DE1952908C - Kühlsystem für Schacht-, insbesondere Hochöfen - Google Patents

Description

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Die- Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Schacht- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

öfen, insbesondere Hochöfen, mit an der Innenseite zugrunde, ein einfach aufgebautes Kühlsystem für

des Ofenpanzers angeordneten Kühlrohren, die in Schachtöfen der eingangs erwähnten Art zu schaffen,

einem feuerfesten Ofenfutter eingebettet sind. das eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte

Mit zunehmender Größe ist bei Hochöfen eine 5 Innenfläche des Ofenfutters auch dann noch pewähr-

Kühlung angewendet worden, bei der aus Gußeisen leistet, wenn das Kühlsystem an einzelnen Stellen

hergestellte daubenförmige Kühlplatten zwischen der defekt ist.

aus feuerfestem Material bestehenden Ofenausklei- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch dung und dem Schachtpanzer angeordnet sind. Die ein Rohrsystem mit senkrechten Kühlrohren sowie Kühlelemente können aus geraden, harrnadel- oder io ein vom erstgenannten unabhängiges Rohrsystem mit schleifenförmigen, mit Gußeisen umgossenen Stahl- waagerechten Kühlrohren, wobei die Rohre von rohren bestehen. Beim Gießen kommen die Stahlrohre hochwarmeleitfähigem Material umgeben sind. Die nachteiligerweise in Berührung mit dem schmelz- Anwendung von zwei unabhängigen Kühlrohrsysteflüssigen Eisen, so daß sie sich ausdehnen, verformen men ermöglicht es, den Hochofenbetrieb mit dem und aufgekohlt sowie spröde werden. Außerdem führt 15 einen Kühlrohrsystem aufrechtzuerhalten, wenn das der stellenweise un'erbrochene Kontakt mit dem Guß- andere System defekt ist. Außerdem wirkt das Rohreisen zu einer uneinheitlichen Kühlung. Da derartige system auch als Stahlrohrarmierung für das feuerfeste Fehler von außen schwer festzustellen und daher Ofenfutter, so daß nicht nur die Wärmefestigkeit kaum zu be-.eitigen sind, ist ein hoher technischer eines mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem aus-Aufwand für die Herstellung dieser Kühlelemente er- 20 gestatteten Ofens, sondern auch die mechanische Beforderlich. Infolge dieser bei den bekannten Kühl- lastbarkcit des Futters verbessert wird,
elementen nicht vollständig zu vermeidenden Schwie- Als hochwärmeleitfähiges, feuerfestes und temperigkeiten können sich leicht Störungen dadurch er- raturwechselbeständi^es Material kann dabei in an geben, daß das feuerfeste Ofenfutter durch Über- sich bekannter Weise Siliziumkarbid Verwendung hitzung an Festigkeit verliert oder durch Aufschmel- 2: finden. Ein solches feuerfestes Material kann wegen ren und Abtragen während der Ofenreise entfernt seiner hohen Wärmeleitfähigkeit durch das Kühlwird und dadurch α Kühlplatten freigelegt werden, wasser in den eingebetteten Stahlrohren auf einer •o daß diese entweder reißen, aufschmolzen oder niedrigen Temperatur gehalten werden,
oxydiert werden. Als Gegenmaßnahme ist versucht Das feuerfeste Material wird dann, obgleich beiworden, Formsteine aus hochreiner \ "istalliner Ton- 3° spielsweise heiße Schlacke oder flüssiges Eisen enterde mit äußerst hoher Wärmeleitfähigkeit sowie lang seiner Innenoberflächc abwärts fließen, nicht hoher Hitze- und Korrosionsbeständigkeit als feuer- mehr zerstört. Vielmehr lagert sich die geschmolzene festes Futter zu verwenden und den Panzer außen mit Schlacke an dem aus Siliziumkarbid bestehenden Wasser /u berieseln. Dieser Vorschlag hat jedoch feuerfesten Futter ab und verfestigt sich schnell unter wegen der äußerst kostspieligen Ausmauerung ledig- 35 Rildung einer dichten Schlackenschicht an der rauhen lieh bei einem Schachtofen geringer Größe, der bei Oberfläche des feuerfesten Materials. Diese Schlaktinem hohen Gasdruck arbeitet, Anwendung ge- kenschicht verhindert wirksam, daß selbst ein in dem funden. Ofenraum unter hohem Druck stehendes Gas nach

Von einem basischen Kupolofen ist außerdem eine außen entweichen kann und verbessert die Wärme-Schacht- und Düsenkühlung bekannt, bei der das 40 dämmung des Ofenfutter, so daß die Wärmeverlustc Kühlwasser durch eine Vielzahl von Einlassen in verringert werden. Die an dem auf einer niedrigen waagerecht vci laufende, bis in die Nähe der Ofen- Temperatur gehaltenen feuerfesten Futter haftende Wand geführte Kühlschlangen geleitet wird. Das Ofen- Schlackenschicht ist feuerfest und dient dem Schutz futter besieht dabei aus Magnesitsteinen mit einer des eigentlichen Ofenfutters. Das Ofenfutter ist daher, Schutz- und Verschleißschicht aus stabilisiertem 45 obgleich es vor dem Ablagern und Verfestigen der Dolomit. Ein anderer bekannter heißgckühlter Kupol- Schlackenschieht einer hohen Temperatur und daftfen weist eine zweifache Rohrschlange senkrechter, nach einer schnellen Abkühlung ausgesetzt ist, ausgeslifletcr Rohre im Ofenfutter auf, wobei die über reichend dicht und reißt weder auf noch verliert es an Jas Kühlwasser dem Ofen entzogene Wärme zur Fr- Festigkeit. Sollte das feuerfeste Material dennoch teugung von Sattdampf verwendet wird, der wirt- 50 reißen, so wird es durch die darin eingebetteten lchaftlich genutzt werden kann. Beide bekannten Kühlrohre zusammengehalten, ohne abzufallen; Kühlsystcmc bestehen aber jeweils aus nur einem. außerdem werden etwaige Risse durch die Schlacke Entweder mit senkrechten oder mit waagerechten abgedeckt, so daß das im Ofen unter hohem Druck Kühl rohren versebenen Kühlrohrsystem, so daß die stehende Gas an einem Entweichen nach außen gcbekannten öfen bei einem Defekt des Kühlsystcms 55 hindert wird.

nicht weitergefahren werden können, weil durch die Für die Verkleidung des feuerfesten Materials wersonst auftretenden zu hohen Wandtemperaluren das den in an sich bekannter Weise bevorzugt Schamotte-Futter der öfen zerstört wird.' steine verwendet. Weiter empfiehlt es sich, Tempe-

Für die Kühlung von Hochöfen sind Ktihlplallcn raturfühler im feuerfesten Material vorzusehen. Solche

mit eingegossenen Kühlschlangen bekannt, wobei jede 6° Temperaturfühler innerhalb des Mauerwerks von

einzelne Kühlplatlc mit einem Kühlwassercinlaß und Hochöfcnschächten sind an sich bekannt. Durch die

einem Kühlwasscrauslaß versehen ist. Da für die Temperaturfühler ist es möglich, einen örtlichen

Kühlung des Hochofens eine große Zahl von Kühl- Tcmperaturabfall im Ofenfutter festzustellen, der

pliiltcn erforderlich ist, erfordert dieses Kühlsystem beispielsweise dann auftritt, wenn auf Grund eines

eine aufwendige und komplizierte Verrohrung, weil 65 Malcrialfchlers Wasser aus den Kühlrohren entweicht,

leder Kühlwasscrcin· und -uuslaß einzeln an das in das verhältnismäßig poröse feuerfeste Material ein-

WrtVi-T/iiführ· bzw. Wasserabführsysleni iingcschlns- dritigl und dort verdampft. Beim Feststellen eines

VIi woulen muß Teimvniliirahfalls kann der Druck des in den Kühl·

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rohren des Kreislaufs geführten Wassers unter dem im Ofen herrschenden Gasdruck verringert werden, um ein Entweichen des Wassers zu verhindern. Erforderlichenfalls kann auch, wie bereits erwähnt, ein Kühlrohrsystem ganz abgeschaltet werden, wobei die Ofenkühlung dann lediglich mit dem anderen, nicht defekten System aufrechterhalten wird.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, in der ein senkrechter Teiischnitt durch einen Schacht- bzw. Hochofen schematisch dargestellt ist.

Mit 1 ist der Panzer eines mit einem hohen Druck betriebenen Hochofens bezeichnet, an dessen Innenseite eine senkrechte Stahlrohrschleife 2 für die Kreislaufführung "on Kühlwasser mit einem Wassereinlaß 2' und einem Wasserauslaß 2" angeordnet ist. Eine horizontale Rohrschleife 3 für die Kreislaufführung des Kühlwassers, die an der Innenseite der senkrechten Rohrschleife 2 angeordnet ist, besitzt einen Wassereinlaß 3' und einen Wasserauslaß 3". Temperaturfühler4 erstrecken sich über die horizontale Rohrschleife hinaus nach innen. Mit 5 ist ein feuerfestes Material, wie Siliziumkarbid, bezeichnet, in das die Rohrschleifen 2 und 3 eingebettet sind. Schamottesteine 6 sind an die Innenseite des feuerfesten Materials 5 angelegt. Mit 7 ist eine Schlackenschicht bezeichnet, die sich nach dem Abfallen der Schamottesteine an der Innenseite des feuerfesten Materials abgelagert hat.

Beim Aufbau des Kühlsystems werden die vertikalen Rohrschleifen 2 und die horizontalen Rohrschleifen 3 lagenweise angeordnet und die Temperaturfühler 4 dazwischen eingesetzt. Die Rohrschleifen 2, 3 und die Temperaturfühler 4 werden in eine feuerfeste Masse 5 aus Siliziumkarbid eingebettet und die Schamottesteine 6 in Anlage gegen die Innenseite der feuerfesten Masse 5 gehalten. Nach Verfestigen der feuerfesten Masse 5 wird die Ofenkühlung in üblicher Weise vervollständigt.

Beim Betrieb des Hochofens wird Kühlwasser von dem Einlaß 3' in der horizontalen Rohrschleife 3 zur Kühlung des feuerfesten Materials 5 im Kreislauf geführt, wodurch eine Fcstigkcitsabnahme der Schamottesteine 6 auf Gmpd von Überhitzung oder ein Abfallen der Schamottesteine durch Aufschmelzen lind Abtrugen verhindert wird. Da das feuerfeste Material 5 die horizontalen Rohre 3 gänzlich umgibt, ergibt sich ein zufriedenstellender Wärmeübergang an den Berührungsflächen zwischen den Rohren und dem feuerfesten Material.

Die Bcrührungs- oder Kontaktflächen zwischen 4lem feuerfesten Material 5 und den Schamotte-Kcinen6 ist infolge der besonderen Formgebung vergrößert, so daß der Wärmeübergang entsprechend groß ist. Die Wirkung einer solchen Kühlung ist somit mindestens genauso gut wie bei einem aus daubenförmigcn Graugußkühlplatlcn mit darin eingegossenen Kühlrohrcn bestehenden Kühlsystem mit einer Schamottcauskleidung an der Innenseite der Platten. Selbst wenn sich bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Spalt zwischen dem feuerfesten Material S und den Schamottesteinen 6 gebildet haben sollte, der den Wärmeübergang derart beeinträchtigt, daß von den Schamottesteinen 6 einige wcgschmelzen oder abfallen, würde das mit einer dicken Schicht von feuerfestem Materials bedeckte Kühlrohre nicht in direkk· Berührung mit der heißen Ofonbcsdikkuii[:

kommen, wie bei den daubenförmigen Kühlplatten mit einem Überzug aus Schamottesteinen. Sollte die geschmolzene Schlacke mit dem feuerfesten Material S in Berührung kommen, so wird sie äußerst schnell abgekühlt, verfestigt sich und bildet eine feste, massive Schlackenschicht 7, die dann ihrerseits das feuerfeste Material S schützt. Das Siliziumkarbid oder Silizium enthaltende und an seiner Oberfläche aufgerauhte feuerfeste Material 5 verbindet sich aus-

jo gezeichnet mit der geschmolzenen Schlacke. Die Schlackenschicht 7 ist luftdicht und bietet einen wirkungsvollen Schutz. Das feuerfeste Material 5 hält einem schnellen Aufheizen und Abkühlen stand und reißt weder, noch nimmt es an Festigkeit ab. Die Schlackenschicht 7, die durch das feuerfeste Material 5 ausreichend gekühlt ist, so daß sie weder schmilzt noch abfällt, dient a·.· ein Hitzeschild zur Verringerung des Wärmeverlustes ä ;s Ofens.

In Füllen, wo das feuerfeste Material 5 ursprüng-

2Q Hch nicht mit den Schamottesteinen 6 vermeidet ist, kann eine luftdichte Schlackenschicht 7 leicht durch Anbacken geschmolzener Schlacke an dem feuerfesten Material S und durch Verfestigung der Schlacke erzeugt werden. In diesem Fall wird die Temperatur des feuerfesten Materials 5 durch die Temperaturfühler 4 abgetastet, um die Menge des in der Kühlrohrschleife 3 im Kreislauf geführten Wassers zu steuern bzw. zusätzlich Wasser in der Kühlrohrschleife 2 im Kreislauf zu führen, so daß die Kühlung des feuerfesten Materials verbessert wird, wodurch die Haftung ebenso wie die Festigkeit der Schlacke erhöht wird.

Sollten die Kühlrohre 2 und 3 auf Grund von Herstellungsfehlern rissig sein und dadurch Wasser entweichen lassen, so wird das an der Leckstelle austretende Wasser das feuerfeste Material 5 durchdringen und unter Abkühlung der Umgebung verdampfen. Das Entweichen von Wasser, das durch einen der Temperaturfühler4 festgestellt wird, kann entweder durch Absenken des Druckes des im Krcislauf geführten Wassers unter den Innendruck des Hochofens oder durch örtliches Unterbrechen des Wasserkreislaufes und durch Umschalten von einem Kühlrohr auf das andere verhindert werden. Dies gestattet einen fortlaufenden Ofenbetrieb. Der Druck und die Temperatur des in den Rohrschleifen 2 oder 3 im Kreislauf geführten Wassers können bei etwa IO Atmosphären und 180 ¹C eingestellt werden, so da^f\ Dampf in den Rohren 2 oder 3 erzeugt wird. Der Druck und die Temperatur können aber auch bei etwa 3 Atmosphären und 90" C liegen, so daß kein Dampf erzeugt wird. Wird Dampf in den Rohren erzeugt, so bewirkt dies eine Verringerung des Wärmeverlustes durch Schaffung einer feuerfesten Wärmeisolicrschicht zwischen dem Stahlmantel 1 und dem feuerfesten Material S.

Die erfindungsgemäße Kühlung für Schacht- oder Hochöfen, die aus einer Masse feuerfesten Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit und darin eingebetteten Kühlrohren 2, 3 !icsteht, verbessert auf Grund der an ihrer Innenseile sich bildenden Schlackenschicht die Dichtigkeit und die Wärmedämmung derart, daß die Dicke des Ofenfutter und somit das Gewicht des Ofens verringert wird, während sich das Innenvolumen des Ofens vergrößert. Ist das Haftvermögen

Gg der geschmolzenen Schlacke an dem feuerfesten Material 5 besser als das von Siliziumkarbid, .10 l;mn der untere Grenzwert der Wärmcleil- oder Wärmem.N.'anl ilos feuerfesten Mnlcrials auf ein Viol·

aches der Wärmeleitzahl der Auskleidung 6 oder 7, :. B. 3 bis 5 kcal/m · h · ° C, erhöht werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kühlsystem für Schachtofen, insbesondere Hochöfen, mit an der Innenseite des Ofenpanzers angeordneten Kühlrohren, die in einem feuer' festen Ofenfutter eingebettet sind, gekenn· zeichnet durch ein Rohrsystem mit senkrechten Kühlrohren (i) sowie ein vom erstgenannten unabhängiges Rohrsystem mit waagerechten

Kühlrohren (3), wobei die Rohre (2, 3) von hochwärmelcilfähigem Material umgeben sind.

2. Kühlsystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material in an sich bekannter Weise aus Siliziumkarbid (5) besteht.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material (S) in an sich bekannter Weise mit Schamottesteinen (6) verkleidet ist.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem feuerfesten Material (S) an eich bekannte Temperaturfühler (4) eingesetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen