DE1024103B - Hochbelastete Ofenbauteile, insbesondere Tuerkuehlrahmen fuer Siemens-Martin-OEfen - Google Patents

Description

• Hochbelastete Ofenbauteile, insbesondere Türkühlrahmen für Siemens-Martin-Ofen Die Erfindung betrifft Bauteile, die stark beheizt und zugleich mechanisch hoch beansprucht werden, insbesondere die Türkühl.rahmen von Stahlwerksöfen, z. B. Siemens---LNIartin-Öfen.
• Bisher belegte man derartige Bauteile zur Kühlung entweder mit wasserdurchflossenen Kühlrohren, oder man bildete sie selbst hohl aus und ließ ihr Inneres von Kühlwasser - insbesondere mit Dampfbildung und im Zwangsumlauf - durchströmen.
• Die Bauteile mit Innenkühlung waren meist aus dem Vollen hergestellt und mit Bohrungen für das Kühlmittel versehen. Es sollten auch schon je mehrere, aneinander angeschlossene Kanäle gleichen Querschnitts nebeneinander angeordnet werden, die durch Wandungen gleicher Stärke umschlossen und voneinander getrennt sind. Gegebenenfalls sollten in diesen Kanälen auch axiale Einbauten vorgesehen werden, die den freien Querschnitt derselben auf einen Ringquerschnitt einschnüren. Gelegentlich wurden die innen gekühlten Bauteile auch einfach im ganzen als Hohlkörper (vorwiegend geschmiedeten bzw. gepreßten Kammern) ausgebildet.
• Hierbei ergaben sich unter anderem folgende Mängel: Die außen aufgesetzten verhältnismäßig dünnwandigen Kühlrohre wurden infolge der äußeren mechanischen Beanspruchungen, beispielsweise durch Anstoßen der Chargiermulde, vorzeitig -zerstört. Die aus dem Vollen hergestellten und mit Bohrungen v:ersehtnen Rahmen unterlagen Undichtigkeiten infolge sich überschneidender Bohrlöcher und darüber hinaus großen Wärmespannungen, die insbesondere eine Folge der örtlich sehr unterschiedlichen Wandstärken sind. Bei den normalen Hohlkammern ohne jede Einbauten traten die bekannten Schäden infolge ungleichmäßiger Wasser- bzw. Dampfströmung auf, während sich in den durch die axialen Einbauten geschaffenen Kühlkanälen mit Ringquerschnitt eine durchaus urierwünschte, sehr ungleichmäßige Verteilung des Wassers und des erzeugten Dampfes mit der großen Gefahr örtlicher Überhitzung der Bauteilaußenwände einstellt.
• Erfindungsgemäß wird demgegenüber vorgeschlagen, die genannten Bauteile aus zweckentsprechend ausgewählten, aber vorwiegend genormten druckfesten Sammlerrohren bzw. spannlos geformten Kammern herzustellen, deren Hohlraum durch eingebaute Blechwände derart in mehrere, schmale Kühlräume aufgeteilt ist, d.aß jeder Kühlraum einem in sich. im wesentlichen gleichmäßig, aber von den anderen verschieden stark beheizten Teil der äußeren Kammerwandung zugeordnet ist. Hierbei sind die Strömungsquerschnitte für das Kühlwasser - insbesondere an den höchst beheizten Flächen bzw. Seiten der Kamin.er - so bemessen, daß zwangläufig eine für die Jeweils abzuführende Wärmemenge ausreichende Kühlmittel- bzw. Wassermenge mit einer gewissen, hirreichend hohen an den zu kühlenden Flächen innen vorbeigeführt wird.
• Die Zumessung der jeweils benötigten Kühlmittelmengen zu den genannten verschiedenen Kühlräumen wird zweckmäßig in an sich bekannter Weise durch den Einbau von Zumeßblenden (sogenannten «Stauscheiben« oder »Drosseldfsen«) am Kühlmitteleintritt gewährleistet.
• Zur Begrenzung des durch die Wärmeaufnahme des Wassers gebildeten Dampfvolumens innerhalb der Kühlräume wird das Kühlsvstem vorteilhaft mit einem höheren, bei Dampfkesseln üblichen Überdruck betrieben, wozui also entweder das Kühlsvstem in an sich bekannter Weise an einem vorhandenen bzw. aufzustellenden, unter höherem Druck betriebenen Dampfkessel angeschlossen oder aber mit den Aus,dampf-bzw. Verbrauichsstelden durch Kühlmittelabführleitungen verbunden ist, in die geeignete, gegebenenfalls verstellbares Drosselorgane, z. B. Stauscheiben, Drosselventile od. ä., eingebaut sind. Dadurch wird die Dampfbildung zum Teil oder ganz in die nachgeschaltete Dampftrommel verlegt und die z. B. durch das Stehenbleiben von Dampfblasen verursachte Gefahr einer Werkstofferhitzung und Dampfspaltung entscheidend verringert.
• Hinsichtlich der konstruktiven Ausführung wird erfindu:ngsgemäß weiter vorgeschlagen, die Trennwände zwischen den verschiedenen Kühlräumen, die insgesamt zumeist parallel zur Kammerlängsachse angeordnet sind, gemeinsam aus achsenparallel in die Kammer eingeschobenen Blechen herzustellen, die untereinander und mit der Kammerinnenwand - beispielsweise mit Hilfe eines besonderen Verfahrens -verschweißt werden.
• Im Interesse einer sicheren und leicht kontrollierbaren Kühlung ist es vorteilhaft, die Türkühlrahmen aus drei Einzelteilen, und zwar für die heid=a S:it2i1-pfosten und den Sturz zusammenzusetzen, die voneinander getrennte, vorzugsweise parallel geschaltete Kühlmittelu.mläufe mit besonderen Zu- und Abführrohren haben und gegebenenfalls aus besonderen druckfesten Einzelkammern bestehen. Diese drei Kammern können fest, z. B. durch Schweißung, lösbar oder auch nachgiebig untereinander verbunden sein.
• In an sich bekannter Weise wird die Ofenwand über den Türrahmen vorteilhaft ebenfalls gekühlt, und zwar durch in die Abfü hrleitungen und teilweise auch in die Zuführleitungen des Kühlmittels eingeschaltete Rohrschlangen, die gleichzeitig als elastische Zwischenglieder zwischen den festen Kühlmittelsamin.elleitungen und den am Ofen befestigten Rahmenkammern dienen und darüber hinaus auch das zumeist au Stahlguß bestehende Deckenwiderlager des Ofengewölbes kühlen. Natürlich kann dieses aber auch selbst - in ähnlicher Weise wie die Kühlrahmenunmittelbar gekühlt werden.
• Die Zeichnung stellt das vereinfachte Ausführungsbeispiel eines Tiirkühlrahmens für Siemeiis-.\Tartin-Öfen in drei Abbildungen dar.
• Abb. 1 zeigt eine Zusammenstellung in Ansicht, Abb. 2 den '\Tertikallän@gsschnitt durch eine Pfostenkammer und Abb. 3 den Horizontalquerschnitt durch eine solche gemäß der in Abb. 2 angegebenen Schnittehene Die Abb. 1 ist durch die Mittellinz i11- lI in zwei Hälften .geteilt, auf der links eine Ausführung mit drei voneinander getrennten Kammern und rechts eine solche mit einem aus drei entsprechenden Rohrstücken druckdicht zusammengeschweißten, gemeinsamen Druckbehälter wiedergegeben sind.
• In Abb. 1 sind die die Rahmenteile bildenden Kammern mit 1, die Kühlmitbelzuführungsrohre mit 2 und die Kühlmittelabführungsrohre mit 3 bezeichnet, wobei die Indizes folgendes bedeuten: a dem linken Pfosten, b den rechten Pfosten, c den Türsturz.
• Über der Tür sind die Kühlmittelzu- bzw. -abführleitungen in bereits beschriebener Art zu Rohrschlangen abgebogen.
• In Abb. 2 und 3 sind die die Tauchkörper und Trennwände bildenden Bleche mit 4 bezeichnet. 5 ist der untere Abschlußboden des Tauchkörpers. 6 sind die Drosseldüsen am Kühlmitteleintritt in die einzelnen Kühlräume.
• In Abb. 3 ist allein durch die Anzahl der Drosseldüsen 6 in etwa die Menge des zuzuteilenden Kühlmittels und damit die dadurch abzuführende Wärmemenge zu erkennen. Demgemäß ist die rechte Seite des Grundrisses am stärksten und die untere Seite etwa am schwächsten beheizt.
• Durch die angegebenen Richtungspfeile ist der Weg des Kühlmittels gekennzeichnet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Hochbelastete Ofenbauteile, insbesondere Türkühlrahmen für Siemens-Martin-Öfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus druckfesten Sammlerrohren bzw. spanlos geformten Kammern bestehen, deren Hohlraum durch strömungsdicht °iiiga)aute Trennbleche in mehrere schmale Kühlräume derzirt aufgeteilt ist, daß jeder Kühlraum je einen in sich im wesentlichen gleichmäßig, jedoch von den anderen verschieden stark beheizten Wandteil der Kammer berührt.
2. 2. Ofenbauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel in jedem einzelnen Kühlraum so ausgelegt ist, daß die der erforderlichen Wärmeabfuhr angepaßte Kühlmittelmenge mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit an der inneren Fläche der zu kühlenden Kammerwand entlanggeführt wird.
3. 3. Ofenbauteile nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Kühlmittelmenge für jeden Kühlraum in an sich bekannter @@'eise durch in seine Was:sereintrittsöffnung eingebaute Stauscheiben, Drosseldüsen od. dgl. vorgenommen wird.
4. Ofenbauteile nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kühlmittelabführrohre gegebenenfalls verstellbare Drosselorgane eingebaut sind, mit deren Hilfe der Betriebsdruck des Kühlmittel: in dem Bauteil selbst höher eingestellt wird als der in den nachgeschalteten Ausdampfbehältern bzw. @'erlirauchsstellen.
5. 5. Ofenbauteile nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in an sich bekannter V'eise einen Teil des in einem Dampfkessel um- bzw. durchlaufenden Kesselwassers darstellt.
6. 6. Ofenbauteile nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch .gekennzeichnet, daß die Trennbleche dergestalt parallel zu den Längswänden der Kammer angeordnet sowie untereinander und gegebenenfalls mit den Kammerwänden dicht verschweißt sind, daß die gebildeten schmalen Kühlräume die Kessellängswände mit der Breitseite berühren.
7. 7. Türkühlrahmen entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenpfosten und der Türsturz voneinander getrennte, aber vorwiegend parallel geschaltete Kühlmittelumläufe mit besonderen Zu- und Abführungsrohren für das Kühlmittel aufweisen und gegebenenfalls aus getrennten, voneinander druckfest abgeschlossenen, selbständigen Kammern bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 224027; französische Patentschrift N r. 877 652-, USA.-Patentschri.ft Nr. 2 360 855; Zeitschrift »Stahl u. Eisen«, 1953, Heft 16, S. 1026 bis 1028, Vortrag von A. Harnisch, gehalten am 16. 9. 52; die am 27. 11. 52 bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung G 6699 VI / 18 b ; belgische Patentschrift Nr. 513 290 (brevet octroye 1e 30 aoüt 1952).