DE2240884A1

DE2240884A1 - Verfahren zum kuehlen der zustellung von schachtoefen

Info

Publication number: DE2240884A1
Application number: DE19722240884
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Rer Nat Engelmann; Erhard Dr Rer Nat Wege
Original assignee: Sigri Elektrograhit GmbH
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1972-08-19
Filing date: 1972-08-19
Publication date: 1974-02-28

Description

.Verfahren zum Kühlen der Zustellung von Schachtöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer aus Kohlenstoffsteinen, kohlenstoffgebundenen Graphitsteinen, Graphitsteinen und/oder Siliciumcarbidsteinen bestehenden Zustellung eines Schachtofens durch Ausfüllen des Raumes zwischen Ofenpanzer und Zustellung mit einer kompressiblen Masse Es ist bekannt, den durch Lösen in schmelzflüssigem Metall, Oxidation, Verschlackung und dergleichen bedingten Verschleiß der feuerfesten Zustellung von Schachtöfen, z.B. von-Hochöfen, durch Kühlen der Zustellung unterhalb einer kritischen, für die verwendete Steinart charakteristischen Temperatur.
auszuschließen oder wenigstens auf einen geringen Betrag zu reduzieren. Voraussetzung für eine ausreichende Absenkung der Temperatur in der Zustellung ist die Verwendung von Steinarten mit hoher Wärmeleitfähigkeit und die Kühlung des Ofenpanzers, z.B.
durch Berieselung Zwischen Ofenpanzer und Zustellung ist im allgemeinen.
eine Schicht angeordnet, die Maßtoleranzen von Rohrwerk und Ofenpanzer ausgleicht Die Wärmeleitfähigkeit derartiger Schichten sollte zur Vermeidung eines Wärmestaus an der Grenzfläche wenigstens so groß sein, wie die Wärmeleitfähigkeit der für die Zustellung verwendeten Steinarten. Eine kleinere Wärmeleitfähigkeit hemmt den Wärmefluß und die Temperatur in der Zustellung ist nicht hinreichend abzusenken.
Die Schicht zwischen Ofenpanzer und Zustellung hat darüberhinaus die Aufyabe, die radiale Ausdehnung der Zustellung aufzunehmen und damit durch die thermische Ausdehnung der Steine bedingte Spannungen, die in Ofen mit größerem Durchmesser von der Größenordnung der Bruchfestigkeit sind, auf einen unschädlichen Betrag zu vermindern.
Es ist vorgeschlagen worden, den Raum zwischen Zustellung und Ofenpanzer mit einer aus Kohlenstoff, Graphit und einem thermoplastischen Bindemittel, wie Teerpech, bestehenden Masse auszustampfen. Derartige poröse Massen sind komprimierbar, ihre Wärmeleitfähigkeit von etwa 1 bis 10 kcal/mhgrd.
ist jedoch beträchtlich kleiner als die der meisten für Zustellungen verwendeten Steinarten. Der Betrag der Kompres'sibilität ist zudem verhältnismäßig gering, so daß für die vollständige Aufnahme der thermischen Dehnung Schichten größerer Stärke vorzusehen wären, die den Wärmefluß weiter verschlechterten. Es ist weiterhin bekannt, den Raum zwischen Ofenpanzer und Mauerwerk mit solchen Metallen oder Metallegierungen auszugießen, deren Wärmeleitfähigkeit mindestens der Wärmeleitfähigkeit des angrenzenden Mauerwerks entspricht. Die Temperatur in der Zustellung kann durch diese Maßnahme ausreichend abgesenkt werden, jedoch schließt sie gleichzeitig die Ausdehnungsmöglichkeit der Zustellung vollständig aus undsgrößere, die Standzeit beeinträchtigende mechanische Spannungen sind unvermeidbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Ausgleichs schichten zu vermeiden und ein Verfahren zur Ausfüllung des Raumes zwischen Zustellung und Ofenpanzer anzugeben, das eine vollständige Aufnahme der Dehnung der Zustellung und gleichzeitig einen unbehinderten Wärmestrom von der Zustellung zum Ofenpanzer ermöglicht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Raum zwischen Ofenpanzer und Zustellung mit schüttfähigem, eine Korngröße von 0,1 bis 8 mm aufweisenden Graphitexpandat gefüllt wird und die Füllung anschließend auf eine Dichte von 0,1 bis 1,0 g/cm3 verdichtet wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Graphitexpandatpulver vor dem Einfüllen mit einer Flüssigkeit benetzt. Geeignete Flüssigkeiten sind z.B. Öle, Alkohole aber auch Wasser. Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung wird vorverdichtetes Graphitexpandant verwendet.
Zur Herstellung von Graphitexpandat oder Blähgraphit ist es bekannt, flockenförmigen Naturgraphit mit Oxidationsmitteln, wie z.B. konzentrierte Schwefelsäure oder Salpetersäure zu behandeln und anschliessend innerhalb von einigen Sekunden auf etwa 1000 0C zu erhitzen. Die Graphitkristalle expandieren dabei in c-Richtung um mehr als das Einhundertfache und zwar ohne Beeinträchtigung der sich senkrecht zu c-Richtung erstreckenden Kohlenstoffschichtebenen.
Die.gute Wärmeleitfähigkeit in den Ebenen bleibt somit erhalten und dir effektive Betrag ergibt sich aus dem Grad der Verdichtung des Expandats, dessen Kompressibilität außerordentlich groß ist.
Graphitexpandat mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 0,8 mm ist zum Ausfüllen des Raumes zwischen Ofenpanzer und Zustellung besonders günstig. Das Expandat weist eine ausgezeichnete Schutt- und Rieselfähigkeit auf, so daß auch Spalten von kleinerer Stärke einwandfrei auszufüllen sind. Die Verdichtung -des Graphitexpandats erfolgt in bekannter Weise mit Stampfwerkzeugen oder Vibratoren.
Zur Erleichterung der Verdichtung, insbesondere zur schnelleren Ableitung der eingeschlossenen Luft ist es vorteilhaft, das Graphitexpandat vor dem Einfüllen mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge zu benetzen. Wasser, ein Alkohol, wie z.B. Methanol oder ein Öl-wird dazu in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% auf die Teilchen gesprUht. Die gleiche Wirkung erzielt man durch Vorverdichten des Graphitexpandats z.B. in Kollergängen.
Beim Einstampfen orientieren sich die Expandatteilchen senkrecht zur Kraftrichtung und verfilzen sich derartig untereinander, daß praktisch durchgehende Kohlenstoffschichten zwischen Zustellung und Ofenpanzer vorliegen. Je nach dem Verdichtungsgrad werden Wärmeleitfähigkeiten von 20 bis 200 kcal/mhgrd erreicht. Die entsprechenden Dichten betragen 0,1 bis 1,0 g/cm3, die linearen Kompressibilitätskoeffizienten etwa i0-2 2 bis 10 3 cm2/kp.
Die Vorteile von erfindungsgemäß hergestellten Ausgleichsscichten bestehen insbesondere darin, daß die Schichten eine hohe KompressiSlität und eine größere Wärmeleitfähigkeit als die für die Zustellung verwendeten Steinarten aufweisen. Die thermische Ausdehnung der Zustellung wird von der Expandatschicht vollkommen aufgenommen und ein Wärmestau zwischen Zustellung und Ausgeichschicht wird vermieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in dem folgenden Beispiel näher erläutert.
Die Rast eines Hochofens ist mit kohlenstoffgebundenen Graphitsteinen, deren Wärmeleitfähigkeit cao 25 kcal/ mhgrd beträgt, in einer Stärke von 0,5 m zugestellt.
Zur Füllung des Raumes zwischen Zustellung und gekühltem Ofenpanzer wird eine bekannte kohlenstoffhaltige Masse mit einer Wärmeleitfähigkeit von 5 kcal/ mhgrd. eingestampft. Bei einer Spaltbreite von 2 cm beträgt die Temperatur in der Grenzfläche zwischen kohlenstoffgebundenen Graphitsteinen und Stampfmasse 0 ca. 600 C.
Wirdder gleiche Spalt erfindungsgemäß mit Graphitexpandat mit einer Korngröße von etwa 0,5 bis 5 mm gefüllt und die Füllung anschließend durch Stampfen 3 auf eine Dichte von 0,25 g/cm3 gebracht, woraus sich eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 40 kcal/mhgrd ergibt, so beträgt die Temperatur in der Grenzfläche nur 500 Da der lineare Kompressibilitätskoeffizient dieser 2 Schicht etwa 10-2 cm2/kp beträgt, verglichen mit etwa 10 4 cm2/kp von bekannten Stampfmassen, wird die thermische Ausdehnung der Zustellung in weitaus größerem Maße als bisher möglich aufgenommen und schädliche mechanische Spannungen in der Zustellung werden vermieden.
3 Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Kühlen einer aus Kohenstoffsteinen., kohlenstoffgebundenen Graphitsteinen, Graphitsteinen und/oder Sil,iciumcarbidsteinen bestehenden Zustellung eines Schachtofens durch Ausfüllen des Raumes zwischen Ofenpanzer und Zustellung mit einer kompressiblen Masse, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Raum mit schüttfähigem, eine Korngröße von p,l bis 8 mm aufweisenden Graphitexpandat gefüllt wird und die Füllung anschließend auf eine Dichte von 3 0,1 bis 1,0 g/cm verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -.

.z e i c h n e t , daß das Graphitexpandatpulver vor dem Einfüllen mit einer Flüssigkeit benetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß vorverdichtetes Graphitexpandat verwendet wird.