DE2432992A1

DE2432992A1 - Unterherdkonstruktion fuer metallurgische oefen

Info

Publication number: DE2432992A1
Application number: DE2432992A
Authority: DE
Inventors: Roland Bliss Snow
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1974-07-09
Publication date: 1975-02-13
Also published as: US3820770A; AU6952674A; FR2238762B3; IT1014406B; GB1427646A; BE818002A; JPS5050204A; FR2238762A1

Description

Unterherdkonstruktion für metallurgische Öfen

Die Erfindung betrifft eine Unterherdkonstruktion für einen metallurgischen Ofen mit einem vertikal angeordneten Herd für geschmolzenes Metall und einem hochstehenden Metallmantel, der den Herd umschließt und über denselben nach unten vorsteht, sowie mit einer an der Innenfläche des Mantels vorgesehenen inneren Auskleidung aus Kohlenstoff und einem Abstichloch für das geschmolzene Metall, welches den Mantel und die Kohlenstoffauskleidung durchsetzt und an seinem inneren Ende mit dem Inneren des Herdes in Verbindung steht. Somit betrifft die Erfindung eine verbesserte Unterherdkonstruktion für metallurgische öfen mit einem zur Aufnahme von geschmolzenem Metall geeigneten Herd, wobei die Unterherdkonstruktion insbesondere für blasende öfen wie Tiegel oder Konverter bestimmt ist.

Ein herkömmlich aufgebauter bodengekühlter Herd eines blasenden Ofens besitzt, wie in Fig. 1 dargestellt, Seitenwandungen

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aus Kohlenstoff und einen Stopfen oder Unterherd, der aus Schichten aus Schamotteblöcken aufgebaut ist, die auf einer aus einer Vielzahl von Schichten aus.Kohlenstoffblöcken oder -balken aufgebauten Grundfläche angeordnet sind. Bei dieser Bauweise wird Wärme von der untersten Schicht aus Kohlenstoffbalken oder -blöcken mit Hilfe von Kühlluft oder Wasser abgeführt, welches im Kreislauf durch Rohrleitungen strömt, die in der untersten Schicht aus Kohlenstoffbalken oder -blöcken angeordnet sind» Im Betrieb kann der Stopfen oder Unterherd aus Schamotte oder gebranntem Ton bei einem herkömmlich aufgebauten Unterherd in den ersten- drei bis sechs Monaten der Ofenreise verloren gehen, was dem schmelzflüssigen Eisen das Eindringen in die Poren-der Kohlenstoffbalken "gestattet, wodurch deren Wärmeleitfähigkeit gesteigert wird. Außerdem kann das geschmolzene Eisen auf dem Herdflur zeitweilig nicht mit Kohlenstoff gesättigt sein und beim fehlen des Schamotte-Stopfens wird dann die fehlende Kohlenstoffmenge aus den Kohlenstoffbalken bezogen. Das führt jedoch zur Errosion der Kohlenstoffbalken oder -blocke. Von weit größerer Bedeutung ist jedoch der Wärmeverlust aus dem Herd durch die Kohlenstoff balken oder -blöcke, die normalerweise eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 27,1 cal/cm je ⁰F, Stunde, und 2,4-5 cm (100 Btu/sq ft/1/hr/inch) besitzen. Die Abfuhr dieser Wärme aus den Kohlenstoffbalken oder -blöcken ist kostspielig, da das Kühlwasser oder die luft im Kreislauf durch die Rohre geführt werden muß, welche in den Kohlenstoffbalken oder -blöcken vorgesehen sind.

In der US-PS 3 378 24-9 ist eine typische herkömmliche Unterher dkonstruktion beschrieben. Eine weitere Unternerdkqnstruk tion" für einen blasenden Ofen ist der. US-PS 3 586 304- zu_; entnehmen. ' -

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterherdkonstruktion der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit deren Hilfe der Verschleiß des Unterbaues verringerbar und der Wärmeverlust aus dem Herd verkleinerbar ist, wenn der Schamotte-Stopfen oder -unterherd verlorengegangen oder abgebrannt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten aus feuerfestem Material im Boden des Herdes unterhalb der Ebene des Eisenabstichloches vorgesehen ist, die von der inneren Kohlenstoffauskleidung umschlossen sind, daß eine Schicht aus einem nicht mit Eisen reagierenden Isolationswerkstoff unter den Schichten aus feuerfestem Material vorgesehen ist und daß unterhalb der nicht mit Eisen reagierenden Schicht eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten aus Kohlenstoff vorgesehen ist.

Die Erfindung sieht demzufolge die Errichtung eines blasenden Ofens vor, bei welchem eine stabile oxydische feuerfeste Schicht in Form von Steinen oder Blöcken vorgesehen ist, die derart zwischen den Schamotte-Stopfen und den Kohlenstoffbalken angeordnet ist, daß sie als Sperre zwischen dem geschmolzenen Eisen und den Kohlenstoffbalken wirkt, falls der Schamotte-Stopfen zusammengebrochen ist. >

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Unterherdkonstruktion ist darin zu sehen, daß die Warmeverluste durch den Herdflur eines metallurgischen Ofens, wie eines blasenden Ofens, der anfänglich mit einem Stopfen aus Schamotte bedeckt war, verringert werden, wenn der Ofen in Betrieb ist, nachdem der Schamotte-Stopfen, der das geschmolzene Metall von den Kohlenstoffbalken trennt, verlorengegangen ist.

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Dieser Vorteil wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Sperrschicht aus einem nicht mit Eisen reagierenden Material zwischen dem Schamotte-Stopfen am Boden des Herdes und den Kohlenstoffbalken unterhalt» des Herdes vorgesehen ist, wobei diese Sperrschicht als Wärmesperre dient und gleichzeitig einen körperlichen Kontakt zwischen dem geschmolzenen Metall im Herd und den Kohlenstoffbalken verhindert, nachdem der Schamotte-Stopfen verlor engengangen oder vollständig ..erodiert ist.

Dabei hat., es. sich als vorteilhaft herausgestellt^, daß-als - Werkstoff für die nicht mit Eisen reagierende Sperrschicht ein oxydisches feuerfestes Material verwendet wird, wobei sich ZrSiO^, Al₂O^, Mullit, ßchmelzgegossener Mullit oder schmelzgegossene Tonerde besonders bewährt haben.

Weitere Merkmale,' Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In diesem zeigen: >

Fig. 1 einen schematisierten Vertikalschnitt durch eine Uhterherdkonstruktion bei einem blasenden Ofen nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen mit Fig.1 vergleichbaren Schnitt, der jedoch die Uhterherdkonstruktion für einen blasenden Ofen nach der Erfindung darstellt,. -

Fig. 3 eine Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten Unterher dkonstrukt ion, und

Fig. 4 eine weitere Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten uhterherdkonstruktion.

In der Zeichnung sind übereinstimmende Bauteile in den einzelnen Figuren mit gleichen Bezugszeichen, gegebenenfalls

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unter Zufügung von hochgestellten Beistrichen bezeichnet.

Wie der Zeichnung und insbesondere Pig. 2 zu entnehmen, besitzt ein blasender Ofen einen Herd 2, in welchem sich das erschmolzene Eisen sammelt, das im Schacht des blasenden Ofens gebildet wurde. Der Herd 2 ist von einem äußeren Metallmantel 4 umschlossen, der nach unten über den Herd vorsteht und eine innere Auskleidung 6 aus Kohlenstoff besitzt, die an der inneren Mantelfläche befestigt ist. Ein Abstichloch 8 für das geschmolzene Metall erstreckt sich durch den äußeren Mantel 4, durch die innere Kohlenstoffauskleidung 6 und steht mit seinem inneren Ende mit dem Inneren des Herdes 2 in Verbindung. Die Unterherdkonstruktion nach der Erfindung besitzt einen Schamotte-Stopfen, der aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden Schichten aus verdichtetem Schamotte besteht, die den Herdboden bilden. Der verdichtete Schamotte 10 in Form von Steinen oder Blöcken oder Stampfmassen ist von der inneren Kohlenstoffauskleidung 6 und dem Außenmantel 4 um schlossen.

Eine Sperrschicht 12 ist unterhalb des Schamotte-Blocks 10 angeordnet und von der inneren Kohlenstoffauskleidung 6 sowie von dem äußeren Mantel 4 umschlossen. Die Sperrschicht besteht aus einem nicht mit Eisen reagierenden stabilen oxydischen feuerfesten Material, wie ZrSiO^, AIpO,, Mullit, schmelzgegossenem Mullit oder schmelzgegossener Tonerde. Die Sperrschicht ist vorzugsweise 152 bis 254 cm unterhalb des Abstichloches 8 des Ofens angeordnet, so daß die Sperrschicht nicht durch den Schlackenfluß oder durch die Schlacke erodiert werden kann, die in die Poren des sich im Ofen befindenden Kokses eingedrungen ist.

Eine Vielzahl von Kohlenstoffbalken oder -blöcken 14 ist in Form von Schichten unterhalb der Sperrschicht 12 angeordnet.

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Im Bedarfsfall kann eine Rohrleitung 16 für den Kreislauf von Kühlwasser oder -luft in dem untersten Balken vorgesehen sein.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, kann die Sperrschicht 12' genauso breit ausgebildet sein wie die Kohlenstoffbalken.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen, kann die Sperrschicht 12" aus einzelnen Blöcken aufgebaut sein, die aneinander angrenzend angeordnet sind.

Mit Hilfe der Sperrschicht 12 in der erfindungsgemäßen Unterherdkonstruktion kann alles ungesättigtes,niedriggekohltes Eisen, welches im Ofen erzeugt wird, von den Kohlenstoffbalken entfernt gehalten werden, selbst dann, wenn der Schamotte-Block 10 abgebaut worden ist, was die Erosion der" Kohlenstoffbalken durch Lösung im Eisen verhindert.

Die Rohrleitungen 16 können fortgelassen werden, da die Sperrschicht 12 eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt. So besitzt beispielsweise Mullit oder schmelzgegossener Mullit, der aus etwa 70 bis 80% Tonerde und 20 bis 30% SiO₉ besteht, eine Wärmeleitfähigkeit von lediglich 6,48 cäl/cm je F, Stunde und 2,54- cm (24 Btu/sq ft/F/hr/inch) im Vergleich zu 27»1 cal bei den Kohlenstoffbalken, die in Kontakt mit dem geschmolzenen Eisen stehen. Dieser Wert wird sogar noch vergrößert, wenn Eisen in die Poren der Kohlenstoffbalken eindringt. Die Sperrschicht 12 ist somit imstande, den gesamten Verlust an Kalorien durch den Herd derart hinreichend abzusenken, daß die Wärme durch den Herdmantel abgeführt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, eine kostspielige Kühlung des Unterherdes mit Hilfe von Kühlluft oder -wasser vorzusehen, welches durch Rohrleitungen oder andere Kühleinrichtungen zirkuliert. Die geringeren Wärmeverluste durch den

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Herd führen auch entweder zu einem niedrigeren Koksverbrauch oder zu einem heißeren erblasenen Eisen.

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Claims

-8- 2432392 Patentansprüche

1. Unterherdkonstruktion für einen metallurgischen Ofen mit einem vertikal angeordneten Herd für geschmolzenes Metall und einem hochstehenden Metallmantel, der den Herd umschließt und über denselben nach unten vorsteht, sowie mit einer an der Innenfläche des Mantels vorgesehenen inneren Auskleidung aus Kohlenstoff und einem Abstichloch für das geschmolzene Metall, welches den Mantel und die Kohlenstoffauskleidung durchsetzt und an seinem inneren Ende mit dem Inneren des Herdes in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten aus feuerfestem Material (1O;1O'ü10") im Boden des Herdes (2;2'i2") unterhalb der Ebene des Eisenabstichloches (8;8';8") vorgesehen ist, die von der inneren Kohlenstoff auskleidung (6;6';6^fl) umschlossen sind, daß eine Schicht (12;12';12") aus einem nicht mit Eisen reagierenden Isolationswerkstoff unter den Schichten (1O;1O';10") aus feuerfestem Material vorgesehen ist und daß unterhalb der nicht mit Eisen reagierenden Schicht (12;12*;12") eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten (14;14';14-") aus Kohlenstoff vorgesehen ist.

2. Unterherdkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ζ eichnet, daß eine Kühlmittelleitung (16; 16';16") vorgesehen ist, die sich durch die unterste der Vielzahl von Schichten (14;14';14") aus Kohlenstoff erstreckt.

3· Uaterherdkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der nicht mit Eisen reagierende Werkstoff aus einem der Stoffe ZrSiO^,, AIpO, und Mullit besteht .

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4. Unterherdkonstruktion nach Anspruch 5* dadurch g e kennzeichnet , daß der Mullit 70-80% Al₃O₅ und 20-30% SiO₂ enthält.

5· Unterherdkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der nicht mit Eisen reagierende Werkstoff aus schmelzgegossenem Mullit oder aus schmelzgegossener Tonerde besteht.

6. Unterherdkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis. 5» dadurch gek ennzeichnet , daß die Schicht (12;12*;12") aus einem nicht mit Eisen reagierenden Werkstoff von der inneren Kohlenstoff auskleidung (6,;6';6") umschlossen ist.

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