DE2612659B2

DE2612659B2 - Kühlkasten für einen Hüttenofen

Info

Publication number: DE2612659B2
Application number: DE2612659A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fukuyama Higuchi (Japan)
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1978-12-21
Also published as: FR2305706B1; JPS5240164Y2; JPS51120302U; DE2612659A1; NL159718B; NL7603277A; FR2305706A1; CA1038162A; US4029053A; ZA761666B; AU1224176A

Description

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

Die Kühlkästen für Hüttenöfen, wie sie typischerweise zum Kühlen der Schachtwände eines Hoch- bzw. Blasofens verwendet werden, 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 verbesser.i. Gleichzeitig verhindern die Kühlkästen den Durchbruch der Ofenwände oder Feuertüren, indem sie als Barrieren wirken, wenn das Mauerwerk durch Schmelzen schadhaft werden sollte.

Die bisher hauptsächlich verwendeten Kühlkasten m> 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 f > Vorderende der Trennplatte herum zurückgeführt wird und durch einen an der anderen Seite des Kastens befindlichen Auslaß 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 daJ im Falle eines Schmelzschadens des Außenmantels des Kühlkastens lediglich die Wasserzufuhr zum äußeren Kühlwasserkanal unterbrochen wird, während die Kühlwasserzufuhr zum inneren Kühlwasserkanal ständig aufrecht bleibL Eine derartige Bauweise haben z. B. der aus der DE-OS 21 20 444 bekannte Kühlkörper für Ofenschächte und ein in »Iron and Steel Engineer« (Februar 1965), Seite 109 (Fig. 6), gezeigter Kühlkasten. Auch in der DE-OS 15 83 191 ist ein kastenförmiges KShlelement für z. B. Hochöfen beschrieben, bei dem ein U-förmig gebogenes Rohr einen oben und unten abgeschlossenen Raum umschließt, der aus einem U-förmig gebogenen Rohr und einem von den Rohrteilen gebildeten, oben und unten abgeschlossenem Ringraum besteht.

Die Kühlkastenbauweise mit zwei Kühlwasserkanälen ist der vorgenannten, einfacheren Bauweise hinsichtlich der erzielten Kühlwirkung überlegen und erweist sich ferner als vorteilhafter, wenn es zu einem teilweisen äußeren Versagen durch Schmelzen kommt. Bei Hüttenöfen mit hoher Kapazität, insbesondere bei den in jüngerer Zeit entwickelten großen Hochöfen, läßt sich mit Kühlkästen der vorgenannten Typen jedoch kein befriedigender Kühleffekt erzielen. Es wurde daher nach einem verbesserten Kühlkasten gesucht, welcher — insbesondere an seinem Vorderbzw. Stirnteil — eine erhöhte Kühlwirkung gewährleistet, so daß die Gefahr eines Bruches des Kühlkastens durch Schmelzen beseitigt wird.

Ein weiterer Nachteil der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Kühlkästen besaht darin, daß die Länge des Fließweges des Kühlwasserkanals einfach mit Hilfe der Trenn- bzw. Verieilungsplatten ohne Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit 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 Kühlkästen, 7. B. hinsichtlich der Entfernung des Formsandes.

Die FR-PS 11 67 354 beschreibt eine spezielle Vorrichtung zur Reinigung von wasserführenden Körpern (insbesondere Hochofen-Blasformen), die mit einem eine Feder aufweisenden Preßluftventil ausgestattet sind. Die Vorrichtung der FR-PS sieht vor, daß Preßluft durch ein Ventil zur Entfernung von Ablagerungen aus einer ringförmigen Kammer, die zur Wasserkühlung einer Blasform dient, eingeblasen wird. Die ringförmige Kammer ist gegen das Blasformende hin in einer dem Umfang der konischen Blasform folgenden Weise verjüngt, wobei das verjüngte Vorderende im Inneren »blind« ist Bei der Vorrichtung der FR-PS wird das zufließende Wasser unmittelbar nach den Eintrittsstellen »kurzgeschlossen« und verläßt die Kammer, nachdem es erst deren breiten Bereich durchströmt hat Somit hemmt das verjüngte Vorderen-

de der Kammer den Wasserkreislauf, was zur Folge hat, daß sich in diesem Bereich Niederschläge anreichern können, die dann durch Einblasen von Preßluft entfernt werden müssen.

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

Gegenstand der Erfindung ist ein Kühlkasten von abgeflachter Form für einen Hüttenofen, insbesondere Hochofen, mit einem längs der Innenseite einer Seitenplatte verlaufenden ersten Kühlwasserkanal, welcher von einem Endflansch des Kühlkastens ausgeht, im vorderen Endteil des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückkehrt, einem längs der Innenseite des ersten Kühlwasserkarials verlaufenden zweiten Kühlwasserkanal, welcher vom Endflansch ausgeht, an einer Stelle in der Nähe des vorderen Endteils des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückkehrt, sowie einem dritten Kühlwasserkanal, wobei die Kühlwasserkanäle dur.h mehrere Scheidewände begrenzt sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der dritte Kühlwasserkanal längs der Innenseite des zweiten Kühlwasserkanals verläuft, an einem Ende mit einem Ende des zweiten Kühlwasserkanals kommuniziert und das Vorderende einer Scheidewand umrundet und zum Endfiansch zurückkehrt, und daß die Breite des ersten Kühlwasserkanals längs des vorderen Endteils des Kühlkastens verringert ist.

Das Innere des erfindungsgemäßen Kühlkastens ist somit in eine höhere Anzahl von Kühlwasserkanälen unterteilt als es bei herkömmlichen Kühlkästen 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.

Durch die Verringerung der Breite des ersten Kühlwasserkanals längs des vorderen Endteils des erfindungsgemäßen Kühlkastens wird die Strömungsgeschwindigkeit am Vorderende des Kühlkastens in sehr vorteilhafter Weise erhöht. Durch diese sinnvolle, vom Stand de; Technik nicht nahegelegte Ausbildung wird die Kühlwirkung am Vorderende, wo es aufgrund der Änderung der Strömungsrichtung am leichtesten zur Erhitzung des Kühlwassers und Dampfbildung und damit zu einer Herabsetzung der Kühlwirkung kommen kann, stark verbessert Auch die aus dem Stand der Technik nicht herleitbare Ausbildung des dritten Kühlwasserkanals trägt zur hervorragenden Kühlwirkung des erfindungsgemäßen Kühlkastens bei.

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

F i g. 1 ein schematischer Horizontaischnitt, der einen herkömmlichen Kühlkasten einfachster Bauweise zeigt,

F i g. 2 ein schematischer Horizontalschnitt, der einen weiteren herkömmlichen Kühlkasten mit verbesserter Bauweise veranschaulicht

Fig.3 ein Horizontalschnitt der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlkastens zeigt,

F i g. 4 ein zentraler Längsschnitt durch den in F i g. 3 gezeigten Kühlkasten und

F i g. 5 eine Rückansicht des hinteren Endteils des in F i g. 3 dargestellten Kühlkastens.

In den zwei verschiedene Typen herkömmlicher Kühlkäiten veranschaulichenden Fig. 1 und 2 steht das Bezugszeichen 1 für den am hinteren Endteil des Kühlkastens ausgebildeten Flansch (nachstehend als »Endfiansch« bezeichnet), mit dessen Hilfe der Kühlkasten an den Mantel eines Hüttenofens angeschlossen wird. Ferner bezeichnen: A den vorderen Endteil de₃ Kühlkastens, A"die Seitenwand des Kühlkastens sowie Y und Z die Scheidewände des Kühlkastens. Die Pfeile

ίο zeigen die Strömungsrichtungen des Kühlwassers an. Der in F i g. 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, weiche ebenfalls zurückverlaufen und außerdem durch die Scheidewand Z voneinander getrennt sind. Bei diesen Kühlkasten ist die Anzahl der durch Unterteilung de^r. 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 Kühlkasten 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.

Wie aus F i g. 3 bis 5 hervorgeht besitzt der erfindungsge.näße Kühlkasten eine abgeflachte bzw. gedrungene Form. Der Kühlkasten wird mit gegen oie Innenseite eines Hüttenofens (wie eines Hochofens) gerichtetem vorderem Endteil in eine in der Ofenwand ausgesparte öffnung mit entsprechender ϋ orm eingefügt und anschließend in dieser Fosition dadurch befestigt, daß man Schrauben durch die dafür vorgesehenen Löcher 2 im Endflansch 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 S unterteilt, daß die Breite jedes Kanals in der Längsrichtung nur wenig variiert.

Der unabhängige und äußerste erste Kühlwasserkanal 6 verläuft 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 Küb'.kastens und führt zurück, nachdem er

hu 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

f i 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 Kiihlwasserkanäle 6, 7 und 8 sind so angeordnet, daß sie jeweils im hinteren Bndteil B des Kühlkastens enden. Der zweite Kühlwasserkanal 7 und der dritte Kühlwasserkanal 8 kommunizieren an der in F i g. 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 lindflansch 1 des hinteren Endtcils B weist an den den betreffenden Kühlwasserkanälen entsprechenden Stellen die öffnungen 10, II, 12 und 13 für das zirkulierende Kühlwasser auf. Die genannten öffnungen befinden sich an den Enden des ersten Kühlwasserkanals 6 und am jeweiligen finde des zweiten bzw. dritten Kühlwasserkanals 7 bzw. 8. An der Stelle ^befindet sich ein Schauloch und/oder Kemsandentfernungsloch 14, in das normalerweise der Verschlußstopfen 15 eingefügt ist, damit kein Kühlwasser austreten kann.

Scheidewand 5 herum zurückführt, besteht aufgrund dei relativ geringen Temperaturen des Kühlwassers irr Kühlwasserkanal 8 keine Gefahr, daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten. Da ferner die Strömungs richtung des Kühlwassers im zweiten Kühlwasserkana 7 jener im dritten Kühlwasserkanal 8 entgegengesetzi ist und die Kühlwasserströmungsrichtungen im ersten bzw. zweiten Kühlwasserkanal 6 bzw. 7 entgegengesetzt gewählt werden können, läßt sich an der gesamten Oberfläche des KUhlkastens eine ziemlich gleichmäßige Kühlwirkung erzielen.

Während es ferner der hcrkömml.chen Praxis entsprach. Kühlkasten 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 fünf öffnungen 10, 11, 12, 13 und 14 im hinteren Endteil

VyUWUtlt UlC PwUlIlW(J Λ ."»CI KdIIdIC IJCIMt CIIIIIUUIIgAgCIIId-

ßen Kühlkasten in höherer Anzahl als bei den herkömmlichen Kühlkasten vorhanden sind und daher eine geringere Breite aufweisen, ist die Querschnittsfläche des äußersten, ersten Kühlwasserkanals 6 zweckmäßig verkleinert, 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 /weite 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 an 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 IiCIi Miiu, UCIiIi vjieuen ues rvuniKastens aer 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, daC die Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlwasserkana len (irr besondere im vorderen Endteil des Kühlkastens; höher ist, wobei die Entfernung des Sandes beim Gießer des Kühlkastens trotz der verkleinerten Querschnittsfläche der Kanäle nicht behindert wird. Die Gefahr eines Schadhaftwerdens bzw. uiner Zerstörung durcli 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 Beschichtungsmaterialien bedingten Schäden am Kühlkasten in wirksamer Weise vermieden werden. Die Erfindung bringt somit zahlreiche technische Vorteile mit sich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlkasten von abgeflachter Form für einen Hüttenofen, insbesondere Hochofen, mit einem längs der Innenseite einer Seitenplatte verlaufenden ersten Kühlwasserkanal, welcher von einem Endflansch des Kühlkastens ausgeht, im vorderen Endteil des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückkehrt, einem längs der Innenseite ι ο des ersten Kühlwasserkanals verlaufenden zweiten Kühlwasserkanal, welcher vom Endflansch ausgeht, an einer Stelle in der Nähe des vorderen Endteils des Kühlkastens eine Schleife bildet und zum Endflansch zurückkehrt, sowie einem dritten Kühlwasserkanal, wobei die Kühlwasserkanäle durch mehrere Scheidewände begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kühlwasserkanal (8) längs der Innenseite des zweiten Kühlwasserkanals (7) verlauf*, an einem Ende mit einem Ende des zweiten Künlwasserkanals (7) kommuniziert und das Vorderende einer Scheidewand (5) umrundet und zum Endflansch (1) zurückkehrt, und daß die Breite des ersten Kühlwasserkanals (6) längs des vorderen Endteils (A)des Kühlkastens verringert ist

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 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er öffnungen (10,11,12,13) für den Kühlwasserkreislauf, welche sich jeweils im Endflansch (1) an den Enden oes ersten Kühlwasserkanals (6), an einem Ende des zweiten Kühlwasserkanals (7) und an einem Ende des dritten Kühlwasserkanals (8) befinden, sowie ein Schauloch und/oder Kernsandentfernungsloch (14), das sich im Endflansch an der Kommunikations- bzw. Verbindungsstelle (E) zwischen dem zweiten und dritten Kühlwasserkanal befindet, aufweist.