JP5701209B2 - 冷却エレメントの製造方法および冷却エレメント - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、冶金炉またはその同等物に関連して使用される冷却エレメントの基材を、少なくとも部分的に金属コーティングで被覆する請求項１の前段に係る方法に関するもので、前記基材は主に銅からなり、前記冷却エレメントには冷却水導管系が配されている。

また本発明は、とくに冶金炉またはその同等物に関連して使用される請求項11の前段に係る冷却エレメントに関するもので、その冷却エレメントは主に銅からなる基材を含み、その基材には冷却水導系が配され、冷却エレメントの前記基材は少なくとも部分的に金属コーティングで被覆されている。

国際公開第02/37044号公報では、とくに冶金炉またはその同等物に関連して使用される冷却エレメントが知られ、前記冷却エレメントは基材を含み、それには冷却水用の冷却水導管系が配されている。溶融金属と接触状態になることがある冷却エレメントの表面の少なくとも一部は鋼製である。

発明の簡単な説明

本発明は、冶金炉またはその同等物に関連して使用され、冷却 水導管系を備える冷却エレメントの基材を、少なくとも部分的に金属コーティングで被覆する方法を実現することを目的とし、前記基材は主に銅からなり、基材と金属コーティングとの間の熱接触が従来技術の機構よりも良好な冷却エレメントが得られる。

本発明の目的は、冶金炉またはその同等物に関連して使用され、冷却水導管系を備える冷却エレメントの基材を、少なくとも部分的に金属コーティングで被覆する、独立請求項１に係る方法によって達成され、前記基材は主に銅からなる。

本発明に係る方法の好適な実施例は、従属請求項２ないし10に表される。

また本発明は、とくに冶金炉またはその同等物に関連して使用される、独立請求項11に係る冷却エレメントに関するもので、 前記冷却エレメントは主に銅からなる基材を含み、その基材には冷却水導管系が配され、前記冷却エレメントは少なくとも部分的に金属コーティングで被覆される。

本発明に係る冷却エレメントの好適な実施例は、従属請求項12ないし19に表される。

金属コーティングを基材に爆発溶接することによって、基材と金属コーティングとの間に接合が達成され、前記接合はとくに、基材と金属コーティングとの間の熱エネルギーの良好な伝導特性を有する。爆発溶接によって、必須ではないが好ましくは、基材と金属コーティングとの間に冶金接合が達成される。

本発明に係る方法の好適な実施例では、冷却水導管系は、基材の外側から穴を穿孔することによって少なくとも部分的に機械加工されて基材の表面にて穴が形成される。この好適な実施例において、穴の少なくとも 一部は、少なくとも部分的に栓によって塞がれ、この栓は基材の外側表面の高さで穴に取り付けられて、基材に穿孔された穴が冷却水導管系の少なくとも一部を形成する。この好適な実施例において、基材は、爆発溶接によって栓にて金属コーティングで被覆されて、穴に取り付けられた栓を金属コーティングが少なくとも部分的に被覆する。

本発明に係る方法の好適な実施例では、金属コーティングは、その厚さが100 mmより薄く、有利にはおよそ1〜20 mmの厚さで、好ましくはおよそ10 mmの厚さでなされる。

本発明に係る方法の好適な実施例では、冷却エレメントはまず、主に銅からなる基金属材片を鋳造することによって製造され、その基金属材片は、金属コーティングを基金属材片に爆発溶接することによって少なくとも部分的に被覆されて、金属コーティングを備えた基金属材片が得られる。金属コーティングを備えた基金属材片は機械加工されて冷却エレメントがその最終形状を得るようにする。冷却エレメントは、冷却水循環流を冷却エレメントの冷却水導管系へ導く際に必要なことがある管接合を備える。

本発明に係る方法の好適な実施例において、金属コーティングは、クロム含有率が10.5％を超えるステンレス鋼からなり、有利にはEN10095（耐火鋼およびニッケル合金）規格による耐火ステンレス鋼からなる。

本発明に係る方法の好適な実施例において、金属コーティングはステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は約17〜30％、たとえば22〜24％、24〜28％または29〜30％である。

本発明に係る方法の好適な実施例において、金属コーティングはニッケル合金からなる。

本発明に係る方法の好適な実施例において、金属コーティングは鉛合金からなる。

本発明に係る方法の好適な実施例において、金属コーティングは少なくとも部分的にセラミック内張りで被覆される。

本発明に係る方法の好適な実施例において、冷却エレメントの使用中、冶金炉またはその同等物に配された溶融金属に対向することになる基材の表面は、少なくとも部分的に金属コーティングで被覆される。

本発明のいくつかの好適な実施例を、添付図面を参照して以下でより詳細に説明する。
基金属材片の分解側面図である。 金属コーティングを備えた基金属材片の分解側面図である。 冷却エレメントの分解側面図である。 セラミック内張りを備えた冷却エレメントの分解側面図である。

発明の詳細な説明

図面では、主に銅からなる基材１を含む冷却エレメントの分解図を示す。基材１には、冷却水導管系２が配されている。冷却エレメントの基材１は、少なくとも部分的に金属コーティング３で被覆されている。

本発明に係る方法および本発明に係る方法の好適実施例は、以下により詳細に説明する。

冶金炉またはその同等物に関連して使用される冷却 エレメントの基材１を、少なくとも部分的に金属コーティング３で被覆する本発明に係る方法では、前記冷却エレメントは主に銅からなり、金属コーティング３は、主に銅からなる冷却エレメントに爆発溶接される。

本発明に係る方法は、必須ではないが好ましくは、基材１の外側から穴４を少なくとも部分的に穿孔して基材１の表面に穴４が形成され、すなわち穴４が基材３の表面にまで届くようにすることによって、基材１に冷却水導管系２を設ける工程を含む。次に、穴の少なくとも一部を少なくとも部分的に栓５によって塞ぎ、栓は基材１の外側表面の高さで穴に取り付けられて、基材１に穿孔された穴が冷却エレメントの 冷却水導管系２の少なくとも一部を形成するようにする。次に、基材１は、必須ではないが好ましくは、爆発溶接によって栓５にて金属コーティング３で被覆して、穴４に取り付けられた栓５を金属コーティング３が少なくとも部分的に被覆するようにする。

本発明に係る方法では、基材１において、有利には爆発溶接によって、金属コーティング３を設け、その厚さは100 mmより薄く、有利にはおよそ1〜20 mmの厚さで、好ましくはおよそ10 mmの厚さである。

本発明に係る方法において、冷却エレメントは、必須ではないが好ましくは、図１に示すように、初めに主に銅からなる基金属材片８を鋳造して製造される。その後、前記基金属材片８は、銅からなる基金属材片に金属コーティング３を爆発溶接することによって被覆されて、図２に示すように、金属コーティング３を備えた基金属材片が得られる。次に、金属コーティング３を備えた前記基金属材片８を機械加工して最終形状の冷却エレメントを得ると、冷却エレメントは、図３に示すように、冷却水循環流を冷却エレメントの冷却水導管系２へ導く際に必要なことがある管接合を備えることになる。

金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、少なくとも部分的に、クロム含有率が10.5％を超えるステンレス鋼からなり、有利にはEN10095（耐火鋼およびニッケル合金）規格による耐火ステンレス鋼からなる。

たとえば、金属コーティング３は、少なくとも部分的にステンレス鋼から作ることができ、そのクロム含有率は約17〜30％、たとえば22〜24％、24〜28％または29〜30％のである。金属コーティング３が少なくとも部分的に鋼製である場合、その鋼は、必須ではないが好ましくは、少なくともステンレス鋼、耐酸鋼、耐熱鋼または耐火鋼のいずれかである。その代わりとして、またはそれに加えて、金属コーティング３は、少なくとも部分的に、ニッケルもしくは鉛、またはニッケルもしくは鉛の合金で作ることができる。

本方法において、金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、セラミック内張り７用の接続アンカ６を備える。

金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、セラミック内張り７で被覆される。

本方法において、冷却エレメントの使用中、冶金炉またはその同等物に配された溶融金属に対向することになる基材１の表面は、少なくとも部分的に、有利には実質的に完全に、金属コーティング３で被覆される。

本発明に係る冷却エレメント、ならびに本発明に係る冷却エレメントのいくつかの好適な実施例を以下により詳細に説明する。

本発明に係る冷却エレメントは、主に銅からなる基材１を含み、その基材１には、冷却水導管系２が配されている。冷却エレメントの基材１は、少なくとも部分的に金属コーティング３で被覆され、それは冷却エレメントの基材１に爆発溶接され、前記基材は主に銅からなる。

冷却水導管２は、必須ではないが好ましくは、基材１において基材の外側から穴４を穿孔することによって少なくとも部分的に機械加工して基材１の表面に穴４を形成する。次に、穴の少なくとも一部が、少なくとも部分的に栓５によって塞がれ、栓は、基材１の外側表面の高さで穴４に取り付けられて、基材１に穿孔された穴が冷却水導管系２の少なくとも一部を形成するようにする。このようにして、基材１は、必須ではないが好ましくは、爆発溶接によって栓５にて金属コーティング３で被覆され、金属コーティング３が穴４に取り付けられた栓５を少なくとも部分的に被覆するようにする。

金属コーティング３の厚さは、必須ではないが好ましくは、100 mmより薄く、有利にはおよそ1〜20 mmで、好ましくはおよそ10 mmである。

冷却エレメントはまず、必須ではないが好ましくは、主に銅からなる基金属材片８を鋳造して製造される。その後、前記基金属材片８は、銅からなる基金属材片８に金属コーティング３を爆発溶接することによって被覆されて、金属コーティング３を備えた基金属材片８が得られる。次に、金属コーティング３を備えた基金属材片８を機械加工して、最終形状の冷却エレメントを得ると、冷却エレメントは、冷却水循環流を冷却エレメントの冷却水導管系２へ導く際に必要なことがある管接合を備えることになる。

金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、少なくとも部分的に、クロム含有率が10.5％を超えるステンレス鋼からなり、有利にはEN10095（耐火鋼およびニッケル合金）規格による耐火ステンレス鋼からなる。

たとえば、金属コーティング３は、少なくとも部分的にステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は約17〜30％、たとえば22〜24％、24〜28％または29〜30％である。金属コーティング３が少なくとも部分的に鋼製である場合、その鋼は、必須ではないが好ましくは、少なくともステンレス鋼、耐酸鋼、耐熱鋼または耐火鋼のいずれかである。その代わりとして、またはそれに加えて、金属コーティング３は、少なくとも部分的に、ニッケルもしくは鉛、またはニッケルもしくは鉛の合金で作ることができる。

金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、セラミック内張り７用の接続アンカ６または他の締結部材を備える。

金属コーティング３は、必須ではないが好ましくは、セラミック内張り７で被覆される。

冷却エレメントの使用中、少なくとも冶金炉またはその同等物に配された溶融金属に対向することになる基材１の表面は、必須ではないが好ましくは、少なくとも部分的に、金属コーティング３で被覆される。

当業者には明らかなことであるが、技術の進歩とともに、本発明の基本概念を多くのさまざまな手法で実現することができる。したがって、本発明およびその好適な実施例が上述の例に限定されることはなく、添付の特許請求の範囲の範囲内において変更可能である。

Claims (21)

1. 冶金炉に関連して使用される冷却エレメントに冷却水導管系が配され、該冷却エレメントの基材は主に銅からなり、該基材を少なくとも部分的に金属コーティングで被覆する方法において、該方法は、主に銅からなる冷却エレメントの基材に前記金属コーティングを爆発溶接し、
   前記冷却エレメントの使用中に冶金炉に配された溶融金属に対向することになる前記基材の表面が少なくとも部分的に金属コーティングで被覆され、
   前記冷却水導管系は前記基材の外側から穴を穿孔することによって少なくとも部分的に機械加工されて、前記基材の表面に穴が形成され、
   少なくとも該穴の一部が栓によって少なくとも部分的に塞がれ、該栓は前記基材の外側表面の高さで前記穴に取り付けられて、該基材に穿孔された穴が前記冷却水導管系の少なくとも一部を形成し、
   前記基材は前記栓の部分で爆発溶接によって金属コーティングで被覆されて、該金属コーティングが前記穴に取り付けられた栓を少なくとも部分的に被覆することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、金属コーティングは、その厚さが100 mmより薄く作られていることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、金属コーティングは、その厚さが1〜20 mmで作られていることを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、金属コーティングは、その厚さが10 mmで作られていることを特徴とする方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、
   −前記冷却エレメントはまず、主に銅からなる基金属材片を鋳造することによって製造し、
   −前記基金属材片は、前記金属コーティングを前記基金属材片に爆発溶接することによって少なくとも部分的に被覆して、金属コーティングを備えた基金属材片を得、
   −金属コーティングを備えた前記基金属材片を機械加工して前記冷却エレメントがその最終形状を得るようにすることを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは少なくとも部分的に、クロム含有率が10.5％を超えるステンレス鋼からなることを特徴とする方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは、少なくとも部分的にステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は17〜30％であることを特徴とする方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは、少なくとも部分的にステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は、22〜24％または24〜28％または29〜30％であることを特徴とする方法。
9. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは、少なくとも部分的に、ニッケルもしくは鉛、またはニッケルもしくは鉛の合金で作られることを特徴とする方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは、セラミック内張り用の接続アンカを備えることを特徴とする方法。
11. 請求項１ないし10のいずれかに記載の方法において、前記金属コーティングは、少なくとも部分的にセラミック内張りで被覆されることを特徴とする方法。
12. 冶金炉に関連して使用され、主に銅からなる基材を含み、その基材には冷却水導管系が配され、前記基材が少なくとも部分的に金属コーティングで被覆された冷却エレメントにおいて、前記金属コーティングは、主に銅からなる基材に爆発溶接され、
    前記冷却エレメントの使用中、少なくとも冶金炉に配された溶融金属に対向することになる前記基材の表面は、少なくとも部分的に金属コーティングで被覆され、
    前記冷却水導管系は前記基材の外側から穴を穿孔することによって少なくとも部分的に機械加工されて、前記基材の表面に穴が形成され、
    少なくとも該穴の一部が栓によって少なくとも部分的に塞がれ、該栓は前記基材の外側表面の高さで前記穴に取り付けられて、該基材に穿孔された穴が前記冷却水導管系の少なくとも一部を形成し、
    前記基材は前記栓の部分で爆発溶接によって金属コーティングで被覆されて、該金属コーティングが前記穴に取り付けられた栓を少なくとも部分的に被覆す
    ることを特徴とする冷却エレメント。
13. 請求項12に記載の冷却エレメントにおいて、前記金属コーティングの厚さは、100 mmより薄いことを特徴とする冷却エレメント。
14. 請求項12または13に記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングの厚さは、1〜20 mmであることを特徴とする冷却エレメント。
15. 請求項12ないし14のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングの厚さは、10 mmであることを特徴とする冷却エレメント。
16. 請求項12ないし15のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは少なくとも部分的に、クロム含有率が10.5％を超えるステンレス鋼からなることを特徴とする冷却エレメント。
17. 請求項12ないし16のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは、少なくとも部分的にステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は、17〜30％であることを特徴とする冷却エレメント。
18. 請求項12ないし17のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは、少なくとも部分的にステンレス鋼からなり、そのクロム含有率は、22〜24％または24〜28％または29〜30％であることを特徴とする冷却エレメント。
19. 請求項12ないし15のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは、少なくとも部分的に、ニッケルもしくは鉛、またはニッケルもしくは鉛の合金で作られていることを特徴とする冷却エレメント。
20. 請求項12ないし19のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは、セラミック内張り用の接続アンカを備えていることを特徴とする冷却エレメント。
21. 請求項12ないし20のいずれかに記載の冷却エレメントにおいて、 前記金属コーティングは、少なくとも部分的にセラミック内張りで被覆されていることを特徴とする冷却エレメント。

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