Kühlelement zur Kühlung eines metallurgischen Ofens Die Erfindung betrifft ein Kühlelement zur Kühlung eines metallurgischen Ofens, insbesondere der Schlacken-und/oder der Metallzone dieses Ofens, wobei der Ofenpanzer des Ofens an seiner zum Ofeninnenraum weisenden Seite mit Feuerfest-Material zugestellt ist, und das Kühlelement einen mit Kühlmittel durchflossenen Kühlteil, der einen Kühlmittelzulauf-und ablauf aufweist, sowie einen durch Wärmeleitung gekühlten Heißteil umfaßt, wobei der Heißteil des Kühlelementes im eingebauten Zustand bündig mit der in den Ofeninnenraum zeigenden Stirnseite des Feuerfest-Materials abschließt. Zudem betrifft die Er- findung ein System zur Kühlung eines metallurgischen Ofens, welches aus mindestens einem dieser Kühlelemente besteht, sowie einen mit einem solchen System ausgerüsteten Schmelzofen.

Solche metallurgischen Öfen finden Einsatz bei der Herstellung von Nichtei- senmetallen und Roheisen. Hierzu werden runde oder rechteckige Öfen einge- setzt, bei denen die erforderliche Energie über selbstbackende Elektroden vom Söderberg-Typ eingebracht wird. In vielen Fällen beginnt der Schmelzvorgang durch Einbringen der Energie über einen frei brennenden Lichtbogen, der nach Bildung einer Schaumschlacke in diese eintaucht. Wenn die Elektroden in die leitfähige, flüssige Schlacke eintauchen, wird die abgestrahlte Energie vollstän- dig durch Widerstandserwärmung der Schlacke an das Metallbad übertragen. In anderen Fällen wird nur ein Teil der Energie mittels der Widerstandserwärmung der Schlacke in das Metallbad eingebracht. Die Energieübertragung wird durch kleine Lichtbögen erreicht, die sich zwischen der Elektrode und der sich umge- benden Möllersäule bilden ("brush arcing"). In beiden Fällen existiert eine hei- ße, flüssige Schlacke von etwa 1.400 bis 1.700°C, die aufgrund thermischer und magnetischer Effekte im Ofengefäß zirkuliert. Die thermische Zirkulation

wird insbesondere durch Auftriebskräfte aufgrund von Dichteänderungen durch Abkühlung an der Ofenwand angeregt.

Durch diese Zirkulation der Schlacke hin zur Ofenwand kommt es an der Ofen- wand-und auch aufgrund des chemischen Angriffs durch die Schlacke-zu einem besonders hohen Verschleiß des Feuerfest-Materials, mit dem der Schmelzofen ausgekleidet ist. Dieser Verschleiß kommt erst dann zum Still- stand, wenn bei gegebener Wärmebelastung die Ofenwand aus Feuerfest- Material so gut gekühlt ist, daß sich auf ihrer Heißseite-d. h. der zum Ofeninne- ren weisenden Seite-eine Kruste aus erstarrter Schlacke bildet. Eine solche Kruste ist unter dem Begriff"freeze line"bekannt. Diese erstarrte Schlacken- schicht schützt das Feuerfest-Material vor weiterer Schlackenerosion bzw.- korrosion und ist somit eine erwünschte Schutzschicht. Je höher die Schmelz- leistung des Ofens und damit die abzuführenden Wärmeströme sind, desto dünner ist allerdings die verbleibende Restwandstärke des Feuerfest-Materials.

Höhere Schmelzleistungsdichten (kW/m2 Herdfläche) treten insbesondere dann auf, wenn bei existierenden Öfen das Einbringen an elektrischer Leistung er- höht werden soll, um die Produktivität zu steigern, wenn aber aus Kostengrün- den die Herdfläche nicht entsprechend vergrößert werden soll. Neben dem Nachrüsten von bestehenden Öfen stellt sich das Problem ebenfalls bei neu zu bauenden Öfen, die im Verhältnis zu den bekannten Öfen eine höhere Lei- stungsdichte aufweisen sollen.

Um diese Schutzschicht (freeze-line) trotz hoher Wärmeströme zu erzeugen bzw. möglichst dick auszubilden, ist aus dem Konferenzbericht"Furnace Coo- ling Design for Modern High-Intensity Pyrometallurgical Processes", der Copper 99-Cobre 99 International Conference, Vol. V, The Minerals, Metals & Materials Society, 1999 von N. Voermann, F. Ham, J. Merry, R. Veenstra und K. Hutchinson zu entnehmen, gekühlte Kupferkörper in die Feuerfest-Ofenwand einzusetzen.

Neben sogenannten"Fingern"und"Plattenkühlern"wird insbesondere der Ein- satz sogenannter"waffle coolers"vorgeschlagen. Solche"waffle coolers"sind

aus Kupfer mit eingegossenen Rohren hergestellte plattenförmige Körper, die auf ihrer Heißseite mit schwalbenschwanzförmigen Nuten und Rippen versehen sind. In diese Nuten sind Steine aus Feuerfest-Material eingesetzt oder Feuer- fest-Massen eingestampft. Die Kühlwirkung der Rippen in den"waffle coolers" bewirkt, daß sich bei Direktkontakt des Feuerfest-Materials mit flüssiger Schlak- ke die gewünschte"freeze line"bildet. Während derartige"waffle coolers"vor- teilhafterweise eine Tragfunktion übernehmen, weisen sie als Nachteil ein ho- hes Gewicht sowie die daraus resultierenden hohen Herstellungskosten auf.

"Finger"und"Plattenkühler"werden von D. Tisdale, D. Briand, R. Sriram und R.

McMeekin, in"Upgrading Falconbridge's No. 2 furnace crucible", veröffentlicht in"Challenges in Process Intensification", Montreal PQ, Canada, Canadian In- stitute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 1996 beschrieben. Unter Fingern werden Kupferrohre mit einem runden Querschnitt verstanden. Es erweist sich aber als schwierig, solche Rohre in die quaderförmigen Feuerfest-Steine einzu- bringen. Diesen Nachteil weisen die bekannten Plattenkühler nicht auf. Diese müssen jedoch-wie auch die Finger-schwer und massiv ausgeführt werden, da ihre Abmessungen durch den Durchmesser der in ihnen verlaufenden Boh- rungen für das Kühlwasser bestimmt sind, was die Herstellung kostenintensiv macht. Finger, Plattenkühler sowie die waffle coolers durchdringen im Neuzu- stand nicht die gesamte Dicke der Feuerfest-Ofenwand, sondern benötigen noch Mauerwerk vor ihrer ofenseitigen Stirnwand. Zudem bleiben sie ohne Ver- bindung zur äußeren Wand des Ofens, dem sogenannten Panzer, damit eine Zwängung durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Feuerfest- Mauerwerks und des Panzers vermieden wird.

Aus E. Granberg, G. Carlsson,"Development of a device for cooling of the safety-zone in the electric arc furnace", vorgetragen und veröffentlicht bei dem 3rd European Electric Steel Congress, 2.-4. Oktober 1989, Bournemouth, sind Kühlelemente für die Sicherheitszone in Elektroschmeizöfen zur Stahlherstel- lung bekannt, deren Wirkung auf dem Wärmetransport von der Heißseite im Inneren des Ofens zu einem Kühlmedium außerhalb des Ofenpanzers basiert.

Das Kühlelement aus gegossenem Kupfer umfaßt ein wassergekühltes Verbin- dungsteil, an dem mehrere massive Plattenkühler kammartig angeordnet sind, die in das Ofeninnere ragen. Zwischen den Plattenkühlern ist Feuerfest-Material angeordnet. Das Verbindungsteil ist außerhalb des Ofenpanzers angeordnet.

Dicke und Mittenabstand der Plattenkühler können variiert werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß bei einer Ausbildung mit dünnen Plattenkühlern die Belastung an der Heißseite sehr groß wird, verbunden mit der Gefahr des Oxi- dierens des Kupfers und einem Verlust der Wärmeleitfähigkeit, während bei einer Ausbildung von dickeren Plattenkühlern die Materialkosten steigen und eine unsymmetrische Kühlung die Folge ist.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement sowie ein Kühlsystem für einen metallurgische Ofen bereitzustellen, das bei Vermeidung der oben genannten Nachteile eine Heißseite aufweist, die im Betriebszustand sofort eine freeze-line ausbildet. Zudem soll ein Ofen bereitgestellt werden, der bei Ausrüstung mit einem solchen System eine hohe mechanische Stabilität aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Kühlsysteme mit den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 sowie einen Ofen mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 16 und 17 gelöst. Vorteilhafte Wei- terentwicklungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der gesamte Heißteil als eine-ein- zige-Platte ausgebildet ist, und daß der Platte kaltseitig, d. h. an ihrer vom Ofeninneren wegweisenden Seite, ein separater, mit Kühlmittelzu-und ablauf versehener-einziger-Kühlteil zugeordnet ist.

In Abkehr von den bekannten Lösungen wird ein Kühlelement aus einer einzi- gen Platte gebildet, an die ein separater und von anderen Kühlelementen un- abhängiger Kühlteil angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein günstiges Verhält- nis der Fläche des Heißteil zur Fläche des Kühlteils erreicht, verbunden mit

günstigen Kühleigenschaften. Deswegen bildet sich im Betriebszustand unmit- telbar auf der Heißseite des Kühlelementes, d. h. auf der in Richtung Ofeninne- res weisenden Stirnseite des Feuerfest-Materials sowie der Stirnseite der Plat- te, schnell eine Schutzschicht bzw. freeze-line aus.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlteil ein Rohr, wobei die Platte mit ihrer vom Ofeninneren wegweisenden Seite unlösbar an das Rohr parallel zur Rohrlängsachse angebracht ist. Die Verbindung wird über einen Vollanschluß, vorzugsweise durch Verschweißen, zur Gewährung eines guten Wärmetransportes erreicht. Vorteilhafterweise be- steht das Kühlelement aus einer Kupferplatte und einem Kupferrohr und hierbei aus Teilen von Standardmaß, die lagerhaltig zur Verfügung stehen, was die Material-und vor allem die Bearbeitungskosten erheblich reduziert. Insgesamt wird auf diese Weise ein vielseitig einsetzbares, kostengünstiges und zuverläs- siges Kühlelement geschaffen. Von besonderem Vorteil ist auch, daß die ver- wendeten Bestandteile (Platte, Rohr) aufgrund ihrer Herstellungsart (Walzen, Strangpressen) keine grobkörnige Gußstruktur ausweisen, sondern ein gleich- mäßiges, feinkörniges Gefüge. Dies bedingt bessere Wärmeleitfähigkeitseigen- schaften sowie eine geringere Neigung zur Rißbildung bzw.-ausbreitung.

Vorzugsweise ist die Platte im Sinne eines Blechs sehr dünn ausgebildet. Die Plattendicke umfaßt Bereiche von 10 bis 40mm, vorzugsweise von 20 bis 40 mm.

Um Verwerfungen der dünnen Platte bzw. des Blechs aufgrund unterschiedli- cher thermischer Ausdehnung über die Plattenfläche zu vermeiden, wird vorge- schlagen, die Platte bzw. das Blech senkrecht zur Längsachse des Kühlrohres zu schlitzen. Aufgrund der Auftrennung in einzelne unabhängige Plattenstreifen und zudem wegen der geringen Dicke wird eine flexible Anpassung an Ausdeh- nungsbewegungen des Feuerfest-Materials erreicht. Dies hat außerdem den besonderen Vorteil, daß die Bildung isolierender Luftspalte zwischen dem Feu- erfest-Material bzw.-Mauerwerk und der Platte vermieden wird.

Die Schlitzabstände sind vorzugsweise gleichmäßig eingebracht. Es empfehlen sich Abstände von ca. 100 bis 400 mm bei Schlitzbreiten von 2-5 mm.

Bei den vorgeschlagenen Kühlsystemen können sich folgende Typen ergeben : Kühlsystem nach Typ I mit vertikal angeordneten Kühlelementen, deren Kühlteil bzw. Rohr außerhalb des Ofenpanzers angeordnet ist ; Kühlsystem nach Typ II mit vertikal angeordneten Kühlelementen, deren Kühlteil bzw. Rohr innerhalb des Ofenpanzers angeordnet ist ; Kühlsystem nach Typ III mit horizontal ange- ordneten Kühlelementen, deren Kühlteil bzw. Rohr außerhalb des Ofenpanzers angeordnet ist ; Kühlsystem nach Typ IV mit horizontal angeordneten Kühlele- menten, deren Kühlteil bzw. Rohr innerhalb des Ofenpanzers angeordnet ist.

In Abhängigkeit der Schmelzleistungsdichte und dem Abstand Elektrode zur Ofenwand werden die Kühlsysteme ausgelegt und zwar durch Wahl der Geo- metrie der Platten und/oder des Abstandes zwischen Heißseite und Kühlteil und/oder des Abstandes der Platten zueinander. Im Verhältnis zu bekannten Plattenkühlern ist die Platte des Heißteil dünn ausgebildet. Der Abstand zwi- schen Heißseite und Kühlteil, d. h. dem Rohr, ist relativ kurz. Vorzugsweise weist die Platte eine rechteckige Geometrie auf.

Bei derartigen Kühlsystemen wird der vertikale bzw. horizontale Abstand der Kühlelemente zu ihrem nächst benachbarten Kühlelement entsprechend des oder eines Mehrfachen des Höhen-bzw. des Breitenformates von Feuerfest- Steinen als Feuerfest-Material bemessen. Dies hat bei der horizontalen Anord- nung den Vorteil, daß die Anzahl der übereinander angeordneten Kühlelemente flexibel der Höhe der Schlackenzone bzw. der Metallzone angepaßt werden kann. Schneidarbeiten an den Feuerfest-Steinen entfallen ; der Montageauf- wand sinkt.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, die Kühlelemente eines Kühlsystems was- serseitig in Serie hintereinanderzuschalten, wobei der Kühlmittelablauf eines

Kühlelementes-ggf. über ein starres Verbindungsrohr oder flexible Verbin- dungsleitungen-mit dem Kühlmittelzulauf eines benachbarten Kühlelementes verbunden ist. Die Anzahl der Kühlelemente, die in Serie hintereinander ge- schaltet werden können, richtet sich nach der verfügbaren Kühlwasserqualität und/oder der zulässigen Maximaltemperatur des Kühlwassers.

Die Ofenkonstruktion, insbesondere die Ofenwand, soll erfindungsgemäß an die einzelnen Kühlsysteme und ihre Besonderheiten angepaßt sein. Für ein Kühlsystem des Typs 111 wird ein runder oder ein rechteckiger Schmelzofen vor- geschlagen, dessen Ofenpanzer im Bereich der Kühlzone in Richtung Ofenin- neres eingezogen ausgeformt ist und der Schottbleche zur Stützung des nun vorragenden oberen Bereichs des Ofenteils aufweist. Diese Ofenpanzerkon- struktion erreicht, daß die Schwächung seiner mechanischen Tragfähigkeit auf- grund der für die Kühlelemente notwendigen horizontalen Schlitzungen mit re- lativ geringem vertikalen Abstand kompensiert wird.

Bei horizontaler Anordnung werden in den Ofenpanzer Schlitze mit einer der horizontalen Ausdehnung des Kühlelementes entsprechenden Länge einge- bracht. Die Höhe der Schlitze wird hierbei vorteilhafterweise so gewählt, daß das jeweilige Kühlelement die unvermeidbare thermische Ausdehnung des Feuerfest-Materials mitmachen kann, ohne in dieser Bewegung durch die Schlitzober-bzw. Unterkante behindert zu werden. Es ergibt sich daher eine relativ große Höhe der Schlitze.

Bei dem Kühlsystem nach Typ IV müssen im Verhältnis zu Typ III nur kleinere Öffnungen und somit Schwachstellen in den Ofenpanzer für die Kühlmittelab- und-zuläufe des Kühlteils bzw. des Rohres eingebracht werden. Bei dieser Lö- sung wird die statische Tragfähigkeit des Ofenpanzers nur gering vermindert.

Eine Erhöhung der Tragfähigkeit ist aber noch durch die gegeneinander ver- setzte Anordnung der übereinander angeordneten Kühlelemente möglich.

Die Kühlsysteme des Typs I und 11 kommen insbesondere für Rundöfen in Fra- ge. Die Geometrie der Platten, konkret ihre Länge, ist vorzugsweise an die Hö- he der Schlackenzone angepaßt. Beim Typ I, bei der sich die Platte des Heiß- teils durch den Ofenpanzer erstreckt und sich das Kühlteil bzw. Rohr außerhalb des Ofenpanzers befindet, kann ein durch die vertikalen Schlitze in seiner Sta- bilität geschwächter Ofenpanzer zur Aufnahme der Ringspannungen aus der thermischen Ausdehnung des Feuerfest-Materials durch Rippen oder Ringe mechanisch verstärkt werden, wobei gewährleistet ist, daß die vertikalen Schlit- ze im Ofenpanzer eine freie Bewegung der in das Feuerfest-Material integrier- ten Kühlelemente insbesondere nach oben zulassen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merk- male alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäß vorge- schlagenen Kühlelements, das sich aus einer Platte und einem Rohr zu- sammensetzt ; Fig. 2 einen Querschnitt des Kühlelementes nach Fig. 1 längs der Linie A-A ; Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Ofenwand mit integriertem Kühlsystem des Typs 111 und eingeformten Ofenpanzer ; Fig. 4 einen Horizontalschnitt B-B durch eine Ofenwand mit einem Kühlsystem nach Fig. 3 ; Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine Ofenwand mit integriertem Kühlsystem des Typs IV ; Fig. 6 einen Horizontalschnitt B-B durch eine Ofenwand mit einem Kühlsystem nach Fig. 5 ; Fig. 7 die Darstellung eines Kühlsystems nach dem Typ IV, wobei die übereinander liegenden Kühlelemente versetzt angeordnet sind ;

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch eine Ofenwand mit integriertem Kühlsystem nach Typ I.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kühlelementes 1, welches sich aus einem mit Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser, durchflossenen Kühlteil 2 in Form eines Rohres 3 mit einem Innendurchmesser di und einer Wandstärke dw sowie einen nur durch Wärmeleitung gekühlten Heißteil 4 zusammensetzt. Der Heiß- teil 4, der also nicht von Kühlwasser durchflossen wird, besteht aus einer dün- nen Platte 5 aus Kupfer, die im nachfolgenden als Kupferblech bezeichnet wird.

Das Rohr 3 ist ebenfalls aus Kupfer gefertigt und entspricht einem Kupferrohr- Standardmaß bzw. Normmaß. Das Kupferblech ist mit seiner kaltseitigen Längsseite 6 an den Rohrmantel 7 parallel zur Rohrlängsachse geschweißt und ist, ausgehend von der Heißseite 8, mit Schlitzen 9 versehen, die sich bei der gezeigten Ausführungsform bis zur Schweißnaht 10 erstrecken. Die an der Heißseite 8 auftreffende Wärme vom Ofeninnenraum Oi wird mittels Wärmelei- tung durch das Kupferblech an das Rohr 3 und hier an das das Rohr 3 durch- fließende Kühlmittel abgegeben. Der einen ungestörten Wärmetransport er- möglichende Vollanschluß zwischen Kupferblech und Rohr 3-hier in Form der Schweißnaht 10-wird auch in Fig. 2 deutlich. Das Kupferblech ist relativ dünn ausgebildet, vorzugsweise zwischen 20 bis 40 mm dünn. Vorteilhafterweise kommt ebenfalls Kupferblech eines Normmaßes zur Anwendung. In Kombinati- on mit den Schlitzen 9 ergibt sich ein flexibles Kupferblech, welches einen ho- hen Wärmetransport ermöglicht und gleichzeitig thermische Ausdehnungen des Feuerfest-Materials mitmachen kann.

Die Anordnung einer Vielzahl von Kühlelementen 101 zu einem Kühlsystem wird in Fig. 3 dargestellt. Bei dem hier gezeigten Kühlsystem des Typs 111 (11) sind die Kühlelemente 101 horizontal angeordnet, d. h. das als Kupferblech ausgebildete Heißteil 104 wird in die Ofenwand 112 so eingebaut, daß die Plattenebene sich senkrecht zur Längsachse des Ofens erstreckt.

Die Ofenwand 112 setzt sich aus dem Ofenpanzer 113 und Feuerfest-Material 114 zusammen, mit dem der Ofen auf seiner zum Ofeninneren Oi weisenden Seite zugestellt ist. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Ofenpanzer 113 mit Feuerfest-Steinen 115 eines bestimmten Höhenmaßes HF ausgemauert und im Übergang zu den Feuerfest-Steinen 115 mit Feuerfest-Stampfmasse 116 ausgefüllt. Die einzelnen Kühlelemente 101 werden so in der Kühlzone an- geordnet, daß die Heißseite 108 der dünnen Kupferplatte 105 bzw. des Kupfer- blechs, d. h. die unmittelbar der Ofenatmosphäre ausgesetzte Stirnseite, im ein- gebauten Zustand bündig mit der in den Ofeninnenraum Oi zeigenden Stirnseite 117 der Feuerfest-Steine 115 abschließt, d. h. es ist kein Feuerfest-Material vor der Stirnseite der Kupferplatten notwendig.

Die Kühlelemente 101 sind bei dieser Ausführungsform jeweils in einem Ab- stand von zwei Feuerfest-Steinen 115 übereinander angeordnet, wobei die Ausmauerung jeweils von einem Steinanker 118 am Ofenpanzer 113 gehalten wird. Durch ihre Bauweise und die Anordnung zwischen den Feuerfest-Steinen sind die Kühlelemente weitgehend selbsttragend, was Befestigungselemente einspart.

Die jedem einzelnen Kupferblech zugeordneten Kupferrohre 103, die einen Kühlkanal 119 bilden, sind außerhalb des Ofenpanzers 113 angeordnet. Am Ende eines jeden Rohres 103 sind Rohrabschnitte 120,121 bzw. Übergänge zu Kühlmittelzuläufen 122 bzw. Kühlmittelabläufen 123 vorgesehen, vgl. hierzu auch Fig. 4. Insgesamt bildet sich durch das günstige Verhältnis der Fläche des Heißteil 104 zur Fläche des Kühlteils 102 der einzelnen Kühlelemente 101 entlang der Heißseite der Ausmauerung schnell eine Schutzschicht bzw. free- ze-line 124 (es ist nur ein Abschnitt der freeze-line dargestellt) aus. Auf diese Weise ist die Restwandstärke der nicht durch Erosion angegriffenen Feuerfest- Steine 115 groß.

Da die Kupferrohre 103 der einzelnen Kühlelemente 101 außerhalb des Ofen- panzers 113 liegen, sind in den Ofenpanzer 113 entsprechende Öffnungen 125

bzw. Schlitze eingebracht, die etwas länger als die Kupferblechlänge sind und deren Höhe Hö nicht zu niedrig sein darf, damit das Kupferblech bei Bewegun- gen der Feuerfest-Steine 115 in der Schlitzöffnung 125 nicht behindert wird. Um die Schwächung des Ofenpanzers 113 aufgrund der Öffnung zu kompensieren, ist der Ofenpanzer 113 im Bereich der durch das Kühlsystem 11 gebildeten Kühlzone, die in etwa der Schlackenzone entsprechen kann, nach innen ge- wölbt ausgebildet (vgl. Fig. 3). Auf den Ofenpanzer 113 wirkende Kräfte von höher liegenden Teilen der Ofenkonstruktion 126 werden über Schottbleche 127 aufgefangen bzw. nach unten weitergeleitet.

Die sich unterhalb der Schlackenzone anschließende Metallzone kann ebenfalls mit einem derartigen Kühlsystem 11 ausgebildet sein oder-wie hier gezeigt- mit einer von außen auf den Ofenpanzer 113 wirkenden Rieselkühlung 128.

Hierzu wird der Ofenpanzer 113 auf seiner vom Ofeninneren wegweisenden Seite so ummantelt, daß ein Zwischenraum 129 entsteht. Kühlwasser wird mit- tels eines Einspeiserohrs 130 so in den Zwischenraum 129 eingebracht, das es entlang der Außenseite des Ofenpanzers 113 herabrieselt.

Die Anordnung der oben erwähnten Schottbleche 127 wird insbesondere in Fig.

4 deutlich, die einen Horizontalschnitt durch das in Fig. 3 gezeigte Kühlsystem 11 in der Ofenwand 112 eines Schmelzofens längs der Linie B-B-zeigt. Die Länge der Kupferrohre 103, die Werte zwischen einem Meter und mehreren Metern annehmen kann, oder auch unterhalb von einem Meter, entspricht in etwa der Länge des Kupferblechs.

Der oben beschriebene Kühlsystemtyp III (11) mit außerhalb des Ofenpanzers liegenden Kupferrohren kommt insbesondere bei Schmelzöfen zum Einsatz, die mit Feuerfest-Material zugestellt sind, welches bei hohen Temperaturen mit Wasser reagiert, wie zum Beispiel Magnesiumoxid. Sofern eine Anordnung von kühlwasserleitenden Rohren innerhalb des Ofenpanzers akzeptiert werden kann, kommt ein Kühlelementsystem nach Typ IV (12) zum Einsatz, welches in

Fig. 5 und 6 näher dargestellt ist. Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ofenwand 212, während Fig. 6 einen Horizontalschnitt darstellt.

Die Kupferrohre 203 mit dem Kühlkanal 219 der Kühlelemente 201 sind inner- halb der Feuerfest-Stampfmasse 216 angeordnet, die sich zwischen dem Ofen- panzer 213 und den Feuerfest-Steinen 215 befindet. Ebenso wie bei dem Kühl- system nach Typ 111 (11) sind die dünnen Platten 205 bzw. Kupferbleche zwi- schen einzelnen Feuerfest-Steinen 215 angeordnet. Der Ofenpanzer 213 wird mit Öffnungen 225 für den Durchtritt der beiden Rohrabschnitte 220,221 für den jeweiligen Kühlmittelzulauf 222 und den jeweiligen Kühlmittelablauf 223 eines jeden Kupferrohres 203 versehen. Obwohl bei diesem Kühlsystem 12 der Ofenpanzer 213 weit weniger geschwächt wird, können Schottbleche 227 zur Erhöhung der Stabilität vorgesehen werden (vgl. Fig. 6), die sich auf der Kalt- seite des Ofenpanzers 213 im Ofengefäß 230 erstrecken.

Eine Erhöhung der Stabilität wird bei einem Kühlsystem des Typs IV (12) zu- dem durch eine versetzte Anordnung der übereinander angeordneten Lagen von Kühlelementen 201 erreicht, was mit Fig. 7 gezeigt wird. Fig. 7 zeigt-von der Kaltseite des Ofenpanzers gesehen-ein Kühlsystem des Typs IV (12) mit innen liegenden Kupferrohren 203 von übereinander horizontal angeordneten Kühlelementen 201 eines ersten, zweiten, dritten und vierten Niveaus. Über einen gemeinsamen Speisekanal 231 tritt Kühlwasser durch die Eintrittsrohrab- schnitte 220, die durch jeweilige Öffnungen im Ofenpanzer ragen, in die Kupfer- rohre 203 der Kühlelemente 201 des ersten bzw. untersten Niveaus ein, um durch entsprechende Austrittsrohrabschnitte 221 wieder auszutreten. Bei der hier gezeigten Ausführungsform tritt das Kühlwasser aber nicht sofort aus, son- dern wird über innen liegende-ebenfalls in die Feuerfest-Stampfmasse einge- bettete-Verbindungsrohre 232 zu den Eintrittsrohrabschnitten 220 des Kupfer- rohres 203 der Kühlelemente 201 des nächst höheren Niveaus transportiert.

Dieser Kühlwassertransport wird solange weitergeführt, bis auch die Kupferroh- re 203 der Kühlelemente 201 des vierten bzw. obersten Niveaus durchflossen sind und das Kühlwasser durch Austrittsrohrabschnitte 221 und Kühlwasserab-

läufe 223 in einen gemeinsamen Rücklaufkanal austritt, um von dort in ein Kühlwasser-Rückkühlsystem (nicht gezeigt) geführt zu werden.

Kühlsysteme nach dem Typ III (11) und IV (12) finden insbesondere bei Recht- ecköfen Verwendung, während Kühlsysteme nach dem Typ I und 11 insbeson- dere bei Rundöfen Verwendung finden. Einen Vertikalschnitt von Kühlelemen- ten eines Systems nach Typ I (13) zeigt Fig. 8. Bei diesem Typ eines Kühlsy- stems werden die Kühlelemente 301 so in der Ofenwand angeordnet, daß die Ebene der Platten 305 bzw. die Längsachse der Kupferrohre 303 parallel zur Ofenlängsachse verläuft. Der Kühlteil 302 bzw. das Kupferrohr 303 eines jeden Kühlelementes 301 befindet sich außerhalb des Ofenpanzers 313. Die Länge der Kupferbleche entspricht vorzugsweise der Höhe der Schlackenzone. Mit 309 sind die Schlitze des Kupferblechs bezeichnet. Zum Einbau der Kühlele- mente 301 werden in den Ofenpanzer 313 schmale, aber in vertikaler Richtung lange Öffnungen 325 bzw. Schlitze eingebracht. Der Ofenpanzer 313 wird vor- zugsweise durch Rippen oder Ringe 335a, b verstärkt.