[发明专利]冷却元件

说明书

本发明涉及一种竖炉和熔炼炉的冷却元件以及作为固定电极的支承装置电极座整体的一个组成部分的电熔炼炉的冷却元件。

竖炉和熔炼炉为了隔热设有可更换的内部金属炉衬，其上可固定隔热材料，例如耐火粘土。当然，在竖炉和熔炼炉内部存在的温度如此之高，以致需要附加地冷却炉衬，以免冷却元件软化。

在铸铁制成的板状冷却元件内浇注入冷却管属于先有技术。其缺点是，围绕着冷却管的氧化层或空气间隙可能使得与冷却介质之间的热传导难以进行。此外，铸铁制的冷却元件热导率较低。

铜和铜合金有比灰口铸铁高得多的热导率。在这方面，DE2907511C2公开了一种竖炉用的冷却元件，它用铜或低合金的铜合金制造并由锻造或轧制的铜锭加工而成。在这种结构方式中，在冷却元件内部有通过机械加工的深孔构成的冷却介质通道。加工在冷却元件中的盲孔通过钎焊或熔焊螺纹堵头密封。在冷却元件背面有通往冷却介质通道的进口孔，孔内熔焊或钎焊为供入或排出冷却介质所需的接管。

尤其用于电熔炼炉的冷却元件有各种槽，借助它们可在熔炼炉内熔体上方插入辅助烧嘴或喷氧管。因此，冷却介质通道必须在这些孔旁通过，从而造成附加的生产成本。冷却介质通道每一次偏离直线只能借助若于横向孔或也可通过铣削达到，它们本身则必须用堵头或盖封闭。因此这种冷却元件的生产成本高。

在电熔炼炉的接触夹钳中存在同样的问题，在那里必须向电极输入大的电流量。因为电极同时处于高温之下，所以固定电极的接触夹钳同样必须冷却。    

此外，在冷却元件中通过材料的机械切削在冷却板内加工出冷却介质通道以及用盖板覆盖如此构成的通道系统也属于先有技术。为此，盖板必须严密地固定在冷却板上、铜或铜合金的冷却板与盖板焊接成冷却元件，由于材料高的热导率而难以进行，并需要相应的专业人员，尤其在就地修理时很难得有这样的专业人员。

另一个缺点是，所有的紧固件以及冷却介质进口和冷却介质出口也都用铜或铜合金制，并且同样必须用这种复杂的方式固定在冷却元件上。甚至当这些冷却元件用钢制时，由于铜与钢焊接在技术上有困难，所以只有专业人员才有可能消除在焊缝中可能产生的不密封性。

以先有技术为出发点，本发明的目的是在加工技术上改善用于竖炉和熔炼炉以及用于作为电极座整体的组成部分的电熔炼炉的冷却元件。

本发明通过权利要求1和2特征部分中所述之特征达到此目的。

按本发明的竖炉和熔炼炉用的冷却元件包括一铜或铜合金制的冷却板和一与冷却板通过材料连接的盖板，在冷却板内为了构成带至少一个冷却介质进口和至少一个冷却介质出口的连续的通道系统设有冷却介质通道。在这里，盖板用钢或合金钢制并通过加压与冷却板不可拆地连接。

所谓接触夹钳形式的冷却元件也可以是固定电极的支承装置电极座整体的一个组成部分(权利要求2)。在这里，铜或铜合金制的接触夹钳与电极接触的冷却板同样在压力下通过材料与钢或合金钢制的盖板不可拆地连接。

在压力作用下，即通过所谓的堆焊，盖板与冷却板部分以机械的方式部分以冶金的方法连接。然后再继续加工便不会发生分离的危险。

为了堆焊尤其建议爆炸堆焊(权利要求3)，在这种情况下盖板放在冷却板上并覆盖炸药。点燃炸药以形成一个沿表面推进的爆燃前锋，它使盖板朝冷却板方向急剧加速。通过这种与钢制盖板的堆焊，在冷却板背面实现比熔焊强得多也平得多的材料连接。基本上排除了在冷却元件工作过程中不密封的可能性。

在本发明中特别有利的是冷却介质通道的走向可以随意设计，尤其是按权利要求4所规定的那样冷却介质通道通过材料的机械切削加工在冷却板内。由此取消了必须用堵头封闭的高成本的钻深孔和铣削。

按权利要求4还允许将冷却剂通道加工在盖板内。这可以借助于恰当的工具在一道工序内实现。因此冷却介质通道便不是用盖板封闭，而是被设在盖板背对冷却板一侧并与盖板通过材料连接的固定板封闭(权利要求5)。这种材料的连接可通过钎焊但也可通过熔焊实现(权利要求6)。

按权利要求7的特征，固定板与盖板同样用钢或合金钢制造。在这种结构设计中材料连接特别简单，因为钢与钢焊接能良好地控制。此外，冷却元件的总强度由于钢制的固定板以及盖板而提高，因此，尤其当使用于热负荷剧烈波动的电弧炉中时，可以将因蠕变引起的冷却元件的变形现象降到最低程度。