DE2354570A1

DE2354570A1 - Steel making furnace - with walls composed of cooler units

Info

Publication number: DE2354570A1
Application number: DE19732354570
Authority: DE
Inventors: Masayuki Aoshika; Toshio Nanjyo
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1973-02-08
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1974-08-29
Also published as: JPS49118635U

Abstract

The furnace wall has coolers disposed on the sole plate, each cooler comprising a main body of a cast iron or copper and a number of cooler tubes cast integrally with the body so that cooling water can flow through them. The coolers are placed at hot points of the sole plate and increase the useful life of the furnace walls and improve the thermal efficiency of the furnace.

Description

S c h m e l z o f e n Die herkömmlichen Lichtbogenöfen zur Herstellung von Stahl bestehen im allgemeinen aus einem Ofenbehälter, der aus einem init hitzebeständigen Werkstoffen ausgekleideten Stahlmantel aufgebaut ist. Die Lebensdauer der Auskleidung aus hitzebeständigen Werkstoffen oder Ziegeln beträgt im allgemeinen 200 bis 350 Hitzen, Die Ofenwanne und die Schlackenzone werden mit Stampfmaterial in heißem Zustand jedesmal darin repariert, wenn die Metallschmelze aus dem Ofen entnommen wird. Die hitzebeständige Ziegelauskleidung der Schmelzofenwand im Bereich der heißen Stellen die dem IIochtemperatur-Lichtbogen direkt ausgesetzt sind, haben eine kürzere Lebensdauer, nämlich in der Größenordnung von 30 bis 100 ifitzen. S c h m e l z o f e n The conventional electric arc furnaces for production of steel generally consist of a furnace container, which is made of a heat-resistant Materials lined steel jacket is constructed. The life of the liner made of heat-resistant materials or bricks is generally 200 to 350 Heat, the furnace pan and the slag zone are in hot with ramming material Condition repaired every time the molten metal is removed from the furnace will. The heat-resistant brick lining of the furnace wall in the area of the hot Locations that are directly exposed to the high-temperature arc have a shorter one Lifespan, namely in the order of 30 to 100 hours.

Da die Lichtbogenöfen zur llerstellung von Stahl in jlingerer Zeit mit hohen Strömen und Spannungen hetrieben werden, um die Produktivität zu erhöhen, wird die Lebensdauer der Ofen wandung bzw. der hitzebeständigen Ziegelauskleidung umso kürzer. Hierdurch steigen die Kosten ganz beträchtlich an und es sinkt der Ausnutzungsgrad des Schmelzofens auf Grund der zunehmenden Reparaturzeiten für die (fenwandung. Dies stellt ein ernstliches Problem dar.Since the electric arc furnaces for the production of steel in recent times be driven with high currents and voltages to increase productivity, the service life of the furnace wall or the heat-resistant brick lining the shorter. This increases the costs quite considerably and the degree of utilization of the furnace decreases due to the increasing repair times for the (fenwandung. This poses a serious problem.

Um dieses zu bewältigen, ist bereits eine Vorgangsweise vor geschlagen uorden, bei der Kühler in Form von Stahlrohren oder in aus verschweißten Stahlplatten aufgebauten Taschen iu der Ofenwandung angeordnet werden, um die Ziegelauskleidung zum Zwecke der Lebensdauererhöhung zu kühlen. Dies hat sich aber aus den nachfolgenden Gründen nicht als zufriedenstellend erwiesen: a) Die vor dem Kühler algeordnete Ziegel front neigt zum Abfallen, so daß die Lebensdauer der Ziegelauskleidung nicht wie erwartet erhöht wird.To cope with this, a procedure has already been proposed uorden, in the case of the cooler in the form of steel pipes or in welded steel plates built-up pockets iu the furnace wall are arranged around the brick lining to cool for the purpose of increasing the service life. But this has emerged from the following Reasons not proven to be satisfactory: a) The alordered in front of the cooler Brick front tends to fall off, so that the life of the brick lining does not is increased as expected.

b) Bei den Kühlsegmenten oder -taschen führt dieses Abfallen der Ziegelauskleidung dazu, daß der Kühler der hohen Temperatur des Ofenirnieren ausgesetzt ist. Daraus resultiert das Austreten von Wasser durch die Schweißnähte des Kühlers.b) In the case of the cooling segments or pockets, this leads to the brick lining falling off to the fact that the cooler is exposed to the high temperature of furnace heating. From it results in the leakage of water through the welds of the cooler.

c) Wenn für die Bühltaschen oder -segmente dicke Stahlplatten eingesetzt werden und diese direkt der hohen Temperatur des Oieninneren ausgesetzt sind, tritt eine starke Nelgung zur Rißbildung aui Grund des Temperaturunterschledes zwischen der der hohen Temperatur im Ofen und der durch Kühlwasser gekühlten Fläche aui. Die maximal zulässige Dicke liegt daher in der Größenordnung von 9 bis 12 mm. Dies führt aber wieder dazu, daß sehr häufig aui Grund der zwischen der Stahlplatte und dem im Schelzzustand beiindlichen Schrott auitretenden Funken Löcher in die Stahlplatte gebrannt werden, so daß Kühlwasser auslecken kanne d) Wie gesagt, bestehen die Kühltaschen oder -segmente aus dünnen verschweißten Stahlplatten. Die Innenfläche des Kühlers ist im allgemeinen flach, so daX Spritzer von Schmelze oder Schlacke sich nur schwer darm festsetzen können. Als Ergebnis davon liegt diese Oberfläche stets sehr frei und ist dem Lichtbogen ausgesetzt. Dies erfordert eine große Kühlwassermenge, so da die WärmefluX-dichte bis in die Größenordnung von 600 000 keal/m2h steigt. Dies bedeutet aber eine beträchtliche neduktion der Wärmeausnutzung des Schmelzofens und außerdem eine Verringerung der Lebeiisdauer des Kühlers.c) If thick steel plates are used for the belt pockets or segments and these are directly exposed to the high temperature of the interior of the Oien a strong tendency to crack formation due to the temperature difference between that of the high temperature in the furnace and the surface cooled by cooling water. The maximum permissible thickness is therefore in the order of 9 to 12 mm. this but again leads to the fact that very often the reason between the steel plate and the sparks emerging from the scrap metal when it is in a state of felling in the steel plate is burned so that cooling water can leak out d) As I said, the cooling bags or segments consist of thin welded steel plates. the The inner surface of the cooler is generally flat so that there is splash of melt or melt Slag can only stick with difficulty in the bowel. As a result of this, this lies The surface is always very free and exposed to the arc. This requires a large amount of cooling water, so that the heat flux density is in the order of 600 000 keal / m2h increases. However, this means a considerable reduction in heat utilization of the melting furnace and also a reduction in the lifetime of the cooler.

Selbst wenn die Kühler in der Ofenwandung augeordnet sind, bringt die Ironstruktion der Kühler das erwähnte Problem einer Verringerung des thermischen Ausnutzungsgrades des Schmelzofens und außerdem des Wasseraustrittes mit sich, so daß die angetroffenen Schwierigkeiten durch die bisher vorgenommenen Maßnahmen nicht beseitigt werden können. Eine Lebensdauererhöhung der Ofenwandung durch entsprechende Auswahl der derzeit zur Verfügung stehenden hitzebeständigen Werkstoffe hingegen ist nur in sehr beschränktem Maße möglich.Even if the coolers are arranged in the furnace wall, brings the iron construction of the cooler the mentioned problem of a reduction in thermal Utilization of the furnace and also of the water leakage with it, see above that the difficulties encountered by the measures taken so far do not can be eliminated. An increase in the service life of the furnace wall through corresponding Selection of the currently available heat-resistant materials, however is only possible to a very limited extent.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schmelzofen vorzuschlagen, dessen Wandung eine erheblich höhere Lebensdauer als bisher aufweist und dessen-thermischer Ausnutzungsgrad bei gleichzeitiger Verringerung der Betriebskosten erhöht wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ofenwandung zumindest teilweise aus über den Oienboden gelegten Kühlern aufgebaut ist, die aus einem Hauptkörper aus Gußeisen oder tupfer und eiiier Anzahl von unmittelbar in den liauptkörper eingegossenen kühlrohren bestehen.The object of the present invention is therefore to provide a melting furnace to propose the wall of which has a significantly longer service life than before and its thermal utilization factor while reducing the operating cost is increased. According to the invention this is achieved in that the furnace wall at least is partly constructed from coolers placed over the Oienboden, which consist of a main body Made of cast iron or swab and a number of cast iron directly into the main body cooling pipes exist.

Der erfindungsgemäße Schmelzofen besteht somit in herkömullicher Weise aus einer Ofenwanne aus feuerfestem Ziegel-und Stampfmaterial, jedoch mit einer Ofenwandung aus hütlern, von denen jeder einen Hauptkörper aus Gußeisen oder tupfer und eine bestimmte Länge Kühlrohr enthält, das in den llauptkörper eingegossen ist. Die am weitesten unten liegenden Kühler sind von dem Schmelzspiegel etwa 200 bis 500 mm entfernt, so daß ein Anhaften von Stahlschmelze an der Oberfläche der Kühler unterbleibt. Die Lebensdauer er Ofenwandung wird dadurch erhöht, daß sie mit Wasser gekühlt wird, wobei ihre Wasserdichtheit gewährleistet ist. Das kühlwasser durchströmt die Kühlrohre in den Kühlern, so daß die Ofenwandung stets gekühlt wird. Abtragung und Verschleiß der Ofenwandung sinken auf ein Minimum, so daß die Lebensdauer entsprechend erhöht und die Ausnutzung des Schmelzofens wesentlich besser wird als bisher.The melting furnace according to the invention thus exists in a conventional manner from a furnace pan made of refractory brick and rammed material, but with one Furnace wall made of hütler, each of which has a main body made of cast iron or swab and includes a length of cooling tube molded into the main body. The coolers furthest down are about 200 to from the melt level 500 mm away, so that molten steel adheres to the surface of the cooler is omitted. The service life of the furnace wall is increased by using water is cooled, whereby its watertightness is guaranteed. The cooling water flows through it the cooling tubes in the coolers so that the furnace wall is always cooled. Removal and wear of the furnace wall are reduced to a minimum, so that the service life accordingly increased and the utilization of the furnace is much better than before.

Weitere Vorteile, die ebenfalls der aufgezeigten Lösung als Aufgabe zu Grunde liegen, bestehen darin, daß lokale Besciladigungen der Ofenwand verhindert werden und daß praktisch die ganze Ofenwandung gekühlt wird und hierdurch deren Lebensdauer quasi unbegrenzt wird, 90 daß die Reparaturzeiten erheblich verringert werden können. Weiterhin liegen die heißen Stellen der Ofenwandung so weit wie möglich von den Elektroden entfernt, so daß der Schrott gleichförmig eingeschmolzen werden kann und damit Beschädigungen der Ofenwand allenfalls gleichmäßig auftreten. Die Kühler haben eine lange Lebensdauer und einen sehr geringen thermischen Verlust.Other advantages that also apply to the solution shown as a task are based on the fact that local damage to the furnace wall is prevented and that practically the entire furnace wall is cooled and thereby their Service life is virtually unlimited, 90 that the repair times are considerably reduced can be. Furthermore, the hot spots on the furnace wall are as far as possible of the Electrodes removed so that the scrap melted down uniformly and thus damage to the furnace wall may occur evenly. The coolers have a long service life and very low thermal loss.

Schließlich ist es erfindungsgeuiäß möglich, das Gewicht des Ofendaches und dessen Größe sehr gering zu halten, weil die bisher erforderliche entsprechende Menge al Ziegelnuskleidung wegfällt. Auch dies trägt zur Kostenverminderung bei.Finally, it is possible according to the invention to reduce the weight of the oven roof and to keep its size very small, because the previously required corresponding Amount of brick cladding is omitted. This also helps to reduce costs.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugt er Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie ans weiteren Unteransprüchen. Sofern in der nachfolgenden Beschreibung auf Einzelheiten der Zeichnung nicht gesonert eingegangen wird, darf hierzu ausdrücklich auf die Zeichnungen selbst verwiesen werden.Further advantages and features of the present invention result from the following description, he prefers exemplary embodiments based on the attached drawings as well as further subclaims. If in the following Description of details of the drawing is not discussed separately express reference is made to the drawings themselves.

In den Zeichnungen zeigt: Fig. i eine Vorderansicht eines- im erfindungsgemäßen Schmelzofen zum Einsatz kommenden Kühlers; Fig. 2 einen Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Kühlers; Fig. 3 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kühlers; Fig. 4 einen Schnitt des in Fig. 3 ersichtlichen Kühlers; Fig. 5 einen Teilschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmelzofens; Fig. 6 einen Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 7 bis 10 Querschnitte einer dritten bis sechsten Ausführungsform eines Schmelzofens nach -der Erfindung.In the drawings: Fig. I shows a front view of one in the invention Melting furnace used cooler; FIG. 2 is a section of that shown in FIG Cooler; 3 is a front view of a further embodiment of a cooler; FIG. 4 shows a section of the cooler shown in FIG. 3; FIG. Fig. 5 is a partial section a first embodiment of a melting furnace according to the invention; Fig. 6 a Partial section of a second embodiment, and 7 to 10 cross sections a third to sixth embodiment of a melting furnace according to the invention.

Erfindungsgemäß kommen Kühler der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Art zum Einsatz. Wie aus den Fig. 1, 2 hervorgeht, besteht ein solcher im Ganzen mit I bezeichneter Kühler aus Sondergußeisen oder Kupfer. Seine Dicke ist so gewählt, daß die Temperatur an der Innenflache des Kii.hlers unter der Schmelztemperatur seines Hauptkörpers und dem Erstarrungspunkt der stahlschmelze im Ofen liegt. bei diesem hühler wird kein hitzebeständiges Ziegelmaterial verwendet.According to the invention, coolers of the type shown in FIGS. 1 to 4 come for use. As can be seen from FIGS. 1, 2, there is one as a whole I designated cooler made of special cast iron or copper. Its thickness is chosen so that the temperature on the inner surface of the cooler is below the melting temperature its main body and the freezing point of the steel melt in the furnace. at No heat-resistant brick material is used in this cooler.

Mehrere Kühlrohre 2 sind unmittelbar in den Hauptkörper 1 des Fühlers eingegossen und erstrecken sich in horizontaler Richtung, wobei sie über die Kühlerseitenflächen hinausragen. Aufeinanderfolgende Kühl rohre sind miteinander an ihren Enden verbunden. Das freie Ende des untersten Kühlrohres 2 dient als Einlaß 3 und das freie Ende des obersten Kühlrohres 2 als Auslaß 3' für das Kühlwasser. Die Innenseite des Kühlers I ist wellenförmig gestaltet (Fig. 2), wobei der Bereich, in dem jeweils ein Kühlrohr liegt, konvex nach aunen vortritt.Several cooling tubes 2 are directly in the main body 1 of the sensor cast and extend in the horizontal direction, taking them over the cooler side surfaces protrude. Successive cooling tubes are connected to one another at their ends. The free end of the lowermost cooling tube 2 serves as inlet 3 and the free end of the uppermost cooling pipe 2 as an outlet 3 'for the cooling water. The inside of the cooler I is shaped like a wave (Fig. 2), the area in which a cooling tube lies, convex to aunen stepping forward.

Der in den Fig. 3,4 gezeigte Kühlblock oder Kühler I' gleicht in seiner Konstruktion dem in den Fig. i und 2 gezeigten weitgehend. Hier sind jedoch in den liauptkörper 1' des Kühlers 1' unmittelbar mehrere hitzebeständige Ziegel 5 in vertikalen Abständen übereinander eingegossen, so daß ihre Enden an der Innenfläche des Hauptkörpers 1' irei liegen.The cooling block or cooler I 'shown in FIGS. 3, 4 is similar in its Construction to that shown in Figs. I and 2 largely. However, here are in the main body 1 'of the cooler 1' directly several heat-resistant bricks 5 in vertical Poured spaces one on top of the other so that their ends are on the inner surface of the main body 1 'irei lie.

Durch den Einsatz der Kühler oder Kuhlblöcke I und I' nach den Fig. b bis 4 lassen sich Wasser- und Wärmeverluste, die deii thermischen Wirkungsgrad senken, weitgehend verhindern.By using the cooler or cooling blocks I and I 'according to Figs. b to 4 can be water and heat losses, the deii thermal efficiency reduce, largely prevent.

Bei dem Kühler 1 mit der gewellten Innenfläche sind die nach außen vortretenden Auswölhungen koaxial zum jeweiligen Kühlrohr, wodurch man einen gleichmäßigen Kühleffekt erzielt.In the case of the cooler 1 with the corrugated inner surface, these are on the outside protruding bulges coaxially to the respective cooling tube, whereby a uniform Cooling effect achieved.

Daher können Risse auf Grund von Thermospannungen, die infolge von Temperaturunterschieden im Kühler selbst auftreten, verhindert werden0 Sollte trotzdem ein Riß eintreten, so ist ein Wasseraustritt nicht zu befürchten, da die kühlrohre in den Hauptkörper eingegossen sind.Therefore, cracks due to thermal stresses that result from Temperature differences in the cooler itself should be prevented 0 should nevertheless If a crack occurs, there is no risk of water leaking, as the cooling pipes are molded into the main body.

Weiterhin wird die Haftfähigkeit fur Schmelz- und Schlacke-Spritzer an der gewellten Innenfläche 5 erheblich erhöht, so daß sich eine Schutzwwid oder -schicht ausbilden kann. Dadurch werden die hohen Wärmeverluste und folglich auch das Absinken des thermischen Wirkungsgrades vermieden.Furthermore, the adhesion for melt and slag splashes significantly increased on the corrugated inner surface 5, so that a Schutzwwid or layer can form. This causes the high heat losses and consequently also the decrease in thermal efficiency avoided.

Wie vorstehend erwähnt, muß die Dicke der Kühlblöcke I bzw.As mentioned above, the thickness of the cooling blocks I or

lt so gewählt werden daß ihre Temperatur an der Innenfläche unter dem Schmelzpunkt des Kühlerwerkstoffes uiid dem Erstarrungspunkt der Metallschmelze im Ofen liegt. Liese Dicke läßt sich in der nachfolgend gezeigten Weise bestimmen. Dabei wird angenommen, daß der Kühler I lediglich durch Strahlungswärme aufgeheizt wird0 Für die Wärmeflußdichte gilt dann: q = 4.88 . 10-8 . k (tf + 273)4 - (tB + 273)4 keal/m2n (1) Darin ist X ein kombinierter Koeffizient, durch den wärmeleitung, konvektion und Strahlung berücksichtigt werden; tf die mittlere Temperatur in °C der Ofenatmosphäre und tB die Temperatur in °C an der Innenfläche des Kühlers In der Praxis zum außerdem der hochheiße Gaswind berücksichtigt werden, der durch die elektrom.inetischen Kräfte der mit sehr hoher Temperatur hrennenden Lichtbögen (5 000 bis 11 000°C) verursacht wird. Die Bestimmung der Temperatur der Ofenatmosphäre ist dabei sehr komplex, weil sich die thermisciien Bedingungen im Lichtbogenofen zeitweilig beim Übergang von einer zur nächsten Phase ändern. Diese Phasen sind die Zündphase, die Bohrphase, die Phase, bei der ein Teich von Metallschmelze ausgebildet wird, und die Feinphase. Es ist deshalb notwendig, eine Darchschnittstemperatur der Ofenatmosphäre und den erwähnten kombinierten Koeffizient, der die Wärmeleitung, honvektion und Strahlung berücksichtigt, zu bestimmen.lt be chosen so that their temperature on the inner surface is below the melting point of the cooler material and the solidification point of the molten metal is in the oven. This thickness can be determined in the manner shown below. It is assumed that the cooler I is only heated by radiant heat wird0 The following then applies to the heat flux density: q = 4.88. 10-8. k (tf + 273) 4 - (tB + 273) 4 keal / m2n (1) where X is a combined coefficient by which heat conduction, convection and radiation are taken into account; tf the middle one Temperature in ° C of the furnace atmosphere and tB the temperature in ° C on the inner surface of the cooler In practice, the extremely hot gas wind must also be taken into account, the one caused by the electrom.inetic forces of the hearing at a very high temperature Arcing (5,000 to 11,000 ° C) is caused. Determining the temperature of the The furnace atmosphere is very complex because the thermal conditions in the Temporarily change the arc furnace when moving from one phase to the next. These Phases are the ignition phase, the drilling phase, the phase in which a pool of molten metal is formed, and the fine phase. It is therefore necessary to have an average temperature the furnace atmosphere and the mentioned combined coefficient, which is the heat conduction, Honvection and radiation are taken into account to determine.

Auf Grund voll durchgeführten Untersuchungen ergab sich als Temperatur für die Ofenatmosphäre ein Wert von i 6000C; der hoeffizient K wurde mit 0,35 bis 1,0 bestimmt. Beide Werte gelten für den Fall eines gewöhnlichen Lichtbogenofens, der mit gewöhnlicher Leistung betrieben wird, während die thermische Belastung am höchsten ist, so daß der die Ofenwandung bedeckende Schrott eingeschmolzen und dadurch die Ofenwandung freigelegt wird.On the basis of fully carried out investigations, the temperature was found for the furnace atmosphere a value of i 6000C; the hoefficient K was 0.35 to 1.0 determined. Both values apply to the case of an ordinary electric arc furnace, which is operated with normal power, while the thermal load is on is highest, so that the scrap covering the furnace wall melted and thereby the furnace wall is exposed.

Der ert von 1,0 für den kombinierten Koeffizienten gilt tun sogenannten Heißpunkt, das ist die Stelle, die dem heißen Gaswind unmittelbar ausgesetzt ist. Für die an>teren Stellen gilt ein Wert unter 1,0. araus ergibt sich, daß die Kühler den verschiedenen thermischen Zuständen im Ofen hinreichend standhalten, wenn als Durchschnittstemperatur der Otenatmosphäre 1 600°C und als kombinierter Koeffizient K:1 ,0 bei der Auslegung der kuhler angenommen werden Durch Einsetzen dieser Werte in die Gleichung (1) erhält maii: Aus der Beziehung zwischen der Wärmeleitfähigkeit, die vom Kühlermaterial abhängt, und der Dicke der kühler läßt sich die Dicke in folgender Weise ermitteln: # = #/# (tB - to) [m] ...................................... (3) dabei bedeutet e den Abstand in Metern von der Oberfläche des Stahl-Kühlrohres bis zur Innenfläche des Kühlers; # die Wärmeleitfähigkeit in kcal/mh °C des Kühlerhauptkörpers und to die Temperatur in °C an der Kühlrohroberfläche auf der der Innenfläche des Kühlers abgewendeten Seite.The value of 1.0 for the combined coefficient is the so-called hot spot, that is, the point that is directly exposed to the hot gas wind. For the other places, a value below 1.0 applies. From this it follows that the coolers can adequately withstand the various thermal conditions in the furnace if the average temperature of the Otenatmosphere is assumed to be 1,600 ° C and the combined coefficient K: 1.0 in the design of the cooler ) receives maii: From the relationship between the thermal conductivity, which depends on the cooler material, and the thickness of the cooler, the thickness can be determined in the following way: # = # / # (tB - to) [m] ........... ........................... (3) where e means the distance in meters from the surface of the steel cooling pipe to the inner surface of the cooler; # the thermal conductivity in kcal / mh ° C of the cooler main body and to the temperature in ° C at the cooling pipe surface on the side facing away from the inner surface of the cooler.

Wird beispielsweise der Kühlerhauptkörper aus Sondergußeisen, das einen hohen Widerstand gegenüber thermischer Ermüdung besitzt, hergestellt und beträgt die Dicke # = 100mm, und wird dabei die Temperatur an der Innenfläche des Kühlerhauptkörpers unter 1 100°C gehalten, so lassen sich als Lebensdauer des Kühlers über 1 000 Hitzen erreichen, Einer der Faktoren, der zur Lebensdauerverlängerung beiträgt, ist dabei die Haftfähigkeit für Metallschmelze und Schlacke an den Kühlern. Diese führt dazu, daß die Metallschmelze und die Schlacke, deren Erstarrungspunkte üher dem Schmelzpunkt des Hauptkorperwerkstoffes liegen, eine Schutzschicht von 3 bie 10 mm Dicke auf der Innenfläche des Kühlers I bilden und demzufolge die Temperatur an dieser Innenfläche so weit absenken, daß eine beträchtliche Lebensdauererhöhung eintritt. Diese Schutzschicht dient auch dazu, die den Kühler passierende Wärmemenge zu verringern, so daß das Absinken des thermischen Ausnutzungsgrades verhindert werden kann. Durchgeführte Versuche haben bei den herkömmlichen, aus Stahlplatten verschweißten Taschenkühlern eine Wärmeflußdichte von maximal 6 x 105 kcal/m2h ergeben, während die Wärmeflußdichte des Kühlers I mit relativ großen Abmessungen 1 x 105 keal/m2h ergab. Daraus ist ersichtlich, daß der Wärmeverlust bei dem erfindungsgemäßen Kühler sehr klein ist.For example, if the main body of the cooler is made of special cast iron, the has, manufactured and is high resistance to thermal fatigue the thickness # = 100mm, and thereby becomes the temperature on the inner surface of the radiator main body under If the cooler is kept at 1 100 ° C, the service life of the cooler is over 1 000 heat, One of the factors that contribute to extending the service life is the adhesion for molten metal and slag on the coolers. This leads to the molten metal and the slag, whose solidification points are above the melting point of the main body material a protective layer 3 to 10 mm thick on the inner surface of the cooler I form and consequently lower the temperature on this inner surface so far that a considerable increase in service life occurs. This protective layer also serves to reduce the amount of heat passing through the cooler, so that the lowering of the thermal utilization can be prevented. Have experiments carried out in the case of the conventional pocket coolers welded from steel plates, a heat flux density of a maximum of 6 x 105 kcal / m2h, while the heat flux density of the cooler I with relatively large dimensions 1 x 105 keal / m2h. From this it can be seen that the heat loss in the cooler according to the invention is very small.

Bei dem Kühler I', der eine Anzahl von Ziegeln 5 in seinem Hauptkörper 1' eingegossen aufweist, die aus der Kühlerinnenfläche nach innen vorstehen, wird die Haftfähigkeit von Schmelze- oder Schlackespritzern noch erhöht, so daß sich entsprechend leichter die erwähnte Schutzschicht ausbilden kann.In the case of the radiator I ', which has a number of bricks 5 in its main body 1 'which protrudes inward from the inner surface of the cooler the adhesion of melt or slag splashes is still increased, so that can form the mentioned protective layer correspondingly more easily.

Hierdurch läßt sich die vom Kühler 1' abgeführte Wärmemenge weiter reduzieren, was entsprechend zu einer Verringerung des Wärmeverlustes führt. Versuche haben ergeben, daß die Wärmeflußdichte bei dem Kühler I' in der Größenordnung von 8 x 105 keal/m2h liegt. Es versteht sich, daß dies zu einer weiteren Verringerung des Wärmeverlustes beiträgt und das bisher beobachtete Absinken des thermischen Ausnutzungsgrades des Schmelzofens verhindert wird. Dabei wird die Lebensdauer der Ofenwandung erhöht. Da auch in den Hauptkörper 1' die Stahl-K@hlrohre 2 unmittelbar eingegossen sind, ist ein Wasseraustritt selbst dann nicht zu befiircllten, wenn im Kühler Risse auftreten.This allows the amount of heat dissipated by the cooler 1 'to continue reduce, which accordingly leads to a reduction in heat loss. try have shown that the heat flux density in the cooler I 'is of the order of 8 x 105 keal / m2h. It is understood that this leads to a further reduction of heat loss and that decrease observed so far the thermal utilization rate of the melting furnace is prevented. The The service life of the furnace wall is increased. Since also in the main body 1 'the steel cooling pipes 2 are poured in immediately, water leakage cannot be filled even if if cracks appear in the radiator.

Da bei den Kühlern T und I' eine Mehrzahl von Kühlrohren 2 in deren Hauptkörper so eingegossen ist, daß sie horizontal liegen, können geschmolzene Kühlrohre vom Kühlsystem abgeschaltet werden, selbst wenn eine große Menge an Metallschmelze und Schlacke am Kühler anliegt und dessen Kühlrohre zum Schmelzen bringt. Durch die Anwendung der Kühler I und I' können folglich die bei her@ömmlichen Kühlern auftretenden Nachteile beseitigt werden, die darin liegen, daß infolge der vertikalen Anordnung der Kühlrohre die untere kante des Kühlerhauptkörpers einer hohen therniischen Belastung ausgesetzt und nicht ausreichend gekühlt ist, während die obere Kante sehr häufig beschädigt wird. Dies bewirkt eine Verringerung der Lebensdauer.Since the coolers T and I 'a plurality of cooling tubes 2 in their Main body is cast so that they lie horizontally, molten cooling tubes can be shut off by the cooling system even when a large amount of molten metal and slag rests on the cooler and melts its cooling tubes. By the use of coolers I and I 'can consequently be used in conventional coolers occurring disadvantages are eliminated, which are that due to the vertical Arrangement of the cooling pipes the lower edge of the main body of the radiator in a high thermal niche Exposed to stress and not adequately cooled while the top edge is damaged very often. This has the effect of reducing the service life.

Außerdem werden die Kühler I und I' im Lichtbogen/ofen unmittelbar eingesetzt, wobei es unnötig ist, vor den Kühlern eine Ziegel schicht aufzubauen, so daß die bisher anfallende Wartung und Reparatur der Ziegelschicht wegfällt.In addition, the coolers I and I 'in the arc / furnace are immediate used, whereby it is unnecessary to build a layer of brick in front of the coolers, so that the maintenance and repair of the brick layer that had previously been required is no longer necessary.

Bei der in Fig. 5 gezeigten ersten Ausfühflangsform eines Schmelzofens ist ein Kühler I gemäß den Fig. 1 und 2 am "Heißpunkt" einer Schmelzofenwandung 7 angeordnet, die durch Aufbauen von Ziegeln über einer Ofenwanne 6 erstellt ist0 Das untere Ende des Fühlers I liegt in einem Abstaiid vou 200 bis mm aber dem Schmelzespiegel 8, so daß die Schmelze mit dem Kühler nicht in Berührung kommt. Der llauptkörper 1 des iihlers I wird durch Wasser gekühlt, das die Kühlrohre 2 vom Einlaß 3 her durchströmt. Hierdurch wird auch das mit dem Kühler I in Berüllrung befindliche hitzebeständige Ziegelwerk gekühlt. Dies führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Ofenwandung und des Ausnutzungsgrades des Schmelzofens.In the first embodiment of a melting furnace shown in FIG is a cooler I according to FIGS. 1 and 2 at the "hot point" of a melting furnace wall 7 arranged, which is created by building bricks over a furnace pan 60 The lower end of the feeler I is at a distance of 200 bis mm but the melt level 8, so that the melt does not come into contact with the cooler comes. The main body 1 of the heater I is cooled by water, which the cooling tubes 2 flows through from inlet 3. This also means that the cooler I is covered located heat-resistant brickworks cooled. This leads to an increase in Service life of the furnace wall and the degree of utilization of the melting furnace.

Da die Kühl rohre 2 mit dem Hauptkörper 1 des Kühlers I direkt vergossen sind, ist selbst beim Aui'treten von Rissen im Kühler kein Wasseraustritt zu befürchten. Der Kühler I verhindert auch eine örtliche Beschädigung der Ofenwandung.Since the cooling tubes 2 with the main body 1 of the cooler I potted directly there is no risk of water leaking even if cracks appear in the cooler. The cooler I also prevents local damage to the furnace wall.

Auf Grund der horizontalen Erstreckung der Kühlrohre 2 im Hauptkörper 1 fällt eine Beschädigung des oberen Kühlerendes im Gegensatz zu den herkömmlichen Kühlern selbst dann weg, wenn Ziegelwerk über dem Kühler I aufgebaut ist.Due to the horizontal extension of the cooling tubes 2 in the main body 1 there is damage to the upper end of the radiator in contrast to the conventional one Coolers away even if brickworks are built above cooler I.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, bei der der Kühler unmittelbar über der Ofenwanne 6 aufgebaut ist, kommt der Kühler I zum Einsatz. Es versteht sich aber, daß auch der Kohler I' gemäß den Fig. 3, 4 verwendet werden kann.In the embodiment according to FIG. 5, in which the cooler is directly is built over the furnace pan 6, the cooler I is used. It understands but that the Kohler I 'according to FIGS. 3, 4 can also be used.

Bei der zweiten Ausführungsform eines Schmelzofens gemäß Fig. 6 ist die Ofenwandung aus Kühlern I gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebaut. Wie bei der ersten Ausführungsform halten die untersten Kühler I wieder von dem Schmelzespiegel 8 einen Abstand von 200 bis 500 mm ein, so daß die Metallschmelze mit den Kühlern nicht in Berührung kommen kann. Die Kuhler I werden durch Wasser gekühlt, das die Kühlrohre 2 vom Einlaß 3 her durchströmt. Dadurch wird die Lebensdauer der Ofenwandung quasi unbegrenzt oder halb unbegrenzt. Die Kühler I können aus der Wandung zum Zweck der Wartung und der Reparatur herausgenommen werden. Auch hier können anstelle der gezeigten Kühler I die Kühler I' gemäß den Fig. 3 und 4 eingesetzt werden0 Gemäß Fig. 7 hat die dort gezeigte Ausführungsform eines Schm@lzofens eine im Querschnitt kreisförmige Ofenwandung.In the second embodiment of a melting furnace according to FIG the furnace wall constructed from coolers I according to FIGS. 1 and 2. Like the first one Embodiment, the lowermost cooler I keep from the melt level 8 one again Distance of 200 to 500 mm, so that the metal melt with the coolers does not can come into contact. The coolers I are cooled by water, which the cooling pipes 2 flows through from inlet 3. This increases the service life of the furnace wall so to say unlimited or semi-unlimited. The cooler I can from the wall for the purpose of Maintenance and repair can be taken out. Again, instead of the one shown Cooler I The cooler I 'according to FIGS. 3 and 4 can be used 0 according to FIG the embodiment of a melting furnace shown there has a circular cross-section Furnace wall.

Wie bei der zweiten Ausführungsform nach Fig 6 sind mehrere Kühler I austauschbar über der Ofenwanne in Kreisform angeordnet. Anstelle der gezeigten kühler I können auch andere geeignete Kühler eingesetzt werden. Mit dem Bezugszeichen 9 sind Elektroden bezeichnet.As in the second embodiment according to FIG. 6, there are several coolers I arranged interchangeably above the furnace pan in a circular shape. Instead of the one shown cooler I, other suitable coolers can also be used. With the reference number 9 electrodes are designated.

Da sämtliche Kühler die gleichen Abmessungen haben, kann jeder beschadigte kühler sehr rasch durch einen neuen ersetzt werden.Since all coolers have the same dimensions, anyone can get damaged cooler can be replaced with a new one very quickly.

Bei der vierten Ausführungsform eines Schmelzofens gemäß Fig. 8 ist der Ofenquerschnitt polygonal. Eine Anzahl von Kühlern I ist austauschbar über der Ofenwanne 6 in gleicher Weise wie bei der dritten Ausführungsform angeordnet, so daß die den Elektroden 9 jeweils gegenüberliegende Wandung entfernbar ist.In the fourth embodiment of a melting furnace according to FIG the furnace cross-section is polygonal. A number of coolers I are interchangeable over the Oven pan 6 arranged in the same way as in the third embodiment, so that the wall opposite the electrodes 9 can be removed.

Die fünfte Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist im wesentlichen der Konstruktion gemäß Fig. 8 ähnlich. Der Ofenquerschnitt ist hier jedoch dreieckförmig. Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 8 und 9 werden die Kühler 1 durch Wasser gekühlt, das durch die kühlrohre 2 zirkuliert. Jeder beschädigte Kühler kann aus der Ofenwandung zum Zwecke des AUS-tausches oder der Reparatur entnommen werden, so daß er durch die Lebensdauer des Ofens beträchtlich erhö@t wird.The fifth embodiment shown in Fig. 9 is essentially of construction according to FIG. 8 similar. However, the furnace cross-section is triangular here. By both Embodiments according to FIGS. 8 and 9, the cooler 1 is cooled by water, that circulates through the cooling tubes 2. Any damaged cooler can come out of the furnace wall for the purpose of the exchange or removed for repair, so that it is considerably increased by the service life of the furnace.

Bei Dreiphasen-Lichtbogenöfen zur Herstellung von Stahl werden die Lichtbögen im allgemeinen unter Einwirkung der elektrom@gnetischen kräfte auf die Ofenwandung zu abgelenkt, so daß hochhelßer Gaswind gegen die Ofenwandung geblasen wird. Bei halb wird der den Elektroden 9 gegen@berliegende Schrott rasch eingeschmolzen, so daß das Schmelzen ungleichmäßig auftritt. Die Bereiche der Ofenwandung, auf denen der Heißgaswind auftrifft, sind Beschädigungen am ehesten ausgesetzt (Heißpunkt-Erscheinung). Bei den Ausführungsfermen gemäß den den Fig. 8 und 9 sind aber die Elektroden 9 gegenüberliegenden Wandbereiche so weit von den Elektroden bgerückt, daß ein gleichförmiges Schmelzen dee Schrotts im Ofen auftritt Es versteht sich, daß anstelle der in Fig. 3 und 9 gezeigten Kühler I jegliche andere geeignete Kühler, z.B. die Kühler I' gemäß Fig. 3, 4, eingesetzt werden können.In three-phase electric arc furnaces for the production of steel, the Arcs generally under the action of the electromagnetic forces on the Furnace wall too deflected, so that high-helper gas wind is blown against the furnace wall will. At half the scrap opposite the electrodes 9 is quickly melted down, so that the melting occurs unevenly. The areas of the furnace wall on which When the hot gas wind hits, damage is most likely to be the result (hot spot phenomenon). In the embodiments according to FIGS. 8 and 9, however, the electrodes 9 are opposite wall areas so far from the electrodes that a uniform Melting of the scrap occurs in the furnace. 3 and 9 any other suitable cooler, e.g. the cooler I ' according to Fig. 3, 4, can be used.

Die sechste Ausführungsform eines Ofens gemäß Fig. 10 ähnelt weitgehend dem in Fig 6 gezeigten Ofen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 verjüngt sich jedoch die Oberseite des Ofens.The sixth embodiment of a furnace according to FIG. 10 is largely similar the furnace shown in FIG. In the embodiment of FIG. 10 tapers however the top of the oven.

Zusätzlich zu den Vorteilen des Ofene gemäß Fig. 6 treten hier die folgenden Vorteile auf-: a) Das Ofendach kann sehr klein gehalten werde, so der die zu dessen Konstruktion benötigte Ziegelmenge ebenfalls gering ist. Das erniedrigt die Kosten des Ofens.In addition to the advantages of the furnace according to FIG. 6, the the following advantages: a) The oven roof can be kept very small, so the the amount of bricks required for its construction is also small. That humiliates the cost of the furnace.

b) Auf Grund der Kleinheit und Leichtigkeit des Ofendaches können kleinere Geräte zum Anheben des Otendaches eingesetzt werden.b) Due to the small size and lightness of the oven roof smaller devices can be used to raise the otter roof.

c) Das Einschmelzen des Schrottes wird erleichtert und das Auf treten von Überbrückungserscheinungen ausgeschaltet.c) The melting of the scrap is facilitated and the occurrence switched off by bridging phenomena.

d) Da der Ofen seiner Gestalt nach einem Konverter ähnelt, ist ein Frischen mittels Sauerstoff möglich.d) Since the furnace is similar in shape to a converter, is a Refreshing with oxygen is possible.

e) Wenn der Ofen als Lichtbogenofen zum Schmelzen von reduziertem Eisen (Roheisen) eingesetzt wird, wird dieses allmählich in bereits geschmolzenes Eisen eingegeben, so daß ein Schmelzvorgang bei flachem Schmelzbad über eine lange Zeit aufrechterhalten wird. Auf Grund dessen ist die Lebensdauer der Ofenabdeckung oder des Daches im allgemeinen kurz, da die Ziegelauskleidung durch die aus der Eisenschmelze abgestrahlte Wärmestrahlung beschädigt wird. Da aber im vorliegenden Fall das Ofendach klein ist, ist der Verlust relativ gering.e) If the furnace is used as an electric arc furnace for melting reduced Iron (pig iron) is used, this is gradually turned into already melted Iron entered, so that a melting process with a shallow molten bath lasts for a long time Time is maintained. Due to this, the service life of the furnace cover is or the roof in general short, as the tile lining through the out of the Heat radiation radiated from molten iron is damaged. But since in the present If the furnace roof is small, the loss is relatively small.

Die Oienausfilhrungen gemäß den Fig. 8 und 9 können ebenfalls ein sich verjdngendes oberes Ende des Ofens aufweisen. Es versteht sich auch hier, daß anstelle der gezeigten Kühler 1 jegliche sonstige geeignete Kühler, z.B. die Kühler I' nach den Fig. 3 und 4 eingesetzt werden können.The Oienausfilhrungen according to FIGS. 8 and 9 can also be a have tapered upper end of the furnace. It goes without saying here too that instead of the cooler 1 shown, any other suitable cooler, e.g. the cooler I 'according to FIGS. 3 and 4 can be used.

Im vorstehenden ist die Erfindung im Zusammenhang mit Lichtbogenöfen zur Herstellung von Stahl beschrieben worden. Die Erfindung kann aber auch auf andere Schmelzöfen angewendet werden. Außerdem können derartige Ofen jegliche geeignete Querschnittsform über die gezeigte sechseckige und dreieckige hinaus (Fig. 8, 9) annehmen. Zusätzlich zu den kühlern I und I' können auch andere geeignete Kühler eingesetzt werden. Die hier gezeigten Kühler sind allerdings bevorzugt.In the foregoing the invention is in the context of electric arc furnaces for the production of steel has been described. However, the invention can also be applied to others Melting furnaces are used. In addition, such ovens can be any suitable Cross-sectional shape beyond the hexagonal and triangular ones shown (Figs. 8, 9). Additionally Other suitable coolers can also be used for coolers I and I '. the however, the coolers shown here are preferred.

Bei den Ofenausführungen gemäß den Fig. 7 bis 10 ist die ganze Ofenwandung aus Kühlen auigebaut. Auch hier liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die Kühler nur an den "Heißpunkten" des Ofens angeordnet sind entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 5.In the furnace designs according to FIGS. 7 to 10, the entire furnace wall is built out of cooling. Here, too, it is within the scope of the invention that the cooler are only arranged at the "hot spots" of the furnace according to the design according to Fig. 5.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schmelzöfen lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: t. Da die Ofenwandung aus Kühlern aufgebaut ist, die unmitteilbar eingegossene Kühlrohre enthalten, durch die Kühlwasser zirkuliert, kann ein Wasseraustritt verhindert werden. Die Lebensdauer der Oienwandung wird erhöht und der Ausnutzungsgrad des Schmelzofens beträchtlich verbessert, so daß insgesamt eine erhebliche Kostenzeduzierung anfällt. Da die Innenfläche der Kühler so gestaltet ist, daß Schlacke- und Schmelzespritzer leicht daran haften können, bildet sich leichter als bisher eine Schutzschicht darauf aus, die die Lebensdauer der Kühler und damit auch der Ofenwandung erhöht.The advantages of the melting furnaces according to the invention can be summarized as follows to summarize: t. Since the furnace wall is made up of coolers, they cannot be communicated contain cast-in cooling pipes through which cooling water circulates, a water leak can occur be prevented. The service life of the Oienwandung is increased and the degree of utilization of the melting furnace is considerably improved, so that overall a considerable reduction in costs accrues. Because the inner surface of the cooler is designed in such a way that slag and melt splashes can easily adhere to it, a protective layer forms more easily than before which increases the service life of the cooler and thus also the furnace wall.

2. Da die Kühler an-segennnnten Heißpunkten der Ofenwandung angeordnet werden, lassen sich örtlich auftretende Schäden vermeiden.2. Since the cooler is arranged at the hot spots on the furnace wall local damage can be avoided.

3. Da die Kühler aufeinandergelegt werden, ist eine Kühlung der gesamten Ofenwand erzielbar, was zu einer quasi unbegrenzten Lebensdauer führt.3. Since the coolers are placed on top of each other, there is a cooling of the entire Oven wall achievable, which leads to a virtually unlimited service life.

4. Da sich die Kühler leicht austauschen lassen, fallen nur geringe Wartungs- und Reparaturzeiten an.4. Since the coolers are easy to replace, only small ones fall Maintenance and repair times.

5. Die Querschnittsform des Ofens kann beliebig gewählt werden. Insbesondere dann, wenn der Ofenquerschnitt polygonal ist, können die Reißpunkte der Ofenwandung, die den Elektroden gegenüberliegen, von diesen abgerückt werden. Als Folge davon tritt ein gleichmäßiges Schmelzen des im Ofen befindlichen Schrotts ein und die bisher aufgetretenen örtlichen Schäden der Ofenwandung werden weitgehend ausgeschlossen.5. The cross-sectional shape of the furnace can be chosen as desired. In particular if the furnace cross-section is polygonal, the tear points of the furnace wall, opposite the electrodes are moved away from them. As a consequence of this a uniform melting of the scrap in the furnace occurs and the Local damage to the furnace wall that has occurred so far is largely excluded.

6, Wenn-das obere Ende des Ofens verjüngt ausgebildet ist, können die Abmessungen und das Gewicht des Otendaches reduziert werden. Dies entspricht einer Verringerung der zur Konstruktion des Ofendaches notwendigen Ziegelmenge. Da außerdem das Dach leichtgewichtig ist, brauchen nur entsprechend kleinere Geräte zum Anheben des Daches eingesetzt zu werden. Das Einschmelzen des Schrottes wird erleichtert und der Ziegelverbrauch aui ein Minimum herabgesetzt.6, If-the top of the furnace is tapered, you can the dimensions and weight of the otter roof can be reduced. This matches with a reduction in the number of tiles required to construct the kiln roof. In addition, since the roof is lightweight, only correspondingly smaller devices are required to be used for lifting the roof. The scrap is melted down facilitated and the brick consumption also reduced to a minimum.

Zusammengefaßt liegt die Erfindung darin, daß eine Schmelzofenwandung vollständig oder teilweise aus Kühlern aufgebaut ist, die einen Hauptkörper aus Gußeisen oder Kupier mit darin eingegossenen Kühlrohren auiweisen. Somit wird die Ofenwandung durch Wasser gekühlt, das die Kühlrohre durchströmt.In summary, the invention is that a furnace wall is composed entirely or in part of coolers that consist of a main body Show cast iron or copper with cooling pipes cast in them. Thus the The furnace wall is cooled by water flowing through the cooling tubes.

Claims

Patent (protection) claims

1. Melting furnace, characterized in that the furnace wall at least is partially constructed from coolers (I, i ') placed over the furnace base (6), which from a main body (1, I ') made of cast iron or copper and a number of directly there are cooling tubes (2) cast in the main body.

2. Melting furnace according to claim 1, characterized in that the cooler (I, I ') are arranged at the so-called flex points of the furnace wall.

3. Melting furnace according to claim 1, characterized in that the furnace wall is completely composed of a large number of coolers (I, I ').

4, melting furnace according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the furnace cross-section is circular or polygonal.

5. Schielz furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the top of the furnace tapers towards the top.

6, Schielz oven according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the thickness of the cooler (I, I ') is designed so that the temperature on the inner surface the radiator below the melting point of the radiator main body (1, i ') and the solidification point of the molten metal in the furnace.

7. Melting furnace according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that each of the coolers (I ') is cast directly into the main body (i') Bricks (5), the end faces of which. exposed on the inner surface of the cooler (I ').