DE202022101447U1

DE202022101447U1 - Sprühgekühltes Ofendach mit Schwerkraftabfluss

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Publication number: DE202022101447U1
Application number: DE202022101447.7U
Authority: DE
Original assignee: Systems Spray Cooled Inc
Current assignee: Systems Spray Cooled Inc
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2032-03-19

Abstract

Ein Dach für einen metallurgischen Ofen, das aufweist:
einen Körper, der aufweist:
eine obere Fläche mit einer zentralen Öffnung;
eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche; und
eine äußere Seitenwand, die die obere Fläche mit der unteren Fläche verbindet, wobei die äußere Seitenwand, die untere Fläche und die obere Fläche einen Innenabschnitt definieren, wobei die äußere Seitenwand eine Hebeseite und eine Haubenseite hat;
ein internes Sprühkühlsystem, das in dem inneren Teil des Körpers angeordnet ist; und
ein mit dem Körper integriertes Abflusssystem, wobei das Abflusssystem Folgendes aufweist:
eine Dachevakuierungsleitung, die außerhalb des Innenteils angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Sprühkühlmittel aus dem Innenteil der Karosserie auffängt; und
einen Ablasskasten mit einer Entlüftung und einem Ausgangsrohr, wobei der Ablasskasten unter Atmosphärendruck steht und die Dachevakuierungsleitung verbrauchtes Kühlmittel in den Ablasskasten leitet, der zum Ablassrohr geneigt ist, um abzulaufen.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Gebiet der Offenbarung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich allgemein auf einen metallurgischen Ofen, der bei der Verarbeitung von geschmolzenen Materialien verwendet wird, wobei der metallurgische Ofen eine Decke mit einem Sprühkühlsystem aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen sprühgekühlten metallurgischen Ofen mit einem Schwerkraftabfluss.
Beschreibung des Standes der Technik
Metallurgische Öfen (z. B. ein elektrischer Lichtbogenofen, ein metallurgischer Pfannenofen und dergleichen) werden bei der Verarbeitung von geschmolzenen Metallmaterialien verwendet. Der Lichtbogenofen erhitzt das im Ofen befindliche Metall durch einen elektrischen Lichtbogen an einer Graphitelektrode. Der elektrische Strom von der Elektrode fließt durch das geladene Metallmaterial und bildet ein Schmelzbad aus den Metallmaterialien. Zu den geschmolzenen Materialien gehören geschmolzener Stahl und Schlacke (ein steiniges Abfallmaterial).
Ein metallurgischer Ofen besteht aus einer Reihe von Komponenten, darunter ein einziehbares Dach, eine mit feuerfesten Steinen ausgekleidete Herdplatte und eine Seitenwand, die auf der Herdplatte sitzt. Der metallurgische Ofen steht in der Regel auf einer Kippplattform, so dass der Ofen um eine Achse gekippt werden kann. Während der Verarbeitung von geschmolzenen Materialien kippt der Ofen in eine erste Richtung, um Schlacke durch eine erste Öffnung im Ofen, die so genannte Schlackentür, zu entfernen. Das Kippen des Ofens in die erste Richtung wird gemeinhin als „Kippen auf Schlacke“ bezeichnet. Während der Verarbeitung von geschmolzenen Materialien muss der Ofen auch in eine zweite Richtung gekippt werden, um flüssigen Stahl über einen Abstichstutzen zu entnehmen. Das Kippen des Ofens in die zweite Richtung wird gemeinhin als „Kippen zum Abstich“ bezeichnet. Die zweite Richtung verläuft im Allgemeinen in einer Richtung, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist.
Aufgrund der extremen Wärmebelastung, die bei der Verarbeitung von geschmolzenen Materialien im metallurgischen Ofen entsteht, werden verschiedene Arten von Verfahren zur Kühlung eingesetzt, um die Temperatur der Ofenkomponenten, z. B. der Decke und der Seitenwand des Ofens, zu regulieren. Ein Verfahren, das als drucklose Sprühkühlung bezeichnet wird, sprüht ein Kühlmittel auf Flüssigkeitsbasis (z. B. Wasser) gegen eine Außenfläche von Platten, die den Ofen aufweisen. Die Platte kann ein Teil der Ofendecke oder ein Teil der Seitenwand des Ofens sein. Um eine Überhitzung der Platten zu verhindern, wird das Kühlmittel auf Flüssigkeitsbasis bei atmosphärischem Druck aus einer Flüssigkeitsverteilungsöffnung gesprüht. Wenn das flüssige Kühlmittel die Außenfläche der Platte berührt, wird die Platte von der Wärme entlastet, die von den geschmolzenen Materialien im Ofen auf die Platte übertragen wird, wodurch die Temperatur der Platte reguliert wird. Ein Evakuierungssystem wird verwendet, um verbrauchtes Kühlmittel (d. h. Kühlmittel, das mit der Außenfläche der Platte in Kontakt gekommen ist) kontinuierlich von der Platte zu entfernen.
Das Evakuierungssystem verfügt über Pumpen, die das verbrauchte Kühlmittel aus dem Ofen entfernen. Aufgrund der extremen Hitze des Ofens muss das Evakuierungssystem große Mengen an Kühlmittel abführen. Das Evakuierungssystem wird vom Ofen zu den Pumpen geleitet. Die Pumpen können jedoch recht groß sein und nehmen wertvollen Platz im Ofen oder in der Ofenanlage in Anspruch. Das Evakuierungssystem transportiert das verbrauchte Kühlmittel vom Ofen weg. Bei Evakuierungssystemen besteht die Gefahr von Leckagen, die gefährlich sein können, wenn das verbrauchte Kühlmittel mit einer extrem heißen Oberfläche des Ofens in Berührung kommt. Außerdem erfordert die Entfernung eine große Energiemenge für die Pumpe, um das verbrauchte Kühlmittel vom Ofen zu einem entfernten Ort zu befördern.
Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Evakuierungssystem für sprühgekühlte Öfen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin werden ein metallurgischer Ofen und ein Dach mit einem Abflusssystem offenbart. Das Dach weist einen Dachkörper auf, der eine obere Fläche mit einer zentralen Öffnung, eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche und eine äußere Seitenwand aufweist, die die obere Fläche mit der unteren Fläche verbindet. Die äußere Seitenwand, die untere Fläche und die obere Fläche bilden einen Innenbereich. Ein internes Sprühkühlsystem ist im Innenteil des Gehäuses angeordnet. Ein Abflusssystem ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Das Abflusssystem hat eine Dachentleerungsleitung, die außerhalb des Innenteils angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie das Sprühkühlmittel aus dem Innenteil des Gehäuses auffängt. Das Abflusssystem hat zusätzlich einen Ablaufkasten mit einer Entlüftungsöffnung und einem Ausgangsrohr, wobei die Dachevakuierungsleitung verbrauchtes Kühlmittel durch Schwerkraft in den Ablaufkasten leitet, der unter Schwerkraft durch das Ausgangsrohr evakuiert wird.
In einem anderen Beispiel wird ein metallurgischer Ofen offenbart. Der metallurgische Ofen hat eine Kippplattform und einen Portalkran, der an der Kippplattform befestigt ist. Der Portalkran hat Arme. Ein Ofenkörper ist auf der Kippplattform angeordnet. Der Ofenkörper hat eine Seitenwand. Die Seitenwand hat eine Oberseite, die einer Unterseite gegenüberliegt, wobei die Seitenwand einen inneren Teil des Ofenkörpers umgibt. Auf der Oberseite der Seitenwand ist ein Dach angeordnet. Das Dach weist einen Dachkörper auf, der eine obere Fläche mit einer zentralen Öffnung, eine der oberen Fläche gegenüberliegende untere Fläche und eine äußere Seitenwand aufweist, die die obere Fläche mit der unteren Fläche verbindet. Die äußere Seitenwand, die untere Fläche und die obere Fläche bilden einen Innenbereich. Ein internes Sprühkühlsystem ist im Innenteil des Gehäuses angeordnet. Ein Abflusssystem ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Das Abflusssystem hat eine Dachentleerungsleitung, die außerhalb des Innenteils angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie das Sprühkühlmittel aus dem Innenteil des Gehäuses auffängt. Das Abflusssystem hat zusätzlich einen Ablaufkasten mit einer Entlüftungsöffnung und einem Ausgangsrohr, wobei die Dachevakuierungsleitung verbrauchtes Kühlmittel durch Schwerkraft in den Ablaufkasten leitet, der unter Schwerkraft durch das Ausgangsrohr evakuiert wird.
In einem weiteren Beispiel wird ein Verfahren zur Evakuierung von verbrauchtem Kühlmittel aus einem sprühgekühlten Dach eines metallurgischen Ofens offenbart. Das Verfahren beginnt mit dem Einsprühen von Kühlmittel in ein Innenvolumen der Decke. Das Kühlmittel wird durch Schwerkraft in einen Dachablauf geleitet, der entlang einer Außenwand des Daches angeordnet ist. Das Kühlmittel wird in ein Innenvolumen eines Dachkrümmers gesprüht. Das Kühlmittel wird durch Schwerkraft in einen entlang einer Außenwand des Daches angeordneten Krümmerablauf geleitet. Der Krümmerablauf und der Dachablauf münden in einen Ablaufkasten, wobei ein Auslass des Krümmerablaufs oberhalb eines Auslasses des Dachablaufs angeordnet ist. Das verbrauchte Kühlmittel wird durch Schwerkraft über ein Ausgangsrohr aus dem Ablaufkasten abgelassen.
Figurenliste
Damit die Art und Weise, in der die oben genannten Merkmale der vorliegenden Offenbarung im Detail verstanden werden können, kann eine genauere Beschreibung der Offenbarung, die oben kurz zusammengefasst ist, durch Bezugnahme auf Ausführungsformen, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, erfolgen. Es ist jedoch anzumerken, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Offenbarung zeigen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind, da die Offenbarung auch andere, ebenso wirksame Ausführungsformen zulassen kann.

1 ist eine schematische Darstellung eines metallurgischen Ofens.
2 ist eine horizontale Schnittansicht eines Sprühkühlsystems in einer Decke des in 1 dargestellten metallurgischen Ofens.
3 ist eine schematische Draufsicht auf das Dach mit einem Ablaufkasten, wobei das Dach auf dem in 1 dargestellten metallurgischen Ofen angeordnet ist.
4 ist eine schematische Draufsicht, die den Ablaufkasten und das Dach vom metallurgischen Ofen weggeschwenkt zeigt.
5 ist eine schematische Seitenansicht des Daches mit dem Ablaufkasten.
6 ist eine schematische Seitenansicht des in 5 dargestellten Abflusskastens.

Zur Erleichterung des Verständnisses wurden, soweit möglich, identische Referenznummern verwendet, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind. Es wird davon ausgegangen, dass Elemente, die in einer Ausführungsform offenbart werden, in anderen Ausführungsformen vorteilhaft verwendet werden können, ohne dass sie speziell aufgeführt werden müssen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf bestimmte beschriebene Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen wird jede Kombination der folgenden Merkmale und Elemente, ob sie sich auf verschiedene Ausführungsformen beziehen oder nicht, zur Umsetzung und Anwendung der Offenbarung in Betracht gezogen. Obwohl die Ausführungsformen der Offenbarung Vorteile gegenüber anderen möglichen Lösungen und/oder gegenüber dem Stand der Technik aufweisen können, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt, ob ein bestimmter Vorteil durch eine bestimmte Ausführungsform erreicht wird oder nicht. Daher sind die folgenden Aspekte, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile lediglich illustrativ und werden nicht als Elemente oder Beschränkungen der beigefügten Ansprüche betrachtet, es sei denn, sie sind ausdrücklich in einem oder mehreren Ansprüchen aufgeführt. Ebenso ist die Bezugnahme auf „die Offenbarung“ nicht als Verallgemeinerung des hierin offengelegten Erfindungsgegenstandes zu verstehen und gilt nicht als Element oder Einschränkung der beigefügten Ansprüche, es sei denn, dies ist ausdrücklich in dem/den Anspruch(en) angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen metallurgischen Elektrolichtbogenofen mit einem sprühgekühlten Dach, das ein pumpenfreies integriertes Abflusssystem aufweist. Das integrierte Abflusssystem nutzt die Schwerkraft, um die verbrauchte Kühlflüssigkeit zu bewegen, und macht somit ein erzwungenes Abflusssystem des sprühgekühlten Daches überflüssig, wie z. B. das Pumpen durch Venturi oder andere Pumpen. Der Begriff „integral“ bedeutet hier, dass der Körper des Abflusssystems physisch mit dem Dach durch Techniken verbunden ist, die über bloße Klempnerarbeiten hinausgehen, und sich mit dem Dach bewegt, z. B. kippt das Abflusssystem mit dem Dach, wenn der Ofen gekippt wird.
Das sprühgekühlte Dach ist hohen Temperaturen ausgesetzt, da es geschmolzenen Metallmaterialien im Ofen ausgesetzt ist. Um eine Überhitzung und übermäßige thermische Belastung des Daches zu verhindern, wird ein Sprühkühlsystem innerhalb des Daches eingesetzt. Ein Kühlmittelzufuhrsammler stellt dem Sprühkühlsystem Kühlmittel von einer externen Kühlmittelzufuhr zur Verfügung. Über einen Schwerkraftkanal wird die verbrauchte Kühlflüssigkeit, d. h. das heiße Kühlmittel, aus einem geschlossenen Raum des Daches in einen peripheren Ablaufkasten des Daches abgeleitet.
Die Abflusskästen des Daches sind so konfiguriert, dass sie das verbrauchte Kühlmittel ableiten. Die Abflussbox reduziert die Kosten und die Komplexität des Rohrleitungsabflusssystems, da die Abflüsse auf der Hahn- und der Schlackenseite an eine gemeinsame Abflussleitung angeschlossen werden können, während die herkömmliche Verwendung von Venturi-Pumpen unabhängige Abflussleitungen für Hahn und Schlacke erfordert. Durch den Wegfall der Venturi-Pumpen wird der Wasserbedarf des Systems um etwa 50 % gesenkt, da die Venturi-Pumpen kein Treibwasser mit höherem Druck benötigen, um das verbrauchte Kühlmittel zu entfernen. Die Entleerungskästen auf der Abstich- und Schlackenseite sind entlüftet, damit Luft aus dem Dachentwässerungssystem entweichen kann und das Dachentwässerungssystem auf Atmosphärendruck gehalten wird, wodurch ein möglicher Lufteinschluss im Rohrleitungssystem verhindert wird, der den Abtransport des Kühlmittels von der Ofendecke verhindern könnte.
Die Größe und Ausrichtung der Ablaufkästen ist so gewählt, dass der Hub- und Schwenkbetrieb des Ofens unverändert bleibt, wenn herkömmliche Dächer durch Dächer mit einem integrierten Ablaufsystem ersetzt werden. Die Entwässerungskästen sind so ausgerichtet, dass kein Teil des Abflusskastens direkt über den Ofen geführt wird, wenn das Dach aufgeschwenkt wird, wodurch die Strahlungshitze vermieden und die Gefahr des Eindringens von Wasser in den Ofen im Falle eines Lecks verringert wird.
Ein Dachkrümmer-Abflusssystem umfasst einen schräg verlaufenden, schraubenförmigen Abflusskanal, der so konfiguriert ist, dass die Schwerkraftentwässerung des verbrauchten Sprühkühlmittels aus dem Dachkrümmer gefördert und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Krümmer-Abflusswassers in die Dachabflusskästen erhöht wird. Der Dachkrümmer entwässert in die geneigte, schraubenförmige Ablaufrinne unter Verwendung von Tauchrohren mit flanschlosssicherem Anschluss, wodurch die für das Anschließen/Abziehen von Rohrleitungen und/oder Schläuchen erforderliche Wartungszeit reduziert wird. Das verbrauchte Kühlmittel aus dem Dachkrümmerabfluss wird in die Abflusskästen an einem Punkt eingeleitet, der jenseits des verbrauchten Kühlmittels aus dem Hauptdachabflusseinlass liegt, was dazu beiträgt, das verbrauchte Kühlmittel aus dem Dach in den Abfluss zu ziehen und die Entleerung zu unterstützen.
Mehrere Öffnungen in der Außenwand des Daches ermöglichen eine verteilte Wasserableitung in die Abflusskästen, wodurch das Potenzial für Wasseransammlungen im Dachhohlraum, die ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellen würden, reduziert wird. Ein internes Ablenkblech oder Ablenkplatten sind in das Dach integriert, um einen Teil des Dachwassers an einem optimalen Punkt in die Kästen zu leiten, so dass das Wasser aus dem Krümmer nicht den Eintritt in die Abflusskästen blockieren kann. Die Austrittsrohre aus den Ablaufkästen sind konisch und wirken wie ein Trichter, um die erforderliche Fallhöhe der Abläufe zu verringern und einen möglichen Wasserstau im Dachhohlraum zu reduzieren.
1 ist eine schematische Darstellung eines metallurgischen Ofens 190. Der metallurgische Ofen 190 eignet sich zum Schmelzen von Schrott und anderen Metallen in ihm. Der metallurgische Ofen 190 kann Innentemperaturen von über 1.650° Celsius aufweisen. Der metallurgische Ofen 190 verwendet ein Sprühkühlsystem 150, um den Ofen vor den hohen Temperaturen zu schützen, um Schäden wie strukturelles Schmelzen, Beeinträchtigung von Dichtungen oder Ventilen und/oder Überschreitung der Streckgrenze von Bauteilen zu vermeiden.
Der metallurgische Ofen 190 hat einen Körper 192. Der Körper 192 hat einen Herd 109, der mit feuerfesten Steinen 105 ausgekleidet ist, und eine Seitenwand 107, die oben auf dem Herd 109 sitzt. Die Seitenwand 107 hat eine Oberseite 159. Auf der Oberseite 159 der Seitenwand 107 ist ein Dach 100 beweglich angeordnet. Der metallurgische Ofen 190 weist ein Innenvolumen 111 auf. Das Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 wird von der Decke 100 und dem Gehäuse 192 umschlossen. Das Innenvolumen 111 kann mit Material 103, z.B. Metall, Metallschrott oder anderem schmelzbaren Material, das im metallurgischen Ofen 190 geschmolzen werden soll, beladen oder beschickt werden.
Der metallurgische Ofen 190, einschließlich des Körpers 192 und des Daches 100, ist auf einer Kippplattform 173 entlang einer Kippachse 180 drehbar, um die der metallurgische Ofen 190 kippen kann. Der metallurgische Ofen 190 kann in einer ersten Richtung um die Kippachse 180 in Richtung der Schlackentür (nicht dargestellt) mehrmals während eines einzelnen Chargenschmelzprozesses gekippt werden, was manchmal als „Schmelzen“ bezeichnet wird, um Schlacke zu entfernen. In ähnlicher Weise kann der metallurgische Ofen 190 in einer zweiten Richtung um die Kippachse 180 in Richtung einer Abstichöffnung (nicht dargestellt) mehrmals während eines einzelnen Chargenschmelzprozesses gekippt werden, einschließlich eines letzten Mal, um das geschmolzene Material 103 zu entfernen.
Dachhubelemente 102 können an einem ersten Ende an dem Dach 100 befestigt sein. Bei den Dachhubelementen 102 kann es sich um eine Kupplung, ein Scharnier, Ketten, Seile, Rippenstützen oder andere geeignete Mechanismen zum Tragen des Daches 100 handeln. Die Dachhubelemente 102 können optional an einem zweiten Ende an einem Portalaufbau 141, d. h. einem Kran oder einer anderen geeigneten Hebevorrichtung, befestigt werden. Der Portalüberbau 141 hat Mastarme 104. Die Mastarme 104 erstrecken sich horizontal und spreizen sich von einem Mastpfosten 110 nach außen. Der Portalaufbau 141, d. h. die Maststütze 108 und der Mastpfosten 110, bewegt sich vertikal nach oben und dreht sich, um das Dach 100 von der Seitenwand 107 abzuheben und zu entfernen. In einer Ausführungsform ist das Dach 100 so konfiguriert, dass es von der Seitenwand 107 wegschwenkt oder angehoben wird. Das Dach 100 wird von der Seitenwand 107 weggehoben, um das Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 durch eine Oberseite 159 der Seitenwand 107 hindurch freizulegen, um Material darin zu laden.
Das Dach 100 kann in der Draufsicht kreisförmig sein, wie in 2 dargestellt. Durch das Dach 100 kann eine zentrale Öffnung 124 gebildet werden. Die Elektroden 120 erstrecken sich durch die zentrale Öffnung 124 von einer Position oberhalb des Daches 100 in das Innenvolumen 111. Während des Betriebs des metallurgischen Ofens 190 werden die Elektroden 120 durch die zentrale Öffnung 124 in das Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 abgesenkt, um durch einen Lichtbogen erzeugte Wärme zum Schmelzen des Materials 103 bereitzustellen. Das Dach 100 kann ferner eine Abluftöffnung 105 aufweisen, um die Ableitung der im Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 während des Betriebs erzeugten Dämpfe zu ermöglichen.
Das Sprühkühlsystem 150 ist in einem Innenvolumen 101 des Daches 100 und zusätzlich in einem Innenraum der Abluftöffnung 105 angeordnet. Der Innenraum 101 des Daches 100 und der Innenraum der Abluftöffnung 105 sind fluidisch vom Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 getrennt, um zu verhindern, dass Kühlmittel aus dem Sprühkühlsystem 150 in den Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 gelangt. 2 wird zusätzlich verwendet, um das Sprühkühlsystem 150 und ein Abflusssystem 200 für das Dach 100 zu beschreiben.
2 ist eine horizontale Schnittdarstellung des Sprühkühlsystems 150 in der Decke 100 des in 1 dargestellten metallurgischen Ofens 190. Die Decke 100 hat eine Außenwand 106, eine Innenwand 125, eine heiße Seite 103 und eine obere Wand 104. Die Außenwand 106, die Innenwand 125, die heiße Seite 103 und die obere Wand 104 umschließen das Innenvolumen 101 des Daches 100. Die Außenwand 106 hat eine Außenfläche 219 und eine Innenfläche 218. Die Innenfläche 218 ist dem Innenraum 101 ausgesetzt und begrenzt diesen. Das Innenvolumen 101 ist für die Elektroden durch die zentrale Öffnung 124 in der oberen Wand 104 im Wesentlichen in der Mitte des Daches 100 zugänglich.
Das Sprühkühlsystem 150 umfasst Verteiler 352, Sprühbalken 354 und Sprühdüsen 356, die strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Der Einfachheit halber sind die Sprühdüsen 356 nur an einem ausgewählten Teil der Sprühbalken 354 im Sprühkühlsystem 150 bildlich dargestellt. Eine Kühlmittelzufuhr 130 ist mit dem im Dach 100 angeordneten Sprühkühlsystem 150 strömungstechnisch verbunden. Die Kühlmittelzufuhr 130 stellt Kühlmittel in den Sammelrohren 352 bereit. Das Kühlmittel wird von den Sammlern 352 durch die Sprühbalken 354 zu den Sprühdüsen 356 verteilt. Das Kühlmittel, z. B. Wasser oder ein anderes geeignetes Fluid, aus der Kühlmittelzufuhr 130 wird durch das Sprühkühlsystem 150 dem Innenraum 101 bereitgestellt, um das Dach 100 zu kühlen. Das Kühlmittel wird durch die Sprühdüsen 356 innerhalb des Innenvolumens 101 auf die dem Innenvolumen 111 des metallurgischen Ofens 190 zugewandte heiße Fläche 103 gesprüht, um die Decke 100 unter einer maximalen Betriebstemperatur zu halten.
Das Abflusssystem 200 ist im Dach 100 bereitgestellt, um verbrauchtes Kühlmittel zu entfernen, das durch das Sprühkühlsystem 150 in das Innenvolumen 101 des Daches 100 gesprüht wurde. Das Abflusssystem 200 ist ein integraler Bestandteil des Daches 100. Der Begriff „integral“ bedeutet hier, dass der Körper des Abflusssystems 200 physisch mit dem Dach 100 durch Techniken verbunden ist, die über reine Klempnerarbeiten hinausgehen, und sich mit dem Dach bewegt, z. B. kippt das Abflusssystem 200 mit dem Dach, wenn der Ofen gekippt wird. Das Abflusssystem 200 wird unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 erörtert. 5 ist eine schematische Seitenansicht des Abflusssystems 200 für das Dach 100. Das Abflusssystem 200 macht ein herkömmliches Zwangsevakuierungsabflusssystem, wie z.B. das Pumpen durch Venturi oder andere Pumpen, für das Dach 100 mit dem Sprühkühlsystem 999 überflüssig.
Wie aus 2 hervorgeht, umfasst das Abflusssystem 200 eine Abflussleitung 213, die entlang der Außenfläche 219 der Außenwand 106 des Dachs 100 bereitgestellt ist. Abflussöffnungen 211, die in der Außenwand 106 ausgebildet sind, leiten das Kühlmittel aus dem Innenraum 101 des Daches 100 in die Abflussleitung 213 ab. Die Abflussöffnungen 211 können entlang der Außenwand 106 des Daches 100 beabstandet sein, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen kein stehendes Wasser im Innenvolumen 101 vorhanden ist, unabhängig davon, wie das Dach 100 ausgerichtet ist.
Die Abflussleitung 213 hat eine Öffnung 223, die die Abflussleitung 213 mit einem Ablaufkasten 202 fluidisch verbindet. Die Abflussleitung 213 ist ein durchgehender, einheitlicher, umlaufender Abfluss mit einem oder mehreren zugeordneten Abflusskästen 222, wie einem schlackenseitigen Ablaufkasten 201 und einem hahnseitigen Ablaufkasten 202. In einem Beispiel sprüht das Sprühkühlsystem 150 Kühlmittel in den Innenraum 101, und das versprühte verbrauchte Kühlmittel fließt durch Schwerkraft in die Abflussleitung 213. Die Dachabflussleitung 213 führt das verbrauchte Kühlmittel zu den Ablasskästen 222, wo das verbrauchte Kühlmittel durch die Abflüsse 210 entfernt wird.
Die Ablasskästen 222 haben einen Abfluss 210, damit das darin gesammelte verbrauchte Kühlmittel zur Wiederverwendung oder zur Entsorgung entnommen werden kann. Das verbrauchte Kühlmittel wird durch Schwerkraft aus den Ablasskästen 222 in den Abfluss 210 abgelassen. Die Ablasskästen 222 haben zusätzlich eine Entlüftung 272, um zu verhindern, dass sich beim Ablassen des verbrauchten Kühlmittels ein Vakuum in den Ablasskästen 222 bildet. Die Entlüftung 272 reguliert den Luftstrom in den Ablasskästen 222, um sicherzustellen, dass das verbrauchte Kühlmittel durch die Ablasskästen 222 fließt und aus dem Abfluss 210 abfließt. Das heißt, die Entlüftung 222 verhindert, dass ein Unterdruck entsteht, der ein langsames oder gar kein Abfließen des verbrauchten Kühlmittels verursachen könnte.
Zusätzlich wird, wie in 5 gezeigt, verbrauchte Kühlflüssigkeit durch Schwerkraft vom Dachkrümmer 105 zum Dachbogenablauf 513 geleitet. Obwohl in 5 nicht sichtbar, hat der Dachkrümmer 105 ein Paar Dachbogenabläufe 513, die an den beiden Außenwänden des Dachkrümmers 105 angrenzend an die Außenwand 106 des Daches 100 angeordnet sind. Der Dachbogenablauf 513 kann am Dach 100 befestigt werden oder ein Teil davon sein. Der Dachbogenablauf 513 enthält einen schräg verlaufenden, schraubenförmigen Ablaufkanal, der den Schwerkraftabfluss des Kühlmittels aus dem Dachkrümmer 105 fördert und die Geschwindigkeit des Kühlmittels in die Ablaufkästen 210 erhöht. Die Geschwindigkeit des in die Abflusskästen 210 eintretenden Kühlmittels unterstützt die Entfernung des verbrauchten Kühlmittels aus der Abflussleitung 213, wie unten beschrieben. Der Dachkrümmer 105 entwässert in den schräg verlaufenden, schraubenförmigen Abflusskanal, wobei Tauchrohre für eine flanschlose Verbindung verwendet werden, wodurch Wartungszeiten für das Anschließen/Trennen von Rohrleitungen und/oder Schläuchen, wie sie in herkömmlichen Systemen vorkommen, entfallen. In einem Beispiel ist der Dachbogenablauf 513 geneigt, aber nicht schraubenförmig bereitgestellt, um eine geringere Wandhöhe zu ermöglichen.
Der Dachbogenablauf 513 und die Dachabflussleitung 213 sind zum Ablaufkasten 222 geneigt, wenn sich das Dach 100 und der Ofen 190 in einer horizontalen Position befinden. Das Gefälle des Dachbogenablaufs 513 ist größer als das Gefälle der Dachabflussleitung 213. Der Unterschied im Gefälle ergibt sich daraus, dass der Dachbogenablauf 513 eine weitere vertikale Strecke über im Wesentlichen dieselbe horizontale Strecke zurücklegt wie die Dachabflussleitung 213. Eine Auswirkung des größeren Gefälles und des schraubenförmigen Abflusskanals des Dachbogenablauf 513 ist, dass der Flüssigkeitsdurchfluss im Dachbogenablauf 513 eine höhere Geschwindigkeit hat als der Flüssigkeitsdurchfluss in der Dachabflussleitung 213. Das Gefälle des Dachbogenablauf 513 und der Dachabflussleitung 213 bewirkt, dass die verbrauchte Kühlflüssigkeit durch Schwerkraft in den Ablaufkasten 222 fließt.
Ein internes Ablenkblech oder Ablenkplatten 151 können in das Innenvolumen 101 des Daches 100 eingebaut und so ausgerichtet werden, dass Teile des verbrauchten Kühlmittels in die verschiedenen Abflussöffnungen 211 umgeleitet werden. Die Ablenkplatten 151 leiten das verbrauchte Kühlmittel, das vom Dachkonus abfließt, vor dem Tiefpunkt des Daches 100 in die Abflussleitung 213 ab, um Wasseransammlungen im Innenraum 101 des Daches 100 beim Kippen zu minimieren. Sobald sich das verbrauchte Kühlmittel in der Abflussleitung 213 befindet, fließt das Kühlmittel in der Dachabflussleitung 213 zu den Ablasskästen 222. Der Ablasskasten 222 wird unter Bezugnahme auf 6 näher erläutert. 6 ist eine schematische Seitenansicht des in 5 dargestellten Abflusskastens 222.
Der Ablaufkasten 222 hat eine obere Wand 606, eine Bodenwand 608 und vier Seitenwände, von denen eine erste Seitenwand 602 und eine zweite Seitenwand 604 dargestellt sind. Die obere Wand 606, die untere Wand 608 und die vier Seitenwände umschließen ein Innenvolumen 666. Die Entlüftungsöffnung 272 erstreckt sich in das Innenvolumen 666 des Ablaufgehäuses 222. Durch die Entlüftung 272 in den Ablaufkästen 222 kann Luft aus dem Dachentwässerungssystem 200 entweichen und das Dachentwässerungssystem 200 auf Atmosphärendruck gehalten werden, wodurch ein möglicher Lufteinschluss im Rohrleitungssystem und/oder Druckleckagen verhindert werden. Die Bodenwand 608 kann von der ersten Seitenwand 602 nach unten zur zweiten Seitenwand 604 abgewinkelt sein, um die Schwerkraftströmung des Fluids zur zweiten Seitenwand 604 zu fördern.
Verbrauchtes Kühlmittel 655 aus dem Dachkrümmer 105 tritt von einem Ende 653 des Bogenabflusses 513 in das Innenvolumen 666 der Abflusskasten 222 ein. Das verbrauchte Kühlmittel 652 aus dem Dach 100 tritt von einem Ende 623 der Abflussleitung 213 in das Innenvolumen 666 der Abflusskasten 222 ein. Das verbrauchte Kühlmittel 655 aus dem Bogenabfluss 513 vereinigt sich mit dem verbrauchten Kühlmittel 652 aus der Abflussleitung 213 (dargestellt durch die Pfeile 654 und 656) im Innenvolumen 666 des Abflusskasten 222 und wird durch den Abfluss 210 aus dem Abflusskasten 222 entfernt.
Der Bogenabfluss 513 tritt oberhalb der Abflussleitung 213 in den Abflusskasten 222 ein. In einem Beispiel treten sowohl der Bogenabfluss 513 als auch die Abflussleitung 213 durch die erste Seitenwand 602 in den Abflusskasten 222 ein. In einem anderen Beispiel tritt der gebogene Abfluss 513 durch die obere Wand 606 in den Abflusskasten 222 ein, und die Abflussleitung 213 tritt durch die erste Seitenwand 602 in den Abflusskasten 222 ein.
Das Ende 653 des Bogenabfluss 513 erstreckt sich über eine Strecke 632 über das Ende 623 der Abflussleitung 213 hinaus. Das heißt, dass sich der Bogenabfluss 513 weiter in den Abflusskasten 222 hinein erstreckt als die Abflussleitung 213. Die Anordnung des Endes 653 des Bogenabfluss 513 hinter dem Ende 623 der Abflussleitung 213 fördert die Entleerung der Abflussleitung 213. Die oben beschriebene Erhöhung der Geschwindigkeit des verbrauchten Kühlmittels 655 aus dem Bogenabfluss 513, der stromabwärts und vor dem verbrauchten Kühlmittel 652 aus der Abflussleitung 213 bereitgestellt wird, reduziert den Druck vor dem verbrauchten Kühlmittel 652, das aus der Abflussleitung 213 kommt. Auf diese Weise behindert der Bogenabfluss 513 nicht den Fluss des verbrauchten Kühlmittels 652 von der Abflussleitung 213 zum Abfluss 210 in den Abflusskasten 222.
Die Austrittsrohre 510 sind mit dem Abfluss 210 in den Abflusskasten 222 fluidisch verbunden. Die Austrittsrohre 510 sind konisch und wirken wie ein Trichter, um die Anforderungen an die Fallhöhe der Auslassabflüsse zu verringern und eine mögliche Ansammlung von verbrauchtem Kühlmittel im Innenvolumen 101 des Dachs 100 zu reduzieren. Die Austrittsrohre 510 sind miteinander verbunden, um die Abflusskasten 222 zu entleeren, die das verbrauchte Kühlmittel aus dem Dachkrümmer 105 und dem Dach 100 auffangen. Der Abflusskasten 222 reduziert die Kosten und die Komplexität des Abflusssystems 200, da die Abflüsse auf der Hahn- und der Schlackenseite an eine gemeinsame Abflussleitung angeschlossen werden können, während die Verwendung von Venturi-Pumpen in herkömmlichen Systemen unabhängige Abflussleitungen für Hahn und Schlacke erfordert. Die Eliminierung der Venturi-Pumpen reduziert den Wasserbedarf des gesamten Sprühkühl- und Entwässerungssystems um etwa 50 %, wenn das von den Venturi-Pumpen benötigte Treibwasser mit höherem Druck entfällt.
Größe und Ausrichtung des Abflusssystems 200 sind so gewählt, dass sie den Hub- und Schwenkbetrieb des Daches 100 nicht beeinträchtigen. Beispielsweise sind die Rohrleitungen frei von dem Ofen 190, wenn das Dach 100 von dem Ofen 190 weggeschwenkt wird. 3 ist eine schematische Draufsicht auf das Dach 100 mit dem Abflusskasten 222. Das Dach 100 ist auf dem metallurgischen Ofen 150 angeordnet.
Der metallurgische Ofen 150 hat ein Zentrum 390. Wenn das Dach 100 auf dem metallurgischen Ofen 150 geschlossen ist, fluchtet das Zentrum 390 mit der Mitte der zentralen Öffnung 124 des Daches 100. Das Dach 100 hat eine Portalseite, an der der Portalaufbau 141 mit dem Dach 100 verbunden ist, und eine Entlüftungsseite, an der der Dachkrümmer 150 aus dem Dach 100 herausragt. Eine erste Linie (X-Achse) 380 befindet sich in Bezug auf den metallurgischen Ofen 150 und kann deutlicher so verstanden werden, dass sie sich von der Portalseite des Daches 100 zur Entlüftungsseite des Daches 100 durch die Mitte 390 erstreckt, wenn sich das Dach 100 in der geschlossenen Position befindet. Die X-Achse 380 halbiert den Portal-Aufbau 141 und den Dachbogen 105, wenn sich das Dach 100 in der geschlossenen Position befindet. Eine zweite Linie (Y-Achse) 382 verläuft durch den Mittelpunkt 390 und ist orthogonal zur X-Achse 380.
Der Portalaufbau 141 ist zum Heben und Schwenken des Daches 100 ausgebildet. Der Portal - Aufbau 141 hat einen Drehpunkt 310, um den sich der Portal -Aufbau 141 dreht. Der Drehpunkt 310 ist um einen X-Abstand 394 von einer Mitte des Daches 100 und um einen Y-Abstand 392 von der X-Achse 380, die den Portalaufbau 141 halbiert, versetzt. Daraus ergibt sich eine außermittige Drehachse für den Portalaufbau 141 und durch die physikalische Verbindung auch für das Dach 100.
4 ist eine schematische Draufsicht, in der der Abflusskasten 222 und das Dach 100 aus dem metallurgischen Ofen 150 ausgeschwenkt sind. Die Austrittsrohre 510 können mit der Portalkonstruktion 141 verbunden sein. Wenn sich die Portalkonstruktion 141, wie durch den Pfeil 490 gezeigt, dreht, um die Decke 100 vom metallurgischen Ofen 150 zu entfernen, bewegen sich die Abflusskasten 222 mit der Decke 100 aus dem metallurgischen Ofen 150. In einem Beispiel wird ein Spalt 410 zwischen den Abflusskasten 222 und dem metallurgischen Ofen 150 gebildet. Die Abflusskasten 222 sind so ausgerichtet, dass kein Teil der Abflusskasten 222 direkt über dem metallurgischen Ofen 150 liegt, wenn das Dach 100 aufgeschwenkt wird, wodurch die Strahlungshitze eliminiert wird und das Potenzial für das Eindringen von Wasser in den Ofen 100 im Falle eines Lecks verringert wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Abflusskästen vorteilhaft so konfiguriert sind, dass sie im Wesentlichen den Bedarf an montierten Pumpen zum Abpumpen des verbrauchten Kühlmittels vom Dach eliminieren. Der Abflusskaste reduziert die Kosten und die Komplexität des Rohrleitungsdrainagesystems, indem sie es ermöglicht, die Abflüsse auf der Hahn- und Schlackenseite an eine gemeinsame Abflussleitung anzuschließen, während die herkömmliche Verwendung von Venturi-Pumpen unabhängige Abflussleitungen für Hahn und Schlacke erfordert. Die Größe und Ausrichtung des Ablasskastens ermöglicht es, den Ofen zu heben und zu schwenken, ohne dass der Kasten direkt über dem Ofen verbleibt, wenn das Dach aufgeschwenkt wird, wodurch die Strahlungshitze eliminiert und die Gefahr der Wassereinleitung in den Ofen im Falle eines Lecks verringert wird. Das Wasser aus dem Dachbogen wird in die Ablaufkästen an einem Punkt jenseits des Dachwassereinlaufs eingeleitet, was dazu beiträgt, das Dachwasser in den Ablauf zu ziehen und die Entleerung zu erleichtern. Die Austrittsrohre aus den Ablaufkästen sind konisch und wirken wie ein Trichter, um die erforderliche Fallhöhe der Abläufe zu verringern und eine mögliche Wasseransammlung im Dachhohlraum zu reduzieren.
Während das Vorstehende auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zuführt, können andere und weitere Ausführungsformen erfunden werden, ohne vom grundsätzlichen Umfang derselben abzuweichen, und der Umfang derselben wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Ein Dach für einen metallurgischen Ofen, das aufweist: einen Körper, der aufweist: eine obere Fläche mit einer zentralen Öffnung; eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche; und eine äußere Seitenwand, die die obere Fläche mit der unteren Fläche verbindet, wobei die äußere Seitenwand, die untere Fläche und die obere Fläche einen Innenabschnitt definieren, wobei die äußere Seitenwand eine Hebeseite und eine Haubenseite hat; ein internes Sprühkühlsystem, das in dem inneren Teil des Körpers angeordnet ist; und ein mit dem Körper integriertes Abflusssystem, wobei das Abflusssystem Folgendes aufweist: eine Dachevakuierungsleitung, die außerhalb des Innenteils angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Sprühkühlmittel aus dem Innenteil der Karosserie auffängt; und einen Ablasskasten mit einer Entlüftung und einem Ausgangsrohr, wobei der Ablasskasten unter Atmosphärendruck steht und die Dachevakuierungsleitung verbrauchtes Kühlmittel in den Ablasskasten leitet, der zum Ablassrohr geneigt ist, um abzulaufen.
Das Dach nach Anspruch 1 weist ferner auf: eine Haube mit einem sprühgekühlten Haubensystem darin, wobei das Abflusssystem ferner aufweist; und einen gebogenen Entleerungsablauf, der die Haube mit dem Ablaufkasten fluidisch verbindet.
Dach nach Anspruch 2, wobei sich der gekrümmte Abfluss weiter in den Ablaufkasten erstreckt als die Dachabflussleitung.
Dach nach Anspruch 2, wobei der Krümmerabfluss und die Dachabflussleitung durch eine Wand des Ablaufkastens hindurch angeordnet sind und der Krümmerabfluss oberhalb der Dachabflussleitung angeordnet ist.
Dach nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsrohr konisch ist.
Das Dach nach Anspruch 1 weist ferner auf: einen zweiten Entleerungskasten, wobei der Entleerungskasten und der zweite Entleerungskasten auf der Hebeseite der äußeren Seitenwand angeordnet sind.
Dach nach Anspruch 6, wobei das Austrittsrohr des Ablaufkastens und das zweite Austrittsrohr des zweiten Ablaufkastens strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
Metallurgischer Ofen, der Folgendes aufweist: eine Kippplattform; einen Portalkran, der an der Kippplattform befestigt ist, wobei der Portalkran Arme hat; einen auf der Kippplattform angeordneten Ofenkörper, wobei der Ofenkörper Folgendes aufweist: eine Seitenwand, wobei die Seitenwand eine Oberseite aufweist, die gegenüber einer Unterseite angeordnet ist, wobei die Seitenwand einen inneren Abschnitt des Ofenkörpers umgibt; ein Dach, das auf der Oberseite der Seitenwand angeordnet ist, wobei das Dach Folgendes aufweist: einen Körper aufweist: eine obere Fläche mit einer zentralen Öffnung; eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche; und eine äußere Seitenwand, die die obere Fläche mit der unteren Fläche verbindet, wobei die äußere Seitenwand, die untere Fläche und die obere Fläche einen Innenbereich definieren, wobei die äußere Seitenwand eine Hebeseite und eine Haubenseite hat; ein internes Sprühkühlsystem, das in dem inneren Teil des Körpers angeordnet ist; und ein mit dem Körper integriertes Abflusssystem, wobei das Abflusssystem Folgendes aufweist: eine Dachevakuierungsleitung, die außerhalb des Innenteils angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Sprühkühlmittel aus dem Innenteil der Karosserie auffängt; und einen Ablasskasten mit einer Entlüftung und einem Ausgangsrohr, wobei der Ablasskasten unter Atmosphärendruck steht und die Dachevakuierungsleitung verbrauchtes Kühlmittel in den Ablasskasten leitet, der zum Ablassrohr geneigt ist, um abzulaufen.
Der metallurgische Ofen nach Anspruch 8 weist ferner auf: eine Haube mit einem sprühgekühlten Haubensystem darin, wobei das Abflusssystem ferner aufweist; und einen gekrümmten Entleerungsablauf, der die Haube mit dem Ablasskasten verbindet.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 9, wobei sich der gebogene Entleerungsablauf weiter in den Entleerungskasten erstreckt als die Dachentleerungsleitung.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 9, wobei der Winkelabfluss und die Dachabflussleitung durch eine Wand des Ablaufkastens hindurch angeordnet sind und der Winkelabfluss oberhalb der Dachabflussleitung angeordnet ist.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 8, wobei der Portalkran eine außermittige Drehachse aufweist.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 12, wobei sich der Ablaufkasten des Daches mit dem Dach aus dem metallurgischen Ofen herausbewegt, wenn der Portalkran das Dach aus dem metallurgischen Ofen herausdreht.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 8, wobei das Abflusssystem unter atmosphärischem Druck steht.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 14, wobei das Austrittsrohr konisch ist.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 8, wobei das Abflusssystem ferner aufweist: einen zweiten Abflusskasten, wobei der Abflusskasten und der zweite Abflusskasten an der Hebeseite der äußeren Seitenwand angeordnet sind.
Metallurgischer Ofen nach Anspruch 16, wobei das Austrittsrohr des Entleerungskastens und das zweite Austrittsrohr des zweiten Entleerungskastens am Portalkran fluidisch miteinander verbunden sind.