AT391877B - Metallurgisches gefaess, insbesondere stationaerer oder auswechselbarer stahlwerkskonverter - Google Patents
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Description
Nr. 391 877
Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen stationären oder auswechselbaren Stahlwerkskonverter, an dessen Wandflächen auf Mantellinien oder quer bzw. schräg verlaufende, von Kühlmedien durchflossene, zu- und abschaltbare Rohrelemente angeordnet sind, die von einer Kühlmedienverteilung ausgehen.
Derartige gekühlte metallurgische Gefäße dienen der erhöhten Sicherheit, um die Gefäßmantelwerkstoffe in 5 den Festigkeitsbereichen zu halten, die der Festigkeitsberechnung zugrunde liegen.
Es ist bekannt (DE-AS 17 58 562), den Hutmantel eines Stahlwerkskonverters außen mit Kühlrohren zu bestücken. Aus Sicherheitsgründen sind dort jeweils einzelne Kühlrohrschlangen um den Konverterhut gelegt, um bei Ausfall einer Kühlrohrschlange eine Mindestkühlwirkung durch benachbarte, intakte Kühlrohrschlangen auffechtzuerhalten. Dieses System hat sich bewährt. Die bekannte Lösung erfaßt allerdings nur den Konverterhut. 10 Ein anderer bekannter Vorschlag stellt eine Weiterentwicklung der vorstehenden älteren Lösung dar. Diese Weiterentwicklung (DE-OS 21 35 668) sieht ein Problem bei außen auf dem Konverterhutmantel verschweißten Rohrhalbprofilen, deren schlecht ausgeführte Schweißnähte Querschnittsverengungen innerhalb einer solchen Kühlschlange ergeben könnten. Dadurch werde die Strömung ungleichmäßig und in Folge davon verschlechtere sich die Kühlwirkung. Zur Vermeidung von verschieden großen Krümmungen und Umlenkungen wird dort 15 vorgeschlagen, die Halbrohre jeder Rohrgruppe an mindestens einer Stelle durch Querkanäle untereinander zu verbinden. Diese Querverbindungen schaffen eine hinsichtlich der aufgenommenen Wärmemengen äußerst unkontrollierbare Situation, so daß Kühlmedium mit höherer Temperatur in Zonen größeren Wärmeanfalls geführt wird, woraus sich eine schlechtere Kühlwirkung des Gesamtsystems ergibt. Eine Steuerung und eine Regelung wird durch dieses System auch erheblich erschwert. 20 Ein anderer bekannter Vorschlag (FR-Patentschrift 1.473.423) sieht einen Gefäßmantel vor, der selbst aus Kühlrohren gebildet wird. Die Kühlrohre sind zu Segmenten verschweißt, wobei über den Umfang jeweils vier Segmente sich zu einem Vollring ergänzen. Dieser Vorschlag gestattet zwar, den Stahlwerskonverter entsprechend den Erwärmungen der einzelnen Konverterabschnitte zu kühlen; es ist jedoch nicht ersichtlich, wie eine Steuerung und eine Regelung erfolgen sollen, weil die Kühlrohr-Segmente aller Abschnitte mit Kühlrohren gleich großen 25 Querschnitts versehen sind und da eine aus Rohren gebildete Konverterwandung beständig gekühlt sein muß, um Wärmespannungsdifferenzen in den Schweißnähten, die die Rohre verbinden, zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, eindeutig steuerbares und regelbares Kühlsystem zu schaffen, das die während einer Ofenreise auftretenden Eigenheiten des Betriebs eines metallurgischen Gefäßes berücksichtigt. 30 Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Gefäßoberteil, dem Gefaßmittelteil und an dem Gefaßunterteil jeweils räumlich voneinander getrennte, vollringförmige selbständige Kühlkreisläufe vorgesehen sind und daß jeweils ein oder mehrere der Kühlkreisläufe in Abhängigkeit der örtlichen, vorgesehenen oder betriebsmäßig bedingten Ausmauerungsdicke des Gefäßes zuschaltbar sind. Der Vorteil der Gliederung in eigenständige Kühlkreise stellt eine höhere Ausnutzung der Ausmauerung in besonders verschleißgefährdeten 35 Bereichen dar. Die Erfindung führt zu einer Optimierung der Fahrweise während einer Ofenreise bei sparsamster
Betätigung des Kühlsystems. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß nach Neuzustellung eines Gefäßes die volle Ausmauerung einer Kühlung im Bodenbereich und im Mittelbereich nicht bedarf, eine solche daher unnötige Betriebskosten verursacht. Nach einer von der jeweiligen Gefäßgröße abhängigen Chargenanzahl und dementsprechend verminderter Ausmauerungsdicke ist die Zuschaltung örtlich vorhandener Kühlkreisläufe 40 vorteilhaft. Als ein besonderer Vorteil wird die Zulassung einer dünneren Restausmauerung gegenüber den ungekühlten Gefäßen angesehen. Das genauer steuerbare und zudem regelbare Kühlsystem verlängert aufgrund der aufgezeigten Maßnahmen die Ofenreise eines Gefäßes, erhöht somit die Chargenanzahl bis zu einer Neuzustellung des Gefäßes und vermindert demzufolge die Betriebskosten pro Tonne erzeugten Metalls, insbesondere von Stahl.
Die Kühlkreisläufe sind, um die angestrebten eindeutigen Regelstrecken zu definieren, sehr einfach geschaltet. 45 So wird vorgeschlagen, daß sämtliche Kühlkreisläufe an eine gemeinsame Kühlmedien-Vorlaufleitung und an eine gemeinsame Kühlmedien-Rücklaufleitung angeschlossen sind. Die einfachste Art der Zu- und Abschaltung eigenständiger Kühlkreisläufe wird hierduch gewahrt, indem die jeweilige gemeinsame Kühlmedienleitung mit Abzweigungen und dort vorgesehenen Abzweigventilen ausgestattet ist.
Eine andere Lösung für die angestrebten eindeutigen Regelstrecken besteht darin, daß die Kühlkreisläufe mit 50 jeweils getrennten Kühlmedien-Vorlaufleitungen von der Kühlmedienverteilung ausgehen und an eine gemeinsame Kühlmedien-Rücklaufleitung angeschlossen sind. Diese Maßnahmen gestatten, sowohl die Kühlmedien-Vorlaufleitungen in gefährdeten Bereichen des metallurgischen Betriebes als auch die Kühlmedien-Rücklaufleitungen jeweils von unten an den betreffenden Kühlkreislauf anzuschließen und sodann in weniger gefährdeten Bereichen den Anschluß von oben zu führen. 55 Dieser Schutz für die Kühlmedien-Vorlauf- bzw. -Rücklaufleitungen kann ferner bei entsprechend gelagerten metallurgischen Gefäßen mit Tragring derart verbessert worden, indem die Kühlmedien-Vorlaufleitungen und die -Rücklaufleitungen für das Gefäßmittelteil und für das Gefäßunterteil durch den Tragring hindurch und unterhalb des Tragrings verlaufen. Hierbei wird sowohl ein selbst gekühlter odor ein ungekühlter Tragring vorausgesetzt.
Die Unterbrechung der Kühlung für Reparaturarbeiten oder das Umschalten auf ein anderes Kühlmedium, z. B. 60 um die Kühlwirkung örtlich zu erhöhen, oder um auf ein System der Wärmerückgewinnung umzuschalten, erfordert bestimmte Sondermaßnahmen. Diese Sondermaßnahmen bestehen darin, daß jeder Kühlmedien-Vorlaufleitung und jeder Kühlmedien-Rücklaufleitung jeweils ein Regelventil und jeder Kühlmedien-Stichleitung -2-
Nr. 391 877 zusätzlich ein Entleerungsventil zugeordnet sind. Als Kühlmedien kommen grundsätzlich Wasser, Wasser-Dampf-Gemisch, feuchter hochgespannter Dampf o. dgl. zur Anwendung.
Die für die Steuerung bzw. Regelung wichtigen Teile sind ferner dadurch geschützt, daß die Regelventile und die Entleerungsventile im Bereich zwischen Gefäßmittelteil und Gefäßunterteil angeordnet sind. Sofern die Ventile nicht grundsätzlich Elektrostellantriebe aufweisen, d. h. elektrisch gesteuert und geregelt werden, kann eine Inaugenscheinnahme auch während des metallurgischen Betriebes in den relativ geschützten Bereichen erfolgen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Stahlwerkskonverter als metallurgisches Gefäß in Seitenansicht,
Fig. 2 einen ersten Schaltungsplan der Kühlkreisläufe und
Fig. 3 einen zweiten Schaltungsplan der Kühlkreisläufe für ein alternatives Ausführungsbeispiel.
Das metallurgische Gefäß (1) gemäß Fig. 1 besteht aus einem Stahlwerkskonverter (wie gezeichnet) oder z. B. aus einer dünn ausgemauerten Stahlpfanne, einem Elektroschmelzofen u. dgl. Der Konverterhut (2) bildet hier das Gefäßoberteil (3), der zylindrische Konverterbereich (4) bildet das Gefäßmittelteil (5) und der Konverterboden (6) das Gefäßunterteil (7).
Das Gefäß (1) hängt in seiner sog. 0°-Stellung (entspricht der Stellung mit der Mündung nach oben) mittels der Pratzen (8) und weiter nicht dargestellter vorgespannter Zugstangen in dem Tragring (9), der mittels Kippzapfen (10) und (11) in den Kippgestellen (12) und (13) um 360° kippbar gelagert ist. Diese Kippbarkeit des Gefäßes (1) bedingt für die Zuführung bzw. Abführung der Kühlmedien eine sog. Drehzuführung (14), deren Gehäuse (15) die Kippbewegung nicht mitmacht und deshalb mittels der Stütze (16) am Kippgestell (13) festgehalten ist. Das Gehäuse (15) wird mittels der Dichtung (17) abgedichtet am Kippzapfen (11) gehalten. Ein nicht dargestellter Kippantrieb greift am Kippzapfen (10) an. Das Gefäß (1) ist nach Lösen der (nicht dargestellten) vorgespannten Zugstangen auswechselbar.
Am Gefäßoberteil (3), Gefäßmittelteil (5) und an dem Gefäßunterteil (7) befinden sich z. B. außen auf Mantellinien verlaufende, von den Kühlmedien durchflossene Rohrelemente (18). Alle über dem Umfang des Gefäßoberteils (3), des Gefäßmittelteils (5) bzw. des Gefäßunterteils (7) angeordneten Rohrelemente bilden jeweils einen Kühlkreislauf, der vom benachbarten Kühlkreislauf räumlich getrennt eine vollringförmige Fläche bedeckt und selbständig zu- bzw. abschaltbar ist. Dem Gefäßoberteil (3) (Fig. 2) ist der Kühlkreislauf (19), dem Gefäßmittelteil (5) ist der Kühlkreislauf (20) und dem Gefäßunterteil (7) ist der Kühlkreislauf (21) zugeordnet. Je nach der (anfänglich vorhandenen) oder nach der sich betriebsbedingt entstellenden Ausmauerungsdicke (22) sind die Kühlkreisläufe (19,20,21) ein- oder abgeschaltet Nach dem Grundgedanken der Erfindung kann eine bewußt kleiner gehaltene Ausmauerungsdicke (22) ggf. mit einem Dauerbetrieb sämtlicher Kühlkreisläufe (19, 20, 21) verbunden werden.
Die schaltungstechnische Anordnung kann unterschiedlich verwirklicht werden. Der Kippzapfen (11) ist hohl und nimmt die Kühlmedien-Vorlaufleitung (23) sowie die Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) auf, die beide an die Kühlmedienverteilung (25) angeschlossen sind, wobei letztere auch als Kühlmediensammler wirkt, der an einen Kühlmedienaufbereiter und/oder an einen Wänmetauscher angeschlossen ist
Eine besonders eindeutige Steuerung bzw. Regelung von Druck, Temperatur und Geschwindigkeit und der Kühlmedienmenge gestattet die gemeinsame Kühlmedien-Vorlaufleitung (23) und die gemeinsame Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) gemäß Fig. 2. An der Abzweigung (26) sind die Kühlkreisläufe (19, 20 und 21) jeweils mittels Regelventilen (27,28 und 29) angeschlossen. In Strömungsrichtung liegen die Kühlkreisläufe (19,20, 21) an der gemeinsamen Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) mit Kühlmedien-Stichleitungen (30,31 und 32), wobei jede der Kühlmedien-Stichleitungen (30, 31 und 32) jeweils mit einem in Strömungsrichtung (33) vorgeschalteten Entleerungsventil (34) und einem Regelventil (35) ausgestattet sind. Somit ist die separate Entleerung eines jeden der Kühlmedienkreisläufe (19,20,21) möglich.
Eine ebenfalls eindeutige Steuerung bzw. Regelung von Druck, Temperatur und Geschwindigkeit und der Kühlmedienmenge gestatten nach einer alternativen Ausführungsform (Fig. 3) die getrennten Kühlmedien-Vorlaufleitungen (23a, 23b und 23c). Die zugehörigen Regelventile (27, 28 und 29) befinden sich hier vor der Kühlmedienverteilung (25). Die Kühlmedien-Stichleitungen (30,31 und 32) zu der gemeinsamen Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) sind wie beschrieben jeweils mit in Strömungsrichtung (33) vorgeschalteten Entleerungsventilen (34) und mit diesen nachgeschalteten Regelventilen (35) ausgestattet. Die Kühlmedien-Vorlaufleitungen (23) bzw. (23a) bis (23c) und die Kühlmedien-Rücklaufleitungen (24) liegen zumindest für das Gefäßmittelteil (5) und für das Gefäßunterteil (7) innerhalb und unterhalb des Tragrings (9). Falls ein Tragring (9) nicht vorhanden ist, wird ein ähnlich wirkender Schutzring verwendet.
Die Entleerungsventile (34) gestatten die separate Entleerung eines der Kühlkreisläufe (19, 20 oder 21), an denen Reparaturarbeiten durchzuführen sind. Während des metallurgischen Betriebs können die Regelventile (27, 28, 29), auch wenn gemäß Fig. 2 geschaltet ist, im Bereich zwischen Gefäßmittelteil (5) und Gefäßunterteil (7) eingestellt, gewartet oder beobachtet werden.
Die beschriebene regelungs- und steuerungstechnisch leicht überschaubare Schaltung kann auch dann beibehalten werden, wenn die Rohrelemente (18) aller oder einzelner Kühlkreisläufe (19, 20,21) nicht außen auf der Wandung, sondern innen auf der Wandung (innerhalb der Restausmauerungsdicke (22)) angeordnet sind. -3-
Claims (6)
- Nr. 391 877 PATENTANSPRÜCHE 1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere stationärer oder auswechselbarer Stahlwerkskonverter, an dessen Wandflächen auf Mantellinien oder quer bzw. schräg verlaufende, von Kühlmedien durchflossene, zu- und abschaltbare Rohrelemente angeordnet sind, die von einer Kühlmedienverteilung ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gefäßoberteil (3), dem Gefäßmittelteil (5) und an dem Gefäßunterteil (7) jeweils räumlich voneinander getrennte, vollringförmige selbständige Kühlkreisläufe (19,20,21) vorgesehen sind und daß jeweils ein oder mehrere der Kühlkreisläufe (19, 20, 21) in Abhängigkeit der örtlichen, vorgesehenen oder betriebsmäßig bedingten Ausmauerungsdicke (22) des Gefäßes (1) zuschaltbar sind.
- 2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kühlkreisläufe (19, 20, 21) an eine gemeinsame Kühlmedien-Vorlaufleitung (23) und an eine gemeinsame Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) angeschlossen sind (Fig. 2).
- 3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkreisläufe (19, 20, 21) mit jeweils getrennten Kühlmedien-Vorlaufleitungen (23a, 23b, 23c) von der Kühlmedien Verteilung (25) ausgehen und an eine gemeinsame Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) angeschlossen sind (Fig. 3).
- 4. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einem zugeordneten Tragring, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmedien-Vorlaufleitungen (23; 23a, 23b, 23c) und die -Rücklaufleitungen (24) für das Gefäßmittelteil (5) und für das Gefäßunterteil (7) durch den Tragring (9) hindurch und unterhalb des Tragrings (9) verlaufen (Fig. 1).
- 5. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kühlmedien-Vorlaufleitung (23; 23a, 23b, 23c) und jeder Kühlmedien-Rücklaufleitung (24) jeweils ein Regelventil (27 bis 29; 35) und jeder Kühlmedien-Stichleitung (30, 31, 32) zusätzlich ein Entleerungsventil (34) zugeordnet sind.
- 6. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelventile (27 bis 29; 35) und die Entleerungsventile (34) im Bereich zwischen Gefäßmittelteil (5) und Gefäßunterteil (7) angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-
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