DE2612659A1

DE2612659A1 - Kuehlkasten fuer einen huettenofen

Info

Publication number: DE2612659A1
Application number: DE19762612659
Authority: DE
Inventors: Masaaki Higuchi
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1976-10-07
Also published as: FR2305706B1; JPS5240164Y2; JPS51120302U; NL7603277A; ZA761666B; DE2612659B2; US4029053A; NL159718B; FR2305706A1; CA1038162A; AU1224176A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkasten bzw. -behälter jenes Typs, wie er zum Kühlen der Wände und Türen von Hüttenöfen_r z.B. Hoch- bzw. Blasöfen, dient.

Die Kühlkästen für Hüttenöfen, von denen ein typisches Beispiel zum Kühlen der Schachtwände eines Blasofens verwendet wird, sind im allgemeinen im Mauerwerk der Ofenwände oder Feuertüren eingebettet. Von außen her speist man kontinuierlich Wasser als Kühlmedium in die Kühlkästen ein, um die thermische Beständigkeit der Ofenwände sowie deren Abriebsbeständigkeit gegenüber der Ofenbeschickung zu verbessern. Gleichzeitig verhindern die Kühlkästen den Durchbruch der Ofenwände oder Feuertüren, indem sie als Barrieren wirken, wenn das Mauerwerk durch Schmelzen schadhaft werden sollte.

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POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 1995 20-805 / BANKVERBINOUNo₁ BAYER. YEREINSBANK MÖNCHEN NR. 905 200 (BLZ-700 202 70)

Die bisher hauptsächlich, verwendeten Kühlkasten besitzen folgende Bauweise. Bei der einfachsten Form ist eine Verteilungs- bzw. Trennplatte im inneren Mittelteil eines Kastenkörpers mit abgeflachter Form derart angeordnet, daß das durch einen Einlaß an einer Seite des Kastens eingespeiste Kühlwasser um das Vorderende der Trennplatte herum zurückgeführt wird und durch einen an der anderen Seite des Kastens befindlichen Aulaß austritt. Dieser Kühlkastentyp weist jedoch den Nachteil auf, daß eine völlige Unterbrechung der Kühlwasserzufuhr erforderlich ist, wenn der Kühlkasten durch Schmelzen schadhaft wird. Um diesem Mangel abzuhelfen, wurde ein Kühlkasten mit einer anderen Bauweise entwickelt. Dieser weist einen äußeren Kühlwasserkanal und einen inneren Kühlwasserkanal auf, wobei die Kanäle unabhängig voneinander im Inneren des Kühlkastens mit eigenen, gesonderten Wasserumlaufleitungen versehen sind, so daß im Falle eines Schmelzschadens des Außenmantels des Kühlkastens lediglich die Wasserzufuhr zum äußeren Kühlwasserkanal unterbrochen wird, während die Kühlwasser zufuhr zum inneren Kühlwasserkanal ständig aufrecht bleibt. Die letztere Kühlkastenbauweise ist der ersteren hinsichtlich der erzielten Kühlwirkung überlegen und erweist sich ferner als vorteilhafter, wenn es zu einem teilweisen äußeren Versagen durch Schmelzen kommt. Bei Hütfcenöfen mit hoher Kapazität, insbesondere bei den in jüngerer Zeit entwickelten großen Blasöfen, läßt sich mit Kühlkästen der vorgenannten Typen jedoch kein befriedigender Kühleffekt erzielen. Es wurde daher nach einem verbesserten Kühlkasten gesucht, welcher - insbesondere an seinem Vorder-bzw. Stirnteil eine erhöhte Kühlwirkung gewährleistet, so daß die Gefahr eines Bruchs des Kühlkastens durch Schmelzen beseitigt wird.

Ein weiterer Nachteil der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Kühlkästen besteht darin, daß die Länge des Fließweges des Kühlwasserkanals einfach mit Hilfe der Trenn- bzw. Verteilungsplatten ohne Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit

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vergrößert wird sowie daß sich die Strömungsrichtung des Wassers im Kühlwasserkanal häufig und an einigen Stellen abrupt ändert, wodurch es aufgrund der Erhitzung des Kühlwassers zur Bildung und Zurückhaltung von Dampf an den genannten Stellen und damit zu einer Herabsetzung der Kühlwirkung kommt. Jeder Versuch, die Kühlwirkung durch eine kompliziertere Bauweise der Kühlwasserkanäle zu verbessern, führt lediglich zu Arbeitserschwernissen beim Gießen der Kühlkasten, z.B. hinsichtlich der Entfernung des Formsandes.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Kühlkasten zur Verfügung zu stellen, welcher die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, eine erhöhte Kühlwirkung gewährleistet und leicht herstellbar ist.

Die nachstehende detaillierte Beschreibung, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, dient dem besseren Verständnis der Erfindung. Dabei sind:

Fig. 1 ein schematischer Horizontalschnitt, der einen herkömmlichen Kühlkasten einfachster Bauweise zeigt; Fig. 2 ein schematischer Horizontalschnitt, der einen weiteren herkömmlichen Kühlkasten mit verbesserter Bauweise veranschaulicht ;

Fig. 3 ein Horizontalschnitt, der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlkastens zeigt; Fig. 4 ein zentraler Längsschnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Kühlkasten; und

Fig. 5 eine Rückansicht des hinteren Endteils des in Fig. 3 dargestellten Kühlkastens.

In den zwei verschiedene Typen herkömmlicher Kühlkasten veranschaulichenden Fig. 1 und 2 steht das Bezugszeichen 1 für den am hinteren Endteil des Kühlkastens ausgebildeten Flansch (nachstehend als "Endflansch¹· bezeichnet) , mit dessen Hilfe

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der Kühlkasten an den Mantel eines Hüttenofens angeschlossen wird. Ferner bezeichnen: A den vorderen Endteil des Kühlkastens, X die Seitenwand des Kühlkastens sowie Y und Z die Scheidewände des Kühlkastens. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtungen des Kühlwassers an. Der in Fig. 1 gezeigte Kühlkasten beinhaltet einen einzigen Kühlwasserkanal, der um das Vorderende der Scheidewand Y im vorderen Endteil A herum und sodann zurück verläuft. Der in Fig. 2 dargestellte Kühlkasten weist ein Paar von voneinander unabhängigen Kühlwasserkanälen (d.h. einen äußeren und einen inneren Kühlwasserkanal) auf, welche ebenfalls zurückverlaufen und außerdem durch die Scheidewand Z voneinander getrennt sind. Bei diesen Kühlkästen ist die Anzahl der durch Unterteilung des Inneren geschaffenen Kühlwasserkanäle gering, was zur Folge hat, daß die Querschnittsfläche der Kühlwasserkanäle groß und die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers gering sind, wodurch die Kühlwirkung beeinträchtigt wird. Zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers wird andererseits ein besonders leistungsfähiges Wasserzufuhrsystem benötigt, oder aber die Größe des Kühlkastens selbst muß herabgesetzt werden. Letzteres bringt den Nachteil mit sich, daß eine höhere Anzahl von Kühlkästen benötigt wird. Ferner erfolgt sowohl beim Kühlkasten von Fig. 1 als auch beim Kühlkasten von Fig. 2 in der Nähe des Vorderendes des Kühlkastens, wo das Kühlwasser das Vorderende der Scheidewand Y umströmt, eine abrupte Änderung der Strömungsrichtung des Kühlwassers. Dies führt, wie erwähnt, zur Gefahr, daß das Kühlwasser erhitzt wird und daß Dampf entsteht und zurückgehalten wird, worunter die Kühlwirkung leidet.

Ein erfindungsgemäßer Kühlkasten beinhaltet einen längs der Innenseite der Seitenplatte des Kühlkastens angeordneten ersten Kühlwasserkanal, der vom Endflansch des Kühlkastens ausgeht, im vorderen Endteil des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückführt, einen längs der Innenseite des

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ersten Kühlwasserkanals angeordneten zweiten Kühlwasserkanal, der vom Endflansch ausgeht, an einer Stelle in der Nähe des vorderen Endteils des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückführt, sowie einen längs der Innenseite des zweiten Kühlwasserkanals angeordneten dritten Kühlwasserkanal, dessen eines Ende mit einem Ende des zweiten Kühlwasserkanals kommuniziert und der um das Vorderende einer Scheidewand herum verläuft und zum Endflansch zurückführt. Das Innere des erfindungsgemäßen Kühlkastens ist somit in eine höhere Anzahl von Kühlwasserkanälen unterteilt, als es bei herkömmlichen Kühlkasten der Fall ist. Dadurch wird die Querschnittsfläche der einzelnen Kühlwasserkanäle verringert, was zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers und damit zu einer Verstärkung der Kühlwirkung führt. Der erfindungsgemäße Kühlkasten läßt sich trotz der erhöhten Anzahl von Kühlwasserkanälen leicht anfertigen.

Wie aus Pig. 3 bis 5 hervorgeht, besitzt der erfindungsgemäße Kühlkasten eine abgeflachte bzw. gedrungene Form. Der Kühlkasten wird mit gegen die Innenseite eines Hüttenofens (wie eines Blasofens) gerichtetem vorderem Endteil in eine in der Ofenwand ausgesparte Öffnung mit entsprechender Form eingefügt und anschließend in dieser Position dadurch befestigt, daß man Schrauben durch, die dafür vorgesehenen Löcher 2 im Flansch 1 des hinteren Endteils B hindurch in den Metallrahmen einschraubt, welcher an der Einbaustelle der Ofenwand am Mantel angebracht ist.·

Das Innere des Kühlkastens ist durch, die Scheidewände 3, 4 und 5 derart in mehrere Kühlwasserkanäle 6, 7 und 8 unterteilt, daß die Breite jedes Kanals in der Längsrichtung nur wenig variiert.

Der unabhängige und äußerste erste Kühlwasserkanal 6 verläuft

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zwischen der Seitenplatte 9 und der ersten Scheidewand 3 des Kühlkastens. Er erstreckt sich längs der Seite C, des vorderen Endteils A und der anderen Seite D des Kühlkastens und führt zurück, nachdem er im vorderen Endteil A eine Schleife gebildet hat. Der zweite Kühlwasserkanal 7 wird durch die erste Scheidewand 3 und die zweite Scheidewand 4 begrenzt und verläuft längs der Innenseite des ersten Kühlwasserkanals 6. Der dritte Kühlwasserkanal 8 wird durch die zweite Scheidewand 4 und die dritte Scheidewand 5 begrenzt; er erstreckt sich, längs der Innenseite des zweiten Kühlwasserkanals 7 und führt um das Vorderende der Scheidewand 5 herum und zurück.

Die Kühlwasserkanäle 6, 7und 8 sind so angeordnet, daß sie jeweils im hinteren Endteil B des Kühlkastens enden. Der zweite Kühlwasserkanal 7 und der dritte Kühlwasserkanal 8 kommunizieren an der in Fig. 3 mit E bezeichneten Stelle. Auf diese Weise bilden die Kühlwasserkanäle 7 und 8 ein getrenntes Wasserumlaufsystem, welches vom ersten Kühlwasserkanal 6 unabhängig ist.

Der Flansch 1 des hinteren Endteils B weist an den den betreffenden Kühlwasserkanälen entsprechenden Stellen die Öffnungen 10, 11, 12 und 13 für das zirkulierende Kühlwasser auf. Die genannten Öffnungen befinden sich an den Enden des ersten Kühlwasserkanals 6 und am jeweiligen Ende des zweiten bzw. dritten Kühlwasserkanals 7 bzw. 8. An der Stelle E befindet sich ein Schauloch und/oder Kemsandentfemungsloch 14, in das normalerweise der Verschlußstopfen 15 eingefügt ist, damit kein Kühlwasser austreten kann.

Obwohl die Kühlwasserkanäle beim erfindungsgemäßen Kühlkasten in höherer Anzahl als bei den herkömmlichen Kühlkasten vorhanden sind und daher eine geringere Breite aufweisen, soll die Querschnittsfläche des äußersten, ersten Kühlwasserkanals

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6 zweckmäßig verkleinert werden, damit die innere Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Ferner ordnet man die Scheidewand 3 vorzugsweise so an, daß die Querschnittsfläche in der Nachbarschaft des vorderen Endteils A weiter verringert wird. Mit 16 werden in den Figuren vertikale Flansche "bezeichnet, welche Löcher 17 aufweisen, die bei den Anschluß- und Ablösvorgängen von Halterungen erfaßt werden.

Da beim erfindungsgemäßen Kühlkasten der erste Kühlwasserkanal 6, welcher im unmittelbaren Kontakt mit dem Hochtemperaturteil des Ofens steht, und der zweite Kühlwasserkanal 7, welcher im Kontakt mit dem eine relativ starke Erwärmungstendenz aufweisenden ersten Kühlwasserkanal 6 steht, in der erwähnten Weise zu Schleifen ausgebildet sind, fließt das Kühlwasser trotz der geringen Breite der Kühlwasserkanäle reibungslos und mit hoher Geschwindigkeit, ohne daß es zu einer Turbulenz oder zu einem Dampfstau kommt. Die Kühlwirkung wird dadurch erhöht. Obwohl der dritte Kühlwasserkanal 8 so konstruiert ist, daß er nach einer scharfen Wendung um das Vorderende der Scheidewand 5 herum zurückführt, besteht aufgrund der relativ geringen Temperaturen des Kühlwassers im Kühlwasserkanal 8 keine Gefahr, daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten. Da ferner die Strömungsrichtung des Kühlwassers im zweiten Kühlwasserkanal 7 jener im dritten Kühlwasserkanal 8 entgegengesetzt ist und die Kühlwasserströmungsrichtungen im ersten bzw. zweiten Kühlwasserkanal 6 bzw. 7 entgegengesetzt gewählt werden können, läßt sich an der gesamten Oberfläche des Kühlkastens eine ziemlich gleichmäßige Kühlwirkung erzielen.

Während es ferner der herkömmlichen Praxis entsprach, Kühlkästen dieses Typs durch Gießen eines Metalls mit hoher Wärmeleitfähigkeit (wie Kupfer oder dessen Legierungen) anzufertigen, läßt sich aufgrund der Tatsache, daß die Kühlwasserkanäle im Kühlkasten in der Längsrichtung angeordnet und insgesamt

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fünf Öffnungen 10, 11, 12, 13 und 14 im hinteren Endteil vorgesehen sind, "beim Gießen des Kühlkastens der Formsand reibungslos entfernen und außerdem trotz der mehrere Kanäle beinhaltenden Bauweise, welche die angestrebte Kühlwirkung in völlig befriedigender Weise erbringt, ein gleichzeitiger Guß aus einem Stück vornehmen.

Die vorangehenden Erläuterungen zeigen, daß der erfindungsgemäße Kühlkasten den Vorteil besitzt, daß die Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlwasserkanälen (insbesondere im vorderen Endteil des Kühlkastens) höher ist, wobei die Entfernung des Sandes beim Gießen des Kühlkastens totz der verkleinerten Querschnittsfläche der Kanäle nicht behindert wird. Die Gefahr eines Schadhaftwerdens bzw. einer Zerstörung durch Schmelzen des Kühlkastens selbst läßt sich dadurch besser verhindern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Festigkeit des Kühlkastens in vertikaler Richtung aufgrund der erhöhten Anzahl von Scheidewänden gesteigert wird. Wenn z.B. der vordere Endteil des Kühlkastens dem Ofeninneren ausgesetzt wird, können daher die durch die Schläge der in den Ofen fallenden Beschickungsmaterialien bedingten Schäden am Kühlkasten in wirksamer Weise vermieden werden. Die Erfindung bringt somit zahlreiche technische Vorteile mit sich.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kühlkasten von abgeflachter Form für einen Hüttenofen mit mehreren durch mehrere Scheidewände begrenzten Kühlwasserkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß er einen längs der Innenseite einer Seitenplatte (9) des Kühlkastens verlaufenden ersten Kühlwasserkanal (6), welcher von einem Endflansch (1) des Kühlkastens ausgeht, im vorderen Endteil (A) des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch (1) zurückkehrt, einen längs der Innenseite des ersten Kühlwasserkanals (6) verlaufenden zweiten Kühlwasserkanal (7), welcher vom Endflansch (1) ausgeht, an einer Stelle in der Nähe des vorderen Endteils (A) des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch (1) zurückkehrt, und einen längs der Innenseite des zweiten Kühlwasserkanals (7) verlaufenden dritten Kühlwasserkanal (8), dessen eines Ende mit einem Ende des zweiten Kühlwasserkanals (7) kommuniziert und der das Vorderende einer Scheidewand (5) umrundet und zum Endflansch (1) zurückkehrt, beinhaltet.

2. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen der Strömung des Kühlwassers in den benachbarten Kühlwasserkanälen einander entgegengesetzt sind.

3. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Kühlwasserkanals längs des vorderen Endteils des Kühlkastens verringert ist.

4. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Öffnungen (10, 11, 12, 13) für den Kühlwasserkreislauf , welche sich jeweils im Endflansch an den Enden des ersten Kühlwasserkanals, an einem Ende des zweiten Kühl-

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wasserkanals und an einem Ende des dritten Kühlwasserkanals befinden, sowie ein Schauloch und/oder Kernsandentfernungsloch, das sich im Endflansch an der Kommunikations- bzw. Verbindungsstelle zwischen dem zweiten und dritten Kühlwasserkanal befindet, aufweist.

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