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Title:
COPPER COOLING PLATE FOR METALLURGICAL FURNACES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/020045
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the prior art, copper cooling plates (10) are fixed to the furnace armour plate (15) of metallurgical furnaces by elastically, gas tightly connecting the coolant pipes (13, 14) to said furnace armour plate (15) using compensators (16) and by welding. This prevents the fixture from being destroyed by heat-related alternating bending stresses. According to the invention, at least one fixed-point fixing element (11) is located near the coolant tubes (13, 14). As a result, at least some of the compensators (16) that are usually provided are no longer required and the costs are reduced.

Inventors:
KORBIK ELMAR (DE)
KUBBUTAT AXEL (DE)
REUFER FRANZ (DE)
BRANDT MARY (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/008726
Publication Date:
March 22, 2001
Filing Date:
September 07, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHLOEMANN SIEMAG AG (DE)
KORBIK ELMAR (DE)
KUBBUTAT AXEL (DE)
REUFER FRANZ (DE)
BRANDT MARY (DE)
International Classes:
C21B7/10; F27B1/24; F27D1/12; (IPC1-7): C21B7/10
Foreign References:
DE19806788A11999-08-26
FR2345680A11977-10-21
US5904893A1999-05-18
DE710923C1941-09-23
EP0837144A11998-04-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 07 31 August 1995 (1995-08-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 08 30 August 1996 (1996-08-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 02 31 March 1995 (1995-03-31)
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske, Grosse Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Kupferkühtptatte für mit einer feuerfesten Auskleidung und einem äuße ren Ofenpanzerblech versehene metallurgische Öfen, wie Hochöfen, Schmelzoder Schmetzreduktionsöfen, die von einem Kühimittel durch strömt zwischen dem Ofenpanzerblech und der feuerfesten Ausmaue rung angeordnet ist, wobei die Kühimittelrohre der Kupferkühiplatte zum Zuführen und zum Abführen des Kühlmittels durch das Ofenpanzerblech nach außen geführt und mit dem Ofenpanzerblech gasdicht verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferkühiplatte (10,10') zusätzlich zur Befestigung durch die mit dem Ofenpanzerblech (15) verschweißten Kühimittelrohre (13,14) durch mindestens ein mit dem Ofenpanzerblech (15) verschweißtes FestpunktBefestigungselement (11), beispielsweise einem Befesti gungsbolzen, mit dem Ofenpanzerblech (15) verbunden i s t.
2. Kupferkühtptatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferkühlplatte (10,10') zusätzlich durch mindestens ein LospunktBefestigungselement (12), das thermische Ausdehnungsbe wegungen der Kupferkühtptatte (10,10') in horizontaler und vertikaler Richtung zulässt, beispielsweise einer Befestigungsschraube, mit dem Ofenpanzerblech (15) fest verbunden ist.
3. Kupferkühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere FestpunktBefestigungselemente (11) im oberen und/oder unteren Teil der Kupferkühiplatte (10,10') in unmittelbarer Nä he der Kühimittelrohre (13,14) angeordnet sind.
4. Kupferkühiplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere FestpunktBefestigungselemente (11) in der Mitte der Kupferkühlplatte (10,10') angeordnet sind.
5. Kupferkühiplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Kühimittelrohre (13,14) ohne Verwendung eines Kompensators direkt mit dem Ofenpanzerblech (15) verschweißt sind.
Description:
Kupferkühiplatte für metallurqische Öfen Die Erfindung betrifft eine Kupferkühiplatte für mit einer feuerfesten Auskleidung und einem äußeren Ofenpanzerblech versehene metallurgische Öfen, wie Hochöfen, Schmeiz-oder Schmeizreduktionsöfen, die von einem Kühlmittel durchströmt zwischen dem Ofenpanzerblech und der feuerfesten Ausmauerung angeordnet ist, wobei die Kühimittelrohre der Kupferkühiplatte zum Zuführen und Abführen des Kühlmittels durch das Ofenpanzerblech nach außen geführt und mit dem Ofenpanzerblech gasdicht verschweißt sind.

Kupferkühiplatten (sogenannte Cu-Staves) aus Kupfer oder einer niedrig le- gierten Kupferlegierung mit in ihrem Inneren angeordneten Kohlmittelkandlen, gefertigt durch Walzen, Schmieden oder Gießen, haben im Normalfall vier Kühimittelrohre an der oberen und vier Küh ! mittetrohre an der unteren Seite, wobei es jedoch auch weniger oder mehr Kühtmittetrohre sein können, entspre- chend der Anzahl der vorhandenen Kühimittelkanäle.

Es ist bekannt, Küh) p ! atten eines Ofenkühisystems auf unterschiedliche Arten an der Innenoberfläche des Ofenpanzerblechs zu befestigen. Infolge der wechselnden thermischen Ausdehnung der Kühiplatten bei unterschiedlichen Wärmebelastungen, bedingt durch den Betrieb des Ofens, ist die Art der Befe- stigung der Kühlplatten von großer Bedeutung.

So ist es aus der DE 27 43 380 A1 bekannt, aus Gusseisen gefertigte Kühl- platten am Ofenpanzer eines Hochofens mit Schrauben zu befestigen, die nach außen mit einer Dichthaube versehen sind. Nachteil bei dieser Befestigungsart ist, dass sich bei hohen Wärmeblastungen der Kühiplatten diese Befestigungs- schrauben ausdehnen und sich die Kühlplatten in Richtung Ofenmitte bewegen können, wodurch heißes Ofengas durch den Spalt zwischen den Kühlplatten und dem Ofenpanzer strömt und die Ofenpanzerung unkontrolliert erwarmt.

In der DE 31 00 321 C1 wird deshalb vorgeschlagen, in die Kühiplatten Schutz- rohre einzugießen, die die Kühimittelrohre im Bereich der Ofenpanzerungs- durchführungen mit Abstand umgeben, wobei die Öffnungen im Ofenpanzer gegen Austreten der Ofengase abgedichtet sind und wobei mindestens eines dieser Schutzrohre durch Festschweißen an den Ofenpanzer als Festlager dient und in gleicher Ebene liegende weitere Schutzrohre als horizontal ver- schiebbare Lagerungen ausgebildet sind. Weiterhin ist mindestens ein-dieser als Festlager dienenden Schutzrohre-gegenüberliegendes Schutzrohr als ver- tikal verschiebbare Lagerung und die in dieser Ebene liegenden weiteren Schutzrohre als Loslager ausgebildet. Jedes Kühtmittetrohr ist über eine Scheibe mit einem Metallkompensator verbunden, der von einem Schutzge- häuse umgeben ist und gasdicht direkt oder über einen Rohrstutzen am Ofen- panzer angeschweißt ist, um die Befestigungsstelle der Kühiplatte mittels Schutzrohren gegenüber einem unerwünschten Ofengasaustritt abzudichten.

Aus der DE 296 08 464 U1 ist es bekannt, die Kühtptatte ausschließlich mit Hilfe ihrer Kühtmittetrohre am Ofenpanzer zu befestigen. Dabei werden die Kühtmittetrohre durch Bohrungen im Ofenpanzer geführt und mittels eines an einem Rohransatz verschweißten Kompensators einerseits und mittels einer Schweißstelle zwischen Kompensator und Kühtmittetrohr andererseits elastisch mit dem Ofenpanzer verbunden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Befestigung für Kupferkühiplatten an einer Ofenpanzerung anzugeben, wodurch ohne größeren Aufwand die Kupferkühl- platte montiert und demontiert werden kann und die es gestattet, dass zumin- dest auf ein Teil der sonst üblichen Kompensatoren verzichtet werden kann und die auch wechselnden thermischen Belastungen gegenüber beständig ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Kupferkühtptatte der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Kupferkühiplatten zusätzlich zur Befestigung durch die mit dem Ofenpan- zerblech verschweißten Kühimittelrohre durch mindestens ein mit dem Ofen- panzerblech verschweißtes Festpunkt-Befestigungselement, beispielsweise einem Befestigungsbolzen, mit dem Ofenpanzerblech verbunden ist. Gemäß der Erfindung sind dabei zwei grundsätzliche Befestigungsvarianten denkbar, die je nach Größe der Kupferküh) p ! atte und Anzahl der Kühimitteikanäle bzw.

Küh) mitteirohre zur Anwendung gelangen können.

Beispielsweise ist es möglich, die Kupferkühiplatte an einem Befestigungsbol- zen oder an einem anderen Befestigungselement aufzuhängen, der bzw. das sich in unmittelbarer Nähe zu den oberen und/oder unteren Kühtmittetrohren befindet, die durch die Ofenpanzerung hindurchführen. Das Befestigungsele- ment ist dabei so mit der Ofenpanzerung und der Kupferkühiplatte verbunden, dass das Befestigungselement als Festpunkt in allen räumlichen Richtungen wirkt. Die unmittelbare Nähe des Befestigungselements zu den Kühtmittetroh- ren einerseits sowie die sehr niedrige thermische Ausdehnung des Kupfers an- dererseits führen dazu, dass die aufgrund von Temperaturschwankungen zu erwartenden thermischen Ausdehnungen relativ zwischen dem Befestigungs- element und den benachbarten Kühlmittelrohren so gering ausfallen, dass auf die Kompensatoren an diesen Kühimittelrohren verzichtet werden kann. Die Kühtmittetrohre können also direkt, d. h. ohne Kompensatoren, mit der Ofen- panzerung verschweißt werden und stellen damit weitere Festpunkte dar. Die übrigen Kühtmittetrohre werden wie bisher üblich mit Kompensatoren am Ofen- panzerblech befestigt und stellen somit Lospunkte in allen Raumrichtungen dar.

Die Kupferkühiplatte ist darüber hinaus an weiteren Lospunkten mittels entspre- chender Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben, mit dem Ofenpan- zerblech verbunden, durch die Bewegungen aufgrund thermischer Ausdehnung in vertikaler/horizontaler Richtung möglich sind.

Eine weitere Variante für die Befestigung einer Kupferkühtptatte besteht darin, die Kupferkühtptatte mit mindestens einem Festpunkt-Befestigungselement- etwa in der Mitte der Kupferkühiplatte-zu versehen. Die Kupferkühtptatte, mit zusätzlichen Lospunkt-Befestigungselementen versehen, kann dann gänzlich ohne Kompensatoren am Ofenpanzerblech verschweißt werden, wobei alle Kühimittelrohre dann als weitere Festpunkte wirken. Die zu erwartenden ther- mischen Ausdehnungen zwischen den auf diese Weise vorhandenen Fest- punkten sind so gering, dass sie vernachlässigt werden können und somit keine Kompensatoren mehr benötigt werden. Der Wegfall der Kompensatoren stellt durch den verminderten Montage-und SchweiBaufwand einen erheblichen Vorteil dar, da ein Kompensator zum einen am Ofenpanzerblech und zum an- deren am Rohrstutzen der Kupferkühlplatte gasdicht angeschweißt werden müsste.

Diejenigen Kühimittelrohre, die ohne Kompensatoren gemäß der Erfindung auskommen, werden gasdicht von außen direkt am Ofenpanzerblech ange- schweißt und entweder mit Hilfe einer Lochschablone angeordnet oder mit ei- nem einfachen zylindrischen Topf angebracht, der den Abstand des Festpunk- tes des angeschweißten Kühlmittelrohres zum Körper der Kupferkühtptatte noch vergrößert.

Mit der Befestigung der Kupferkühiplatte gemäß der Erfindung können dem- nach Kupferkühlplatten in metallurgischen Öfen, insbesondere Hochöfen oder sonstigen Schmelz-und Schmeizreduktionsöfen somit einfacher, schneller und kostengünstiger montiert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungs- beispielen näher erläutert, wobei gleiche Konstruktionsteile mit gleichen Be- zugsziffern gekennzeichnet sind. Es zeigen : Fig. 1 eine anschlussseitige Draufsicht auf eine Kupferkühiplatte mit ei- nem oben angeordneten Festpunkt-Befestigungselement, Fig. 2 eine Seitenansicht der Kupferkühiplatte mit Ofenpanzerblech gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine anschlussseitige Draufsicht auf eine Kupferkühiplatte mit zwei in der Mitte der Kupferkühiplatte angeordneten Festpunkt- Befestigungselementen, Fig. 4 eine Seitenansicht der Kupferkühiplatte mit Ofenpanzerblech gemäß Fig. 3.

In den Figuren 1 und 2 ist in einer Draufsicht (Fig. 1) und in einer Seitenansicht (Fig. 2) eine Kupferkühlplatte 10 dargestellt mit vier Kühimittelkanälen (nicht sichtbar), deren Kühimittelrohre 13,14 zum Zuführen und Abführen des Kühl- mittels am oberen und am unteren Teil der Kupferkühiplatte 10 angeordnet sind. In unmittelbarer Nähe der oberen Kühimittelrohre 13 ist als Festpunkt- Befestigungselement 11 ein Befestigungsbozen angeordnet, der mit einer Scheibe 17 am Ofenpanzerblech 15 angeschweißt ist.

Durch die örtliche Nähe des Festpunkt-Befestigungselements 11 zu den Kühl- mittelrohren 13 können diese Kühimittelrohre 13 ohne die sonst üblichen Kom- pensatoren direkt mit dem Ofenpanzerblech 15 mit einer Scheibe 17 ver- schweißt werden.

Die unteren Kühimittelrohre 14, die örtlich zu weit vom Festpunkt- Befestigungselement 11 entfernt sind, sind unverändert mit Kompensatoren 16 mit dem Ofenpanzerblech 15 verbunden.

Weiterhin sind noch mehrere Lospunkt-Befestigungselemente 12, in diesem Ausführungsbeispiel Befestigungsschrauben, zur weiteren Befestigung der Kupferkühlplatte 10 an dem Ofenpanzerblech 15 über die Fläche der Kupfer- kühiplatte 10 symmetrisch verteilt angeordnet.

Durch die erfindungsgemäße Befestigung der Kupferkühiplatte 10 an dem Ofenpanzerblech 15 werden auftretende Kräfte durch thermische Ausdehnung problemlos aufgenommen, wobei die oberen Kühimittelrohre 13 und der Befe- stigungsbozen 11 als Festpunkte, die unteren Küh ! mitte) rohre 14 mit Kompen- satoren 16 in alle raumlichen Richtungen als Lospunkte und die Befestigungs- schrauben 12 in vertikal/horizontaler Richtung ebenfalls als Lospunkte wirken.

In den Figuren 3 und 4 ist in einer Draufsicht (Fig. 3) und in einer Seitenansicht (Fig. 4) eine weitere Befestigungsart bzw. Ausführungsform einer Kupferkühl- platte 10'in Verbindung mit dem Ofenpanzerblech 15 gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Festpunkt- Befestigungselemente 11 (Befestigungsbolzen) in der Mitte der Kupferkühlplatte 10'angeordnet. Zusätzlich sind, wie auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, weitere Lospunkt-Befestigungselemente 12 (Befestigungsschrauben) vorhanden. Bei dieser in den Figuren 3 und 4 gezeigten Befestigungvariante kann auf sämtliche Kompensatoren verzichtet werden, da die thermischen Aus- dehnungen relativ zwischen den Festpunkt-Befestigungselementen und den Festpositionen der oberen und auch der unteren Kühimittelrohre 13 so gering sind, dass diese vernachlässigt werden können. Die Befestigung der Kupfer- kühiplatte 10'besteht demnach bei dieser Variante aus den Festpunkten der Befestigungsbolzen 11 und der angeschweißten Kühlmittelrohre 13,14 sowie den Lospunkten (in vertikal/horizontaler Richtung) der Befestigungsschrauben 12.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern insbesondere im Hinblick auf die Anzahl und Anordnung der Fest- punkt-und Lospunkt-Befestigungselemente sowie auf ihre Ausbildung als Bol- zen bzw. Schrauben sind je nach Größe der Kupferkühtptatten entsprechende Variationen möglich, wenn dadurch der Wegfall von Kompensatoren im Sinne der Erfindung ermöglicht wird.