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StIhwort: "Hochof'en-}30denkühlung / na chgi ebige Einbettung Gekiihlter
Hochofenboden.
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Die Erfindung betrifft einen Hochofenboden, bei dem unterhalb der
feuerfesten Mauerung eine Schicht hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, in der
Rohre zur FUhrung des Kühlmittels angeordnet sind.
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Durch diese Kühlung soll dem Verschleiß des Bodensteines, der durch
Auflöseerscheinung der Kohlenstoffsteine infolge Roheiseneinwirkung entsteht, entgegengewirkt
werden. Als Kühlmedium kann Luft oder Wasser gegebenenfalls mit Zusätzen bzw. andere
geeignete Flüssigkeiten verwendet werden.
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Die Kühlung mit Wasser zeichnet sich gegenüber der Luftkühlung dadurch
aus, daß größere Mengen an Wärme in der Zeiteinheit abgeführt werden können. Jedoch
müssen hierbei Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, die verhindern, daß das
Wasser mit der feuerfesten Zustellung in Beruhrung kommt, da sonst dadurch, daß
die Kohlenstoffsteine treiben, der Boden zerstört würde. Ein Kontakt vom austretenden
Kühlwasser mit schmelzflüssigem Metall muß auf jeden Fall vermieden werden. Außerdem
muß berücksichtigt werden, daß das Kühlsystem nach Fertigstellung des Hochofens
nicht mehr ausgebessert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herzustellendes
System zur Kühlung des Hochofenbodens zu schaffen, bei dem die Gefahr, daß undichte
Stellen in den Kühlkanälen entstehen, weitgehend ausgeschaltet ist und bei dem die
Wärmeabfuhr über den Bodenquerschnitt möglichst gleichmäßig ist.
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Das geschieht gemäß der Erfindungdadurch, daß die Rohre in rinnenförmigen
Ausnehmungen der Schicht hoher Wärmeleitfähigkeit eingelassen und dort mittels einer
nachgiebigen Masse eingebettet sind.
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Bei diesem Hochofenboden sind die Rohre in den Boden elastisch eingelassen
und können geringe Bewegungen in axialer und transversaler Richtung ausführen, die
durch unterschiedliche Wärmedehnungen oder Druckänderungen hervorgerufen werden.
Somit wird möglichen Scherbeanspruchungen entgegengewirkt. Die Anordnung der Rohre
in Ausnehmungen gestattet es ferner, daß Rohre verwendet werden können, die als
Ganzes unter dem Boden herführen.
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Das Aneinanderschweißen mehrerer Rohre bzw. mehrerer Kühlkanäle innerhalb
des Bodens kann daher unterbleiben, so daß die Gefahr des Entstehens undichter Stellen
im Kühlsystem bei der Montage ausgeschaltet ist. Sollten trotz der elastischen Einbettung
der Rohre Undichtigkeiten im Kühlsystem auftreten, so lassen sie sich leicht beheben,
indem z.B. durch das einschüssige Rohr ein neues Rohr von geringerem Durchmesser
geschoben wird.
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Auf Grund des im Vergleich zur massiven wärmeleitenden Schicht weniger
dichten Gefüges der nachgiebigen Masse in den Ausnehmungen tritt in vorteilhafter
Weise eine gewisse Wärmedämmung ein. Diese erzeugt ein in etwa gleichmäßiges Temperaturprofil
in der Umgebung des Kühlrohres, so daß die Wärme nicht mehr punktförmig, sondern
flächenförmig der wärmeleitenden Schicht entzogen wird.
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Die Schicht hoher Wärmeleitfähigkeit sammelt die vom Hochofenboden
aufgenommene Wärme und gibt sie an das Kühlwasser in den Rohren -ab. Als Werkstoff
für die wärmeleitende Schicht eignet sich vorteilhafterweise Graphit wegen seiner
hohen Wärmeleitfähigkeit, der guten Temperaturbeständigkeit und der hohen Druckfestigkeit
bei hoher Temperatur. Bei der Verwendung einer PlKssigkeitskuhlung gewinnt zudem
der Umstand Bedeutung, daß die Isothermen innerhalb des gekühlten Bodens sehr eng
beieinanderliegen, so daß bei einem Ausfall der Kühlung örtlich sehr schnell eine
Temperatur erreicht wird, die für den Werkstoff unzumutbar hoch wäre. Diese Gefahr
ist bei Graphit weit weniger gegeben als bei einem anderen gutleitenden, jedoch
verhältnismäßig niedrig schmelzenden Werkstoff, z.B. Aluminium.
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Schließlich empfiehlt es sich, mehrere Rohre zu einem Kühlregister
mit eigenen Sammlern und regelbarem Zufluß
zusammenzufassen, wobei
jeweils zwei Kühlregister im Gegenstrom unabhängig voneinander angeordnet sind.
Es ist dabei möglich, den Boden über längere Zeit mit nur einer Hälfte des doppelten
Registers zu kühlen. Außerdem hat diese Anordnung den Vorteil, daß die Kühlmittelmenge
dem jeweiligen Wärmeangebot angepaßt werden kann.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel und der Zeichnung näher
erläutert: Pi. 1 stellt im Längsschnitt das Gestell eines Hochofens dar; Fig. 2
gibt den Schnitt II-II nach Pig. 1 wieder; Fig. 3 zeigt den Schnitt III-III nach
Fig. 1.
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Das Gestell 1 des Hochofens ist von einem Stahlpanzer 2 umgeben und
ebenso wie der Boden 3 mit Kohlenstoffsteinen ausgemauert. Der gesamte Hochofen
steht auf dem Fundament 4.
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Unterhalb der Kohlenstoffsteine des Bodens 3 ist eine etwa 300 mm
dicke Schicht 5 hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen, die im vorliegenden Falle aus
Graphit besteht. Diese ebene Graphitschicht 5 ist aus einzelnen Platten zusammengesetzt.
Auf ihrer Oberseite weist sie rinnenförmige Ausnehmungen 6 auf, die jeweils ein
Rohr
7 zur Führung des Kühlwassers aufnehmen. Diese Rohre 7 durchziehen
den gesamten Boden 3 ohne Schweißnaht.
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Lediglich im Randbereich müssen unter Umständen aus Montagegründen
noch Schweißnähte vorgesehen werden, die jedoch an dieser Stelle wegen des hier
anfallenden geringen Wärmeangebotes ungefährlich sind. In den Ausnehmungen 6 sind
die Rohre 7 allseitig mittels einer nachgiebigen Stampfmasse eingebettet. Als Material
hierfür kommt eine gegebenenfalls mit Bitumen getränkte, plastische Masse aus feuerfesten
keramischen Stoffen oder aus Graphit in Frage. Diese Stampfmasse kann auch ohne
Bindemittel im pulverförmigen Zustand verwendet werden. Innerhalb der Einbettungsmasse
können sich die Rohre 7 in geringem Maße bewegen und damit äußeren Einwirkungen
nachgeben.
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Die Graphitschicht 5 ist durch Platten 8 ebenfalls aus Graphit abgedeckt,
um der Forderung nach einem Boden mit möglichst geringer Fugenbreite gerecht zu
werden.
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Gegenüber dem Fundament 4 ist die Graphit schicht 5 durch eine Stahlplatte
9 abgedichtet, wobei zwischen beiden noch eine weitere Lage 10 aus Graphit vorgesehen
sein kann.
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Die Rohre 7 sind, wie Fig. 2 scematlsoh zeigt, zu Kühlregistern mit
Eintritts- und Austrittssammlern 11 und einem regelbaren Zu- und Ablauf 12 zusammengefaßt.
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Jedes Kühlregister ist doppelt ausgeführt, wobei zwei nebeneinanderliegende,
zu jeweils einem Kühlregister gehörende Rohre 7 bzw. 7' im Gegenstrom von Kühlwasser
durchströmt werden.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für die Kühlung von
Hochöfen mit großem Gestelldurchmesser von über 10 m. Sie läßt sich auch für andere
Schachtöfen, gegebenenfalls von kleinem Querschnitt, verwenden.
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Patentansprüche: