DE2362974A1

DE2362974A1 - Gekuehlter schachtofen und plattenkuehler dafuer

Info

Publication number: DE2362974A1
Application number: DE2362974A
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrik Brandenburg
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden BV
Current assignee: Hoogovens Ijmuiden BV
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1974-07-04
Also published as: ATA1059973A; JPS5121925B2; JPS4990605A; IT1000546B; BE808712A; NL7217255A; US3881860A; AT336157B

Description

EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 D-8000 MÜNCHEN 90

Hoogovens IJmuiden B.T.
Unniiden, Niederlande

1 a DEL !973

Gekühlter Schachtofen und Plattenkühler dafür

Die Erfindung "betrifft einen gekühlten Schachtofen und einen Platfcaakühler zur Verwendung bei einem solchen Schachtofen, und insbesondere einen Schachtofen mit einem Stahlmant.el, mit dessen Innenseite Kühlplatten mit im wesentlichen lotrechten inneren Rohren verbunden sind, die· am oberen und unteren Ende der Kühlplatte von dieser aus den Stahlmantel durchsetzen, wobei die Kühlplatte an der vom Stahlmantel abgekehrten Seite mit einem Haltenocken bzw. einer Haltenase versehen ist, durch den bzw» die ein anderes, in einer im wesentlichen waagerechten Ebene verlaufendes Rohr mit durch den Stahlmantel hindurchgeführten Anschlüssen verläuft .

Obwohl die Erfindung im folgenden hauptsächlich in Anwendung auf einen Hochofen beschrieben ist, ist sie doch selbstverständlich auf ähnliche "Weise auch auf andere Arten von Schachtöfen anwendbar, bei denen eine Kühlung des Schachts erforderlich ist.

Neben anderen Verfahren zum Kühlen der Wände von. Hochofen richtete sich in den letzten Jahren das Interesse speziell auf Konstruktionen, bei denen an der Innenseite des Ofen-Stahlmantels Kühltafeln oder Kühlplatten angebracht sind, durch welche eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. Diese in der englischen Literatur mit "stave-coolers" bezeichneten Plattenkühler bestehen im wesentlichen aus Gufl_^eisenplatten, die - eng miteinander verbunden am Ofenmantel befestigt sind. In vielen Fällen ist zwischen diesen Kühlplatten und dem Mantel eine Schicht aus feuerfestem und thermisch isolierendem Material vorgesehen. In den Kühlplatten sind Uinw-älzkanäle, üblicherweise in *'orm von eingegossenen

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Rohren "vorgesehen, die an der Außenseite des Ofens unter Bildung eines integrierten Kühllcanalsystems miteinander verbunden sind. Durch dieses System von Kühlkanälen kann eine Kühlflüssigkeit, ein Kühlgas oder ein Gemisch aus Kühlflüssigkeit und Dampf umgewälzt werden.

Eine "besondere Schwierigkeit ergibt sich bei der Anwendung dieser Konstruktion auf einen Hochofen "bezüglich der Stabilität des feuerfesten Putters bzw. der Ausmauerung gegenüber den Kühlplatten an den Stellen, an denen sich der Schacht in Aufwärtsrichtung verjüngt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Mauerwerk infolge seines Eigengewichts sowie des Gewichts der im Ofen enthaltenen Charge keine Tendenz besitzt, sich an die Ofenwand anzulegen; dabei sind dann spezielle Mittel erforderlich., um diese Stabilität zu gewährleisten und um zu verhindern, daß das feuerfeste Mauerwerk ungenügend gekühlt wird und infolgedessen zusammenbricht. In vielen Fällen sind daher die Kühlplatten mit Haltenocken oder -nasen versehen, welche in den Ofen hineinragen und das Mauerwerk unterstützen. Da jedoch diese Haltenocken weiter in den Ofen hineinreichen als die restlichen Teile der Kühlplatten, konzentriert sich der Wärmefluß speziell an ihnen, so daß eine besondere Kühlung erforderlich wird. Dies wird dann durch das eingangs genannte, getrennte, durch den Haltenocken verlaufende Rohr erreicht.

Dennoch kann es hierbei vorkommen, daß die starke Wärmebelastung des Haltenockens diesen zusammenbrechen läßt, wobei es dann erforderlich ist, dieses den Haltenocken durchsetzende Rohr vom Kühlsystem abzuschließen, um ein unerwünschtes Eindringen von Kühlmittel in den Ofen zu verhindern und die anderen Bauteile, die mit diesem Haltenocken in Reihe geschaltet sind, im Unnrälzsystem für das Kühlmittel zu halten.

Als Konsequenz ergibt es sich jedoch aus diesem Zustand, daß die gesamte Zone des Plattenkühlers nahe des Haltenockens möglicherweise

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•unzureichend gekühlt wird, woraus die echte Gefahr einer Beschädigung des Plattenkühlers selbst entsteht, so daß der Ofenmantel üb erhit ζ t wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher in erster Linie die Schaffung . einer neuartigen Konstruktion, durch welche die vorgenannten Gefahren vermieden werden und bei welcher insbesondere der Haltenocken bzw. -nase besser gekühlt wird, während dennoch bei Verminderung der Eigenkühlung des Haltenockens die Restkühlung dieses Haltenockens und der angrenzenden Teile des Plattenkühlers erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einem Schachtofen der eingangs umrissenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zumindest ein Teil der lotrechten Rohre über einen beträchtlichen Teil der lotrechten Abmessung des Haltenockens hinweg durch die Kühlplatte erstreckt. Für den Plattenkühler selbst bedeutet dies, daß zumindest einige der sich in Längsrichtung erstreckenden Rohre in dieser Längsrichtung des Plattenkühlers über einen beträchtlichen Teil der Abmessung des Haltenockens verlaufen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die A^uslässe des den Haltenocken durchsetzenden Rohrs in einer Linie mit den Auslassen eines Teils der lotrecht verlaufenden Rohre angeordnet werden. Erfindungsgemäß werden jedoch noch bessere Ergebnisse erzielt, wenn sich zumindest einige der längsverlaufenden Rohre zu beiden Seiten der Ebene erstrecken, in der das Querrohr durch den Haltenocken angeordnet ist. Dabei wird eine Einschränkung dadurch aufgeworfen, daß bei den üblichen Plattenkühler-Kbnstruktionen der Haltenocken bzw.-nase mit dem obersten Ende des Kühlers verbunden ist. Hierdurch werden die lotrecht verlaufenden Rohre daran gehindert, sich vollständig hinter den Haltenocken zu erstrecken. Eine weitere Verbesserung kann jedoch erreicht werden, wenn man von der derzeit gültigen Meinung abgeht, daß der Haltenocken mit dem äußersten oberen Ende der Kühlplatten verbunden sein sollte.Bin weiterer Vorteil der Erfindung besteht

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demgemäß darin, daß der Haltenocken in einem mindestens der Dicke des Plattenkühlers entsprechenden Abstand vom einen Ende der Kühlplatte angeordnet ist, wobei sich folglich die lotrechten Rohre vollständig hinter den Haltenocken erstrecken können.

Wenn bei der Vorstehend erläuterten, neuartigen Konstruktion der Kühlplatten dennoeh die getrennte Kühlung des Haltenockens infolge einer Beschädigung desselben reduziert sein sollte, dann wird dieser Haltenocken durch die sich vollständig über seine Rückseite erstreckenden lotrechten Rohre trotzdem bis zu einem gewissen Grad gekühlt. Infolge dieser gesonderten Kühlung des Haltenockens • wird auch die Gefahr für eine Beschädigung desselben und mithin für die Verringerung seiner getrennten Kühlung wesentlich herabgesetzt.

Wenn der Haltenocken infolge von Überhitzung beschädigt wird, muß auf jeden Fall verhindert werden, daß der Plattenkühler selbst hinter diesem Haltenocken ebenfalls eine Beschädigung erleidet. Unter sehr kritischen Wärmebelastungssituationen kann es sich daher erfindungsgemäß sogar als ratsam erweisen, den Haltenockei als getrennten und auswechselbaren Bauteil mit dem Plattenkühler zu verbinden. In diesem Fall kann möglicherweise sogar noch eine Isoliermaterialschicht zwischen dem Haltenocken und dem Plattenkühler selbst vorgesehen sein, wodurch der Wärmekontakt zwischen dem Haltenocken und dem Plattenkühler nahezu vollständig ausgeschaltet wird und diese beiden Teile unabhängig voneinander gekühlt werden können. In der Regel wird jedoch die Konstruktion bevorzugt, bei welcher der Haltenocken und der Plattenkühler bzw. die Kühlplatte einen einzigen Gußteil bilden.

Normalerweise stellt das den Haltenocken durchsetzende Rohr einen Teil des Umwälzsystems der lotrecht verlaufenden Rohre dar. Hierbei ist es wesentlich, daß alle Rohre innerhalb ein und derselben Kühlplatte jeweils gleichen Durchmesser besitzen, um zu vermeiden, daß die Umwälzung des Kühlmittels durch aufeinanderfolgende

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Verengungen und Erweiterungen im System ungünstig "beeinflußt wird. Falls jedoch, die hinter dem Haltenocken verlaufenden Kühlrohre ■bereits eine gewisse Kühlung des Haltenockens gewährleisten, ist es zu einem wesentlich geringeren Grad nötig und wünschenswert, die getrennte Kühlung des Haltenockens in das Umwälzsystem durch den Rest des Plattenkühlers mit einzubeziehen.

Zur Erzielung einer "besseren Kühlung der Haltenocken oder -nasen empfiehlt es sich, die durch die Haltenocken verlaufenden Rohre unter Bildung eines getrennten Umwälzsystems anzuschließen. Hierbei ist es außerdem vorteilhaft, die Durchmesser d^r durch die Halteno cken verlaufenden Rohre größer zu wählen als "bei den durch die Kühlplatten verlaufenden Rohren, so daß eine zusätzliche Zwangskühlung erreicht wird.

In diesem Zusammenhang ist zu "bemerken, daß der Durchmesser der durch die Kühlplatten verlaufenden Rohre die Dicke des Plattenkühlers "bestimmt, so daß eine Einschränkung bezüglich desRohrdurchmessers besteht, wenn der Plattenkühler 'nicht zu dick werden soll. Diese Situation liegt jedoch beim Haltenocken anders, d.h. das durch diesen verlaufende Rohr kann ohne weiteres dicker sein. Im Fall eines auf diese Weise ausgebildeten Plattenkühlers bezieht sich die Erfindung auch auf einen mit derartigem Plattenkühler ausgestatteten Schachtofen, bei dem die durch die Haltenocken oder -nasen verlaufenden Rohre an ein getrenntes Umwälzsystem angeschlossen sind."

Bei der Herstellung derAnschlüsse dieser Rohre durch den Ofenmantel ist besonders darauf zu achten, daß diese Anschlüsse gasdicht bleiben und daß auch die Festigkeit des Stahlmantels nicht unzulässig beeinträchtigt wird.

Zu diesem Zweck sind in der Praxis die lotrechten Rohre in der Hähe ihrer Enden zeitweilig aufeinander zu abgebogen, so daß sie

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in Gruppen von zwei oder drei Rohrenden durch den Mantel geführt werden können. Diese Konstruktion wirft jedoch insbesondere das Risiko auf, daß der Haltenocken große Teile des dahinter liegenden Plattenkühlers unzureichend gekühlt läßt. Diese Konstruktion hat sich auch im Hinblick auf die Fertigungskosten als unvorteilhaft erwiesen,, während zudem die dreidimensionale Form der Rohre den Widerstand im Umwälzsystem erhöht und dessen einwandfreie Arbeitsweise ungünstig beeinflußt. Erfindungsgemäß wird daher eine Konstruktion des Plattenkühlers bevorzugt, bei welcher jedes Rohr in einer flachen Ebene verläuft und bei welcher sich der Auslaß des durch den Haltenocken verlaufenden Rohrs längs der Auslässe der lotrecht verlaufenden Rohre erstreckt. Diese Auslässe, die nebeneinander verlaufen, können dann durch eine einzige Öffnung im Ofenmantel hindurchgeführt werden.

Im folgenden sind bevorzugte Aus führ ungs formen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anschlüsse von Kühlplatten an einer Ofenwand,

Fig. 2, 4, 6 und 9 Vorderansichten von Kühlplatten gemäß bevorzugten Ausführungsformen derErfindung,

Fig. 3, 5» 7 vmä. 10 Seitenansichten der Kühlplatten gemäß den Fig. 2, 4, 6 bzw. 9» und

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6.

In Fig. 1 ist bei 1 ein Teil des Stahlmantels eines Hochofens angedeutet. Am Mantel 1 sind mit Hilfe von Schraubverbindungen 4, 5 und 6 zwei Kühlplatten 2 und 3 angebracht, an denen ein schematisch dargestelltes feuerfestes Mauerwerk 7 cles Ofens

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anliegt. Innerhalb der Kühlplatten verlaufen in Fig. 1 nicht dargestellte Rohre, deren Enden 8, 9 und 10 den Mantel durchsetzen, wobei die Rohrenden von verschiedenen Kühlplatten untereinander verbunden sind. An der Kühlplatte 3 ist ein Haltenocken "bzw. eine Haltenase 11 vorgesehen, der "bzw. die zur Unterstützung des darüber liegenden Mauerwerks dient.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen schematisch in Vorderansicht "bzw. in Seitenansicht das obere Ende einer erfindungsgemäßen Kühlplatte, die mit Rohren 12 bis 15 versehen ist, welche die Kühlplatte in Längsrichtung durchsetzen und welche Einlasse und Auslässe 16 bis 19 aufweisen. Ein den Haltenocken 11 in Querrichtung durchsetzendes Rohr 22 weist Einlasse und Auslässe 20 und 21 auf.

Gemäß Fig. 2 und 3 liegen die Auslässe 17, 18, 20 und 21 in einer Linie. Dies bedeutet, daß sich die Rohre 13 und 14 über etwa die halbe Höhe des Haltenockens 11 hinter diesen erstrecken.

In den Fig.. 4 und 5 ist eine etwas abgewandelte Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Kühlplatte dargestellt, bei welcher die Auslässe 28 und 29 der Rohre 24 und 25 über den Auslassen 31 und 32 des durch den Haltenocken 11 verlaufenden Rohrs 33 liegen. Die Auslässe 27 und 31 bzw. 30 und 32 sind dabei so dicht aneinander angeordnet, daß diese Rohrenden den Mantel 1 paarweise jeweils über eine einzige öffnung durchsetzen können. Auf diese Tfeise wird ein einfacheres Schema der den Mantel 1 durchsetzenden Öffnungen erreicht, während gleichzeitig auch der Haltenocken 11 besser gekühlt wird.

In den Fig. 6, 7 und 8 ist eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlplatte in Vorderansicht, in Seitenansicht bzw. im Schnitt längs der Linie VIII-VIII (Fig. 6)

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dargestellt. Bei dieser Konstruktion ist der Haltenocken 11 gegenüber dem oberen Ende der Kühlplatte um ein gewisses Stück tiefer gelegt. Infolgedessen erstrecken sich die lotrechten Rohre 34 und 37 über die gesamte Rückseite des Haltenockens bis zu den Auslassen 38 bis 41 > die auf einer einzigen Linie angeordnet sind. Ein den Haltenocken 11 durchsetzendes Rohr 44 besitzt derart gekrümmte Form, daß es sich praktisch über die Gesamtbreite des Haltenockens 11 erstreckt und in Auslässe und 43 übergeht, die zwischen dai lotrechten Rohren 34 bis 37 liegen.

Die Fig· 9 und- 10 zeigen schließlich eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht einer noch weiter abgewandelten Kühlplatte gemäß der Erfindung. Im Prinzip entspricht diese Konstruktion derjenigen gemäß den Fig. 6 bis 8, jedoch mit dem Unterschied, daß der feste Haltenocken bzw. -nase 11 durch einen auswechselbaren Haltenocken 56 ersetzt ist, der an der Kühlplatte montiert ist und durch eine Rippe 57 abgestützt wird. Durch Anordnung von Isoliermaterial zwischen dem Haltenocken 56 und der Kühlplatte 3 werden zwei voneinander unabhängige Kühlsysteme 3 und 56 erzielt, was im Fall eines Abbrennens des Haltenockens 56 von Bedeutung sein kann. Hierdurch wird die Möglichkeit geboten, einen schadhaften Haltenocken nach dem "Abblasen" des Ofens durch einen neuen zu ersetzen.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß es bei Öfen, die mit einem Tragkranz zwischen der Rast und dem Schacht versehen sind, üblich ist, die obersten Kühlplatten der Rast sich über den Tragkranz hinaus erstrecken zu lassen. Diese Kühlplatten können im Prinzip ähnlich ausgebildet sein wie die in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 bzw. mit den *ig. 4 und 5 beschriebenen Kühlplatten, wobei jedoch der Haltenocken und der hinter ihm befindliche Teil der Kühlplatte in einer Position angeordnet sein sollten, die radial über eine der Radialabmessung des Haltenockens entsprechende Strecke versetzt ist.

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Claims

Patentansprüche

1φ Gekühlter Schachtofen mit einem Stahlmantel, mit dessen Innenseite Kühlplatten mit im wesentlichen lotrechten inneren Rohren verbunden sind, die am oberen und unteren E_nde der Kühlplatte von dieser aus den Stahlmantel durchsetzen, wobei die Kühlplatte an der vom Stahlmantel abgekehrten Seite mit einem Haltenocken bzw. einer Haltenase versehen ist» durch den bzw« die ein an-· deres, in einer im wesentlichen waagerechten Ebene verlaufendes Rohr mit durch den Stahlmantel hindurchgeführten Anschlüssen verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil der lotrechten Rohre (l7, 18; 28, 29; 34-37; 45-48) über einen beträchtlichen Teil der lotrechten Abmessung des Haltenockens (ll; 56) hinweg durch die Kühlplatte (2,3) erstreckt.
2. Plattenkühler insbesondere zur "Verwendung bei einem gekühlten Schachtofen gemäß Anspruch 1, mit Rohren, welche sich im wesentlichen in Längsrichtung durch die Kühlplatten des Plattenkühlers erstrecken und die am oberen und unteren Ende der betreffenden Kühlplatte aus dieser herausführen, wobei die -Kühlplatte an ihrer von den Rohreinlässen und -auslassen abgewandten Seite mit einem Haltenocken bzw. einer Haltenase versehen ist und wobei durch den Haltenocken ein sich quer zu den erstgenannten Rohren erstreckendes Rohr verläuft, dessen Anschlüsse auf der gleichen Seite der Kühlplatte wie diejenigen der erstgenannten Rohre liegen, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil der längsverlaufenden Rohre (17, 18; 28,29; 34-37; 45-48) über einen beträchtlichen Teil der Abmessung des Haltenockens (ll; 56) hinter diesem in Längsrichtung der Kühlplatte (2, 3) erstreckt.
3. Plattenkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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sich zumindest einige der längsverlaufenden Rohre zu verschiedenen Seiten der Ebene erstrecken, in vrelcher sich das querverlaufende Rohr durch den Haltenocken erstreckt.
4· Plattenkühler nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Haltenocken in einem zumindest der Dicke der Kühlplatte entsprechenden Abstand von deren einem Ende angeordnet ist und daß die Längsrohre über die ganze Rückseite des Haltenockens hinweg verlaufen.
5· Plattenkühler nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Haltenocken als abnehmbarer Bauteil an der Kühlplatte angebracht ist.
6. Plattenkühler nach einem der Ansprüche 2 bis- 5» dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Haltenocken verlaufende Rohr einen größeren Durchmesser besitzt als die längsverlaufenden Rohre.
7· Plattenkühler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre jeweils in einer flächen Ebene verlaufen und daß Einlaß und Auslaß des durch den Haltenocken verlaufenden Rohrs beide nahe der Einlasse und Auslässe der längsverlaufenden Rohre angeordnet sind.
8. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Plattenkühler gemäß Anspruch 6 versehen ist und daß die durch die Haltenocken der Kühlplatten verlaufenden Eohre an einen getrennten Kreis des Kühlmittel-TTmwälzsysteins angeschlossen sind.

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