(57)【要約】互いに溶接されている、炉の内部（Ｏi ）に指向する圧延された第１の冷却板部分（２，１０２）並びに圧延された背後の第２の冷却板部分（３，１０３）を備える、耐火性の内張りを備えている竪炉のための冷却板（１，１０１）、並びに第１の冷却板部分と第２の冷却板部分の間に生じる冷却路（７，１０７）、並びに冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口へのチューブ部分（８，９）は、改善された製造技術、流体技術、並びに冷却技術上の特性を備えるべきである。このため、第１の冷却板部分（２，１０２）は、炉の内部（Ｏi ）に向かう平坦な前面（１４）を有する分塊鋼片として形成されており、冷却路の横断面積は、横断面の長手方向延在部に関して、端部領域（１８，１９；１１８，１１９）内の方が、中心領域（２０；１２０）内よりも大きい。加えて、冷却板システム（３３）が要求される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性の内張りを備えている竪炉のための冷却板（１，１０１）であって、
互いに溶接されている、炉の内部（Ｏi ）に指向する第１の冷却板部分（２，１０２）並びに背後の第２の冷却板部分（３，１０３）と、そして、
第１の冷却板部分と第２の冷却板部分の間に生じる冷却路（７，１０７）と、並びに、
冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口へのチューブ部分（８，９）と、
を有する冷却板において、
第１の冷却板部分（２，１０２）が、炉の内部（Ｏi ）に向かう平坦な前面（１４）を有する分塊鋼片として形成されていること、そして、
冷却路の横断面積が、横断面の長手方向延在部に関して、端部領域（１８，１９；１１８，１１９）内の方が、中心領域（２０；１２０）内よりも大きいこと、
を特徴とする冷却板。
【請求項２】
端部領域（１８，１９；１１８，１１９）は、片側又は両側が、アーチ付けされていることを特徴とする請求項１に記載の冷却板。
【請求項３】
冷却路横断面は、その炉の内部（Ｏi ）に指向する面が、その背面（５）内に延在する少なくとも２つの凹部（１６，１７）を有する第１の冷却板部分（２）によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却板。
【請求項４】
冷却路横断面は、背後が、炉壁に指向するアーチ付け部により少なくとも二重の樋状に形成された第２の冷却板部分（１０３）によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の冷却板。
【請求項５】
冷却路横断面は、背後が、ほば平坦な第２の冷却板部分（３）によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の冷却板。
【請求項６】
第２の冷却板部分（１０３）は、その縁部領域（３２４，３２５）が、その中心領域よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の冷却板。
【請求項７】
第２の冷却板部分（３，１０３）は、その長手方向縁部が、第１の冷却板部分（２，１０２）の背面（５）に溶接されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の冷却板。
【請求項８】
第２の冷却板部分（３）が、第１の冷却板部分（２）の縁部（２ａ，ｂ）に対して間隔を置いて、この第１の冷却板部分の背面に溶接されており、第１の冷却板部分（２）の縁部領域（２ａ，ｂ）に、冷却板の長手方向軸に対して垂直に、少なくとも１つのスリット（３１）が入っていることを特徴とする請求項７に記載の冷却板。
【請求項９】
冷却剤の入口及び冷却剤の出口のためのチューブ部分（８，９）が、背面側の第２の冷却板部分（３）にある孔を経て突出すること、そして、これらのチューブ部分（８，９）の高さで、第１の冷却板部分（２）が中空にされており、この中空部（３９）の深さが、傾斜路の様式で冷却路−凹部（１６，１７）に向かって減少することを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の冷却板。
【請求項１０】
冷却板（１，１０１）が、竪炉の炉壁部との接続のために、少なくとも２つの懸架点（３４，３８）を備え、その際、第１の懸架点（３４）が冷却板の上部における固定の接続部として、また第２の懸架点（３８）が冷却板の下部における非固定の接続部として、形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の冷却板。
【請求項１１】
第１の懸架点（３４）が、固定の接続部としてネジ接続部を有すること、そして、第２の懸架点（３８）が、非固定の接続部として引掛け接続部を有することを特徴とする請求項１０に記載の冷却板。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の圧延された銅又は圧延された銅合金から成る互いに並んで及び／又は互いに上下に配設された多数の冷却板（１，１０１）を有する耐火性の内張りを備えている竪炉を冷却するためのシステム（３３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火性の内張りを備えている竪炉のための、特に高炉のための、冷却板であって、互いに溶接されている、炉の内部に指向する圧延された第１の冷却板部分並びに圧延された背後の第２の冷却板部分と、そして、第１の冷却板部分と第２の冷却板部分の間に生じる冷却路と、並びに、冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口へのチューブ部分と、を有する冷却板に関する。この場合、第１の冷却板部分も、また第２の冷却板部分も、銅又は低合金の銅合金から成る。加えて、本発明は、冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却板は、独国特許出願第１００  ００  ９８７．５号明細書に記載されている。この特許出願は、少なくとも炉の内部に面した前面は、耐火性の材料を収容するための溝を装備された、特に銅又は低合金の銅合金から製造され分塊鋼片から成り、２つの樋状の圧延溝は、その窪みが、それぞれ外方へと指向するように互いに溶接されており、背面側の圧延溝又は補完溝には、チューブ接続部材の端部を収容するための孔が取り入れられており、かつこれらは溶接されており、そして、圧延溝の自由な端部は、キャップによって閉鎖されている、冷却剤によって作用可能な冷却路を有する耐火性の内張りを備えている竪炉のための冷却板を開示する。
【０００３】
第１の冷却板部分もしくはシールドを曲げること並びに曲げられたシールド内へと溝を入れることは、製造技術上費用がかかる。加えて、両方の冷却板部分の桶形状によって得られるほぼ「レンズ形」の冷却路の横断面は、流体技術上不利であることが分かった。シールドの側方のひれ部から冷却水路に向かって流れる熱量は最大であるのに対し、まさに「レンズ」の角部にあっては、冷却水の流速は最低である。低い流速は、冷却路の内面から冷却水への熱伝達係数αを低くする。加えて、その傍らを流れる水量は、場合によっては許容不能なほど激しく加熱される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の基本にある課題は、改善された製造技術、流体技術、並びに冷却技術上の特性を有するこの種の冷却板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する冷却板によって、並びに請求項１２の特徴を有するシステムによって解決される。有利な更なる発展形は、従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明の中心思想によれば、第１の冷却板部分は、もしくは、冷却板もしくは支板のシールドは、もはやアーチ状に形成されているのではなく、炉の内部に向かう平坦な前面を有する、即ち平坦な伝熱面を有する、分塊鋼片として形成されており、第１の冷却板部分と第２の冷却板部分の間に生じる冷却路の横断面積は、−横断面の長手方向延在部に関して見て−端部領域内の方が、中心領域内よりも大きい。冷却路横断面の端部領域は、両方の冷却板部分の接続線もしくは溶接シームの近傍にある領域である。端部領域は、これが中心領域よりも大きい横断面積を備える限りは、それぞれ任意の形状を採用することができる。この本発明による横断面形状は、冷却水の最大部分が、もはや中心領域内ではなく、冷却路の熱負荷を受ける端部領域内を流れ、その際、比較的速い流速、従って比較的有利な熱伝達係数の値が得られるように作用する。この場合、中心領域内の横断面は、割合が、そこで発生する僅かな熱量が、良好に導出され得るように設計することができる。
【０００７】
全体として、この方法で、冷却水の改善された流動特性を有する冷却板、従って冷却特性が提供される。伝熱面、即ち炉の内部に面した面、における温度の一様化が得られる。加えて、本質的な製造技術上の利点が、第１の冷却板部分が、平坦に形成されており、もはや曲げる必要がないことから得られる。加えて、平坦な冷却板への溝の取入れは、曲げられた冷却板への取入れよりも本質的に簡単に、例えばフライス加工又は成形圧延によって形成することができる。
【０００８】
特に優れた実施形によれば、冷却路横断面の端部領域は、片側又は両側が、アーチ付けされて形成されている。中心領域を考慮して、ほぼ、骨又はその長手方向軸で切断した半分の骨の形と比較可能である冷却路横断面が得られる。この形によって、発生する熱の負荷に対する冷却水の流速の特に良好な割合が得られる。
【０００９】
この様式の骨形状を有する冷却路を維持するため、種々の構造上の組合せが提案される。ほぼ半分の骨形の横断面のために、その水側の背面に取り入れられた凹部を有する第１の冷却板部分が使用されるか、路壁に指向するアーチ付け部により二重の樋状に形成された第２の冷却板部分が使用されるかのいずれかである。この様式の第１の冷却板部分は、ほぼ平坦な第２の冷却板部分と組み合わされ、樋状の第２の冷却板部分は、平坦な水側の背面を有する第１の冷却板部分と組み合わされる。骨形の横断面を維持するため、凹部を有する第１の冷却板部分は、凹部を有する相応の第２の冷却板部分と、又は、二重の樋状の第２の冷却板部分と組み合わされる。
【００１０】
特に冷却板の長手方向軸に対して平行に延在する凹部は、成形圧延又はフライス加工によって取り入れられる。第１の冷却板部分よりも薄く形成されている樋状の第２の冷却板部分は、成形圧延すること又は曲げることによって形成される。
【００１１】
第１の冷却板部分も、第２の冷却板部分も、銅又は銅合金から成る。
【００１２】
樋状の第２の冷却板部分は、優れた実施形によれば、その幅にわたって異なった材料厚さを備える。これは、縁部が、その中心領域におけるよりも厚い。これは、補強された熱流の領域において、即ち縁部領域において、多くの銅材料、これと共に多くの材料が、熱伝導のために使用されているという利点を有する。補強された縁部領域に基づいて、両方の部分を互いに接続するための溶接シームも、より堅牢に形成することができる。これは、冷却板の機械的な安定性のために、これにより冷却技術上の特性の更なる改善のために寄与する。
【００１３】
第２の冷却板部分は、第１の冷却板部分の縁部と溶接することができ、優れた実施形によれば、この第２の冷却板は、補完溝を意図して、その第１の冷却板部分の背面に向かって曲げられた長手方向縁部が、第１の冷却板部分の背面に溶接される。一様でない温度分布に基づいて第１の冷却板部分の縁部が波打つのを回避するために、第１の冷却板部分の縁部領域に、冷却板の長手方向軸に対して垂直に、規則的な間隔でスリットを入れることが提案される。
【００１４】
優れた実施形の場合は、互いに接続された両方の冷却板部分の自由な端部が、キャップで閉鎖されており、冷却剤の入口及び冷却剤の出口のためのチューブ部分が、背面側の第２の冷却板部分にある孔を経て突出する。冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口の領域内の水側の圧力損失を低下させるため、冷却路−凹部を備えている第１の冷却板部分は、チューブ部分の高さで、例えば銅がフライス加工で除去されることによって中空にされる。このようにして拡大された入口領域もしくは出口領域の冷却路−凹部への移行部は、中空部の深さが、傾斜路の様式で冷却路−凹部に向かって減少することによって得られる。圧力損失が比較的少ない理由は、丸いチューブ部分から本発明により提案される比較的大きな端部領域及び小さな中心領域を有する冷却路横断面への現在存在する比較的ソフトな移行部にある。
【００１５】
ウェブ−ブラケット接続部以外に、竪炉の炉壁部に冷却板を懸架するために、冷却板が、少なくとも２つの懸架点を備え、その際、第１の懸架点が冷却板の上部における固定の接続部として、特に冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口へのチューブ部分の上に形成されており、また第２の懸架点が冷却板の下部における非固定の接続部として、特に冷却剤の入口もしくは冷却剤の出口へのチューブ部分のかろうじて上に形成されていることが提案される。特に引掛け部として形成されている非固定点を有するこの有利な懸架部によって、冷却板の下部が熱膨張できることが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の更なる詳細及び利点は、従属請求項及び以下の説明から明らかであり、この説明で、各図に図示された本発明の実施形を詳細に説明する。この場合、上に挙げた特徴の組合せ以外に、特徴単独でも、他の組合せも、本発明の本質である。
【００１７】
図１は、互いに溶接されている、炉の内部Ｏi に向かう第１の冷却板部分２と背後の第２の冷却板部分３とを有する冷却板１もしくは支板を示す。溶接シーム４は、冷却板もしくは支板の保護された低温面に位置する。圧延された銅塊としての第１の冷却板部分２の水側の背面５と第２の冷却板部分３の水側の面６との間に、冷却路７が生じ、この冷却路は、冷媒、特に冷却水を供給される。水の入口及び水の出口のために、チューブ部分８，９は、第２の冷却板部分３における孔へと取り付けられている。冷却板１の炉壁１０における固定は、例えばウェブ１１によって行なわれ、このウェブは、炉壁に取り付けられたブラケット１２内へと導入され、ボルト１３によってロックされる（図４参照）。第１の冷却板部分２は、−アーチ付けされてなという意味で−平坦な前面１４を有する堅牢な分塊鋼片として形成されており、この前面に、冷却板１の長手方向軸に対して横断方向に延在する溝１５が取り入れられており、これらの溝は、組立てを終了する際に、耐火性の集積内張り材又は射出成形材の取り付けを容易にする。
【００１８】
第１の冷却板部分２又はシールドの水側の背面５に、板１の長手方向軸に対して平行に延在する互いに間隔を置いた２つの凹部１６，１７が取り入れられており、これらの凹部は、それぞれ向自的にほぼ半円形の横断面を備える。冷却路７は、背後に、即ち炉壁に向かって、ほぼ平坦なもしくは僅かに外方へとアーチ付けされた第２の冷却板部分３で、補完部分の意味で閉鎖される。ある横断面積を有する冷却路７が得られ、その際、端部領域１８，１９は、−長手方向延在部（ｘ方向）に関して見て−中心領域２０よりも大きな横断面積を備える。
【００１９】
要求される冷却路横断面を有する冷却板１０１の他の優れた実施形を図２は示す。この実施形では、通路１０７の所望の横断面が、−ここでは横断面が冷却板の長手方向軸に対して垂直に−第２の冷却板部分１０３の形状によって設定される。この第２の冷却板部分は、二重の樋状に形成されている。窪み１２１，１２２の曲率の経過並びに−ここでは短い又は比較的長い中心領域１２３の形成によって、横断面の中心領域１２０と比べて大きな端部領域１１８，１１９を有する所望の冷却路横断面が提供される。
【００２０】
このような冷却板１０１を機械的に安定化させるために、樋状の第２の冷却板部分２０３もしくは銅板は、その縁部領域３２４，３２５が補強され、即ち、図３に示されているように厚く形成される。これは、例えば成形圧延によって可能である。
【００２１】
図４は、炉壁、例えば高炉の壁における固定位置にある冷却板１の縦断面を示す。ウェブ−ブラケット原理によって冷却板１をロックした後、残っている冷却板１と炉壁１０との間の空間は、後詰材２６で充填される。チューブ部分８，９は、第２の冷却板部分３と溶接される（２７）。冷却路７は、キャップ２８，２９によって自由な端部が閉鎖されている。
【００２２】
図１による実施形から出発する冷却板１の別の優れた実施形は、図５によって図示されている。堅牢に形成された第１の冷却板部分２は、水の入口もしくは水の出口のためのチューブ部分８，９に対置する領域内が更に中空にされており（中空部３０）、従って、入口領域もしくは出口領域は拡大している。この横断面の拡大部は、緩やかに−傾斜路の様式で−冷却路の凹部１６，１７の経過に適合させられる。これは、積極的に冷却水−圧力損失の回避に作用する。
【００２３】
縁部領域２ａ，ｂ（又はひれ部領域も）がカバーされないように、第２の冷却板部分３は、第１の冷却板部分２の背面に取り付けられているので、第１の冷却板部分が波打つ危険がある。これは、冷却板の長手方向軸に対して横断方向に縁部領域２ａ，ｂ内へとスリット３１を入れることによって回避され、これらのスリットは、縁部領域３２からほぼ第２の冷却板部分３に至るまで延在する。スリットに基づいて、縁部領域は、使用した場合に、応力なく熱膨張することができる。
【００２４】
本発明による冷却板は、冷却システムに組み込まれる。これらの冷却システムは、例えば、直接相並んで配設され、その際、その安定性は、第１の冷却板部分におけるバネ−溝原理によって支援され得る。選択的に、第１の冷却板部分の縁部領域は、オーバーラップするように配設することもできる。
【００２５】
複数の冷却板１もしくは支板を有するこのような冷却システム３３からの切抜き部を図７は示し、加えて、この図によって、炉壁１０における支板のための別の優れた懸架システムが図示されている。このため、各冷却板１もしくは各支板は、複数の懸架点３４〜３９を、ここではそれぞれ６つを、備え、その際、それぞれ上の懸架点３４，３５は固定点として、またその下に位置する懸架点３６〜３９は非固定点として、形成されている。
【００２６】
固定点３４，３５（図８及び特に図９参照）には、冷却板１と炉壁部１０との間の固定の接続部が、上からネジ４０をねじ込むことによって形成される。このため、それぞれ、突出部４１が炉壁１０に、また相応の突出部４２が冷却板１の背面に、冷却路領域の外側に−特に溶接によって−取り付けられており、これらの突出部は、相応の孔を備え、かつネジ４０を介して互いに接続される。非固定点３６〜３９は、図１０から詳細図に明らかなように、ドアの懸架部と比較可能に構成されている。このため、冷却板は、その背面の相応の箇所に、更にまた孔を備えている突出部４３を備え、これらの突出部は、それぞれ炉壁部から突出するピン４４、但し突出部４５によって保持されているが、に引っ掛けられる。これらの非固定点３６〜３９は、下方への冷却板１の熱膨張を可能にする。膨張のために必要な場所が、懸架部もしくは非固定点において後詰材によってブロックされないように、これらの箇所には、組立ての際に、合成物質、特に発泡スチロール、から成る消失部材４６が組み込まれる。
【００２７】
全体として、提案した冷却路横断面に基づいて、流体技術並びに冷却技術上最適な支板が得られ、加えて、この支板は、公知の支板に対して製造技術上の利点を備える。公知のＣｕ支板と比べて、この支板によれば、比較的僅かな厚さのため、高い材料の節約及び重量の節約が得られ、加えて、これは、炉の領域の大きな溝容積を伴う。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形による冷却板の横断面図を示す。
【図２】第２の実施形による冷却板の横断面図を示す。
【図３】特別に形成された図２による第２の冷却板部分を示す。
【図４】竪炉壁部に取り付けられた冷却板の縦断面図を示す。
【図５】特別に形成された図１による第１の冷却板部分の縦断面図の部分切抜き部を示す。
【図６】特別に形成された第１の冷却板部分を有する冷却板の側面図を示す。
【図７】炉壁部に取り付けられた冷却システムの切抜き部を示す。
【図８】図７による冷却板の縦断面Ａ−Ａを示す。
【図９】図８に図示された上部の部分切抜き部を拡大図に示す。
【図１０】図８に図示された下部の部分切抜き部を拡大図に示す。
【符号の説明】
【００２９】
Ｏi           炉の内部
１            冷却板
２            第１の冷却板部分
２ａ，ｂ      縁部領域
３            第２の冷却板部分
４            溶接シーム
５            背面
６            面
７            冷却路
８，９        チューブ部分
１０          炉壁
１１          ウェブ
１２          ブラケット
１３          ボルト
１４          前面
１５          溝
１６，１７    凹部
１８，１９    端部領域
２０          中心領域
２６          後詰材
２７          溶接
２８，２９    キャップ
３０          中空部
３１          スリット
３２          縁部領域
３３          冷却システム
３４〜３９    懸架点
４０          ネジ
４１          突出部
４２          突出部
４３          突出部
４４          ピン
４５          突出部
４６          消失部材
１０１            冷却板
１０３            第２の冷却板部分
１０７            通路
１１８，１１９    横断面の端部領域
１２０            横断面の中心領域
１２１，１２２    第２の冷却板部分の窪み
１２３            中心領域
２０３            第２の冷却板部分
３２４，３２５    縁部領域
【国際公開パンフレット】
2004521189.tif 000003
2004521189.tif 000004
2004521189.tif 000005
2004521189.tif 000006
2004521189.tif 000007
2004521189.tif 000008
2004521189.tif 000009
2004521189.tif 000010
2004521189.tif 000011
2004521189.tif 000012
2004521189.tif 000013
2004521189.tif 000014
2004521189.tif 000015
2004521189.tif 000016
2004521189.tif 000017
2004521189.tif 000018
2004521189.tif 000019
2004521189.tif 000020
2004521189.tif 000021
【国際調査報告】
2004521189.tif 000022
2004521189.tif 000023
2004521189.tif 000024
2004521189.tif 000025