DE10061359C2 - Kühleinrichtung für Schachtöfen - Google Patents
Kühleinrichtung für SchachtöfenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für Schachtöfen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kühlsysteme mit unterschiedlichen Kühlelementen für Stahlpanzer von
Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, sind aus einer Vielzahl von Literaturhin
weisen und Schutzrechten bekannt. In der Fachliteratur ist hierbei z. B. "Hütte"
(Taschenbuch für Eisenhüttenleute), Verlag Stahl und Eisen, Seiten 530 und
531; "Stahl und Eisen", 106 (1986) Nr. 5, Seiten 205 bis 210 und "Iron and Steel
Engineer", Band 69, Nr. 12, Dezember 1992, Seiten 26 bis 29 zu nennen. Hin
sichtlich der Patentliteratur sei insbesondere auf DE 198 01 425 A1, WO 98 32 883 A1,
EP 0 926 247 A1, DE 198 06 788 A1, DE 198 16 867 A1, EP 0 887 428 A1,
EP 0 950 722 A1 und EP 0 705 906 B1 verwiesen.
Alle zuvor genannten Vorschläge beziehen sich auf Kupfer-Kühlelemente zum
Schutz des Schachtpanzers von Schachtöfen, insbesondere von Hochöfen und
ihrer feuerfesten Auskleidung. Der Schutz entsteht im Wesentlichen durch das
Vermögen des Kupferelements, im breiigen und schmelzflüssigen Bereich
Schutzschichten (Krusten) aus der Möllerung an seine inneren Oberflächen an
zufrieren. Diese Schutzschichten, bestehend aus breiigem/schmelzflüssigem
Möllermaterial, haben sehr geringe Wärmeleitfähigkeit, weshalb bereits dünne
Schichten von wenigen Zentimetern Stärke als gute Wärmeisolation angesehen
werden können. Diese Schutzschicht-Isolationen lassen den Wärmestrom vom
Inneren des Schachtofens bis zum Kühlmedium beachtlich absinken. Sie tragen
somit zur Energieersparnis von Schachtöfen bei. Kupfer-Kühlelemente (soge
nannte Kupfer-Staves) zeigen auch bei kurzzeitigem Verlust der Schutzschicht
und hoher thermischer Belastung im Gegensatz zu klassischen Guss-Stave-
Konzeptionen keine Rissbildung und haben einen vernachlässigbar geringen
Materialverschleiß. Versuche an Kupfer-Staves zeigen bspw. nach etwa 10jährigem
Einsatz im Schachtofen (Hochofen) einen Materialverschleiß von nur 3
bis 4 mm.
Aus der DE-PS 280 043 ist ein kühlbarer Tragring für gemauerte Hochofen
schächte bekannt, welcher eine sich nach oben erweiternde einfach oder abge
stuft schräge Auflagefläche für das Schachtgemäuer besitzt. Der Tragring stützt
Schacht und Panzer gemeinsam ab. Die Kühlung erfolgt mit Hilfe einer offenen
Außenrieselkühlung. Der Tragring besteht aus einer niedrig-wärmeleitfähigen
Stahlguss- oder Stahlblechkonstruktion. Somit hat dieser Tragring lediglich sta
tische Stützfunktion für den Schacht. Für eine wirksame und schützende Küh
lung der Blasform-Kühlringe ist er weder gedacht noch geeignet, weil keine
Schutzschichten anfrieren.
Aus der DE-AS 10 05 096 ist ein offener, in der Ofenwandung angeordneter
Kühlkasten für metallurgische Öfen bekannt, dessen obere Innenfläche, von au
ßen gesehen, zur Waagrechten fallend verläuft, wobei eine mit einer Abrundung
von mehr als 30 mm Radius in den Ofenmantel übergehende obere Kühlkas
tenwand, die bündig mit dem Mantel verschweißt ist und Kühlrippen trägt, ein
Winkel zwischen der unteren Waagrechten und der oberen geneigten Kühlkas
tenwand von mindestens 20°, ein in der waagrechten Ebene nach innen sich
verjüngender Querschnitt und eine flache Ausbildung aller inneren Kühlkasten
flächen vorgesehen sind. Auch dieser Kühlkasten besteht aus niedrig
wärmeleitfähigem Stahlguss oder Stahlblech und ist deswegen nicht in der Lage,
Schichten anzufrieren, so dass ein Einsatz in kritischen Bereichen, wie den
jenigen der Blasformebene, ausschneidet.
Aus der EP 0 918 092 A1 ist eine parallelartige Hinterfüllung zwischen dem
Kühlelement und dem Panzer eines Hochofens vorgesehen.
Nachteilig ist, dass auch alle der bekannten Kupfer-Stave-Systeme, installiert in
wandnaher Stahlpanzeranordnung, nicht in der Lage sind, bspw. in der Rast
oberhalb der Blasformebene von Hochöfen, die Kühlringe der Blasformen ver
schleißstechnisch sicher zu gestalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere die Nachteile des
Standes der Technik zu vermeiden und eine Kühleinrichtung zu schaffen, wel
che im Übergangsbereich der Rast von Schachtöfen, vorzugsweise von Hoch
öfen, problemlos derart einsetzbar ist, dass eine sichere Beherrschung der in
der Rast auftretenden Verschleißphänomene der Blasformebene erreicht wer
den.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge
löst.
Mit Hilfe einer solchen flächendeckend anordenbaren Kühleinrichtung kann der
Verschleiß der Kühlformen bzw. der einzelnen Kühlringe in der Blasformebene
des Ofens durch abtropfendes schmelzflüssiges Metall und Schlacke oder ther
momechanische bzw. thermochemische Zerstörung der Kühlformen bzw. der
einzelnen Kühlringe, insbesondere bei Verlust des feuerfesten Mauerwerks in
der oberen Blasformregion, vermieden oder zumindest stark reduziert werden.
Aufgrund der besonderen Material- und Oberflächenkontur von flächendeckend
anordenbaren Kühlelementen wird dem notwendigen feuerfesten Auskleidungsmaterial
in der Rast zusätzlich eine konstruktiv sichere und feuerfesttech
nisch geeignete Auflage und Verankerung geschaffen, so dass eine span
nungsarme, thermomechanisch günstige und somit langlebige Feuerfestkon
struktion gewährleistet werden kann. Ein Schachtofen, insbesondere Hochofen,
mit einer Kühleinrichtung der erfindungsgemäßen Art zeichnet sich also insbe
sondere dadurch aus, dass die Kühlelemente, welche aus mehreren Einzelele
menten bestehen können, in dem Rastbereich zum Schutz der Blasform-
Kühlringe angeordnet sind und gleichzeitig einen verschleißarmen Rastwinkel
bilden können. Es ist so die konstruktive Gestaltung eines möglichst günstigen
Rastwinkels mit dem Vermögen einer stabilen Auflage der kohäsiven Zone im
Schachtofen, insbesondere im Hochofen, erreichbar. Dem Schachtofenbetreiber
wird eine in dem Bereich der Rast wesentlich verbesserte Verschleißtechnologie
aufgrund der Verbindung von Kühlelementen und feuerfester Innenauskleidung
angeboten, um die gewünschten langen Schachtofenbetriebskampagnen zu er
reichen.
Dabei kann die Unterjochkontur des Kühlelements an die runde Form des Blas
form-Kühlringes angepasst sein und ggf. dachförmig gerade oberhalb des Blas
form-Kühlrings verlaufen, um einen besonders wirksamen Schutz des Blasform-
Kühlringes zu erreichen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine über einen wesentlichen Teil horizon
tale oder nach dem Ofeninneren abfallende Oberseite des jeweiligen Kühlele
ments treppenförmig ausgebildet ist und/oder eine vertikale oder von oben nach
unten schräg nach außen verlaufende Innenseite des jeweiligen Kühlelements
sägezahnartig ausgebildet sind/ist, da auf diese Weise der Innenauskleidung
des Ofens besonders günstig Halt geboten wird.
Des Weiteren bietet eine konstruktiv günstig ausgeführte Auflage mit Nut- bzw.
Federausbildung oder Aussparungen, wie Kerben, im Treppenbereich sehr gute
Bedingungen zur gewünschten Ansatzbildung und dessen Verankerung und
somit zum gewünschten Verschleißschutz des Rastpanzers und der Blasformrin
ge.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der
Hohlraum des jeweiligen Kühlelements panzerseitig offen und mit einer gegen
Gashinterströmung kompakten, dichten, vorzugsweise selbstfließenden und
selbstentlüftenden feuerfesten Hinterfüllmasse, z. B. einer 35- bis 98%igen hoch
tonerdhaltigen feuerfesten Masse auf Korundbasis ausgekleidet.
Diese Hinterfüllmasse kann bspw. 15- bis 30%igen Zusatz an SiC-
Anteilen enthalten, um ihre Standfestigkeit und Abriebfestigkeit zu sichern. Die
Abriebfestigkeit der Hinterfüllmasse sollte in den Grenzen zwischen 15 bis 25 cm3
nach ASTM C-704 liegen, um Betriebsbedingungen der Schachtöfen zu
genügen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Einsatzes sollte die Hinterfüll
masse bis zu 1800°C temperaturbeständig sein und eine hohe Abriebfestigkeit
aufweisen, welche bspw. durch einen Stahlnadelzusatz erreicht werden kann.
Um eine einfache Montage und sichere Funktion des jeweiligen Kühlelements
zu sichern, ist es vorzugsweise panzerseitig dem Radius der Ofenwandung,
insbesondere des Schachtes bzw. der Rast des Ofens, angepasst.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das jeweilige Kühlelement mit inneren Stegen
zur panzerseitigen Befestigung bzw. zur Verstärkung der Wandungen des jewei
ligen Kühlelements ausgestattet ist.
Die Wandungen des jeweiligen Kühlelements können bspw. lediglich von einem
Oberjoch und einem Unterjoch oder einem Oberjoch und einer Innenwand, so
wie ggf. den Stegen, gebildet sein, wodurch die Kühlelemente einfach und kos
tengünstig herstellbar sind.
Auf konstruktiv einfache Weise können Wandungen des jeweiligen Kühlele
ments, z. B. des Oberjochs, aus mehreren gleich- oder verschiedenartigen, z. B.
treppenbildenden Modulen zusammengefügt sein.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Kühlelemente oder dessen Module gegos
sen, stranggepresst oder gewalzt sind.
Wie bereits erwähnt, kann das jeweilige Kühlelement aus mehreren mechanisch
miteinander verbundenen Teilen bestehen, welche Herstellung und Montage
erleichtern und verbilligen.
Mit Hilfe des jeweiligen Kühlelements kann vorzugsweise der Rastwinkel auf
einen möglichst günstigen Wert, welcher dem natürlichen Verschleißbild ent
spricht, eingestellt werden.
Das jeweilige Kühlelement kann auch so eingesetzt sein, dass mit seiner Hilfe
der feuerfesten Innenauskleidung des Ofens eine glatte innere prozesstechnisch
günstige Kontur gegenüber der absinkenden Schüttung (Möllerung) gegeben ist.
Andererseits ist es auch möglich, dass dem äußeren Panzer des Ofens mit Hilfe
des jeweiligen Kühlelements in dem Übergangsbereich dünner zu dicker Aus
kleidung eine glatte äußere Kontur gegeben ist. Damit hat das Hochofengefäß
eine vorteilhafte Ausgestaltung als Innendruck führendes Aggregat.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Stege des jeweiligen Kühlelements aus
zu dem Material des Panzers artverwandtem oder artgleichem Material beste
hen, so dass eine gegen hohe thermomechanische Beanspruchung zuverlässi
ge Verankerung möglich ist, insbesondere wenn das Kühlelement mittels der
Stege an dem Panzer angebracht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den oberer Teil eines Hochofens mit
einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung im Rastbereich,
Fig. 2A
und 2B Vertikalschnitte durch den unteren/mittleren Schachtbereich eines
Hochofens mit erfindungsgemäßen Kühleinrichtungen in zwei un
terschiedlichen Ausführungsformen,
Fig. 3A
bis 3C in Seitenansicht und in einem Vertikalschnitt A-B und in dem Detail
"C" ein anderes erfindungsgemäßes Hohlkörper-Kühlelement,
Fig. 4A
und 4B Darstellungen entsprechend Fig. 3A und 3B für eine weitere Aus
führungsform der Erfindung,
Fig. 5 einen Horizontalschnitt in Höhe Blasformebene,
Fig. 6A
und 6B Ansichten gemäß Fig. 3A und 3B für eine noch weitere Ausgestal
tung der Erfindung,
Fig. 7 eine weitere alternative Ausgestaltung des Hohlkörper-
Kühlelements nach Fig. 6 in Modulbauweise, und
Fig. 8A
und 8B eine noch weitere alternative Ausgestaltung des Hohlkörper-
Kühlelements gemäß den Fig. 6 und 7 mit Innenaufhängung und
Innenbefestigung an dem Schachtofenpanzer mit zusätzlichem De
tail "B".
Der Hochofen gemäß Fig. 1 hat eine Blasform a, eine Rast b, einen Kohlensack
c und einen unteren Schacht d. Ein als Hohlkörper ausgebildetes Kühlelement 1
ist aus gegossenen oder stranggepressten Profilen mit ein oder mehreren innen
verlaufenden, runden oder von der Kreisform abweichenden Kühlmittelkanälen 2
gebildet. Das Kühlelement 1 ist auf der Oberseite seines Oberjoches 11 mit ei
ner treppenförmigen Kontur 4 zur sicheren und stabilen Aufnahme der Mauer
werks-Zustellung 4' im Rastbereich ausgestattet. Bei Verschleiß der feuerfesten
Auskleidung 4' kann sich an den Treppen sofort eine Schutzschicht (Kruste) aus
Möllermaterial bilden. Das Kühlelement 1 hat ferner vorzugsweise eine glatte
Unterseite 5 des Unterjochs 20, welche mit einer Unterjochkontur 6 an den Blas
form-Kühlring 3 (vgl. Fig. 3A) angepasst ist.
Ein Hohlraum 10 des Kühlelements 1 ist über eine schlitzförmige Vergussöff
nung 14 (vgl. Fig. 4A) auf der Oberseite des Kühlelements 1 mit einer selbstflie
ßenden und selbstentlüftenden feuerfesten Hinterfüllmasse 10' einfach vergieß
bar.
Zur Befestigung des Kühlelements 1 an dem metallenen Panzer i des Schacht
ofens dienen neben den konstruktiv kräftig ausgebildeten Oberjoch 11 und Un
terjoch 20 in radiale Richtung verlaufende Stege 9, welche gleichzeitig zur Ver
stärkung der Statik des Kühlelements 1 dienen.
Der Rastwinkel α des Schachtofens, insbesondere Hochofens, kann ersichtlich
durch die nach innen vorspringende, bspw. im Wesentlichen dreieckige Form
gebung des Kühlelements 1 einerseits und der zugehörigen feuerfesten Aus
kleidung andererseits auf verschleißgünstige Winkel und/oder ansatzfördernde
natürliche Rastwinkel eingestellt werden, und zwar unabhängig von dem Winkel
und der Geometrie der jeweiligen Rastpanzerschüsse des Schachtofens, insbe
sondere Hochofens.
Aus den Fig. 2A und 2B ist der untere/mittlere Schachtbereich des Hochofens
mit unterem/mittlerem Schacht f, herkömmlichen Kupfer-Flachstave e und Kup
fer-Kühlplatte (Kühlkasten) k erkennbar. Auch dieser Vertikalschnitt zeigt ein
Kühlelement 1 im unteren/mittleren Schachtbereich aus gegossenen oder
stranggepressten Profilen bzw. gewalzten Profilsegmenten mit innenverlaufen
den ein oder mehreren runden oder von der Kreisform abweichenden Kühlmit
telkanälen 2. Das Kühlelement 1 hat in diesem Fall an der Oberseite 13 seines
Oberjochs 11 eine glatte horizontale Fläche zur Aufnahme der Schachtmauer
werkszustellung 4' entsprechend einer einzigen Stufe. Zur feuerfestmäßig güns
tigen Ausgestaltung der Auflage kann die horizontale Fläche des Oberjochs mit
einer zusätzlichen metallischen Nut- oder Federanordnung versehen sein.
Auf der mehr oder weniger schräg von oben innen nach unten außen abfallen
den Innenwand 26 ist eine dem Ofeninnenraum l zugekehrte sägezahnähnliche
Kontur 8 vorgesehen. Diese dient einerseits einer vorteilhaften Verankerung ei
ner torkretierten oder mittels Shotkast-Verfahren aufgebrachten, der Ausklei
dung dienenden feuerfesten Masse 8', welche vornehmlich zum Anfahrschutz
des Schachtofens vorgesehen wird, andererseits der vorteilhaften Verankerung
der sich bildenden Schutzschichten (Krusten) aus schmelzflüssigem Möllerma
terial. Auch hier ist der Hohlraum 10 mit einer dichten, selbstfließenden und
selbstlüftenden feuerfesten Hinterfüllmasse 10' vergossen. Wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel sind auch hier Stege 9 zur Befestigung, Verstärkung und
Verbesserung der Statik vorgesehen.
Während gemäß Fig. 2A der metallene Panzer i des Schachtofens im unte
ren/mittleren Schachtbereich f zur Schaffung einer druckgünstigen Konzeption
im Wesentlichen glatt durchläuft und die Innenkontur der Wandauskleidung auf
grund des Kühlelements 1 abgewinkelt ist, ist es bei der Ausführungsform ge
mäß Fig. 2B gerade umgekehrt. Dort ist eine übergangslose glatte feuerfeste
Mauerwerkskontur 25 zum Ofeninnenraum l im unteren/mittleren Schachtbe
reich f vorgesehen. Hierdurch ist eine prozessgünstige, verschleißhemmende
Konzeption gegen absinkende Schüttung (Möllerung) verwirklicht. Der notwen
dige Mauerwerkssprung (Dickenänderung) im Bereich unterer/mittlerer Schacht
kann demnach konstruktiv problemlos mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kühl
elements 1 nach außen verlegt werden. Der sich sonst zwangsläufig einstellen
de hohe Verschleiß der Feuerfestauskleidung nach klassischer Konstruktion im
Übergangsbereich der verschiedenen Kupfer-Stave-Kühlelement-Konzeptionen,
auf Kühlplatten oder Grauguss-Stave-Konzeptionen, kann hierbei erfindungs
gemäß stark verringert oder ganz vermieden werden. Speziell beim Neubau von
Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, kann der Radius des metallenen Panzers
i bei gleichen spezifischen Roheisen-Erzeugungsraten um den erforderlichen
Dickensprung des Feuerfestmauerwerks im Bereich Rast, Kohlensack, unte
rer/mittlerer Schacht kleiner ausgelegt werden. Dies führt zu erheblichen Sen
kungen der Investitionskosten beim Neubau von Schachtöfen oder bei deren
Generalumbaumaßnahmen.
Aus den Fig. 3A und 3B ist ersichtlich, dass das Kühlelement 1, von welchen um
den Umfang des Schachtofens herum mehrere vorgesehen sein können, vor
zugsweise einteilig oder mehrteilig gegossen oder einteilig bzw. mehrteilig
stranggepresst bzw. walztechnisch hergestellt werden kann. Mittels mechani
scher Verbindungstechniken, wie Schweißen, Löten, Kleben bzw. Schrauben,
Stiften und dgl. Verbindungsstücke 12 lassen sich bspw. mehrteilige Kühlele
ment-Module zu kompakten Kühlelement-Einheiten zusammensetzen.
Aus Fig. 3A sind insbesondere die Kühlringe g und die Blasformspitzen h und
die angepasste Unterjochkontur 6 der Kühlelemente 1 zu erkennen.
Aus den Fig. 4A und 4B ist insbesondere gezeigt, wie über schlitz- oder trichter
förmige Vergussöffnungen 14 auf der Oberseite des Oberjochs 11 der Hohlraum
10 mit einer dichten, selbstfließenden und selbstentlüftenden feuerfesten Masse
10' vergossen werden kann. Die Aufhängung und Befestigung des Kühlelements
1 erfolgt durch eingegossene oder mechanisch eingearbeitete Profilvertiefungen
oder Aufhängeöffnungen 15 in dem Oberjoch 11 bzw. dem Unterjoch 20 des
Kühlelements 1. In den Stegen 9 können Gewindelöcher 16 der mechanischen
Befestigung an dem metallenen Panzer i des Schachtofens dienen.
Der Horizontalschnitt gemäß Fig. 5 in Höhe Blasformebene des Schachtofens
veranschaulicht die Kühlringe g, die Blasformspitzen h und dem Panzer i, wobei
der Außenradius 7 und der Innenradius 7' des jeweiligen Kühlelements 1 an die
radial verlaufende Form des Panzers i sowie der Innenkontur der feuerfesten
Auskleidung angepasst sind.
Die Besonderheit des in den Fig. 6A und 6B dargestellten erfindungsgemäßen
Kühlelements 1 besteht darin, dass es im Wesentlichen aus dem Oberjoch 11
mit den radialen Stegen 9 besteht, wobei das Unterjoch 20 ganz entfallen oder
durch ein gesondertes Bauteil in Modulbauweise vorgesehen sein kann, letzte
res ggf. mit eigenen Kühlmittelkanälen 2.
Die Kühlelemente 1 gemäß den Fig. 7 und 8 sind vollständig in Modulbauweise
gefertigt, und zwar mittels gleichartiger Treppenmodule 17 und verschiedenarti
ger Treppenmodule 18 sowie den Rippen 9 und ggf. dem Unterjoch 20. Dabei
sind die Treppenmodule 17, 18 entweder selbst schon treppenförmig ausgebil
det oder so zueinander versetzt, dass sie eine Art Treppe bilden. Zur feuerfest
mäßig günstigen Ausgestaltung der Auflage sind auf den Treppenabsätzen me
tallische Nut- oder Federelemente 28 angeordnet (Fig. 3C und 8B). Ebenso ver
ankern Stege oder Aussparungen 29 nach dem Verschleiß des feuerfesten Ma
terials die angefrorenen Schutzschichten. Derartige einfache Module aus Kupfer
oder niedrig legierter Kupferlegierung sind einfach herstellbar und bei 19 durch
bekannte Fügetechniken, wie bspw. Schweißen, Löten, Kleben und/oder andere
mechanische Verbindungstechniken, wie Schrauben, Stiften oder ähnlichem zu
dem Kühlelement 1 zusammensetzbar.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 8 ist eine vorteilhafte Innenaufhängung mittels
der Stege 9, Befestigungslaschen 22 und Schweißungen 23 vorgesehen. Das
Unterjoch 20 bildet mit weiteren Plattenelementen 27, welche mittels Befesti
gungselementen 21 an den Treppenmodulen 17, 18 angebracht sind, ein Kas
tenblech 24, welches den Hohlraum 10 umschließt.
Die Treppenmodule 17, 18 aus Kupfer oder niedrig legierten Kupferlegierungen
können bevorzugt mittels Strangpressen, aber auch walztechnisch hergestellt
werden. Letzteres hat den Vorteil, dass die Treppenmodule 17, 18 dichter, frei
von Einschlüssen und Gießfehlern und mit höherer Wärmeleitfähigkeit ausges
tattet sind. Bekanntlich fördert die höhere Wärmeleitfähigkeit das Vermögen
zum Anfrieren von verschleißhemmenden Schutzschichten (Krusten) aus teigi
gen bzw. schmelzflüssigen Möllerprodukten im Schachtofen. Die kräftige und
robust ausgeführte Konstruktion der gleich- oder verschiedenartigen Treppen
module 17, 18 und Stege 9 tragen den rauhen Beanspruchungen des Schacht
ofenbetriebes Rechnung und gewährleisten eine lange Haltbarkeit des Kühlele
ments 1.
Das Material der Rippen 9 ist veränderbar. Bei Anwendung artverwandtem oder
artgleichem Material der Rippen 9 wie dem Panzer i können die Rippen 9 dau
erhaft an dem Panzer i befestigt werden, wie dies mit der Schweißverbindung
23 angedeutet ist. Hierdurch entfällt die klassische aufwendige Außen-
/Innenmontage zur Befestigung der Kühlelemente 1 ebenso wie das Einbringen
von zusätzlichen Löchern oder Öffnungen zur Befestigung der Kühlelemente 1
in dem druckführenden Schachtpanzergefäß.
Die als Befestigungsrippen ausgebildeten Stege 9 haben zusätzliche Befesti
gungselemente 21 und Befestigungslaschen 22, damit das Kühlelement 1 unab
hängig von den Rippen 9 im Schachtofen an dem Panzer i montiert werden
kann. Hierdurch wird der Zeitaufwand für die Montage aufgrund des Wegfalls
gleichzeitiger Außen-/Innenmontage im Schachtofengefäß verringert. Außer
dem werden Löcher oder Öffnungen zur Durchführung erforderlicher Befesti
gungselemente durch den Druck tragenden Schachtofenpanzer i erspart. Auf
diese Weise wird einem zusätzlichem Sicherheitsaspekt des drucktragenden
Schachtofenpanzers durch die erfindungsgemäß vorteilhafte Montage des Kühl
elements 1 Rechnung getragen.
Das Kastenblech 24 verhindert Durchgasungsstörungen zwischen der Blasform
und dem Kühlelement 1.
Allen beschriebenen und dargestellten Kühlelementen 1 ist gemeinsam, dass
bei unkontrolliertem, voreilendem Verschleiß und/oder Leckagen eines Kühl
elements 1 dieses vom Wasserkreislauf abgetrennt und durch Injizieren (Muxen)
mittels einer hochwärmeleitfähigen Kohlenstoff/Grafitmasse oder einer adäqua
ten feuerfesten SiC-Masse stillgelegt werden kann. Der Schachtofen kann des
halb bspw. bis zu einem geplanten längeren Stillstand weiter betrieben werden;
ein sofortiger Stillstand ist somit nicht erforderlich.
Das Ausfüllen/Hinterfüllen des Kühlelements 1 mit Hilfe der roheisen- und
schlackeresistenen hochtonerdigen feuerfesten Masse 10 mit anteiligen SiC-
Zusätzen verhindert selbst bei weitgehendem Verlust des Kühlelements 1 durch
voreilenden Verschleiß das Überhitzen des Blechpanzers bzw. die Bildung von
heißen Stellen am Schachtofenpanzer.
1
Kühlelement
2
Kühlmittelkanäle
3
Blasform-Kühlring
4
treppenförmige Kontur
4
' Zustellung
5
Unterjochseite
6
Unterjochkontur
7
Außenradius
7
' Innenradius
8
sägezahnähnliche Kontur
8
' Auskleidung, feuerfeste Masse
9
Stege
10
Hohlraum
10
' feuerfeste Hinterfüllmasse
11
Oberjoch
12
Verbindungsstück
13
Oberjochseite
14
Vergussöffnung
15
Aufhängeöffnung
16
Gewindeloch
17
Treppenmodule
18
Treppenmodule
19
Fügung
20
Unterjoch
21
Befestigungselemente
22
Befestigungslasche
23
Schweißverbindung
24
Kastenblech
25
Mauerwerkskontur
26
Innenwand
27
Plattenelemente
28
Nutanordnungen
29
Aussparungen, Kerben
α Rastwinkel
a Blasform
b Rast
c Kohlensack
d oberer Schacht
e Kupferschachtstave
f unterer/mittlerer Schacht
g Kühlringe
h Blasformspitzen
i Panzer
k Kupfer-Kühlplatte
l Ofeninnenraum
α Rastwinkel
a Blasform
b Rast
c Kohlensack
d oberer Schacht
e Kupferschachtstave
f unterer/mittlerer Schacht
g Kühlringe
h Blasformspitzen
i Panzer
k Kupfer-Kühlplatte
l Ofeninnenraum
Claims (21)
1. Kühleinrichtung an einem Schachtofen, wie Hochofen, mit kühlbaren als
Hohlkörper ausgebildeten Kühlelementen (1), wobei die Kühlelemente (1) eine
im Vertikalschnitt zum Ofeninnenraum (l) vorgewölbte, dreieckförmig zum Ofe
ninnenraum weisende Grundform haben und an wenigstens einer der feuerfes
ten Innenauskleidung (4', 8') des Ofens zugewandten Fläche eine treppenförmig
oder sägezahnähnlich strukturierte Oberflächenkontur (4, 8) aufweisen, da
durch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kühlelement (1) innen verlaufende
Kühlmittelkanäle (2) eines Kühlmittelkreislaufs aufweist, aus einem hoch
wärmeleitfähigen Material, vorzugsweise Kupfer oder Kupferlegierungen, be
steht und zum Schutz eines Kühlrings (3) der Blasformebene angeordnet ist.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Unterjochkontur (6) des Kühlelements (1) an die runde Form des Blasform-
Kühlringes (3) angepasst ist.
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Unterjochkontur (6) des Kühlelements (1) dachförmig gerade oberhalb des
Blasform-Kühlringes (3) verläuft.
4. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine über einen wesentlichen Teil horizontale oder nach dem
Ofeninnenraum (l) abfallende Oberseite des Kühlelements (1) treppenförmig
ausgebildet ist.
5. Kühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im
Bereich der treppenförmigen Ausbildungen des Kühlelements (1) Nut- oder Fe
deranordnungen (28), Aussparungen oder ähnliche geometrische Arretierungs
mittel, wie Kerben (29), vorgesehen sind.
6. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine vertikale oder von oben nach unten schräg nach außen
verlaufende Innenseite des Kühlelements (1) sägezahnartig ausgebildet ist.
7. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) des Kühlelements (1) panzerseitig
offen und mit einer gegen Gashinterströmung kompakten, dichten, vorzugswei
se selbstfließenden und selbstentlüftenden feuerfesten Hinterfüllmasse (10'),
z. B. einer 35- bis 98%igen hochtonerdehaltigen feuerfesten Masse auf Korund
basis, ausgekleidet ist.
8. Kühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hinterfüllmasse (10') einen 15- bis 30%-haltigen Zusatz an SiC-Anteilen enthält.
9. Kühleinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hinterfüllmasse (10') bis zu 1800°C temperaturbeständig ist.
10. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Hinterfüllmasse (10') hohe Abriebfestigkeit und ggf. einen
Stahlnadelzusatz aufweist.
11. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) panzerseitig dem Radius der O
fenwandung, insbesondere des Schachtes (d, f) bzw. der Rast (b) des Ofens
angepasst ist.
12. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) mit inneren Stegen (9) zur panzer
seitigen Befestigung bzw. zur Verstärkung der Wandungen (11, 20; 26) des
Kühlelements (1) ausgestattet ist.
13. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) lediglich aus einem Oberjoch (11)
und einem Unterjoch (20) oder einem Oberjoch (11) und einer Innenwand (26),
sowie ggf. den Stegen (9), gebildet ist.
14. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wandungen (11, 20; 26) des Kühlelements (1), z. B.
das Oberjoch (11), aus mehreren gleich- oder verschiedenartigen, z. B. Treppen
bildenden Modulen (17, 18) zusammengefügt sind.
15. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) und/oder dessen Module (17, 18)
gegossen, stranggepresst oder gewalzt sind.
16. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlelement (1) aus mehreren mechanisch mitein
ander verbundenen Teilen besteht.
17. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rastwinkel (α) mit Hilfe des Kühlelements (1) auf
einen verschleißtechnisch günstigen Wert, welcher dem natürlichen Verschleiß
bild entspricht, eingestellt ist.
18. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der feuerfesten Innenauskleidung (4', 8') mit Hilfe des
Kühlelements (1) eine glatte innere Kontur gegeben ist.
19. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass dem äußeren Panzer (1) mit Hilfe des Kühlelements (1)
in dem Übergangsbereich dünner zu dicker Innenauskleidung (4', 8') eine glatte
äußere Kontur gegeben ist.
20. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stege (9) des Kühlelements (1) aus zu dem Material
des Panzers (i) artverwandtem oder artgleichem Material bestehen.
21. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das jeweilige Kühlelement (1) mittels der Stege (9) an
dem Panzer (i) angebracht ist.
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