冷却元件 本发明涉及了一种按照权利要求1前序部分的冷却元件。
关于用于工业目的的炉子，特别是生产金属的炉子，如闪速熔炼炉、鼓风炉、电炉或其他冶金反应器，采用了通常主要为铜制的冷却元件。通常这些冷却元件用水冷却，因此设有冷却水的通道系统，此时热量从炉膛中的耐火砖通过冷却元件外壳传到冷却水。工作条件是激烈的，其中冷却元件受到由炉子气氛或熔融接触所引起的强腐蚀或磨蚀应变。例如，构成一个闪速转炉中沉积槽壁上衬垫的炉墙被冷却元件所保护，冷却元件的任务是保持炉墙温度低到使得由上述原因造成的砖的损耗很慢。但是，炉墙总有一天会变薄，可能引起熔融金属与铜制的冷却元件接触。通常，在直接熔融接触时，铜制的冷却元件不能承受熔融金属的作用，特别是如果熔融金属是流动或扰动时，然而它开始熔化，这造成了元件冷却能力的超载和随之而来的损坏。这甚至可能导致显著的经济损失。
本发明的目的是实现一个冷却元件，由此可以避免先前技术的缺点。
本发明地特征在所附权利要求中规定。
本发明的装置具有几个突出的优点。
至少冷却元件的部分表面由钢制成，由此得到了一个冷却元件，它承受熔融接触明显地好于先前技术的装置。依靠本发明，实现了一个明显改进耐力的冷却元件，特别是在冷却元件和熔融金属之间可能接触的应用中。冷却元件可以完全用钢制造，这对制造技术是一个有利的装置。冷却元件的外壳可以用具有良好热导率的铜制成，此时可以把钢件设在元件的表面上。把钢件设在冷却元件外壳上的紧固点(例如凹槽)上，由此得到了一个非常有用和有效的钢板紧固装置。如果钢表面由几个分开的构件制成时，得到了一个对制造技术和对维护均非常有用的装置。总之，本发明提高了生产率和安全性。
参照附图来更详细地描述本发明。
图1说明了本发明一个冷却元件的截面，
图2说明了一个典型闪速转炉壁的截面，这里采用了本发明的冷却元件，
图3说明了按照图1的冷却元件外壳的截面，
图4说明了本发明一个结构件的截面，
图5说明了本发明另一个结构件的截面，以及
图6说明了本发明的一个冷却元件。
按照本发明的冷却元件，特别是设计用于金属制造过程的冷却元件，与炉子等有关，包括一个外壳1，外壳设有用于冷却水循环的一个通道系统2。按照本发明，至少可能与熔融金属接触的部分冷却元件表面是钢的。冷却元件可以完全用钢制成，或者其外壳部分可以用铜制成，此时至少一个钢件设在外壳表面上。
按照附图的冷却元件包括一个外壳1，外壳设有一个用于冷却水循环的通道系统2(图3)。例如，通常冷却元件的外壳1用铜制成。最好是冷却元件的外壳1用铸造制成，例如拉铸。在外壳1中，设有一个用于冷却剂循环的通道系统2。通常通道系统2由加工制成，例如用钻孔制成，或者与铸造一起制成。在放在炉膛中的外壳1表面的一侧4上，或者至少在上述表面的一部分上，通常作出凹槽3，其中可以放置炉膛的一部分陶瓷衬垫，通常为耐火砖。在炉膛一侧的至少一部分元件表面4上设有结构件5，6，它们用钢制成，并且通常为高合金钢件。钢件5，6连接到冷却元件的外壳1上，使得外壳和钢板之间的热接触良好，此时在元件冷却通道系统2中流动的冷却剂的冷却效应防止了熔融金属，例如铜穿透结构件5，6的钢中。在按照附图的例子中，在元件表面上作出凹槽7，8，9，最好是为水平的凹槽，设置了钢件的配对物10，11(图4和5)来配合其中。通常作为结构件5，6的钢件设置成最好根据它们之间的形状保持在外壳的凹槽7，8，9中。例如，凹槽7，8，9可以设计成从凹槽底部朝元件表面变窄，此时凹槽底部上的宽度大于表面上的宽度。在一个典型实施例中，外壳表面上的凹槽宽度比凹槽底部上的凹槽宽度窄2-10mm。凹槽和钢板之间的尺寸公差设置成使得钢板可以从元件外壳的侧面，在凹槽端部插入凹槽。
钢件5，6可以简单地插入专供它们之用的凹槽中。或者可以用其他适当方式把它们连接到外壳上。在一个优选实施例中，用扩散连接把钢件连接到外壳上。
按照另一个优选实施例，整个冷却元件用钢制成。这个方法造成一个从制造技术观点上有利的结构。最好是，冷却元件用铸造制成，例如用耐热铸钢制成。
通常冷却元件放在炉壁中，使得至少在可能与熔融金属接触的区域上设有钢的表面，通常尤其是采用钢件5，6。按照图2，冷却元件设在炉子底部12和侧壁13的衬垫14，15之间的连接区16中，或者设在上述连接区的附近。在图2中，炉膛17位于冷却元件的左侧。例如在一个闪速转炉中，通常设有钢表面的冷却元件区域位于在粗铜和炉渣之间的边缘表面区域。冷却元件的形状和尺寸与炉子的尺寸和类型有关。
按照附图的冷却元件包括一个背对着炉膛的基本为直的壁，壁中设有冷却通道系统2的连接管道18，19。在面对着炉膛17的一侧4，冷却元件的底部朝着底部边按楔的方式变窄，此时元件更好地与炉子弯曲底部12的砖墙14配合。在元件的上部，作出用于炉壁耐火衬垫15的凹槽。现在当元件安装定位在炉壁时，冷却元件的钢表面放在沿元件高度方向的元件中部上。
本发明的冷却元件可以用于几个不同的目的。例如，本发明冷却元件的一个典型目的或用途是闪速转炉中沉积槽炉膛的侧壁。本发明冷却元件的典型尺寸为：宽0.25-1m，长1-2m，外壳厚度100-200mm，其中开槽部分的厚度构成约一半。当然，冷却元件也可以作为在某些其他炉子中的冷却元件，特别是在精炼过程的金属生产中。冷却元件的形状和尺寸与所使用的目的有关。本发明的一个优选实施例的用途为元件是一个称为滑槽的冷却元件，特别是用于引导熔融材料。例如，现在表面层可以设置成与熔融材料接触的表面部分。
在一个优选实施例中，本发明冷却元件的钢表面用耐热的高合金钢制成，具有高的铬含量，通常为20-30％，最好为24-28％。钢的其余合金成分还确定了本发明特定使用目的中的材料适用性。例如，适合用于本发明的工业用钢类型是GX40CrNiSi27-4。此时所采用的钢是耐热的高合金铸钢。