DE2447361B2 - Kuhlelement aus Buntmetall, insbesondere Blasform an Hochöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement aus Bundme- " tall, insbesondere Blasform an Hochöfen, dessen eines dem Angriff von aggressiven Schlacken und Schmelzen bei hohen Temperaturen ausgesetztes stirnscitiges Ende mit Schikanen versehen ist zur Erhöhung des Haftverbundes m einer Schutzschicht aus feuerfestem Material. '''

Die Mehrzahl der Blasformen in Hochöfen wird durch Verbrennen zerstört, d. h. die Wärmestromdichte überschreitet in diesen Fällen beim Auftreffen von flüssigem Eisen auf eine Blasform die vom Kühlmedium abgeführte Wärmemenge um ein Vielfaches, so daß die '' Schmelztemperatur von z.B. 1083⁰C im Falle einer Kupferblasform überschritten und somit die Form zerstört wird. Es wurde bereits versucht, dieses Problem durch Verbesserungen der Wärmedurchgangsbedingungen durch die Wand des Kühlelemenies in das Kühlwasser /u beheben. Für die Blasformcm wurde /., B. reines Elektrolythkupfer als hoch wärmeleitendes Material verwendet. Zur Vermeidung von Wandablagerungen wurde Kesselspeisewasscr eingesetzt, um sicherzustellen, daß bei eventueller Verdampfung des Wassers keine Rückstände entstehen oder bei sich örtlich einstellenden höheren Wassertemperaturen Ausfällungen vermieden werden. Schließlich wurde die Führung der Wasserströmung durch Einbau von Leitkörpern in das Kühielement verbessert. Ferner wurde versucht, die Kühlleistung durch hohe Wassergeschwindigkeiten oder durch Kühlung im Bereich der Blascnverdampfung zu verbessern (siehe z. B. »Stahl + Eisen« 90, 1970, S. 508/522; Gmclin.-Durrer. Metallurgie des Eisens, 4. Auflage, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergslraßc. 1971. Bd. 3a, S. 46a/48a; »Die thermischen Vorgänge aus der Sicht der Haltbarkeit der Blasformen am Hochofen, P. Brulhet, RM Sollac, Frankreich. Jan. 1974).

Versuche, Kupferblasformen durch Kühlelcmenie aus anderen Werkstoffen wie z. B. Keramiken. Eisen, Aluniium u. dgl. zu ersetzten, blieben gleichfalls erfolglos. In der Literatur wurde auch bereits vorgeschlagen (s. z.B. US-PS 24 97 000 und 30 69 760), die Blasformen durch Aufspritzen oder Aufdampfen von .Schutzmaterialien. /.. B. Metallen, oder durch Auflegen von kerani:ichiMi Schutzschichten zu schützen. Praktische Versuche haben jedoch ergeben, daß diese Schutzschichten aufgrund der extremen Wcrkstoffbeanspriichungen infolge von Temperaturwechsel, Oxydation, mechanischem Angriff u.dgl. in kürzester Zeit wieder zerstört wurden.

Das zu Beginn der Beschreibungseinleitung beschriebene Kühielement läßt sich dem DT-Gbm 74 01 162 entnehmen. Es handelt sich hier um einen Kühlkasten für metallurgische Öfen. Dieser Kühlkasten besitzt an seiner dem Ofcninnern zugekehrten Stirnseite eine Ausnehmung mit U-förmigem Querschnitt, die auf drei Seiton von dem Kühikastcnmetail begrenzt wird, und /war durch zwei einander gegenüberliegende Stege und eine Grundfläche, die zur Verbesserung der Haftung mit Erhebungen oder Vertiefungen in Form von Rippen, Zähnen. Stiften od. dgl. versehen sein kann. Diese Ausnehmung ist mil feuerfester Stampfmasse ausgefüllt.

Fine Übertragung dieser Ausführungsform auf eine Blasform ist wegen der hier vorgesehenen zentralen Winddurchgangsöffnung nicht möglich, insbesondere aber deshalb nicht, weil sich normalerweise bei dem dem Ofcninnern zugekehrten Ende eines Kühlkastens Schutzschichten aus Schlackenbestandteilen bilden, die das Kühielement vor weiteren Angriffen und Zerstörungen schützen. Solche .Schutzhäute können sich erfahrungsgemäß an Blasformen nicht bilden, weil sich die Blasformen im höchsten Temperaturbereich des Hochofens befinden. Dadurch bedingt ergibt sich zwangsläufig infolge der in diesem Bereich herrschenden hohen Temperaturen die Verhinderung der Bildung einer solchen Schutzschicht. Zum anderen wird die Schutzbildung im Bereich der Blasformen durch Einwirkung von Hochofenwind bzw. durch Materialbewegung, z. B. Möllerstoffcn, verhindert und schließlich auch durch die Ausbildung der glatten Oberfläche der Blasformen. Darüberhinaus ist aber auch die Konstruktion selbst nicht geeignet, die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen, da die erwähnien Stege angenähert bündig mit der in der Ausnehmung befindlichen Stampfmasse

abschließen, also dem flüssigen Eisen ungeschützt ausgesetzt sind.

Trotz der vorstehend erläuterten zahlreichen Versuche der Fachwelt fällt an Hochöfen nach wie vor ein beachtlicher Teil der Produktion durch das erforderli- ^r> ehe Auswechseln zerstörter Blasformen aus. Die Auswirkung dieser .Stillstände ist besonders nachteilig bei den modernen Großhochöfen, da einmal das Stillsetzen und wieder Anblasen der öfen besonders viel Zeit kostet und zum anderen jede Betriebsunterbre- i" chung den Ofcngung stark verschlechtert.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelenicnt und insbesondere eine Blasform so zu verbessern, daß ihre Lebensdauer verlängert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch i"> gelöst, daß die Schikanen aus NE-Metallbolzen bestehen, die durch Bolzensehweißung mit der Spitzenzündung igclförmig auf den Stirnflächen sowie dem vorderen Teil der Außenwandungen befestigt sind und die mit durchgehend glatter Außenfläche ausgebildete -'< > Schutzschicht halten, deren Dicke im Bereich der igelförmigcn Bewehrung größer ist als die Länge der Melallboly.cn.

Mil der nach dem Kondcnsalorentladungsprinzip arbeitenden Bolzensehweißung mit Spitzenzündung -"> lassen sich die Metallbolzen in verhältnismäßig engen Abständen in kurzer Zeit aufschweißen. Diese Schweißverbindung hat den Vorteil, daß das Material der Blasform, also die Kupferwandung beim .Schweißvorgang in nur sehr geringer Tiefe verflüssigt wird, so daß ^;il sich gegenüber anderen Schwcißverfahren größere Strukturveränderungen des Blasformmaterials vermeiden lassen. Die Schweißverbindungen lassen sich auch so sauber durchführen, daß ein sattes Anliegen der anschließend aufzubringenden Schutzschicht an der *'■ Oberfläche der Blasformwandung sichergestellt ist. Dadurch wird die Bildung einer Luftschicht zwischen Schutzschicht und Blasformwandung vermieden, um einen guten Wärmeübergang zwischen Schutzschicht und Blasforniwandiing sicherzustellen. Darüber hinaus '■'· wird durch einen solchen innigen Kontakt die Haftung verbessert und eine Ablösung der Schutzschicht verhindert.

Mit dieser neuen Konstruktion wird erstmals erreicht, daß die Schutzschicht selbst bei extremen Temperatur- ''' wechseln und mechanischen Beanspruchungen nicht vollständig abgetragen werden kann, während andererseits die mit dem Kühlelemcnt wärmeleitend verbundene igelförmige Bewehrung durch die Schutzschicht vor dem Abschmelzen geschützt ist. >·■'

Die Metallbolzen bestehen vorzugsweise aus einer Messinglegierung oder Kupfer und sind zweckmäßig in einem gegenseitigen Abstand von 10—30 mm angeordnet. Dabei ist der Abstand zwischen den Metallboden stirnseitig, also im gefährdeten Teil der Blasform dichter < als an der Außenwandung. Um zwischen der igelförmigen Bewehrung und der Schutzschicht eine besonders gute Haftung zu erzielen, können die Metallbolzen mit einem Gewinde versehen sein. Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn die Metallbolzen eine Länge von 10 bis 30 mm aufweisen, wobei slirnseitig wiederum eine größere Bolzenlängc gewählt wird, da hier vorzugsweise auch eine dickere Schutzschicht vorgesehen wird. Der Haftverbund zwischen Blasformwandung und Schutzschicht kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß die Oberfläche des Kühlelementes im Bereich der igelförmigen Bewehrung aulgerauht ist.

Die Schutzschicht besieht vorzugsweise aus Sinter-Tonerde und/oder hoch-ZrO^-haltigen Hartstoffen, wobei die Dicke der Schutzschicht zweckmäßig etwa bis 90 mm beträgt. An der Außenwandung kann die Dicke der Schutzschicht niedriger sein. Bei einer Blasform kann die Schutzschicht auch die zentrale Öffnungswandung bedecken, ohne daß hier eine igelförmige Bewehrung angeordnet sein muß. In jedem Fall liegt dann in diesem Bereich die Dicke der Schutzschicht erheblich niedriger als der stark gefährdeten Stirnfläche des Kühlelementes.

Um die Schutzschicht insbesondere beim Einbau des Kühlclemenles bzw. der Blasform in den Hochofen vor Beschädigungen zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn die Enden einiger Bolzen aus der Schutzschicht herausragen und einen Metallring tragen, der seillich über die Schutzschicht übersteht. In einer alternativen Lösung kann auch eine über die Schutzschicht gestülpte Haube vorgesehen werden, die vorzugsweise aus Blech besteht und bei Verwendung für eine Blasform mit einer zentralen öffnung versehen ist. Metallring bzw. Haube können nach dem Einbau unter dem Angriff des flüssigen Metalls wegschmelzen, ohne daß hierdurch das Kühlelen.ent gefährdet wird.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine Blasform im Längsschnitt;

F i g. 2 eine Blasform gemäß F i g. 1 mit einer Schutzhaube und

F i g. 3 eine Blasform gemäß F i g. 1 mit einem Metallring.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Blasform ist an ihren Stirnflächen 1 sowie auf dem vorderen Teil ihrer Außenwandungen 2 mit einer igelförmigen Bewehrung aus Metallbolzen 3 versehen, die durch Bolzensehweißung mit Spitzenzündung befestigt sind und aus einer Messinglegierung bestehen. Die Metallbolzen 3 tragen eine mit durchgehend glatter Außenfläche ausgebildete Schutzschicht 4, deren Dicke im Bereich der igelförmigen Bewt!,i"ung größer ist als die Länge der Metallboden 3.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 zeigt eine über die Schutzschicht 4 gesülpte Blechhaube 5, die zum Schutz beim Einbau der Blasform in den Hochofen dient.

F i g. 3 zeigt eine anders gestaltete Schutzvorrichtung, liier ragen die Enden einiger Bolzen 6 aus der Schutzschicht 4 heraus und tragen einen Metallring 7, der seitlich etwas über die Schutzschicht übersteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. .Kühielement aus Buntmetall, insbesondere Blasform an Hochöfen, dessen eines dem Angriff von aggressiven Schlacken und Schmelzen bei hohen Temperaturen ausgesetztes stirnseitiges Ende mit Schikanen versehen ist zur Erhöhung des Haftverbundes mit einer Schutzschicht aus feuerfestem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen aus NE-Metallbolzen (3) bestehen, die durch Bolzenschweißung mit Spitzenzündung igelförmig auf den Stirnflächen (1) sowie dem vorderen Teil der Außenwandungen (2) befestigt sind und die mit durchgehend glatter Außenfläche ausgebildete Schutzschicht (4) halten, deren Dicke im Bereich der igelförmigen Bewehrung größer ist als die Länge der Metallbolzen (3).

2. Kühielement nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbolzen (3) aus einer Messinglegierung bestehen.

3. Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallboden (3) in einem gegenseitigen Abstand von etwa 10 bis 30 mm angeordnet sind.

4. Kühlelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbolzen (3) mit einem Gewinde versehen sind.

5. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbolzen (3) eine Länpe von etwa 10 bis 30 mm aufweisen.

6. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche im Bereich der igelförmigen Bewehrung aufgerauht ist.

7. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (4; aus Sinter-Tonerde und/oder hoch-ZrCV hultigen Hartstoffen besteht.

8. Kühlelement nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schutzschicht (4) etwa bis 90 mm beträgt.

9. Kühlclemem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden einiger Bolzen (6) aus der Schutzschicht (4) herausragen und einen Metallring (7) tragen, der seitlich über die Schutzschicht (4) übersteht.

10. Kühielement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine über die Schutzschicht (4) gestülpte Haube (5).