eingegossene Rohre-üblicherweise aus Stahl-gebildet werden. Die das Küh- element durchlaufenden Kühlkanäle sind in der Regel vertikal zur Längsachse des Grundkörpers angeordnet. Diese Platten können neben Gußeisen auch aus Kupferguß bestehen. Weiterhin kennt man geschmiedete oder gewalzt Kühl- platten aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupferlegierung, deren Kühika- näle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind, welche durch mechanisches Tiefbohren oder auch durch Fräsen eingebracht werden. Schließlich ist auch bekannt, ein Kühelement aus einem oder einer Mehrzahl von stranggepreßten oder gewalzten Profilabschnitten mit in ihrem Inneren angeordneten Kühimit- telkanälen herzustellen.

Hierbei ist im wesentlichen den bekannten Staves gemeinsam, daß sie einen mit Kühlmittel durchflossenen Bereich durch Anordnung von Kühlkanälen auf- weisen, die in entsprechende, durch die Hochofenwand führende, Rohrstücke für den Kühimitteizulauf und-ablauf münden sowie einen Kantenbereich auf-

weisen, der sich im wesentlichen jenseits der Rohrstücke erstreckt. Diese Kan- tenbereiche werden naturgemäß nicht so intensiv gekühit wie der von den Kühikanälen durchzogene Bereich des Staves. Grund für die weniger intensive Kühlung der Kantenbereiche ist der im Verhältnis große Abstand zwischen dem kühimitteldurchflossenen Bereich und den Ecken bzw. Kanten des Staves, d. h. den endseitigen Bereichen. Die dort anfallende Wärme muß mittels Wärmelei- tung zu dem mit Kühlmittel durchflossenen Querschnitt transportiert werden.

Dies führt an den Ecken und Kanten zu höheren Temperaturen als im restlichen Bereich des Staves und somit zu Wärmespannungen, Überhitzungen und vor- eilendem Verschleiß. Vor allem Staves aus Gußeisen erleiden Materialverluste bevorzugt an den Ecken sowie den Kanten, wodurch schließlich der Hochofen- panzer an diesen Stellen nicht mehr ausreichend geschützt ist und ein Aus- tausch der betreffenden Staves notwendig wird. Bei Kupfer-Staves treten grundsätzlich die gleichen Probleme auf, dies jedoch wegen der sehr viel höhe- ren Wärmeleitfähigkeit des Materials erst später und weniger stark.

Aus geometrischen und fertigungstechnischen Gründen können die Kühlrohre nicht beliebig weit in die Kantenbereiche von Staves geführt werden, um somit eine Verbesserung der Kühlung zu bewirken. An der Außenseite des Hoch- ofenpanzers sind sogenannte Kompensatoren angebracht, die für ein gasdich- tes Herausführen der Kühlrohre aus dem Hochofenpanzer sorgen. Diese erfor- dern aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen die Einhaltung eines be- stimmten vertikalen und horizontalen Mittenabstandes der Kühlrohre zueinan- der. Dieser Abstand ist auch erforderlich, damit der Hochofenpanzer durch zu nah aneinanderliegende Lochreihen nicht zu stark geschwächt wird. Bei Staves mit eingegossenen Rohren ist der Biegewinkel der Rohre je nach Außendurch- messer und Wandstärke begrenzt, so daß eine Biegungsform, wie sie zum Durchlaufen des Kantenbereichs notwendig wäre, nicht erreichbar ist.

Das Problem der schlechteren Kühlung von Ecken und Kanten der Kühlele- mente wird mit der Kühlplatte aus der EP 94 115 821 dadurch gelöst, daß deren Kantenbereiche mit Bohrungen versehen werden, die im Vergleich zu den ei-

gentlichen Kühikanälen schmalere Querschnitte aufweisen. Insgesamt wird durch vertikale und horizontale Bohrungen für den Kantenbereich ein eigenes Kühlsystem mit eigenen Kühimitteleinläufen und-ausläufen vorgeschlagen mit den damit notwendigen Rohrstutzen, die sich durch die Hochofenwand erstrek- ken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement der gattungsbilden- den Art mit einer verbesserten Kühlung in den endseitigen Bereichen, d. h.

Kantenbereichen, zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kühlelement mit den Merkmalen des An- spruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran- sprüchen offenbart.

Im Gegensatz zum Stand der Technik handelt es sich bei der vorgeschlagenen Kühlung nicht um ein separates Kühlsystem mit eigenen Rohrstutzen-die wie- derum die Hochofenwand schwächen-, sondern um eine Veränderung der Kühimittelführung durch Verlängerung der den Grundkörper durchziehenden Kühikanäle in den Bereich der Kanten, unter den auch die Eckbereiche fallen können. Der sich im Kantenbereich erstreckende Kanalquerschnitt ist im Ver- gleich größer und ist derart mit einem (Kühlmittel-) Führungselement versehen, so daß im Fall des Kühimittelabflusses das Kühimittel-vom Grundkörper her strömend-in den Randbereich fließt, umgelenkt wird und im wesentlichen ent- gegen der vorherigen Strömungsrichtung zur Mündung des Rohrstückes zu- rückfließt. Im Falle des Kühimitteizulaufs wird das Kühlmittel zuerst in den Kantenbereich und von dort Richtung Kühfkanaf in den Grundkörper gelenkt. Es ist dabei vorteilhaft, den Querschnitt des Kühlabschnittes zu verdoppeln, d. h., der eigentliche Kühikanalquerschnitt für die Hin-und Zurückströmung bleibt er- halten und damit eine homogene Strömungsgeschwindigkeit innerhalb eines Kühlsystems.

Auf diese Weise wird die Kühlwirkung in den Kanten-bzw. Eckbereichen des Staves verbessert, ohne den Abstand der Kühirohrdurchtritte bzw. Rohrstücke im Ofenpanzer zu verändern, der durch die Kompensatoren bestimmt wird. Ins- gesamt wird somit erreicht, daß das Kühlmittel bis in die Randbereiche des Sta- ves gelangt, wobei der noch verbleibende Abstand zwischen Kühlwasser durchflossenen und nicht durchflossenen Bereichen entscheidend verkürzt wird und zwar auf das Maß, daß auch im regulären Teil des Kühlelementes für eine ausreichende Kühlung ausreicht.

Als besonders bevorzugte Ausführungsform wird vorgeschlagen, den Kanten- bereich des Kühlelementes als separates Endstück auszubilden, das mit Kühl- kanalabschnitten mit Führungselementen versehen ist. Das separate Endstück wird an dem die internen Kühlkanäle führenden Grundkörper befestigt. Das Endstück kann einstückig, beispielsweise als Guß-oder Schmiedeteil, gefertigt sein oder mehrstückig als Schweißkonstruktion. Das Endstück ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es bereits eine entsprechende Bohrung zur Aufnahme des Mündungsbereiches des Rohrstückes für den Kühimitteizufluß oder-abfluß, das sich jeweils durch die Schachtofenwand erstreckt, aufweist.

Bei einem Staves mit einem Grundkörper mit mehreren vertikalen Kühikanälen empfiehlt sich die Anordnung von einem Endstück, dessen Anzahl an Kühlab- schnitten an die Anzahl der internen vertikalen Kühikanäle angepaßt ist. Bei einem sich aus mehreren Profilen zusammensetzenden Stave sind auch eine entsprechende Anzahl an Endstücken denkbar.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlelementes dargestellt. Hierbei zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht von zwei übereinander angeordneten, abschnittswei- se dargestellten, Kühlelementen mit einem erfindungsgemäß vorge- schlagenen Endkopfstück ;

Fig. 2 eine Ansicht der Kühlelemente nach Fig. 1 von der Seite des Ofenpan- zers aus gesehen ; Fig. 3 eine Seitenansicht von zwei übereinander angeordneten, abschnittswei- se dargestellten, Kühlelementen nach dem Stand der Technik ; Fig. 4 eine Ansicht der Kühlelemente nach Figur 3 von der Seite des Ofenpan- zers aus gesehen.

Fig. 1 zeigt abschnittsweise zwei Staves 1,2. Hierbei ist von dem unteren Sta- ves 1 der Kopfbereich mit sich anschließendem Rohrstück 3 für den Kühimitte- labfluß und von dem oberen Staves 2 der untere Endbereich mit sich anschlie- ßendem Rohrstück 4 für den Kühimitteizufluß dargestellt. Die Rohrstücke 3,4 selbst verlaufen durch in die Ofenwand 5 eingebrachte Öffnungen 6,7.

Die Staves 1,2 umfassen jeweils einen Grundkörper 8 mit vertikalen Kühtka- nälen 9. Die Staves bestehen aus Kupfer oder einer niedriglegierten Kupfer- gierung. Zum Ofeninneren hin sind die Staves 1,2 mit Stegen und Nuten 10,11 zur Aufnahme von Feuerfestmaterial versehen. An den Grundkörper 8 des Sta- ves 1 ist kopfseitig ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Endstück 12 ange- schweißt. Dieses weist in Verlängerung zum jeweiligen vertikalen Kühlkanal 9 bzw. der weiteren, wegen des Querschnitts nicht sichtbaren Kühikanäle, des Grundkörpers einen Kanalabschnitt 13 auf, der im Verhältnis zum Querschnitt des vertikalen Kühlkanals 9 einen vergrößerten Querschnitt aufweist und mittels eines Führungselementes 14 teilweise unterteilt wird. Das Führungselement 14 erstreckt sich bei der gezeigten Ausführungsform in direkter Verlangerung der zum Ofenpanzer zeigenden Kanalseite 15 des sichtbaren Kanals des Grund- körpers.

Bei Ausbildung als Gußteils ist auf Höhe des Rohrstückes 3 in das separate Endstück eine entsprechende Bohrung zur Verbindung mit den die Hochofen- wand durchdringenden Rohrstücken eingebracht. Als Schweißkonstruktion

kann das Endstück mehrteilig ausgebildet sein, wobei die Teile dann durch Schweißnähte verbunden werden.

Nachfolgend wird die Wasserführung im unteren Staves 1 in seinem Kopfteil 12 beschrieben, welche durch die Pfeile verdeutlicht ist. Durch das vorgeschlagene Endstück 13 wird das Kühlwasser so geführt, daß es zunächst bis an den un- mittelbaren Rand des Kühlelementes fließt. Anschließend fließt es nach einer 180°-Umlenkung eine kurze Strecke entgegen der vorherigen Strömungsrich- tung und wird dann nochmals um 90° zum Rohrstück 3 hin abgelenkt, um über das Rohrstück 3 und einen nicht dargestellten Krümmer (hier mit gestrichelter Linie angedeutet) zum Rohrstück 4 des jeweils darüber liegenden Staves 2 ge- führt zu werden. Aus dem obersten Stave wird das Kühlwasser dann in den Kühlkreislauf des Hochofens eingespeist.

Die Rohrstücke 3,4 selbst sind mit Kompensatoren 16,17 umgeben, die für die Gasdichtigkeit an den Rohrstücken notwendig sind. Es wird deutlich, daß trotz des durch die Kompensatoren 16,17 bedingten Abstandes der Rohrstücke 3,4 eine optimale Kühlung der Kantenbereiche des Kühlelementes erreicht wird.

Bevorzugt werden die Endstücke bereits vor der Montage mit den Rohrstücken 3 versehen.

Es ist nicht unbedingt notwendig, sowohl das Kopf-als auch Bodenstück des Staves mit dem erfindungsgemäßen Endstück mit veränderter Wasserführung zu ersetzen. Schon die-hier gezeigte-einseitige Änderung der Wasserführung im Kantenbereich erbringt eine höhere Kühileistung an den Kantenbereichen von zwei übereinander angeordneten Staves. Vorteilhafterweise wird ein Stave nur einseitig mit dem separaten Endstück versehen, das zwar im Verhältnis zu zwei Endstücken, d. h. am Kopf-und Fußbereich, länger ausgebildet ist, aber hinsichtlich der Herstellung wirtschaftliche Vorteile aufweist.

Die Anordnung von Staves an der Hochofenwand, die sich daraus ergibt, daß die jeweiligen Staves nur kopfseitig mit Endstücken versehen sind, ist aus Fig. 2 entnehmbar. Die hier dargestellten Staves 1,2 setzen sich aus stranggepreßten oder gewalzten Profilen zusammen, die entlang ihrer Längsseite an ihren Ste- gen verschweißt sind (vgl. gestrichelte Linie). Jeweils ein Profil ist kopfseitig mit einem Endstück 12 mit erfindungsgemäß vorgeschlagener Wasserführung ver- schweißt, was durch die strichpunktierte Linie der Schweißnaht 19 deutlich wird.

Die jeweiligen Rohrstücke für den Wasserzulauf und-ablauf sind von der Naht- stelle 18 zwischen den beiden übereinander angeordneten Staves 1,2 unter- schiedlich weit entfernt. Die Nahtstelle ist demnach nicht mittig angeordnet (vgl.

Fig. 4).

Durch die in Fig. 2 gekennzeichneten Strecken A und A'ist dargestellt, wie sich durch das Vorsehen des wasserdurchflossenen Endstücks 12 mit entsprechen- dem Element für die Wasserführung 14 der Abstand zwischen Kühlwasser durchflossenem Bereich und äußeren Kanten der Staves verkürzt und somit die Verbesserung der Kühlwirkung in Ecken und Kanten erreicht wird.

Es sei erwähnt, daß ein kopfseitig angebrachtes Endstück den Vorteil hat, daß es als Festpunkt für die Aufhängung des Kühlelementes dient. Die Anordnung des Endstücks am unteren Teil des Kühlelementes hat im Gegensatz dazu den Vorteil, daß der Gefahr der Bildung von Luft-oder Dampfräumen entgegenge- wirkt wird, die durch ihre isolierende Wirkung eine gute Kühlung behindern könnten.

Zum Vergleich ist in Fig. 3 die Wasserführung in bisher bekannten Staves dar- gestellt. Teile dieser Kühlelemente, die mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, weisen gleiche Bezugszeichen auf. Die hier dargestellten Staves 20,21 sind mit eingegossenen Rohren 22,23 als Kühlkanäle versehen, die mittels entspre- chender Schutzrohre 24,25 durch entsprechende Öffnungen 6,7 durch die Ofenwand 5 geführt werden. Der Kühlwasserfiuß zwischen zwei Staves ist wie- derum mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Es wird deutlich, daß im Ver-

hältnis zu den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kühlelementen sehr viel grö- ßere Kantenbereiche 26,27 nicht gekühlt werden, die somit einem größeren Verschleiß ausgesetzt sind. Fig. 4 zeigt in Gegenüberstellung zu Fig. 2 eine Ansicht der übereinander angeordneten Kühlelemente 20,21 mit vertikal ver- laufenden Kühikanälen 22,23 nach dem Stand der Technik. Bei diesen bisher üblichen Staveanordnungen wird die Nahtstelle zwischen zwei entlang der Hochofenwand vertikal übereinander angeordneten Staves grundsätzlich im gleichen Abstand von den Kühlkanälen und somit mittig zu den jeweiligen Kan- tenbereichen angeordnet.