Bei modernen Hochöfen besteht die Ofenwandkühlung aus sogenannten Staves, die den Ofenpanzer zum Ofeninnern hin auskleiden. Ein solcher Stave ist eine Kühiplatte die einen rechteckigen, massiven Plattenkörper umfasst, in den mehrere senkrechte Kühlkanäle integriert sind. Der massive Plattenkörper kann aus Gusseisen (insbesondere GGG, d. h. Gusseisen mit Kugelgraphit) oder aus Kupfer, bzw. einer Kupferlegierung, gefertigt sein. Bei Kühiplatten aus Gusseisen werden die Kühlkanäle meistens durch eingegossene, U-förmig gebogene Stahlrohre ausgebildet, wobei die Enden des Rohrs als Anschluss- stutzen des Kühlkanals aus der Rückseite des Plattenkörpers herausgeführt sind. Bei Staves aus Kupfer werden die Kühlkanäle z. B. in den Plattenkörper gebohrt. Es ist jedoch ebenfalls bekannt, kupferne Staves durch Stranggießen herzustellen, wobei die Kühikanäle dann beim Stranggießen eingegossen werden. In beiden Fällen werden dann von der Rückseite des kupfernen Plattenkörpers je zwei Anschlussbohrungen pro Kühikanal gebohrt, die zentral in das obere, bzw. untere Ende des Kühikanal einmünden. In diesen An- schlussbohrungen werden dann Rohrstutzen als Anschlussstutzen eingelötet oder eingeschweißt. Über ihre Anschlussstutzen sind die Kühiplatten in einen Wasserkühikreislauf des Hochofens eingebunden. Mehre Kühiplatten sind hierbei kühlwasserseitig in Reihe geschaltet. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls auf die WO 00/36154 verwiesen, welche die Aufgabe gelöst hat, die Strömungsverluste bei kupfernen Kühiplatten mit eingegossenen, bzw. ge- bohrten Kühikanälen zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Formstück in eine Aussparung im Kühiplattenkörper eingesetzt ist und einen strömungsoptimierten Umlenkkanal für das Kühlmedium ausbildet.

Bei der Auslegung des Wasserkühikreislaufes des Hochofens ist zu be- achten, dass die Bildung eines Dampffilms entlang der Wand eines Kühlkanals

unbedingt vermieden werden muss. Ein solcher Dampffilm weist in der Tat einen sehr großen Wärmeübergangswiderstand auf, so dass die Kühlung des Plattenkörpers im Bereich des Dampffilms stark beeinträchtigt wird und es zu einer lokalen Überhitzung des Plattenkörpers kommen kann. Um eine solche Dampffilmbildung sicher zu vermeiden wird, besonders in thermisch stark belasteten Bereichen, mit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten (d. h. 1,5 bis 2,0 m/s) in den Kühikanälen der Kühiplatten und kleinen Temperaturdiffe- renzen des Kühlwassers zwischen Ein-und Austritt gearbeitet (in der Regel 3°C bis 5°C). Es müssen folglich große Kühlwassermengen im Wasserkühikreislauf des Hochofens umgewälzt werden (bei einem Hochofen mit einem Gestell- durchmesser von 10 m können dies 2500 bis 3000 m3/h sein). Diese großen Kühlwassermengen verteuern den Wasserkühikreislauf durch große Rohrquer- schnitte und Pumpen. Durch die relativ niedrige Rücklauftemperaturen werden relativ aufwendige Rückkühlanlagen erforderlich. Die Betriebskosten, wie z. B. die Energiekosten für den Betrieb der Umwälzpumpen und die Kosten für die Wasseraufbereitung, sind durch die großen Kühlwassermengen ebenfalls sehr hoch.

Aus der Patentliteratur sind viele Vorschläge bekannt die Kühlung von metallurgischen Ofen durch das Erzeugen von turbulenten Strömungen in Kühlelementen zu verbessern.

Die DE 29721941 U1 beschreibt z. B. eine in die Wand eines Elektroofens integrierte Kühimittelleitung, die im Leitungsinnenraum Schikanen zur Erzeu- gung von lokalen Turbulenzen und/oder Steigerung der Durchflussgeschwin- digkeit enthält. Hierdurch soll eine sich eine eventuell bildende Dampfschicht ständig wieder abbauen. Allerdings wird in der DE 29721941 U1 von einer Strömungsgeschwindigkeit von 4 m/s ohne Einbauten und weniger als 3 m/s, bzw. 2,5 m/s mit Einbauten ausgegangen, was natürlich immer noch wesentlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten sind, als sie in den Kühlkanälen der Staves vorliegen.

Die US 4,210,101 befasst sich mit der Kühlung von einem Hochofen mit- tels sogenannten Kühikästen. Im Gegensatz zu Staves, sind solche Kühikästen

Hohlkörper mit einer regelrechten Kühlkammer. Die US 4,210,101 schlägt vor, durch Einbauten in dieser Kühlkammer eine spiralförmige Bewegung des Kühlwassers zu erzeugen. Hierdurch soil die Kühlung des Kühikastens verbes- sert werden. Für die Kühlung von modernen Hochöfen werden heute jedoch keine Kühikästen, sondern vorwiegend kupferne und gusseiserne Staves eingesetzt.

Die SU 386 993 von 1970 betrifft einen Hochofenkühler mit einem gegos- senen Gehäuse das eine Kühischlange enthält. Die Kühlschlange weist einen Kühlwasserzulauf und einem Kühlwasserrücklauf auf. In den Kühlwasserzulauf ist eine Spiralmembrane eingebaut, die einen Wirbel erzeugt und eine turbu- lente Strömung in der Kühischlange bewirkt, so dass eine bessere Kühlleistung erreicht wird. Hochofenkühler dieser Bauart konnten sich nicht durchsetzen.

Die SU 439 678 von 1971 betrifft einen rohrförmigen Kühler für metallurgi- sche Öfen. Schikanen in dem Kühlerinnenraum sollen durch Verwirbelung eine turbulente Strömung erzeugen, wodurch der Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem Kühlelement und dem Kühimedium zunimmt.

Die LU 88010 betrifft einen Wandkühler aus Rohren für einen Lichtbogen- ofen. Parallele Rohrsegmente sind mittels kurzen Rohrstücken verbunden, welche die Kühiflüssigkeit tangential aus einem Rohrsegment ableiten und auch wiederum tangential in das nächste Rohrsegment einspeisen. Hierdurch wird ein spiralförmiger Kühistrom in den parallelen Rohrsegmenten erzeugt, was die Kühileistung des Wandkühlers steigern soll.

Betreffend Staves verbleibt anzumerken, dass ihre Kühlleistung nur unwe- sentlich durch den wasserseitigen Wärmeübergangskoeffizient beeinflusst wird, so dass eine turbulente Strömung in den Kühikanälen des Staves nicht unbe- dingt eine wesentlich bessere Kühlleistung gewährleistet. Andrerseits verursa- chen turbulente Strömungen natürlich wesentlich mehr Druckverluste, so dass eine turbulente Strömung in den Kühikanälen der Staves nicht von vornherein von Vorteil ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kühlen eines Hochofens mit Staves vorzuschlagen, das es ermöglicht sowohl die

Investitionskosten als auch die Betriebskosten für den WasserkGhlkreisleiuf wesentlich zu reduzieren, ohne hierbei an Sicherheit zu verlieren. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, besonders in thermisch stark belasteten Bereichen des Hochofens, der Kühlwasserdurchsatz derart herabgesetzt, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals kleiner als 1,0 m/s ist, ja sogar kleiner als 0,5 m/s sein kann. Hierzu ist festzustellen, dass bis zur vorliegenden Erfindung für den Fachmann die Regel galt, dass der Kühlwasserdurchsatz in den Kühikanälen der Staves derart festgelegt wird, dass eine mittlere Strö- mungsgeschwindigkeit des Kühlwassers von mindestens 1,5 m/s gewährleistet wird. Den Kühikanäien mit dem reduziertem Durchfluss wird hierbei eine Wirbelvorrichtung derart vorgeschaltet, dass sie eine schraubenförmige Strö- mung der Kühiflüssigkeit um die Längsachse des Kühlkanals erzeugt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Kühiflüssigkeit weist demnach im Kühikanal eine Axial-und eine Umfangskomponente auf. Die Axialkomponente bestimmt den Durchfluss im Kühikanal. Die Umfangskomponente hat hingegen keinen Einfluss auf den Durchfluss im Kühikanal. Sie ermöglicht somit die Strömung- geschwindigkeit der Kühiflüssigkeit in der Nähe zur Wand des Kühlkanals zu erhöhen, ohne dass hierbei der Durchfluss der Kühiflüssigkeit im Kühikanal erhöht wird. Hierdurch wird es möglich die benötigte Sicherheit gegen Dampf- filmbildung zu gewährleisten und trotzdem den Durchfluss der Kühiflüssigkeit im Kühikanal klein zu halten. Kleinere Kühlwassermengen verbilligen den Kühl- kreislauf durch kleinere Rohrquerschnitte, kleiner Umwälzpumpen und kleinere Rückkühlanlagen. Die zusätzlichen Wirbelvorrichtungen verursachen zwar eine leichte Verteuerung der Kühiplatten, jedoch ist diese Verteuerung wesentlich niedriger als die vorerwähnten Einsparungen. Das erfindungsgemäße Verfah- ren verursacht weiterhin niedrigere Betriebskosten, insbesondere durch Einsparung an Energiekosten für die Umwälzung. Die zusätzlichen Wirbelvor- richtungen verursachen zwar einen zusätzlichen Druckverlust in den Küh ! p) at- ten, letzterer wird jedoch bei weitem dadurch kompensiert, dass die im Hoch- ofenkühikreis umgewälzten Wassermengen erfindungsgemäß stark reduziert

werden. Es ist weiterhin hervorzuheben, dass durch den geringeren Kühlwas- serdurchsatz, eine gröBere Temperaturdifferenz zwischen Rücklauf und Zulauf des Kühlwassers erzielt wird. Hierdurch wird ein besserer Wirkungsgrad der Rückkühlung erreicht.

In thermisch schwächer belasteten Bereichen des Hochofens können Kühiplatten ohne Wirbelvorrichtung eingesetzt werden, wobei der Kühlwasser- durchsatz dann derart ausgelegt ist, dass die mittlere Strömungsgeschwindig- keit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühlkanals mindestens 1,5 m/s beträgt. Diese Küh1platten ohne Wirbelvorrichtung werden dann vorteilhaft mit dem Kühlwasser beaufschlagt das sich bereits in den Kühiplatten mit Wirbelvorrichtung erwärmt hat. Hierzu wird ein Kühikanal mit Wirbelvorrich- tung einer ersten Kühiplatte mit einem Kühikanal ohne Wirbelvorrichtung einer zweiten Kühipatte in Reihe geschaltet. Der Querschnitt des Kühlkanals ohne Wirbelvorrichtung kann hierbei durch einen zentralen Verdrängungskörper ringförmig reduziert sein, so dass, bei gleichem Kühlwasserdurchsatz, die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsach- se des Kühlkanals kleiner als 1,0 m/s im Kühikanal mit Wirbelvorrichtung ist und mindestens 1,5 m/s im Kühikanal mit Verdrängungskörper beträgt.

In einer ersten Ausführung umfasst die Wirbelvorrichtung einen Einlass- stutzen der die Kühiflüssigkeit innerhalb des Plattenkörpers tangential in den Kühikanal einleitet. Die schraubenförmige Strömung der Kühiflüssigkeit um die Längsachse des Kühlkanals wird somit unmittelbar am Anfang des Kühlkanals erzeugt.

Die Wirbelvorrichtung kann die Kühiflüssigkeit jedoch auch außerhalb des Plattenkörpers tangential in einen Anschlussstutzen einleiten der aus dem Plattenkörper herausgeführt ist.

Der Kühikanal weist normalerweise eine glatte Oberfläche zur Kühiflüssig- keit auf. Um die schraubenförmige Strömung der Kühlflüssigkeit um die Längs- achse des Kühlkanals zu unterstützen kann der Kühlkanal jedoch auch, wie ein Kanonenlauf, eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweisen. Aus dem gleichen Grund kann man in den Kühikanal auch mindestens einen axialen

Dralikörper integrieren.

Der Küh ! kana ! kann ebenfalls einen zentralen Verdrängungskörper auf- weisen, so dass in dem Kühikanal ein Ringkanal für die Kühiflüssigkeit ausge- bildet ist. Bei gleicher Wärmeaustauschfläche zum Kühlwasser (d. h. gleichem Durchmesser des Kühlkanals) und gleichem Durchfluss, vergrößert der zentrale Verdrängungskörper die axiale Strömungsgeschwindigkeit der Kühiflüssigkeit im Kühikanal und erhöht somit ebenfalls die Sicherheit gegen Dampffilmbildung.

In anderen Worten, durch den zentralen Verdrängungskörper man kann mit einem geringeren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühtptatte durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.

Im Hochofen werden kupferne Kühiplatten mit Wirbelvorrichtung vorteilhaft im Bereich des Kohlensacks und des unteren Schachts eingesetzt. In diesen Bereichen ist die thermische Belastung in der Tat am größten. Im Bereich des oberen Schachts des Hochofens können dann z. B. Kühiplatten aus Gusseisen eingesetzt werden, welche schlechtere thermische Eigenschaften aufweisen, jedoch verschließfester als kupferne Kühiplatten sind. Die Kühlkanäle der Kühiplatten aus Gusseisen weisen vorteilhaft einen zentralen Verdrängungs- körper auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren illust- riert. Es zeigen : Fig. 1 : einen Längsschnitt durch eine erste Kühiplatte mit einer Wirbelvorrich- tung ; Fig. 2 : einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2'-2"der Fig. 1 durch die Wirbelvor- richtung der Fig. 1 ; Fig. 3 : einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper ; Fig. 4 : einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper ; Fig. 5 : einen Längsschnitt durch eine zweite Kühiplatte mit einer Wirbelvorrich- tung ;

Fig. 6 : eine Draufsicht auf die Wirbelvorrichtung der Fig. 5 ; Fig. 7 : einen Längsschnitt durch eine Kühiplatte mit Verdrängungskörper ; Fig. 8 : einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper ; Fig. 9 : einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Kühlkanals mit zentralem Verdrängungskörper ; Fig. 10 : einen dreidimensionalen Ausschnitt einer dritten Ausgestaltung einer Kühiplatte mit Wirbelvorrichtungen ; und Fig. 11 : einen dreidimensionalen Ausschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer Kühiplatte mit Wirbelvorrichtungen.

Die Figuren 1,5,7,10 und 11 zeigen Kühiplatten 10,110,210,310,410, auch noch Staves genannt, wie sie in Hochöfen eingesetzt werden. Diese Kühiplatten 10,110,210,310,410 werden hierbei an der Innenseite des Hochofenpanzers angebracht und können zum Ofeninnern hin mit einem feuerfesten Material ausgekleidet werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Kühiplatte 10 umfasst einen im wesentlichen recht- eckigen Plattenkörper 12 aus niedrig legiertem Kupfer, dessen Vorderseite 14 mit Rippen 16 zum Erzielen einer besseren Verbindung mit dem Feuerfestmate- rial versehen ist. Eine glatte Rückseite 18 des Plattenkörper 12 wird dem Ofenpanzer zugekehrt. Diese Rückseite 18, bzw. der ganze Plattenkörper 12, kann eine Krümmung aufweisen, die der Krümmung des Ofenpanzers ange- passt ist.

In Fig. 1 ist ein Kühikanal 20 im Längsschnitt gezeigt. Der Plattenkörper 12 wird von mehreren solchen Kühikanälen durchzogen, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Man beachte dass der Kühikanal 20 an seinen beiden Enden jeweils in axialer Richtung verschlossen ist. Ein solcher Platten- körper 12 kann z. B. vorteilhaft nach dem in der WO 98/30345 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem eine Vorform des Plattenkörpers mit Durchgangskanälen stranggegossen wird. Er kann jedoch auch nach dem in der US 4382585 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wobei die

Kühlkanäle in einen geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock gebohrt werden.

Mit dem Bezugszeichen 22 ist in Fig. 1 und Fig. 2 global eine Wirbelvor- richtung bezeichnet, die dem Kühikanal 20 vorgeschaltet ist. Diese Wirbelvor- richtung 22 umfasst einen trichterförmigen Einlassstutzen 26 der in einen gefrästen Schlitz in der Rückseite 18 des Plattenkörper 12 eingeschweißt, bzw. eingelötet ist. Dieser trichterförmige Einlassstutzen 26 bildet einen sich verjün- genden Einlasskanal 30 mit rechteckigem Querschnitt aus, der in dem Platten- körper tangential in den Kühikanal 20 einmündet. Man beachte, dass die Höhe "h"des Einlasskanals 30 an der Einmündung in den Kühikanal 20 kleiner als der halbe Durchmesser des Kühlkanals 20 ist. Die Breite"b"des Einlasskanals 30 beträgt ungefähr den zweifachen Durchmesser des Kühlkanals 20 (siehe Fig. 1). Der Winkel, a" zwischen den zwei Ebenen 32,34, die den sich verjün- genden Einlasskanal 30 ausbilden, beträgt in der gezeigten Ausführung ungefähr 18°. Durch den tangential Eintritt der Kühiflüssigkeit in den Kühikanal 20 erfährt die Kühiflüssigkeit eine Unfangsbeschleunigung, so dass sich im Kühikanal 20 eine schraubenförmige Strömung um die Längsachse X des Kühlkanals 20 ergibt.

Mit dem Bezugszeichen 40 ist in Fig. 1 ein Auslassstutzen bezeichnet, der die Kühiflüssigkeit aus dem Kühikanal 20 ableitet. In der gezeigten Ausführung ist dieser Auslassstutzen 40 ähnlich wie der bereits beschriebene Einlassstut- zen 26 ausgebildet, das heißt dass die Kühiflüssigkeit auch wiederum tangential aus dem Kühlkanal 20 abgeleitet wird. Es bleibt jedoch anzumerken, dass der tangentiale Austritt der Kühiflüssigkeit aus dem Kühlkanal 20 einen wesentlich geringeren Beitrag zum Aufbau einer schraubenförmigen Strömung der Kühl- flüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 liefert als der tangentiale Eintritt in den Kühikanal 20. In den meisten Fällen kann deshalb auf einen tangentialen Austritt der Kühiflüssigkeit aus dem Kühikanal 20 verzichtet werden. Ein zylindrischer Auslassstutzen kann dann in bekannter Art und Weise mittig in den Kühikanal 20 einmünden.

Wie bereits eingehend erläutert, ermöglicht es die Rotation der Kühiflüs-

sigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20, den Durchfluss der Kühiflüs- sigkeit im Kühikanal zu reduzieren, ohne die Sicherheit gegen Dampffilmbildung zu reduzieren. In anderen Worten, die Kühiplatte 10 kann einen wesentlich geringeren Kühlwasserdurchfluss als bekannte Kühiplatten aufweisen, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühiplatte 10 durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.

Erste Berechnungen haben ergeben, dass man bei einer Rotation des Kühlwassers, den Kühlwasserdurchfluss auf 20 % und weniger des üblichen Kühlwasserdurchflusses reduzieren kann (d. h. dass die mittlere axiale Ge- schwindigkeit im Kühikanal 20 z. B. 0,3 m/s anstatt der üblichen 1,5-2 m/s beträgt). Diese Berechnungen haben ebenfalls erwiesen, dass die durch eine wesentliche Reduzierung des Kühlwasserdurchflusses bedingte Reduzierung der Druckverluste im GesamtkOhlkreislauf des Hochofens, die durch die Rotation des Kühlwassers bedingten zusätzlichen Druckverluste in den Kühl- platten mit Wirbelvorrichtung bei weitem übertrifft. Es erfolgt somit eine wesent- liche Einsparung an Energie für die Umwälzung des Kühlwassers. Durch eine Reduzierung des Kühlwasserdurchflusses erhöht sich natürlich auch die Differenz zwischen Eintritts-und Austrittstemperatur des Kühlwassers, so dass eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung möglich wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann ein zentraler Verdrängungskörper 42 im Kühl- kanal 20 angeordnet werden, so dass in dem Kühikanal 20 lediglich ein Ring- kanal 44 für die Kühiflüssigkeit übrigbleibt. Bei gleichem Durchfluss vergrößert der zentrale Verdrängungskörper 42 hierbei die axiale Strömungsgeschwindig- keit der Kühiflüssigkeit im Kühikanal 20 und erhöht somit ebenfalls die Sicher- heit gegen Dampffilmbildung. In anderen Worten, man kann mit einem geringe- ren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die KOhIplatte durch lokale Dampffilmbildung überhitzt. In Fig. 4 ist als weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ein Kühikanal 20' mit ovalem Querschnitt und einem zentralen Verdrängungskörper 42'gezeigt, der ebenfalls einen ovalen Querschnitt aufweist. Man beachte, dass der ovale Querschnitt zwar größere Strömungsverluste verursacht, jedoch den eindeuti- gen Vorteil aufweist, dass die Wärmeaustauschfläche zur Kühiflüssigkeit

vergrößert werden kann, ohne dass die Dicke des Plattenkörpers 12 vergrößert werden muss. Solche Verdrängungskörper 42,42', die im wesentlichen die gleiche Länge wie der Kühikanal 20,20'aufweisen, werden z. B. axial in den Kühikanal 20,20'eingeschoben, bevor letzterer axial verschlossen wird.

Abstandshalter 46,46', die in gewissen Abständen entlang des Verdrängungs- körpers 42,42'angeordnet sind, zentrieren hierbei den Verdrängungskörper 42, 42 auf der Längsachse X des Kühlkanals 20,20'.

Um bei einer dem Kühlkanal 20 vorgeschalteten Wirbelvorrichtung 22 zu gewährleisten, dass eine ausreichende Rotation des Kühlwassers bis zum Ausgang des Kühlkanals 20 vorliegt, kann in den Kühikanal 20 mindestens ein axialer Dralikörper (nicht gezeigt) integriert werden, der die schraubenförmige Strömung der Kühiflüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 unter- stützt. Zum gleichen Zweck kann der Kühikanal 20 auch eine Oberfläche mit schraubenförmigen Zügen aufweisen (nicht gezeigt), die ebenfalls eine schrau- benförmige Strömung der Kühiflüssigkeit um die Längsachse X des Kühlkanals 20 unterstützt. Solche schraubenförmige Züge können auch in der Oberfläche der Verdrängungskörper 42,42'eingearbeitet sein.

Die in Fig. 5 gezeigte Kühiplatte 110 umfasst einen im wesentlichen recht- eckigen Plattenkörper 112 aus GGG (d. h. Gusseisen mit Kugelgraphit), der von mehreren parallelen Kühikanä ! en durchzogen ist. Ein solcher Küh ! kana ! 120 wird durch ein U-förmig gebogenes Rohr 121 ausgebildet, das in den Platten- körper 112 eingegossen ist. Die beiden Enden des Rohrs 121 sind als An- schlussstutzen 123,125 des Kühlkanals 120 aus dem Piattenkörper 112 herausgeführt. Mit dem Bezugszeichen 122 ist in Fig. 5 und Fig. 6 global eine Wirbelvorrichtung 122 bezeichnet, welche die Kühlflussigkeit außerhalb des Plattenkörpers 112 tangential in den Anschlussstutzen 123 einleitet. Wie die Wirbelvorrichtung 22, umfasst auch die Wirbelvorrichtung 122 einen trichterför- migen Einlassstutzen 126. Letzterer ist seitlich an den Anschlussstutzen 123 angeschweißt, so dass er die Kühiflüssigkeit tangential in den Anschlussstutzen 123 einleitet. Im Anschlussstutzen 123 baut sich folglich eine schraubenförmige Strömung auf, die sich anschließend in den eigentlichen Kühikanal 120 fort- pflanzt. Um zu vermeiden, dass die Rotation der Kühiflüssigkeit im Rohrbogen

127 abgebremst wird, kann man den trichterförmigen Einlassstutzen 126 direkt an das untere Ende des geraden Abschnitts des Rohrs 121 anschweißen.

Hierbei muss man jedoch in Kauf nehmen, dass eine Schweißnaht in den Plattenkörper 112 eingegossen wird.

Fig. 7 zeigt ebenfalls eine Kühiplatte 210, die ebenfalls aus Gusseisen gefertigt ist. Diese Kühiplatte 210 unterscheidet sich von der Kühiplatte 110 hauptsächlich dadurch, dass die Wirbelvorrichtung 122, durch einen zentralen Verdrängungskörper 242 ersetzt ist (siehe auch Fig. 8). Dieser zentrale Ver- drängungskörper 242 lässt in dem Kühikanal 220 lediglich einen Ringkanal 244 für die Kühiflüssigkeit übrig. Bei gleicher Wärmeaustauschfläche zum Kühlwas- ser (d. h. gleichem Durchmesser des Kühlkanals 220) und gleichem Durchfluss, vergrößert der zentrale Verdrängungskörper 242 die axiale Strömungsge- schwindigkeit der Kühiflüssigkeit im Kühikanal 220 und erhöht somit ebenfalls die Sicherheit gegen Dampffilmbildung. In anderen Worten, durch den zentralen Verdrängungskörper 242 kann man mit einem geringeren Kühlwasserdurchfluss arbeiten, ohne dass hierbei ein größeres Risiko in Kauf genommen wird, dass die Kühiplatte 210 durch lokale Dampffilmbildung überhitzt.

Der Verdrängungskörper 242 wird z. B. in das Rohr 221 eingeschoben be- vor letzteres gebogen wird. Abstandshalter 246, die in gewissen Abständen entlang des Verdrängungskörpers 242 angeordnet sind, zentrieren hierbei den Verdrängungskörper 242 auf der Längsachse des Kühlkanals 220. Um das Biegen des Rohrs 221 zu erleichtern kann der Ringkanal 244 mit Sand aufge- füllt werden, der nach dem Biegen wieder entfernt wird.

Fig. 9 zeigt, dass auch ein Rohr 221'mit einem abgeflachten Querschnitt in den Plattenköper eingegossen werden kann. Wie bereits weiter oben er- wähnt, weist ein abgeflachter Querschnitt den Vorteil auf, dass die Wärmeaus- tauschfläche zur Kühiflüssigkeit vergrößert werden kann, ohne dass die Dicke des Plattenkörpers vergrößert werden muss. Fig. 9 zeigt ebenfalls, dass in das Rohr 221'mit ovalem Querschnitt ein Verdrängungskörper 242'mit ovalem Querschnitt integriert werden kann.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer kupfernen Kühiplatte 310 im

Bereich des Kühlwassereintritts. Bei dieser Kühiplatte 310 ist die Wirbelvor- richtung durch ein vorgefertigtes, massives Formstück 322 ausgebildet. Letzte- res ist ein massives Gießstück das einen bogenförmigen Übergangskanal 330 mit eingeformten, schraubenförmigen Zügen 331 ausbildet. Letztere erzeugen eine schraubenförmige Strömung der Kühlflussigkeit um die Längsachse des Kühlkanals 320. Ein Anschlussstutzen 333 kann in das Formstück 322 einge- lötet, eingeschweißt oder sogar beim Gießen des Formstück 322 eingegossen werden. Ein massiver Sockelansatz 335 am Formstück 322 erleichtert ein sicheres Befestigen des Anschlussstutzens 333 und dient zusätzlich als Distanzhalter für die Kühiplatte 310 bei der Montage an der Ofenwand. Die Aussparung für das Formstück 322 ist vorteilhaft von der Rückseite her in den kupfernen Kühiplattenkörper 312 eingefräst, wobei die Aussparung in eine Stirnseite 337 des Kühiplattenkörpers 312 einmündet und die Tiefe der Ausspa- rung kleiner als die Dicke des Kühiplattenkörpers 312 ist. Die Nahtstelle zwischen dem Kühiplattenkörper 312 und dem Formstück 322 wird rundum an der Oberfläche zugeschweißt oder zugelötet. Durch die relativ einfache Form dieser Nahtstelle können diese Schweiß-, bzw. Lötarbeiten schnell und sicher ausgeführt werden. Es bleibt anzumerken, dass in der Ausführung nach Fig. 10 der Anschlussstutzen 333 und der Kühikanal 320 im Kühiplattenkörper 312 jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen.

Bei der in Fig. 11 gezeigten Kühiplatte 410, weist der Kühikanal 420 im kupfernen Kühiplattenkörper 412 einen ovalen Querschnitt auf, wohingegen der Anschlussstutzen 433 einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Ein progressiver Übergang vom kreisrunden auf den ovalen Querschnitt wird hierbei durch den Übergangskanal 430 des Formstücks 422 gewährleistet.

Es bleibt anzumerken, dass die Ausführungen der Figuren 10 und 11, im Vergleich zu den Ausführungen der Figuren 1 bis 4, den Vorteil aufweisen, dass das Einleiten des Kühlwassers in den Kühikanal, durch den strömungstechnisch optimierten, bogenförmigen Übergangskanal 330 mit eingeformten, schrau- benförmigen Zügen 331, mit einem wesentlich geringeren Druckverlust erfolgt.

Im Hochofen werden kupferne Kühiplatten 10,310,410 mit Wirbelvor-

richtung besonders vorteilhaft im thermisch stark belasteten Bereich des Kohlensacks und des unteren Schachts eingesetzt. Gusseiserne Kühlplatten 110,210 mit Wirbelvorrichtung und/oder Verdrängungskörper werden beson- ders vorteilhaft im Bereich des oberen Schachts eingesetzt. Der Durchfluss des Kühlwassers in den Kühikanälen der Kühiplatten wird hierbei vorteilhaft derart festgelegt, dass : > in den Kühikanälen mit Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsge- schwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühl- kanals vorteilhaft kleiner als 1,0 m/s, bzw. sogar kleiner als 0,5 m/s ist ; und > in den Kühikanälen ohne Wirbelvorrichtung die mittlere Strömungsge- schwindigkeit des Kühlwassers in Richtung der Längsachse des Kühl- kanals vorteilhaft größer als 1,5 m/s, bzw. sogar größer als 2,0 m/s ist ; wobei diese Geschwindigkeit durch einen eingesetzten Verdrängungs- körper erzielt werden kann.

Abschließend ist anzumerken, dass die vorgestellten Kühiplatten selbst- verständlich nicht nur in Hochofen und anderen Schachtöfen, sondern auch in Tiegelöfen einsetzbar sind.