DE2240885C2 - Verfahren zur Verlängerung der Standzeit eines Hochofenbodens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlängerung der Standzeit einer kus eine oder mehreren Lagen Kohlenstoffsteinen, kohla.stoffgebundenen Graphitsteinen und/oder Graphitsteinen estehenden Zustel- iung eines Hochofenbodens.

Es sind zahlreiche Arten der Zustellung von Gestellböden bekanntgeworden, durch die insbesondere Richtung und Größe des Wärmeflusses den gewählten Kühlungsnrten angepaßt werden können. Den bekannten Zusüellungsarten gemeinsam ist die Aufnahme der beim Anblasen des Ofens unvermeidbaren Dehnung der zur Zustellung verwendeten Kohlenstoffsteine, kohlenstoffgebundenen Graphitsteine und/ oder Graphitsteine durch einen das Gestelle umschließenden Ofenpanzer oder durch eine zwischen Zustellung und Ofenpanzer angeordnete komprimierbare Schicht, die zugleich einen guten Wärmeübergang zum Panzer gewährleisten soll. Die komprimierbaren Schichten bestehen z. B. aus Kohlenstoff- oder Graphit- so pulver und thermoplastische Bindemittel enthaltenden Massen.

Die beim Erhitzen des Bodens induzierten mechanischen Spannungen werden in Hochöfen mit kleineren oder mittleren Gestelldurchmessern mit Hilfe derartiger Anordnungen befriedigend beherrscht Mit zunehmendem Gestelldurchmesser sind die Dehnung und die in der Zustellung auftretenden Kräfte jedoch von einer Größenordnung, die den Bruch einzelner Steine oder die Aufwölbung der Zustellung oder einzelner Steinlagen verursachen können. Durch derartige, den Wärmefluß in der Zustellung störende, einen Anstieg der Bodentemperatur bedingende Fehler wird insbesondere die Lebensdauer des Gestellbodens beeinträchtigt und damit die Standzeit des ganzen Hochofens verkürzt.

Die beim Erwärmen von öfen mit größerer. Durchmessern entstehenden Spannungen könnten durch dickere, zwischen Zustellung und Ofenpanzer angeordnete komprimjerbare Schichten wenigstens zum Teil aufgefangen werden, allerdings auf Kosten des Wärmeflusses, der mit zunehmender Schichtdicke abnimmt, d.K, die erwünschte Pufferwirkung ist nur durch eine im hohen Maße nachteilige Verringerung des Wärmeflusses zu erreichen. Es ist weiterhin bekannt, zur Verbesserung des Wärmeflusses den Raum zwischen Zustellung und Ofenpanzer mit Metallen oder Metallegierungen auszugießen. Derartige Schienen sind indessen praktisch inkompressibel und zur Aufnahme der Bodenausdehnung nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die horizontale Expansion der aus Kohlenstoffsteinen, kohlenstoffgebundenen Graphitsteinen und/oder Graphitsteinen bestehenden Zustellung eines Hochofenbodens zu vermeiden oder die induzierten mechanischen Spannungen wenigstens auf eine für die Standzeit des Bodens unschädliche Größe zu reduzieren, ohne die sonstigen Eigenschaften der kohlenstoffhaltigen Zustellung, wie Korrosionsbeständigkeit oder Wärmeleitfähigkeit zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Zustellen des Bodens aus Graphitlaminat bestehende, eine Rohdichte von 0,5 bis 1,5 g/cm³ und einen linearen Kompressibilitätskoeffizienten von 4 χ 10~²bis2 χ 10—· cmVkp aufweisende Platten wenigstens in einige dir vertikalen oder im wesentlichen vertikalen Fugen zwischen je zwei Steinen eingelegt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die horizontale Ausdehnung der einzelnen kohlenstoffhaltigen Steine einer Bodenzustellung durch das Einlegen von leichtkomprimierbaren Platten aus Graphitlaminat zwischen je zwei Platten vollständig aufgefangen werden kann, wodurch die Zustellung spannungsmäßig entlastet wird und eine Beschädigung der Steine sowie das Aufwölben einzelner Steinlagen vollständig vermieden werden. Die laminatförmigen Platten sind mit den kohlenstoffhaltigen Steinen kompa'<bel und weisen die gleiche gute Korrosionsbeständigkeit wie Graphit auf. Zur Herstellung von Platten aus Graphitlaminat ist es bekannt, durch Zusetzen von aus Graphiteinlagerungsverbindungen gewonnenen wurmförtrig expandierten Graphit in Gesenkpressen oder auf Walzenstühlen zu verdichten. Mit steigendem Verdichtungsdruck nimmt die Rohdichte der laminatartig strukturierten Platten zu, wobei für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere Platten mit Rohdichten von 03 bis 1.5 g/cm³ geeignet sind. Platten mit kleineren oder größeren Rohdichten eignen sich wegen der zu großen bzw. zu kleinen Verformung unter Last weniger gut. Der lineare Kompressibilitätskoeffizient der ein Maß für die Änderung der Plattenstärke mit steigender Last ist nimmt mit der Rohdichte ab und zwar von etwa 4 · 10-²cm²/kp bei Platten mit einer Dichte von 13 g/cm³. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt je nach Verdichtungsgrad in der Pattenebene 50 bis 350 kcal/ mhgrd.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden zum Auslegen der Fugen Platten aus Graphitlaminat mit einer Stärke von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf die senkrecht zur Plattenebene erstreckende Höhe der Steine, verwendet.

Bei Kenntnis des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und des Elastizitätsmoduls der für die Zustellung verwendeten Steine sowie der zu erwartenden maximalen Temperaturänderung kann der Fachmann leicht Stärke und Ausgangsdichte der Platten errechnen, die

im gesamten Temperaturbereich die Einstellung von schädlichen Spannungen ausschließen. Die Platten aus Graphitlaminat werden unter diesen Bedingungen in dem Maße zusammengedrückt, in dem sich die Steine ausdehnen.

Nach einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Fugen in den heißeren oberen Stemlagen mit dickeren Platten aus Graphitlaminat ausgelegt als die unteren Lagen. Durch diese Maßnahme wird ein weitgehender Spannungsausgleich in dem Ofenbociin bewirkt. Eine gleiche Wirkung ist bei der Verwendung von Platten gleicher Stärke aber verschiedener Rohdichte zu erzielen. Die Fugen in den oberen Steinlagen werden dabei mit Platten ausgelegt, die eine kleinere Rohdichte aufweisen als die Platten in den unteren Steinlagen. Eine entsprechende Differenzierung nach Plattenstärke und/oder Rohdichte kann ebenfalls zur Anpassung an dat Temperaturprofil in horizontaler Richtung vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

In F i g. 1 ist die Verdichtungsfunkt'on eines für das erfindungsgemäSe Verfahren geeigneten Graohitiaminats mit einer Ausgangsdichte von 0,5 g/cm³ dargestellt F i g. 2 zeigt einen Teillängsschnitt eines erfindüngsgemäß zugestellten Hochofenbodens.

Als Beispiel für die Abnahme der Stärke einer Platte aus Graphitlaminat als Funktion des Drucks ist in F i g. 1 die relative Änderung der Höhe einer Platte mit der Ausgangsdichte 0,5 g/cm³ dargestellt Die Reduktion auf die halbe Höhe erfordert etwa einen Druck von 60 kp/cm², entsprechend einer Erwärmung der angrenzenden Kohlenstoff- oder Graphitsteine um etwa 500 bis 600⁰C.

In F i g. 2 ist 1 der Stahlmantel und 2 die Bodenplatte eines Hochofens. Der auf der Bodenplatte aufgestapelte Boden 3 besteht aus zwei Lagen Graphitsteinen 4 und 5

ίο sowie aus zwei Lagen Kohlenstoffsteinen 6 und 7. Die Zustellung der Schachtwand 8 besteht ebenfalls aus Kohlenstoffsteinen. In die vertikalen bzw. im wesentlichen vertikalen Fugen zwischen je zwei Steinen der Lagen 4 bis 7 sind Platten aus Graphitlaminat mit einer Stärke von 1 cm eingelegt Die Ausgangsdichte der Platten 10 in den Schichten 6 und 7 beträgt ca. 0,5 g/cm³, die Ausgangsdichte der Platten 9 in den Schichten 4 und 5 ca. 0,9 g/cm³.

Die Temperatur eines gekühlten Hochofenbodens steigt von ca. 200⁰C an der Bodenplatte auf ca. 1100° C am Ofensiimpf an. Die auf die Graphitlaminatplatte wirkenden Kräfte sind dem Temp ,aturprofil näherungsweise proportional, wodurch die Platten der Steinlage 7 auf eine Stärke von etwa 03—0,4 mm und der Steinlage 4 auf etwa 0,8—03 mm gestaucht werden. Die Rohdichte der Platten beträgt dann unabhängig von ihrer Laf^ca. 1,1 bis 1,2 g/cm³.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verlängerung der Standzeit von einer aus einer oder mehreren Lagen aus Kohlenstoffsteinen, kohtenstoffgebundenen Graphitsteinen und/oder Graphitsteinen bestehenden Zustellung eines Hochofenbodens, dadurch gekennzeichnet, daflr bei Zustellen des Bodens aus Graphitlammat bestehende, eine Rohdichte von 0,5 bis 1,5 g/cm³ und einen linearen Kompressibilitätskoeffizienten von 4 χ 10~² bis 2 χ 10-«cm²/kp aufweisende Platten wenigstens in einige der vertikalen oder im wesentlichen vertikalen Fugen zwischen je zwei Siteinen eingelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-15 zeichnet, daß zum Auslegen der Fugen Platten aus Graphitlaminat mit einer Stärke von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf die sich senkrecht zur Plattenebene erstreckende Höhe der Steine, verwendet werden.

3. VerfeVen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslegen der Fugen in den oberen Steinlagen dickere Platten aus Graphitiaminat verwendet werden als in den unteren Lagen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslegen der Fugen in den 2s oberen Steinlagen Platten mit kleinerer Rohdichte verwendet werden als in den unteren Lagen.