DE19755225A1 - Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen - Google Patents
Kühlmittelleitung für ElektrolichtbogenöfenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlmittelleitungen für Wand- oder
Deckelkühlelemente in Elektrolichtbogenöfen sowie ein Verfahren zur Kühlung
von Elektrolichtbogenöfen unter Einsatz eines Kühlmittels.
Der Einsatz von Elektrolichtbogenöfen erfolgt vornehmlich beim Aufschmelzen
von Stahlschrott. Dabei hat sich herausgestellt, daß eine Begrenzung der
Leistung derartiger Öfen durch die thermische Belastbarkeit der Ofenwände
gegeben ist.
Ein im Stand der Technik bekannter Weg zur Reduzierung der Belastung der
Ofenwände besteht darin, in den Wänden und im Deckel des Ofens ein Kühlung
vorzusehen. Dabei wird insbesondere Wasser durch geeignete
Kühlmittelleitungen geführt. Eine Verfeinerung derartiger Kühlverfahren kann
dadurch erfolgen, daß die Kühlmitteltemperatur ständig überwacht wird und in
Abhängigkeit von kritischen Werten die elektrische Leistung des Lichtbogens
geregelt wird. In der DE 31 03 883 C2 wird ergänzend eine Überwachung der
Kühlmitteldichte vorgeschlagen, um auch bei Verdampfen des Kühlmittels, wenn
eine Temperaturkontrolle erfolglos ist, regeln zu können.
Auch wenn mit der Temperaturüberwachung zerstörerische Überhitzungen des
Kühlmittels vermieden werden können, unterliegen die Kühlmittelleitungen
dennoch einem hohen Verschleiß durch thermische Belastung. Während eines
Schmelzprozesses vom Chargieren der Schrottkörbe bis zum Abstich des
flüssigen Stahls gibt es Schmelzphasen mit niedrigen Kühlflächenbelastungen
und mit sehr hohen Belastungen. Durch diese Wärmewechselbelastungen in
Verbindung mit dem hohen Temperaturgefälle zwischen der Rohraußen- und
Rohrinnenwand ermüdet der Rohrwerkstoff, und es bilden sich Querrisse in der
Rohrwand, die zu Undichtigkeiten führen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 35 662 A1 wird dieses Problem
dadurch vermindert, daß die Wände der Kühlrohre, Umkehrkappen oder Enden,
Bogen und sonstigen wärmebeaufschlagten Bauelementen sowie die
dazugehörigen Schweißnähte aus einem Verbund des Werkstoffs Stahl und eines
aufgeschweißten oder plasmaaufgespritzten, gut wärmeleitenden, nicht oder nur
bedingt magnetischen Werkstoff bestehen. Bei den eingesetzten nicht
magnetischen Werkstoffen handelt es sich vorzugsweise um Kupfer.
Bedingt durch die sehr hohen Temperaturbelastungen auf der Außenwand der
Rohre kann jedoch auf der Innenseite der Rohre ein Dampffilm entstehen. Dieser
Dampffilm wirkt als Wärmeisolierschicht, d. h. es wird die Abfuhr von Wärme durch
die Rohrwand hindurch ins Kühlwasser verhindert. Sofern auf der Außenwand
des Rohres eine Kupferschicht aufgebracht ist, kommt es zu einer starken
Erhitzung, die ein Schmelzen des Kupfers zur Folge haben kann. Wird
andererseits auf die Auflage einer Kupferschicht verzichtet, kann es durch
Überhitzung der Rohrwand zu hohen thermischen Wechselspannungen kommen,
die eine Ermüdung des Materials zur Folge haben. Infolgedessen bilden sich
nach einer gewissen Anzahl von Chargen Querrisse in den Rohren, die wiederum
zu Undichtigkeiten führen, so daß das Kühlwasser aus den Rohren in den Ofen
austreten kann. Dies geschieht bei den wassergekühlten Elementen
insbesondere in den thermisch hochbelasteten Bereichen (sog. Hot-Spots-
Bereiche).
Die Bildung des Dampffilms wird nach dem Stand der Technik dadurch verhindert,
daß die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erhöht wird. Eine große
Wassergeschwindigkeit bedingt jedoch einen hohen Bedarf an Wasser. Solche
Wassermengen sind einerseits nicht immer verfügbar und andererseits auch mit
einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.
Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, die
Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Betreiben eines Elektrolichtbogenofens mit kühlmittel
durchflossenen Wänden zur Verfügung zu stellen, bei denen der Ofen mit einer
hohen Leistung betrieben werden kann und der thermische Verschleiß des
Kühlmittelsystems minimiert wird. Gleichzeitig soll der Verbrauch an Kühlmittel auf
einem geringen Niveau gehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch den Einsatz von erfindungsgemäßen Kühlmittel
leitungen gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie im Leitungsinnenraum
Schikane zur Erzeugung von Turbulenzen und/oder zur Steigerung der
Durchflußgeschwindigkeit enthalten. Zu den Kühlmittelleitungen im Sinne der
Erfindung gehören dabei sämtliche Leitungsabschnitte wie z. B. Umkehrkappen,
Enden und Bögen. Unter Schikanen werden beliebige Körper verstanden, die sich
in der Strömungsbahn des Kühlmittels befinden und dort zu einem Strömungs
widerstand führen und/oder die Querschnittsfläche der Kühlmittelleitung
verengen.
Der Stand der Technik war gerade bestrebt, Turbulenzen durch eine gerade
Rohrführung und glatte Innenrohre zu vermeiden, um die Durchflußrate durch die
Rohre zu maximieren. Zudem entsprach es der einfachsten und naheliegendsten
Möglichkeit, freie Rohrquerschnitte gleichbleibender Größe - und damit
gleichbleibender Durchflußgeschwindigkeit - über die gesamte Länge der
Kühlmittelleitung vorzusehen. Im Gegensatz dazu sollen nach der Erfindung
Turbulenzen und/oder Steigerungen der Durchflußgeschwindigkeit ausdrücklich
durch Schikane erzeugt werden. Dadurch wird erreicht, daß eine sich eventuell
bildende Dampfschicht ständig wieder abgebaut, d. h. letztendlich verhindert wird.
Ferner verbessert sich die Wärmeaufnahme des Kühlmittels, da ständig frisches,
d. h. kühles Medium an die Rohrwand geführt wird und sich nicht ein quasi
stationäres Temperaturgefälle im Rohr ausbilden kann, wie es bei (vorwiegend)
laminarer Strömung der Fall wäre. Weiterhin bewirkt eine erhöhte Durchfluß
geschwindigkeit, daß mit einer gesteigerten Rate Wärme aufgenommen und
abgeführt werden kann.
Vorzugsweise enthalten die Kühlmittelleitungen im Leitungsinnenraum Schikanen,
die im wesentlichen ohne Kontakt zur Innenwand der Kühlmittelleitung
angeordnet sind. Darunter ist zu verstehen, daß sich ihr Kontakt zur Rohrwand
auf das notwendige Mindestmaß zur Befestigung beschränkt. Die Vermeidung
des Kontaktes zur Rohrwand hat den Vorteil, daß sich keine Totzonen in der
Strömung ausbilden, in denen sich Feststoffe ablagern können. Durch die
erfindungsgemäßen Schikanen muß das Kühlmittel ständig seine Flußrichtung
ändern. Dadurch wird es es immer wieder auf die Wand der Kühlmittelleitung
zugelenkt wird und in turbulente Strömung versetzt. So wird verhindert, daß sich
verhindert, daß sich an der Rohrwand eine Dampfschicht bilden kann bzw. eine
solche wird sofort wieder zerstört. Außerdem sorgt die Turbulenz für eine
verbesserte konvektive Wärmeaufnahme durch das Kühlmittel. Insgesamt wird
damit sowohl die Kühlleistung verbessert als auch die Bildung einer
Wärmeisolierschicht durch den Dampf mit den damit verbundenen kritischen
Folgen verhindert. Der erfindungsgemäße Einbau von Schikanen geht dabei in
eine völlig andere Richtung als der vom Stand der Technik eingeschlagene Weg.
Denn letzterer bestand darin, Kühlleistung und Dampfschichtabbau durch eine
Erhöhung der eingesetzten Kühlmittelmenge zu erreichen. Für die dazu
notwendige Steigerung der Durchflußraten ist es aber erforderlich, möglichst
wenig Hindernisse in den Strömungsweg zu legen, d. h. die Kühlmittelleitungen
möglichst geradlinig und glatt auszubilden.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Schikanen werden diese durch
mindestens ein parallel zur Längsachse der Kühlmittelleitung ausgerichtetes
stabförmiges Element gebildet. Hierbei kann es sich z. B. um eine Stange oder ein
Rohr handeln. Solche Elemente können symmetrisch zur Rohrachse angeordnet
werden (vorzugsweise drei), insbesondere kann ein Element mittig auf der Achse
liegen. Es sind aber auch asymmetrische Anordnungen denkbar, um z. B. den
asymmetrischen Temperaturverhältnissen zwischen Ofeninnerem und -äußerem
Rechnung zu tragen.
Durch das parallel zur Längsachse der Kühlmittelleitung ausgerichtete
stabförmige Element wird das umströmende Kühlmittel an die Wand der
Rohrleitung gedrängt und es wird verhindert, daß das normalerweise in der
Rohrmitte befindliche Strömungsmaximum entstehen kann. Durch Verringerung
der Querschnittsfläche der Rohres kann das Element außerdem zu einer
Erhöhung der Flußgeschwindigkeit beitragen. Außerdem trägt ein Element aus
gut wärmeleitendem Material zu einer Vergleichmäßigung der axialen
Temperaturverteilung innerhalb des Rohres bei und verringert somit die Gefahr
lokaler Überhitzungen.
Nach weiteren Ausbildungen der Erfindung können die Schikanen vorzugsweise
durch Querstangen von Rohrwand zu Rohrwand, durch spiralförmige Wendel
oder Leitbleche gebildet werden. Selbstverständlich kann diese Liste der
Möglichkeiten vom Fachmann beliebig fortgesetzt werden. Ebenso ist es möglich,
innerhalb eines Kühlmittelsystems verschiedene Formen von Schikanen zu
verwenden, um unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Gefahr einer
Dampfbildung oder der Strömungsverhältnisse gerecht zu werden. Es ist
allerdings von Vorteil, wenn die Schikanen nicht unmittelbaren Kontakt zur
Rohrwand haben, damit sich hinter ihnen (im Schatten der Strömung) nicht
unerwünschte Schlammansammlungen bilden können.
Zur Erfindung gehört weiterhin als (passive) Maßnahme zur Steigerung der
Durchflußrate, daß die Querschnittsfläche der Kühlmittelleitungen in den
Bereichen hoher Wärmebelastung verkleinert wird. Dadurch wird eine Erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit erzwungen, so daß mehr Kühlmittel in engeren
Kontakt zur Rohrwand kommt, d. h. die Wärmeaufnahme gesteigert wird. Die
Querschnittsfläche kann durch eine Verkleinerung des Rohrdurchmessers
vermindert werden, welche z. B. durch eine Verdickung der Rohrwand erzielt wird.
Die Rohrwandverdickungen wären in diesem Falle Schikane im Sinne der
vorliegenden Erfindung. Ebenso führt aber auch der Einbau von innenliegenden
Verdrängungskörpern zu einer Verringerung des Querschnitts.
Vorzugsweise wird die Querschnittsfläche der Kühlmittelleitung derart variiert,
daß sie vom oberen Rand des Elektrolichtbogenofens zu seinem Boden hin
abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß die verbesserte Wärmeaufnahme gerade
im belasteten Bodenbereich (Hot-Spots) stattfindet.
Die erfindungsgemäßen Schikanen in den Kühlmittelleitungen können problemlos
mit anderen Maßnahmen nach dem Stand der Technik kombiniert werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Wände der Kühlmittelleitungen aus
einem Verbund des Werkstoffes Stahl und einem vorzugsweise aufgeschweißten
oder plasmaaufgespritzten, gut wärmeleitenden und nicht oder nur bedingt
magnetischen Werkstoff bestehen. Hierbei kann es sich vorzugsweise um Kupfer
handeln, welches eine Stärke von 3-12 mm hat. Selbstverständlich kann eine
derartige Maßnahme auch bei sonstigen wärmebeaufschlagten Bauelementen
vorgenommen werden, also z. B. bei an den Rohren angeordneten
Umkehrkappen, Enden und Bogen.
Die erfindungsgemäßen Kühlmittelleitungen mit den verbesserten Maßnahmen
zur Wärmeaufnahme (Schikane, Verengungen) werden vorzugsweise in den
Bereichen größter Wärmebelastung angeordnet. Diese befinden sich in der Regel
zum Boden des Elektrolichtbogenofens hin.
Zur Erfindung gehört ferner ein Verfahren zur Kühlung von Elektrolichtbogenöfen,
bei welchem ein Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung von Wand- oder
Deckelkühlelementen geleitet wird. Ein solches Verfahren ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelfluß die Entstehung von Turbulenzen
stimuliert und/oder gefördert wird.
Nach dem Stand der Technik war man gerade bestrebt, Turbulenzen durch eine
gerade Rohrführung und glatte Innenrohre zu vermeiden, um die Durchflußrate
durch die Rohre zu maximieren. Im Gegensatz dazu sollen nach der Erfindung
Turbulenzen ausdrücklich gefördert und stimuliert werden. Durch eine derartige
Maßnahme wird erreicht, daß eine sich eventuell bildende Dampfschicht ständig
wieder abgebaut, d. h. letztendlich verhindert wird. Ferner verbessert sich die
Wärmeaufnahme des Kühlmittels, da ständig frisches, d. h. kühles Medium an die
Rohrwand geführt wird und sich nicht ein quasi-stationäres Temperaturgefälle im
Rohr ausbilden kann, wie es bei (vorwiegend) laminarer Strömung der Fall wäre.
Für die Erzeugung der Turbulenzen stehen verschiedene Möglichkeiten zur
Verfügung. Eine bevorzugte besteht darin, innerhalb der Kühlmittelleitungen
Schikanen anzuordnen, welche die Strömungsrichtung des Kühlmediums
fortlaufend ändern.
Ferner können die Turbulenzen auch durch eine geeignete Leitungsführung der
Kühlmittelleitung erzielt werden, wobei es in der Regel ausreichend ist, von den
dem Fachmann bekannten Regeln zur Erzeugung einer laminaren Strömung
gezielt abzuweichen. Dies ist insbesondere durch einen häufigen
Richtungswechsel in der Kühlmittelleitung möglich, wobei die dadurch
erzwungenen Richtungswechsel des Kühlmittels zu den gewünschten
Turbulenzen führen. Ebenso ist eine Verengung der Querschnittsfläche der
Leitung möglich, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit lokal erhöht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Strömungsgeschwindigkeit des
Kühlmittels weniger als 4 m/s betragen, was einen entsprechend geringen
Durchsatz und damit Verbrauch an Kühlmittel zur Folge hat. Außerdem kann der
Aufwand an Pumpen vermindert werden. Vorzugsweise beträgt die Strömungs
geschwindigkeit sogar weniger als 3 m/s, ganz besonders bevorzugt weniger als
2,5 m/s. Demgegenüber liegt sie im Stand der Technik typischerweise über 4 m/s.
Der Durchsatz an Kühlmittel kann also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
größenordnungsmäßig bis zur Hälfte gesenkt werden.
Das üblicherweise verwendete Kühlmittel ist Wasser, welches leicht und
kostengünstig erhältlich ist.
Ferner wird das Kühlmittel vorzugsweise im Temperaturbereich bis zu seiner
Siedetemperatur eingesetzt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Elektrolichtbogenofen im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt in Querschnitten eine Schikane mit mittiger Stange.
Fig. 3 zeigt in Querschnitten eine Schikane mit Querstangen.
Fig. 4 zeigt in Querschnitt und Seitenansicht eine Schikane mit Wendel.
Fig. 5 zeigt in Querschnitten eine Schikane mit Leitblechen.
In Fig. 1 ist schematisch ein befüllter Lichtbogenofen 2 im Querschnitt
dargestellt. Er besteht aus einem Ober- und einem Untergefäß. Das Untergefäß
ist durch Feuerfestmaterial ausgemauert und mit einer Stahlabstichvorrichtung
ausgestattet (nicht dargestellt). Das Obergefäß weist auf dem Umfang
Wandkühlelemente 1 auf. Typischerweise befinden sich in einer Rohrwand ca.
20 Rohrwindungen (schematisch dargestellt sind 4). Diese Rohrwindungen
unterliegen unterschiedlich starken thermischen Belastungen, wobei die unten
gelegenen Rohre in der Regel stärker belastet sind und daher die meisten
Defekte (z. B. Querrisse) aufweisen. In diesem Bereich liegen auch die sog. "Hot-
Spots" des Ofens.
Der Lichtbogenofen 2 ist durch einen Deckel verschließbar, der zur Kühlung
ebenfalls mit Wasserrohren 1 ausgestattet ist. Durch den Deckel werden
gewöhnlich ein bis drei Elektroden geführt. Im Falle des Einsatzes einer Elektrode
handelt es sich um Gleichstromöfen, bei mehreren Elektroden um Drehstromöfen.
Im Rahmen der Erfindung werden die Kühlmittelleitungen 1 in Wand und Deckel
des Ofens ganz oder teilweise in ihrem Inneren mit Schikanen versehen und/oder
in ihrer Querschnittsfläche verengt, um die Strömungsgeschwindigkeit zu
erhöhen. Dabei können sich diese Maßnahmen auf die besonders gefährdeten
Bereiche beschränken. So werden vorzugsweise in einer Rohrwand mit
20 übereinanderliegenden Rohrwindungen ca. bis zur 12. Windung von unten
Schikane vorgesehen. Außerdem kann die Menge und Art der Schikane sowie die
Querschnittsfläche der Rohre kontinuierlich oder stufenweise den Belastungen
angepaßt werden.
Beispielhafte Ausgestaltungen der Schikanen sind in den Fig. 2 bis 5
dargestellt.
Fig. 2 zeigt in radialem und axialem Querschnitt durch das Kühlmittelrohr 1 eine
durch eine zentral angeordnete Stange 3 gebildete Schikane. Diese Stange wird
z. B. in regelmäßigen Abständen von drei symmetrisch angeordneten Stützen 7 an
der Rohrinnenwand abgestützt. Diese Stützen 7 können ebenfalls zur Bildung von
erwünschten Turbulenzen beitragen. Durch die Stange 3 wird das Kühlmittel an
die Rohrwand gedrängt und die Ausbildung eines (für die Kühlung nutzlosen)
Strömungsmaximums auf der Rohrachse verhindert. Anstelle einer mittigen
Stange können auch drei (oder eine andere Anzahl) um die Rohrachse herum
angeordnete Stangen vorgesehen werden. Anstelle massiver Stangen 3 könnten
selbstverständlich auch Rohre verwendet werden.
Fig. 3 zeigt in radialem und axialem Querschnitt durch das Kühlmittelrohr 1 eine
Schikane, die durch Querstangen 4 gebildet wird. Die Querstangen 4 können
dabei wie dargestellt von Rohrwand zu Rohrwand durch den Rohrmittelpunkt
verlaufen und in axialer Richtung jeweils um 90° rotiert angeordnet werden.
Ebenso sind aber auch außermittige Anordnungen und andere Rotationswinkel
denkbar. Anordnung, Größe und Abstand der Querstangen 4 wird vom Fachmann
nach den individuellen Anforderungen vor Ort zu wählen sein.
Fig. 4 zeigt in radialem Querschnitt und in einer axialen Seitenansicht des
Kühlmittelrohres 1 eine Schikane, die durch eine Wendel 5 gebildet wird. Die
Wendel 5 verläuft spiralförmig an der Rohrinnenwand entlang. Denkbar ist jedoch
auch, daß zwischen Wendel und Rohrinnenwand ein Spalt gebildet wird, durch
den das Kühlmittel strömt. Ebenso könnte die Wendel zentral auf der Innenachse
des Rohres 1 angeordnet sein, was einer schraubenförmigen Stange gemäß
Fig. 2 entspräche.
Fig. 5 zeigt in radialem und axialem Querschnitt durch das Kühlmittelrohr 1 eine
Schikane, die durch Leitbleche 6 gebildet wird. Die Leitbleche 6 sind in der
dargestellten Ausgestaltung an der Rohrinnenwand angebracht und stehen
senkrecht von ihr ab zur Rohrachse hin. Sie sind in axialer Richtung in
regelmäßigen Abständen und jeweils um 90° rotiert angeordnet, wobei
selbstverständlich auch andere Rotationswinkel denkbar sind. Ferner ist es
denkbar, daß die Fläche der Leitbleche nicht vollständig senkrecht zur
Strömungsrichtung des Kühlmittels steht, sondern schräg.
Bei den Anordnungen nach den Fig. 4 und 5 (Wendel, Leitbleche) ist es
vorteilhaft, wenn die Schikane (anders als dargestellt) einen Abstand zur
Rohrwand aufweisen und zu diesem Zweck z. B. von Stützen getragen werden.
Ein derartiger Abstand verhindert nämlich, daß sich hinter den Schikanen im
Schatten der Strömung Feststoffe (Schlamm) ab lagern können.
Die in den Fig. 2 bis 5 beispielhaft dargestellten Schikanen können beliebig
miteinander kombiniert und durch andere, dem Fachmann bekannte Formen
ergänzt werden.
Claims (14)
1. Kühlmittelleitung für Wand- oder Deckelkühlelemente in Elektrolicht
bogenöfen (2),
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (1) im
Leitungsinnenraum Schikanen (3, 4, 5, 6, 7) zur Erzeugung von
Turbulenzen und/oder zur Steigerung der Durchflußgeschwindigkeit
enthält.
2. Kühlmittelleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen (3, 4, 5, 6, 7) im
wesentlichen ohne Kontakt zur Innenwand der Kühlmittelleitung (1)
angeordnet sind.
3. Kühlmittelleitung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen durch mindestens
ein parallel zur Längsachse der Kühlmittelleitung (1) ausgerichtetes
stabförmiges Element (3) gebildet werden.
4. Kühlmittelleitung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das stabförmige Element (3) mittig
in der Kühlmittelleitung (1) angeordnet ist.
5. Kühlmittelleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen durch
Querstangen (4), Wendel (5) und/oder Leitbleche (6) gebildet werden.
6. Kühlmittelleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen zu einer
Verringerung der Querschnittsfläche der Kühlmittelleitung im Bereich
großer Wärmebelastung führen.
7. Kühlmittelleitung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der
Kühlmittelleitung vom oberen Rand des Elektrolichtbogenofens zu seinem
Boden hin abnimmt.
8. Kühlmittelleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kühlmittelleitung (1)
aus einem Verbund des Werkstoffes Stahl und einem vorzugsweise
aufgeschweißten oder plasmaaufgespritzten, gut wärmeleitenden und
nicht oder nur bedingt magnetischen Werkstoff bestehen.
9. Verfahren zur Kühlung von Elektrolichtbogenöfen (2), bei welchem ein
Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung (1) von Wand- oder
Deckelkühlelementen geleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelfluß die Entstehung
von Turbulenzen stimuliert und/oder gefördert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzen durch
Schikanen (3, 4, 5, 6, 7) in den Kühlmittelleitungen (1) erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzen durch die
Leitungsführung der Kühlmittelleitung (1) erzeugt werden, vorzugsweise
durch häufige Richtungswechsel in der Kühlmittelleitung und/oder eine
Verengung der Querschnittsfläche der Leitung.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel mit einer mittleren
Geschwindigkeit von weniger als 4 m/s, vorzugsweise weniger als 3 m/s,
ganz besonders bevorzugt weniger als 2,5 m/s durch die Kühlmittelleitung
strömt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Wasser ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel im
Temperaturbereich bis zu seiner Siedetemperatur eingesetzt wird.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997155225 DE19755225A1 (de) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997155225 DE19755225A1 (de) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19755225A1 true DE19755225A1 (de) | 1999-06-24 |
Family
ID=7851657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997155225 Withdrawn DE19755225A1 (de) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | Kühlmittelleitung für Elektrolichtbogenöfen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19755225A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027042A1 (de) * | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Paul Wurth S.A. | Verfahren zum kühlen eines hochofens mit kühlplatten |
| WO2012136796A3 (en) * | 2011-04-08 | 2013-01-24 | Bhp Billiton Aluminium Technologies Limited | Heat exchange elements for use in pyrometallurgical process vessels |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3023828A1 (de) * | 1980-06-25 | 1982-02-04 | Unilever N.V., Rotterdam | Geschirrspuelmittel mit korrosionsschutzmittel |
| DE3103883C2 (de) * | 1981-02-05 | 1983-01-20 | Krupp Stahl Ag, 4630 Bochum | Verfahren zur Unterdrückung von überhitzten Stellen in kühlmitteldurchflossenen Wand- oder Deckenelementen eines Elektrolichtbogenofens |
| DE3538492A1 (de) * | 1984-10-30 | 1986-05-28 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Turbulenzeinbau fuer ovalrohre eines waermetauschers und verfahren zur herstellung der turbulenzeinbauten |
| DE3153044C2 (de) * | 1981-11-16 | 1986-07-10 | Vsesojuznyj naučno-issledovatel'skij i proektnyj institut po očistke technologičeskich gazov, stočnych vod i ispol'zovaniju vtoričnych energoresursov predprijatij černoj metallurgii VNIPI Čermetenergoočistka, Charkov | Abschreckplatte f}r Verh}ttungs¦fen, insbesondere Hoch¦fen |
| DE3700443A1 (de) * | 1986-01-11 | 1987-07-16 | Rolf Dipl Ing Bommer | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel |
| DE4334041A1 (de) * | 1993-10-06 | 1994-04-21 | Rene Legere | Rohr-Wärmetauscher |
| DE4235662A1 (de) * | 1992-10-22 | 1994-04-28 | Rainer Ing Grad Schmidt | Hitze- und Lichtbogenschutz an Wand- und Deckelkühlelementen für Elektrolichtbogenöfen |
-
1997
- 1997-12-12 DE DE1997155225 patent/DE19755225A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3023828A1 (de) * | 1980-06-25 | 1982-02-04 | Unilever N.V., Rotterdam | Geschirrspuelmittel mit korrosionsschutzmittel |
| DE3103883C2 (de) * | 1981-02-05 | 1983-01-20 | Krupp Stahl Ag, 4630 Bochum | Verfahren zur Unterdrückung von überhitzten Stellen in kühlmitteldurchflossenen Wand- oder Deckenelementen eines Elektrolichtbogenofens |
| DE3153044C2 (de) * | 1981-11-16 | 1986-07-10 | Vsesojuznyj naučno-issledovatel'skij i proektnyj institut po očistke technologičeskich gazov, stočnych vod i ispol'zovaniju vtoričnych energoresursov predprijatij černoj metallurgii VNIPI Čermetenergoočistka, Charkov | Abschreckplatte f}r Verh}ttungs¦fen, insbesondere Hoch¦fen |
| DE3538492A1 (de) * | 1984-10-30 | 1986-05-28 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Turbulenzeinbau fuer ovalrohre eines waermetauschers und verfahren zur herstellung der turbulenzeinbauten |
| DE3700443A1 (de) * | 1986-01-11 | 1987-07-16 | Rolf Dipl Ing Bommer | Waermetauscher fuer heizkessel, insbesondere fuer brennwertkessel |
| DE4235662A1 (de) * | 1992-10-22 | 1994-04-28 | Rainer Ing Grad Schmidt | Hitze- und Lichtbogenschutz an Wand- und Deckelkühlelementen für Elektrolichtbogenöfen |
| DE4334041A1 (de) * | 1993-10-06 | 1994-04-21 | Rene Legere | Rohr-Wärmetauscher |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027042A1 (de) * | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Paul Wurth S.A. | Verfahren zum kühlen eines hochofens mit kühlplatten |
| WO2012136796A3 (en) * | 2011-04-08 | 2013-01-24 | Bhp Billiton Aluminium Technologies Limited | Heat exchange elements for use in pyrometallurgical process vessels |
| CN103476969A (zh) * | 2011-04-08 | 2013-12-25 | Bhp比利顿铝技术有限公司 | 用于在火法冶金工艺容器中使用的热交换元件 |
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