DD148646A5

DD148646A5 - Kuehlelement fuer einen metallurgischen ofen

Info

Publication number: DD148646A5
Application number: DD80218655A
Authority: DD
Inventors: Arnulf Diener; Walter Laucht; Eugen Icking
Original assignee: Hoesch Werke Ag
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-06-03
Also published as: CA1141158A; SE441454B; ATA653179A; SE7908210L; JPS6346123B2; ZA796463B; JPS55104409A; GB2041180B; IT1162433B; AT370771B; AU5353979A; ES253560U; US4335870A; BE881345A; DE2903104A1; FR2447401A1; GB2041180A; DE2903104C2; AU531721B2; LU81793A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kuehlelement und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung fuer einen metallurgischen Ofen,insbesondere Hochofen,mit in einen Guszkoerper eingegossenen,Kuehlmittel fuehrenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung. Durch die Erfindung wird ein Kuehlelement vorgeschlagen, das auf verhaeltnismaeszig einfache und kostenguenstige Weise herstellbar ist und eine hoehere Haltbarkeit besitzt,so dasz eine Entkohlung der Oberflaeche, Risse und Aufschmelzungen wie bei bekannten Elementen nicht mehr auftreten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz der Guszkoerper 6 aus Stahlgusz besteht und im Abstand von den zu umgieszenden Kuehlrohren 2 die Ueberleitungswaerme des fluessigen Stahlgusses aufnehmende Koerper angeordnet sind, die in bevorzugter Weise aus Stahl oder Stahlgusz bzw. aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie der Guszkoerper. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Koerper und die Kuehlrohre 2 mit einer ueberhitzten Stahlguszschmelze umgossen.

Description

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Kühlelement für einen metallurgischen Ofen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kühlelementes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Es ist bekannt, in die Wände metallurgischer Öfen Kühlelemente unterschiedlicher Ausführung zum Schutz der Ofenwände einzubauen. In den letzten Jahren hat sich, insbesondere für Hochöfen, eine Ausführungsform immer

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mehr durchgesetzt, die ala Plattenkühler bzw. "stave coober" bekannt ist. Ein derartiger Plattenkühler bzw. ein solches Kühlelement besteht aus einem Gußeisenkörper, in dem Stahlrohre angeordnet sind, durch die das Kühlmittel fließt, das meist aus Wasser, Wasserdampf oder aus einem Wasserdampf-Wasser-Gemenge besteht. An der dem Ofeninneren zugewandten Seite besitzt der Gußkörper Aussparungen, in die feuerfeste Steine eingefügt werden, z.B. in den Gußkörper eingeklebt oder eingegossen werden, vgl. DE-GM 7 331 936, DE-PS 1. 925 478.

Der Gußkörper wird bislang ausschließlich aus Grauguß mit unterschiedlicher Graphitausbildung hergestellt, vgl. DE-AS 2 719 165. Die Benutzung von Grauguß als Material für den Gußkörper hat jedoch den Nachteil, daß die Arbeitstemperatur in den metallurgischen Öfen meist in der Nähe des Schmelzpunktes dieses Werkstoffes liegt. Es werden dementsprechend nach dem Ausbau der Kühlelemente oft Aufschmelzungen der Gußkörper gefunden. Es ist weiter allgemein bekannt, daß schon bei Temperaturen von etwa 100⁰C unter dem Schmelzpunkt von Werkstoffen wie Grauguß die technologischen Eigenschaften dieser Werkstoffe sehr schlecht sind. Beim Einsatz von Plattenkühlern bzw. Kühl-, elementen aus Grauguß, insbesondere in Hochöfen, werden dementsprechend auch immer wieder Zerstörungen der dem Ofeninneren zugewandten Seite beobachtet.

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, die angeführten Nachteile bekannter Kühlelemente für metallurgische Öfen zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe· zugrunde, ein Kühlelement zu schaffen, das einem geringen Verschleiß unterworfen ist

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und demgemäß auf verhältnismäßig einfache Art und mit geringen Kosten eine erhöhte Standzeit aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gußkörper aus Stahlguß besteht und im Abstand von den zu umgießenden Kühlrohren die Überhitzungswärme des flüssigen Stahlgusses aufnehmende Körper angeordnet sind. Bevorzugter Weise bestehen die im Abstand von den Kühlrohren angeordneten Körper aus Stahl oder Stahlguß, wobei zweckmäßiger Weise für die Körper der gleiche Werkstoff gewählt wird wie derjenige, aus dem der Gußkörper besteht, In besonders vorteilhafter Weise wird eine innige Verbindung zwischen dem Gußkörper und den eingelegten Körpern erzielt, wenn das Volumen der in die Gußform eingelegten oder eingehängten Körper zwischen 1/20 und 1/10 des Volumens des Gußkörpers beträgt.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind hierbei die Körper als quadratische oder rechteckige Knüppel ausgebildet und parallel zu den Kühlrohren angeordnet.

Das bevorzugte Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines Kühlelementes für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen Gußkcrper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen veranktert ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von den Kühlmittel führenden Kühlrollen aus Stahl Körper angeordnet sind, die mit einer überhitzten Stahlgußschmelze umgössen werden. In bevorzugter Weise wird dabei die Stahlgußschmelze mit einer Überhitzung von 30 bis 80⁰G oberhalb der Li^idustemperatur innerhalb einer Zeit von weniger als 3 Minuten vergossen. .

In einer zweckmäßiger Ausführungsform wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Stahlgußschmelze mit einer Zusammensetzung von

0,15 bis 0,50 % C

0,30 bis 0,80 % Si

^: 0,50 bis 2,00 % Mn

max 1,00 % Mo

max 2,50 % Cr

max 0,1 % Al

Rest Eisen und unvermeidliche Verunreingiungen vergossen. Pur die einzulegenden Körper empfiehlt es sich, einen der Stahlgußschmelze artähnlichen Werkstoff zu verwenden, dessen bevorzugte Gehalte an Kohlenstoff sich nicht mehr als um 0,2 %_t an Mangan sich nicht mehr als 0,5 % und an Silizium sich nicht mehr als um 0,50 % von der Zusammensetzung der Stahlschmelze bzw. Stahlgußschmelze unterscheiden. Vorzugsweise liegt der C-, Mn- und Si-Gehalt der einzulegenden Körper unterhalb der C-, Mn- und Si-Gehalte der Schmelze für den Gußkörper.

Als vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn die Kühlrohre vor dem Umgießen mit hochschmelzenden, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisendem körnigen Material gefüllt werden, wobei bevorzugter Weise als körniges Material Zirkonoxid, Chromoxid oder ein Gemenge mit einem Anteil von mehr als 20 % dieser Oxide in die Kühlrohre eingefüllt wird. Nach dem Erstarren der Stahlgußachmelze wird dieses körnige Material aus den Stahlrohren entfernt.

Der Vorteil des Kühlelementes nach der Erfindung ist zunächst und insbesondere darin zu sehen, daß dieses Kühlelement auf verhältnismäßig einfache und daher auch kostengünstige Weise herstellbar ist, es nichtsdestoweniger jedoch eine größere Haltbarkeit aufweist als bekannte

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Kühlelemente. Die bisher an Kühlelementen festgestellten Fehler, nämlich eine Entkohlung der Oberfläche, Risse und Aufschmelzungen treten bei dem neuen Kühlelement nicht mehr auf.

Ausführungsbeispiel·:

Die Herstellung eines Kühlelementes nach der Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Pig. I: einen Längsschnitt und

Pig. 2: einen Querschnitt nach der Linie II-II - in Pig. I.

In eine Gußform, die entsprechend dem in Pig. I und Pig. 2 dargestellten Kühlelement 1 ausgebildet ist, werden mit körnigem Chromerz, da3 eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, gefüllte Stahlrohre 2 eingelegt bzw. eingehängt. Auf der Seite des Kühlelementes 1, die beim Einbau in die Wand eines metallurgischen Ofens, z.B. eines Hochofens, dem Ofeninneren zugewendet ist, sind Aussparungen 3 vorgesehen; ind diese Aussparungen 3 werden feuerfeste Steine 4 eingefügt, z.B. durch Einkleben. In gleicher Weise können die Steine 4 auch eingegossen werden. Zwischen die Kühlrohre 2 v/erden 60 ram Vierkantknüppel 5 in die Form eingelegt bzw. eingehängt, worauf die Gußform zum Gießen des Kühlelementes 1 vorbereitet ist.

Der Stahl, aus dem die Vierkantknüppel 5 bestehen·,! hat die folgenden Zusammensetzung:

0	§1	Mn	0	P	S PMl	o,	Al
0,15	0,20	. 0,70	,020	0,020	050

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(Angaben in Gewichtsprozent) Rest Eisen und übliche Verunreinigungen.

In die mit Kühlrohren 2 und Vierkantknüppeln 5 versehene Gußform wird eine Stahlgußschmelze mit einer Zusammensetzung von

C Si Mn P S Al 0,23 0,45 0,91 0,010 0,019 0,037

(Angaben in Gewichtsprozent) Rest Eisen und übliche Verunreinigungen gegossen. Ein Stahl mit dieser Zusammensetzung hat eine Liquidustemperatur von 1508⁰C. Die Gießtemperatur betrug 1564⁰C, so daß die Schmelze mit einer überhitzung von 56⁰G vergossen wurde. Die Gießdauer betrug für ein Kühlelement 2 Minuten.

Das Volumen der Vierkantknüppel 5 betrug 1/15 des Volumens des aus Stahlguß bestehenden Gußkörpers 6 des Kühlelementes 1. Zerstörungen der Kühlrohre 2 traten bei dieser Herstellungsvi/eise der Kühlelemente 1 nicht auf.

Claims

21 8 655 Erfindungs α'η s ρ r u c h

1. Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Gußkörper aus Stahlguß besteht und im Abstand von den zu umgießenden Kühlrohren die Überhitzungswärme des flüssigen Stahlgusses aufnehmende Körper angeordnet sind.

2. Kühlelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im Abstand von den Kühlrohren angeordneten Körper aus Stahl oder Stahlguß bestehen.

3. Kühlelement nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Körper aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie der Gußkörper.

4· Kühlelement nach den Funkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Volumen der in die Gußform eingelegten oder eingehängten Körper zwischen 1/20 und 1/10 des Volumens des Gußkörpers beträgt.

5. Kühlelement nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Körper als quadratische oder rechteckige Knüppel ausgebildet und parallel zu den Kühlrohren angeordnet sind.

6, Verfahren zur Herstellung eines Kühlelementes für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen mit in einen

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Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer feurfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist,' gekennzeichnet dadurch, daß im Abstand von den Kühlmittel führenden Kühlrohren aus Stahl Körper angeordnet sind,'die mit einer überhitzten Stahlgußschmelze umgössen werden.

7· Verfahren nach Punkt S, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlrohre vor dem Umgießen mit hochschmelzenden, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisendem körnigen Material gefüllt v/erden.

8. Verfahren nach den Punkten 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß als körniges Material Zikonoxid, Chromoxid oder ein Gemenge mit einem Anteil von mehr als 20 % dieser Oxide in die Kühlrohre eingefüllt wird.

9. Verfahren nach den Punkten 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Stahlgußschmelze mit einer Überhitzung von 30 bis 80⁰C oberhalb der Liquidustemperatur innerhalb einer Zeit von weniger als 3 Minuten vergossen wird.

10. Verfahren nach den Punkten β bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß eine Stahlgußschmelze mit einer Zusammensetzung von

Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen vergossen wird. .

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11, Verfahren nach den Punkten 6 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Gehalte an Kohlenstoff, Mangan und Silizium der einzulegenden Körper unterhalb der C-, Mn- und Si-Gehalte der Schmelze für den Gußkörper liegen.

12, Verfahren nach den Punkten 6 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß für den einzulegenden Körper die Gehalte an Kohlenstoff nicht mehr als um 0,2 %, an Mangan und Silizium sich nicht mehr als um jeweils 0,5 % der Zusammensetzung der Stahlschmelze bzw. Stahlgußschmelze unterscheiden.

13, Die Verwendung einer Stahlgußschmölze einer Zusammensetzung nach Punkt 10 zur Herstellung eines Kühlelementes gemäß den Punkten 1 bis 5 mit eingelegten Körpern einer Zusammensetzung nach Punkt 11 oder 12.

Biörxu A Seite Zeichnung

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