DE10009193A1 - Abstichrinne für einen Schachtofen - Google Patents

Abstract

Um die Lebensdauer einer Abstichrinne, insbesondere eine Abstichrinne für Schachtöfen, die aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung besteht, zu erhöhen, wird vorgeschlagen, innerhalb der feuerfesten Auskleidung oder angrenzend an die feuerfeste Auskleidung ein plattenförmiges Kühlelement aus Kupfer (Kupfer-Stave) mit in seinem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen vorzusehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstichrinne für einen Schachtofen, insbe­ sondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Aus­ kleidung.

Ebenso wie die Dauer einer Hochofenreise hauptsächlich von der Lebensdauer des Hochofenpanzers bestimmt wird, bestimmen die Verschleißeigenschaften der Auskleidung einer Abstichrinne deren Lebensdauer.

Zur Erhöhung der Lebensdauer einer Abstichrinne ist es bekannt, bei einer Ab­ stichrinne für einen Schachtofen, die aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall führenden Auskleidung besteht, innerhalb der feuerfesten Ausklei­ dung hohle Kühlelemente mit Anschlußrohrleitungen für den Zu- und Abfluß von Kühlwasser vorzusehen. Diese Kühlelemente sind ihrerseits von Platten begrenzt. Parallel zu diesen Platten verlaufen weitere Kupferplatten, die aber nicht in Ver­ bindung mit dem Kühlelement stehen. Bei diesen Kühlelementen handelt es sich um Rohrschlangen aus warmfesten Stahl, die in an sich bekannter Weise mit An­ kern im Verschleißfutter der Abstichrinne fixiert sind. Es ist weiterhin bekannt, ge­ schweißte Kupferprofile als Kühlelemente für Abstichrinnen vorzusehen.

Bei der Wandkühlung im Hochofen kommen bekanntermaßen zwei Systeme zum Einsatz. Dies sind zum einen Kühlkästen, zum anderen plattenförmige Kühlele­ mente, sogenannte Staves. Es gibt Kühlplattensysteme aus Kupferplatten sowie Plattenkühler aus Shäroguß. Staves kühlen flächenhaft den gesamten Hochofen­ panzer und erfordern wenig Durchtritte. Grauguß-Staves sind üblicherweise Küh­ lelemente, in die Kühlrohre eingegossen werden.

Kupfer-Staves sind seit mehr als 15 Jahren für die Kühlung von Hochöfen be­ kannt. Als Ausgangsmaterial wurden gewalzte Kupferbrammen gewählt. Das Kühlelement stellte man durch Bohren der Kühlkanäle, Anschweißen von dick­ wandigen Kupferrohren für die Wasserzuführung durch den Hochofenpanzer und eine geeignete mechanische Bearbeitung der Stave-Oberfläche her. Kupfer- Staves sind üblicherweise 150 mm dick und gestatten bei gegebener Dicke des Mauerwerks eine Volumenvergrößerung des Hochofens von 3 bis 5%. Üblicher­ weise werden Kupfer-Staves bei ihrem Einbau mit Feuerfeststeinen kombiniert. Ein bekanntes Beispiel von Kupfer-Staves zeigt die DE 29 07 511 C2.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorlie­ genden Erfindung, die Lebensdauer einer Abstichrinne zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der Merkmale des Anspruch 1 ge­ löst. Es wird vorgeschlagen, daß innerhalb der feuerfesten oder angrenzend an die feuerfeste Auskleidung der Abstichrinne mindestens ein plattenförmiges Küh­ lelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (Kupfer-Stave) mit in seinem In­ nern angeordneten Kühlmittelkanälen vorgesehen ist. Es wird die Verwendung der bei der Kühlung des Hochofenpanzers bereits bekannten Kupfer-Kühlplatten, d. h. Kupfer-Staves, für die Kühlung von Abstichrinnen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Durch diese überraschende und bisher nicht bekannte Verwendung von Kupfer- Staves bei Abstichrinnen, insbesondere die von Hochöfen, ergeben sich folgende Vorteile:

Durch die optimale Kühlwirkung aufgrund der Kupfer-Staves wird die Standzeit des Feuerfestmaterials einer Abstichrinne (oder Poolrinne) erhöht und die Ver­ schleißerscheinungen vermindert. Es wird eine Haltbarkeitssteigerung des Feuer­ festmaterials erreicht und somit eine Einsparung von Feuerfestmaterialkosten. Auch kann aufgrund der Kühlwirkung die Menge an kostenintensivem Feuerfest­ material verkleinert werden. Durch die Kühlung werden verschleißbestimmende Entkohlungs- und Oxidationserscheinungen im Feuerfestmaterial unterbunden.

Vorzugsweise ist der Kupfer-Stave auf seiner der Schmelze bzw. Schlacke zuge­ wandten Seite teilweise mit feuerfestem Material versehen. Dies kann beispiels­ weise dadurch erreicht werden, indem die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des Kupfer-Staves eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.

Der Kupfer-Stave ist bevorzugt gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet. Bei ei­ ner gegossenen Platte sind die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet oder direkt eingegossen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Kupfer-Staves ist aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt, wobei die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

Die Abstichrinne besteht vorzugsweise aus einem Trog, wobei dieser Trog aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran nach innen anschließen­ des Dauerfutter und ein inneres Verschleißfutter aus feuerfestem Material umfaßt. Die Anordnung der Kupfer-Staves ist grundsätzlich beliebig und aufgrund thermi­ scher Berechnungen zu bestimmen. Günstig ist eine halbringförmige Anordnung der Kupfer-Staves um die Abstichrinne herum, entweder im Bereich des Ver­ schleißfutters oder zwischen Verschleiß- und Dauerfutter.

Zur Schaffung des Kühlmitteldurchflusses weisen die Kupfer-Staves Anschluß­ rohrleitungen für die Kühlmittelzu- und abfuhr auf. Es können ein oder mehrere Kühlkreise vorgesehen sein; bei der kleinsten Einheit hat jedes plattenförmige Kühlelement einen separaten Kreislauf. Das Kühlmittel ist je nach Auswahl Was­ ser, Öl, Luft oder Dampf.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlich anhand der nach­ folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug­ nahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Abstichrinne mit innerhalb des Dauerfutters eingebrachten Cu-Staves;

Fig. 2 den Querschnitt II-II der Abstichrinne nach Fig. 1;

Fig. 3 den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abstichrinne.

Die in Fig. 1 gezeigte Abstichrinne 1 besteht im wesentlichen aus einem metalli­ schen Trog 2 (vgl. insbesondere Fig. 2 und 3), welcher von einer Stützkon­ struktion 3 umgeben ist. Zur Kühlung des Einlaufbereichs der Abstichrinne sind entlang der Längsachse der Abstichrinne 1 etwa in Höhe des Abstichkanals 4 auf jeder Seite eine Lage von zwei hintereinander angeordneten plattenförmigen Kühlelementen 5 vorgesehen. Bei diesen plattenförmigen Kühlelementen handelt es sich um Cu-Staves aus Cu-Massivkörpern mit durch Sackbohrungen einge­ brachten Kühlkanälen 6. Jeder der Cu-Staves ist beidseitig mit einem dreieckför­ migen Endstück 7a, 7b verlängert. Die dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b sind da­ bei so ausgebildet, daß die Kanten zweier Endstücke diagonal aneinanderstoßen. In den ungefähren Schwerpunktbereichen der dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b bleibt genug Platz für den Anschluß von Rohrstutzen bzw. Anschlußrohrleitungen 8a, 8b zur Zu- und Abfuhr des Kühlmittels. Hierzu sind die Rohrstutzen bzw. An­ schlußrohrleitungen 8a, 8b mit ebenfalls in die Endstücke eingebrachten Sam­ melleitungen (nicht gezeigt) versehen, die das Kühlmittel in die - hier vier paralle­ len - Kühlmittelkanäle 6 einspeisen bzw. abführen. Aufgrund der komplementär zueinander ausgebildeten dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b wird eine geeignete Kühlung selbst an den Stoßbereichen zweier Kühlplatten 5 erreicht, weil jeweils die Fläche mit dem kühlmitteldurchflossenen Anschlußstutzen seine Wirkung zu der benachbarten Kühlplatte hin ausdehnt.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt der Abstichrinne nach Fig. 1 in ihrem Einlaufbe­ reich. Der metallische Trog 2, der von der Stützkonstruktion 3 umgeben ist, ist mit einem Dauerfutter 9 aus Feuerfestmaterial sowie mit einem sich daran anschlie­ ßenden Verschleißfutter 10 ausgekleidet. Die längs der Längsachse der Ab­ stichrinne angeordneten Cu-Staves 5 sind etwa in Höhe des Abstichkanals 4 an­ geordnet. Es sind die wegen der dreieckförmigen Endstücke in der Höhe zueinan­ der versetzt angeordneten Rohrstutzen 8a, 8b zum Zu- und Abfluß des Kühlmittels erkennbar. Die Cu-Staves weisen auf der dem Abstichkanal und somit der Schmelze- bzw. Schlacke zugekehrten Seite horizontal verlaufende Nuten 11 auf, in deren Zwischenräume feuerfestes Material eingearbeitet ist.

Mit der Fig. 3 wird der Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Ab­ stichrinne dargestellt. Die Höhe des Querschnitts entspricht ungefähr dem Schnitt III-III. Bei dieser Ausführungsform sind die Cu-Staves über den Einlaufbereich der Abstichrinne hinaus entlang deren Längsseite innerhalb des Dauerfutters ange­ ordnet (in Fig. 1 nicht dargestellt). Des weiteren unterscheidet sich die Ab­ stichrinne nach Fig. 3 hinsichtlich der Ausbildung des metallischen Troges 2.

Claims (11)

1. Abstichrinne für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der feuerfesten oder angrenzend an die feuerfeste Ausklei­ dung mindestens ein plattenförmiges Kühlelement (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (Kupfer-Stave) mit in seinem Innern angeordneten Kühl­ mittelkanälen (6) vorgesehen ist.

2. Abstichrinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Kühlelement auf der der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite zum Teil mit feuerfestem Material versehen ist.

3. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Kühlelement (6) gegossen oder gewalzt bzw. ge­ schmiedet ist.

4. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gegossenen Platte die Kühlkanäle entweder durch eingegosse­ ne Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind.

5. Abstichrinne nach den Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Kühlelement aus einem geschmiedeten bzw. ge­ walzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

6. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des platten­ förmigen Kühlelementes eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.

7. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog (2) aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich dar­ an anschließendes Dauerfutter (9) und ein inneres Verschleißfutter (10) aufweist und wobei die plattenförmigen Kühlelemente halbringförmig zwi­ schen Dauerfutter und Verschleißfutter bzw. innerhalb des Verschleißfutters angeordnet sind.

8. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Kühlelemente oder Einheiten aus mehreren plat­ tenförmigen Kühlelementen Anschlußrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühl­ mittelzu- und abfuhr aufweisen.

9. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Trog (2) mit dem Dauerfutter (9) und sich daran an­ schließenden Verschleißfutter (10) ausgekleidet ist, wobei in das Ver­ schleißfutter (10) der Kanal (4) für die abgestochene Schmelze eingearbei­ tet ist, und daß eine Mehrzahl von plattenförmigen Kühlelementen (5) mit längs der Abstichrinne verlaufenden Kühlmittelkanälen (6) nebeneinander einlagig in Höhe des Abstichkanals (4) innerhalb des Dauerfutters (9) ange­ ordnet ist.

10. Abstichrinne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes plattenförmige Kühlelement (5) der Kühlelementlage an seinen beiden Enden mit dreieckförmigen Endstücken (7a, 7b) verlängert ist, die jeweils komplementär zueinander ausgebildet sind, so daß zwei benach­ barte Kühlplatten mit diagonal verlaufenden Kanten aneinanderstoßen und daß im Schwerpunktbereich der dreieckförmigen Endstücke (7a, 7b) jeweils die Anschlußrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- oder -abfuhr vorge­ sehen sind, die mit einem Sammelkanal zur Speisung der Kühlmittelkanäle bzw. zur Abfuhr des Kühlmittels verbunden sind.

11. Verwendung mindestens eines plattenförmigen Kühlelementes aus Kupfer (Kupfer-Stave) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Kühlung einer Ab­ stichrinne, insbesondere für Schachtöfen.