专利名称：用于制造冷却元件的方法和冷却元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分用于制造与冶金炉等结合使用的冷 却元件的方法，在该方法中，布置有主要由铜制成并包括水冷却通道的框架元件；该框架元 件设置有用于将耐火砖连接至框架元件的紧固元件；并且通过利用紧固元件将耐火砖连接 至框架元件。本发明还涉及一种根据权利要求11的前序部分的冷却元件，该冷却元件与冶金 炉等结合使用、主要由铜制成并包括水冷却通道，所述冷却元件包括主要由铜制成并包括 水冷却通道的框架元件、耐火砖和用于将耐火砖连接至框架元件的紧固元件。
背景技术：
在现有技术中已知用于制造冷却元件的各种不同方法，该冷却元件包括主要由铜 制成并包括水冷却通道的框架元件，和通过紧固元件紧固至框架元件的耐火砖。这种冷却 元件例如装配在冶金炉中，使得由耐火砖形成的砖衬与熔融金属接触。与冶金炉一起，装配 在冶金炉中的砖衬形成与熔融金属接触的结构。这种冷却元件的用途是将通过熔融金属导 向到砖衬的热能的一部分从砖衬传递至设置有水冷却的框架元件，并因此冷却砖衬。因此， 在框架元件与砖衬之间，应布置有尽可能好的热接触。然而，通常这种冷却元件的一个问题是，经过一定的时间，在耐火砖与框架元件之 间，可能形成阻止将热从砖衬传递至框架元件的间隙。这导致砖不能冷却，并因此损坏砖， 这可进一步导致冷却元件本身经受高的热应力，使得损坏整个冷却元件的情形。从芬兰专利公开109937已知一种复合冷却元件，其通过铜铸造将陶瓷内衬的元 件结合到一起，并同时将设置有冷却水通道的铜板布置在内衬的背后制成。在所述芬兰专 利公开109937中描述的发明还涉及通过所述方法制成的复合冷却元件。从芬兰专利公开2000M08已知一种特别设计成与在闪速吹炼炉中生产金属结合 使用的冷却元件，所述冷却元件包括设置有用于冷却水循环的通道系统的框架元件，并且 在炉空间侧面的框架元件表面上，制成有能布置炉衬的元件的凹槽。框架元件主要由铜制 成，并且在炉侧面的框架元件表面上，制成有能布置炉的陶瓷内衬的元件的凹槽和装配有 钢制元件的凹槽，使得冷却元件表面的至少处于如下区域中的部分由钢制成，该区域为熔 融金属与可与熔融金属接触的熔渣之间的边界表面。
发明内容
本发明的目的是实现用于制造与冶金炉等结合使用的冷却元件的方法，通过该方 法，能够制成在框架元件与耐火砖之间具有特别好的热接触的冷却元件。本发明的另一目的是实现与冶金炉等结合使用的冷却元件，所述冷却元件主要由 铜制成并设置有水冷却通道，并在框架元件与耐火砖之间具有特别好的热接触。本发明的目的通过根据独立权利要求1用于制造与冶金炉等结合使用冷却元件 的方法实现，所述冷却元件主要由铜制成并设置有水冷却通道。
在从属权利要求2-10中说明根据本发明的方法的优选实施例。本发明还涉及一种根据权利要求11与冶金炉等结合使用的冷却元件，所述冷却 元件主要由铜制成并设置有水冷却通道。在从属权利要求12-20中说明根据本发明的冷却元件的优选实施例。根据本发明的方法所基于的原理是，紧固元件至少部分地由钢制的细长紧固带组 成，该细长紧固钢带紧固至框架元件，使得细长紧固钢带一起在它们之间形成开放空隙，该 开放空隙沿离开开放空隙的底部的方向变窄，并且耐火砖布置在开放空隙中，使得所述耐 火砖至少部分地位于所述开放空隙中。根据本发明的冷却元件设置有用于将耐火砖连接至框架元件的紧固元件。紧固 元件至少部分地由钢制的细长紧固带形成。细长紧固钢带紧固至框架元件，使得细长紧固 钢带一起在它们之间形成开放空隙，该开放空隙沿离开开放空隙的底部的方向变窄。开放 空隙沿离开开放空隙的底部的方向优选地但不是必需地以楔形方式变窄。耐火砖布置在开 放空隙中，使得所述耐火砖至少部分地位于沿离开开放空隙的底部的方向变窄的开放空隙 中。在根据本发明的布置中，沿离开开放空隙的底部的方向变窄的所述开放空隙阻止 框架元件相对于砖移动，并且反之亦然。结果，在框架元件与砖之间获得良好的接合，并因 此在框架元件与砖之间有效地传递热能。在根据本发明的布置的优选实施例中，在开放空隙中布置有耐火砖，使得耐火砖 一起形成均勻结构，所述均勻结构包括这样的部分，该部分位于开放空隙中并且其尺寸和 形状至少部分地对应于开放空隙的尺寸和形状。这样，获得对应于在耐火砖与框架元件之 间的形状配合接合的接合，该接合能够有效地阻止耐火砖相对于框架元件移动，并因此确 保耐火砖与框架元件之间良好的传热特性。在根据本发明的布置的优选实施例中，在开放空隙中布置有耐火砖，使得所述耐 火砖一起形成均勻结构，所述均勻结构基本完全位于开放空隙中并且其尺寸和形状至少部 分地对应于开放空隙的尺寸和形状。这样，获得对应于在耐火砖与框架元件之间的形状配 合接合的接合，该接合能够有效地阻止耐火砖相对于框架元件移动，并因此确保耐火砖与 框架元件之间良好的传热特性。在根据本发明的布置的优选实施例中，通过将细长紧固钢带紧固至框架元件形成 开放空隙，使得在两个紧固钢带之间形成沿离开开放空隙的底部的方向变窄的开放空隙， 并且使得开放空隙的底部由框架元件的表面构成。这样，由于耐火砖与框架元件直接接触， 所以在耐火砖与框架元件之间获得的接合具有用于传递热能的良好特性，并且这确保耐火 砖与框架元件之间良好的传热特性。在根据本发明的布置的优选实施例中，通过将细长紧固钢带紧固至框架元件形成 开放空隙，使得在两个紧固钢带之间形成开放空隙，并且框架元件紧固有至少一个细长紧 固钢带，该紧固钢带的横截面区域沿离开开放空隙的底部的方向扩展，使得在两个细长紧 固钢带之间形成的开放空隙沿离开开放空隙的底部的方向变窄。在根据本发明的布置的优选实施例中，通过在框架元件中机械加工用于细长紧固 钢带的细长凹槽将细长紧固钢带紧固至框架元件，使得确保细长紧固钢带的装配在细长凹 槽中的部分的尺寸和形状基本上对应于细长凹槽的尺寸和形状，以便在细长紧固钢带与细长凹槽之间实现摩擦配合的或形状配合的接合。在根据本发明的布置的优选实施例中，细长紧固钢带由不锈钢制成，该不锈钢的 铬含量超过10.5%、有利地为根据标准EN 10095(耐火钢和镍合金)的不锈钢。在根据本发明的布置的优选实施例中，细长紧固钢带由不锈钢制成，该不锈钢的 铬含量大约是17-30%、诸如22-对％、24-四％、或四-30%。在根据本发明的布置的优选实施例中，提供一种用于将耐火砖保持在开放空隙中 的限制件，并且所述限制件布置成使得其位于两个细长紧固钢带之间，并且使得其位于在 两个紧固钢带之间形成的空隙的另一端部处。尤其地，在利用冷却元件时开放空隙应竖直 延伸的情况下，冷却元件必需具有用于将耐火砖保持在开放空隙中的装置，并且这种限制 件很好地适合该用途。
以下参考附图更详细地描述本发明的一些优选实施例，其中图1示出包括多个冷却元件的结构，图2示出根据本发明的冷却元件的优选实施例，包括细长紧固钢带紧固至其上的 框架元件、和在细长紧固钢带之间的限制件，以及图3示出从另一角度观察的图2的冷却元件。
具体实施例方式本发明涉及一种用于制造与冶金炉等结合使用的冷却元件1的方法，并涉及一种 冷却元件1，该冷却元件1与冶金炉等结合使用，并主要由铜制成且设置有水冷却通道2。首先更详细地描述根据本发明用于制造与冶金炉等结合使用的冷却元件1的方 法。在该方法中，提供一种主要由铜制成并设置有水冷却通道2的框架元件3。在该方法中，在框架元件3中提供用于将耐火砖6连接至框架元件3的紧固元件 4。耐火砖6有利地连接至框架元件3的一表面，该表面在冷却元件1安装在冶金炉等中时、 和在冷却元件1于冶金炉等中被使用时面对熔融金属。在该方法中，通过利用紧固元件4将耐火砖6连接至框架元件3。在该方法中，紧固元件4至少部分地由钢制的细长紧固带5制成。将细长紧固钢 带5紧固到框架元件3上，使得细长紧固钢带5 —起在它们之间形成开放空隙7，该开放空 隙7沿离开开放空隙7的底部8的方向变窄。耐火砖6布置在开放空隙7中，使得耐火砖 6至少部分地位于开放空隙7中。开放空隙7沿离开该开放空隙7的底部8的方向优选地但不是必需地以楔形方式变窄。细长紧固钢带5优选地但不是必需地紧固至框架元件3，使得在框架元件中，例如 通过机械加工制成用于细长紧固钢带5的细长凹槽10。在框架元件3设置有用于细长紧固 钢带5的细长凹槽10的情况下，细长凹槽10制成为使得优选地但不是必需地在细长凹槽 10与细长紧固钢带5之间形成用于将细长紧固钢带5保持在细长凹槽10中的形状配合的 或摩擦配合的接合。在附图中，在各细长凹槽10与各细长紧固钢带5之间，制成燕尾型接合。作为替代，在通过铸造制造框架元件3的情况下，例如还可在同一个铸造步骤中将细长 紧固钢带5直接铸造在框架元件3中。在该方法中，在开放空隙7中优选地但不是必需地布置有耐火砖6，使得耐火砖6 一起形成具有处于开放空隙7中的部分的均勻结构，所述部分的尺寸和形状至少部分地对 应于开放空隙7的尺寸和形状。在该方法中，在开放空隙7中优选地但不是必需地布置有耐火砖6，使得耐火砖6 一起形成均勻结构，该均勻结构基本完全位于开放空隙7中，并且该均勻结构的尺寸和形 状至少部分地对应于开放空隙7的尺寸和形状。优选地但不是必需地通过将细长紧固钢带5紧固至框架元件3来制成开放空隙7， 使得开放空隙7形成在两个细长紧固钢带5之间。优选地但不是必需地将细长紧固钢带5紧固至框架元件3，使得开放空隙7的底部 8至少部分地、但优选地完全由框架3的表面形成。在该方法中，框架元件3优选地但不是必需地紧固有至少一个细长紧固钢带5，该 细长紧固钢带5的横截面区域沿离开开放空隙7的底部8的方向扩展，使得在两个细长紧 固钢带5之间形成的开放空隙沿离开开放空隙7的底部8的方向变窄。细长紧固钢带5优选地但不是必需地由不锈钢制成，该不锈钢的铬含量有利地超 过10. 5%、有利地为根据标准EN 10095(耐火钢和镍合金)的不锈钢。细长紧固钢带5可优选地但不是必需地由不锈钢制成，该不锈钢的铬含量大约是 17-30%、诸如 22-24%,24-29%,^； 29-30%。在该方法中，优选地但不是必需地提供用于将耐火砖6保持在开放空隙7中的限 制件9。限制件9优选地但不是必需地布置成使得其连接两个细长紧固钢带5，并使得其位 于在两个细长紧固钢带5之间形成的空隙7的另一端。本发明还涉及一种与冶金炉等结合使用的冷却元件1，所述冷却元件主要由铜制 成并设置有水冷却通道2。冷却元件1包括主要由铜制成并设置有水冷却通道2的框架元件3。另外，冷却元件1包括耐火砖6和用于将耐火砖6连接至框架元件3的紧固元件4。紧固元件4至少部分地由钢制的细长紧固带5形成。将细长紧固钢带5紧固到框架元件3上，使得细长紧固钢带5 —起在它们之间形 成开放空隙7，该开放空隙7沿离开开放空隙7的底部8的方向变窄。开放空隙7沿离开该 开放空隙7的底部8的方向优选地但不是必需地以楔形方式变窄。耐火砖6布置在开放空隙7中，使得耐火砖6至少部分地位于开放空隙7中。细长紧固钢带5优选地但不是必需地紧固至框架元件3，使得在框架元件3中，例 如通过机械加工制成用于细长紧固钢带5的细长凹槽10。在框架元件3中制成用于细长紧 固钢带5的细长凹槽10的情况下，细长凹槽10优选地但不是必需地制成为使得在细长凹 槽10与细长紧固钢带5之间形成用于将细长紧固钢带5保持在细长凹槽10中的形状配合 的或摩擦配合的接合。在附图中，在各细长凹槽10与各细长紧固钢带5之间，形成燕尾型 接合。作为替代，在通过铸造制造框架元件3的情况下，例如可在同一个铸造步骤中将细长 紧固钢带5直接铸造在框架元件3中。
耐火砖6 —起优选地但不是必需地形成包括位于开放空隙7中的部分的均勻结 构，所述部分的尺寸和形状至少部分地对应于开放空隙7的尺寸和形状。作为替代，耐火砖6能一起优选地但不是必需地形成基本完全位于开放空隙7中 的均勻结构，所述均勻结构的尺寸和形状至少部分地对应于开放空隙7的尺寸和形状。优选地但不是必需地通过将细长紧固钢带5紧固至框架元件3来形成开放空隙7， 使得开放空隙7形成在两个细长紧固钢带5之间。细长紧固钢带5优选地但不是必需地紧固至框架元件3，使得开放空隙7的底部8 至少部分地由框架元件3的表面形成。框架元件3优选地但不是必需地紧固有至少一个细长紧固钢带5，该细长紧固钢 带5的横截面区域沿离开开放空隙7的底部8的方向扩展，使得在两个细长紧固钢带5之 间形成的开放空隙7沿离开开放空隙7的底部8的方向变窄。细长紧固钢带5优选地但不是必需地由不锈钢制成，该不锈钢的铬含量超过 10.5%、优选地为根据标准EN 10095(耐火钢和镍合金)的不锈钢。例如，细长紧固钢带5由不锈钢制成，该不锈钢的铬含量大约是17-30%、诸如 22-24 %、24-29 %、或 29-30 %。冷却元件1优选地但不是必需地包括用于将耐火砖6保持在开放空隙7中的限制 件9。该限制件9可使得其连接两个细长紧固钢带5，使得该限制件9位于在两个细长紧固 钢带5之间形成的空隙7的另一端处。对于本领域的技术人员，显然随着技术的发展，能以许多不同的方式实现本发明 的基本思想。因此，本发明及其优选实施例不局限于上述示例，而是它们可在所附权利要求 的范围内改变。
权利要求
1.一种用于制造与冶金炉等结合使用的冷却元件(1)的方法，在该方法中布置有主要由铜制成并设置有水冷却通道O)的框架元件(3)，在所述框架元件(3)中，布置有用于将耐火砖(6)连接至所述框架元件(3)的紧固元 件⑷，以及利用所述紧固元件(4)将所述耐火砖(6)连接至所述框架元件(3)，其特征在于，所述紧固元件(4)至少部分地由钢制的细长紧固带(5)构成，将细长紧固钢带( 紧固到所述框架元件C3)上，使得所述细长紧固钢带( 一起在 它们之间形成开放空隙(7)，所述开放空隙(7)沿离开所述开放空隙(7)的底部(8)的方向 变窄，以及所述耐火砖(6)布置在所述开放空隙(7)中，使得所述耐火砖(6)至少部分地位于所 述开放空隙(7)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述开放空隙(7)中，所述耐火砖(6) 布置成使得所述耐火砖(6) —起形成具有位于所述开放空隙(7)中的部分的均勻结构，所 述部分的尺寸和形状至少部分地对应于所述开放空隙(7)的尺寸和形状。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述开放空隙(7)中，所述耐火砖(6) 布置成使得所述耐火砖(6) —起形成基本完全位于所述开放空隙(7)中的均勻结构，所述 均勻结构的尺寸和形状至少部分地对应于所述开放空隙(7)的尺寸和形状。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过将所述细长紧固钢带(5) 紧固至所述框架元件C3)来形成所述开放空隙(7)，使得在两个细长紧固钢带( 之间形成 所述开放空隙(7)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述框架元件(3)紧固有至少一个细长紧 固钢带(5)，所述细长紧固钢带(5)的横截面区域沿离开所述开放空隙(7)的底部(8)的方 向扩展，使得在两个细长紧固钢带(5)之间形成的所述开放空隙(7)沿离开所述开放空隙 (7)的底部(8)的方向变窄。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述开放空隙(7)沿离开所述 开放空隙(7)的底部(8)的方向以楔形方式变窄。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述细长紧固钢带(5)由不锈 钢制成，所述不锈钢的铬含量超过10. 5%、有利地在17-30%的范围内、优选地在22-24%、 24-29%、或29-30%的范围内。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，设置有用于将所述耐火砖(6) 保持在所述开放空隙(7)中的限制件(9)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，通过在所述框架元件C3)中机 械加工用于所述细长紧固钢带(5)的细长凹槽(10)，将所述细长紧固钢带(5)紧固至所述 框架元件(3)，使得装配在所述细长凹槽(10)中的所述细长紧固钢带(5)的尺寸和形状基 本上对应于所述细长凹槽(10)的尺寸和形状，以便在所述细长紧固钢带(5)与所述细长凹 槽(10)之间形成摩擦配合的或形状配合的接合。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，通过将所述细长紧固钢带 (5)紧固至所述框架元件(3)来形成所述开放空隙(7)，使得所述开放空隙(7)的底部(8)至少部分地由所述框架元件(3)的表面形成。
11.一种冷却元件(1)，所述冷却元件与冶金炉等结合使用，并主要由铜制成且设置有 水冷却通道O)，所述冷却元件包括框架元件(3)，该框架元件主要由铜制成并设置有水冷却通道0)，耐火砖(6)，以及紧固元件G)，所述紧固元件用于将所述耐火砖(6)连接至所述框架元件(3)，其特征在于所述紧固元件(4)至少部分地由钢制的细长紧固带(5)形成，将细长紧固钢带(5)紧固至所述框架元件(3)，使得所述细长紧固钢带(5) —起在它 们之间形成开放空隙(7)，所述开放空隙(7)沿离开所述开放空隙(7)的底部(8)的方向变 窄，以及所述耐火砖(6)布置在所述开放空隙(7)中，使得所述耐火砖(6)至少部分地位于所 述开放空隙(7)中。
12.根据权利要求11所述的冷却元件，其特征在于，所述耐火砖(6)—起形成具有位于 所述开放空隙(7)中的部分的均勻结构，所述部分的尺寸和形状至少部分地对应于所述开 放空隙(7)的尺寸和形状。
13.根据权利要求11所述的冷却元件，其特征在于，所述耐火砖(6)—起形成基本完全 位于所述开放空隙(7)中的均勻结构，所述均勻结构的尺寸和形状至少部分地对应于所述 开放空隙(7)的尺寸和形状。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的冷却元件，其特征在于，通过将所述细长紧固 钢带(5)紧固至所述框架元件(3)来形成所述开放空隙(7)，使得在两个细长紧固钢带(5) 之间形成所述开放空隙(7)。
15.根据权利要求14所述的冷却元件，其特征在于，所述框架元件(3)紧固有至少一 个细长紧固钢带(5)，所述细长紧固钢带(5)的横截面区域沿离开所述开放空隙(7)的底 部(8)的方向扩展，使得在两个细长紧固钢带(5)之间形成的所述开放空隙(7)沿离开所 述开放空隙(7)的底部(8)的方向变窄。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的冷却元件，其特征在于，所述开放空隙(7)沿 离开所述开放空隙(7)的底部(8)的方向以楔形方式变窄。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的冷却元件，其特征在于，所述细长紧固钢带 (5)由不锈钢制成，所述不锈钢的铬含量超过10.5%、有利地在17-30%的范围内、优选地 在 22-24%,24-29%^ 29-30%的范围内。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的冷却元件，其特征在于，所述冷却元件包括用 于将所述耐火砖(6)保持在所述开放空隙(7)中的限制件(9)。
19.根据权利要求18所述的冷却元件，其特征在于，所述冷却元件包括细长紧固钢带 (5)，通过在所述框架元件(3)中机械加工用于所述细长紧固钢带(5)的细长凹槽(10)将 所述细长紧固钢带( 紧固至所述框架元件(3)，使得所述细长紧固钢带(5)的、装配在所 述细长凹槽(10)中的部分的尺寸和形状基本上对应于所述细长凹槽(10)的尺寸和形状， 以便在所述细长紧固钢带( 与所述细长凹槽(10)之间实现摩擦配合的或形状配合的接合。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的冷却元件，其特征在于，所述开放空隙(7)的底部(8)至少部分地由所述框架元件(3)的表面形成。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造与冶金炉等结合使用的冷却元件(1)的方法。在该方法中，布置有主要由铜制成并设置有水冷却通道(2)的框架元件(3)；在框架元件(3)中，布置有用于将耐火砖(6)连接至框架元件(3)的紧固元件(4)；并且通过利用紧固元件(4)将耐火砖(6)连接至框架元件(3)。紧固元件(4)至少部分地由钢制的细长紧固带(5)形成。细长紧固钢带(5)紧固至框架元件(3)，使得细长紧固钢带(5)一起在它们之间形成开放空隙(7)，该开放空隙(7)沿离开开放空隙(7)的底部(8)的方向变窄。耐火砖(6)布置在开放空隙(7)中，使得耐火砖(6)至少部分地位于开放空隙(7)中。本发明还涉及一种与冶金炉等结合使用、主要由铜制成并设置有水冷却通道(2)的冷却元件(1)。
文档编号F27B1/24GK102077046SQ200980124766
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者E·胡格, M·加夫斯, R·萨里南 申请人:奥图泰有限公司