DE2626211A1 - Verfahren und durchfuehrungsanordnung zur kuehlung besonders beanspruchter wandzonen in metallurgischen oefen - Google Patents

Verfahren und durchfuehrungsanordnung zur kuehlung besonders beanspruchter wandzonen in metallurgischen oefen

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DE2626211A1
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Per Harald Collin
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ABB Norden Holding AB
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/10Cooling; Devices therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00Cooling of furnaces or of charges therein

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  • Metallurgy (AREA)
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  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Verfahren und Durchführungsanordnung zur Kühlung besonders
  • beanspruchter Wandzonen in metallurgischen Öfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Durchführungsanordnung zur Kühlung besonders beanspruchter Wandzonen in metallurgischen Öfen durch in die Ofenwand eingebaute Kühlschlangen.
  • Bestimmte Zonen der Ausfütterung metallurgischer Öfen, z.B. der Teil der Wand, wo die Schlacke mit der Ausfütterung in Kontakt kommt, sind einem besonders hohen Verschleiß ausgesetzt. Es ist bekannt, daß durch eine Kühlung des Ausfütterungsmaterials in den genannten Zonen die Lebensdauer der Ausfütterung verlängert werden kann. Den besten Schutz der Ausfütterung erhält man dann, wenn die Kühlung so stark ist, daß sich auf der Innenseite der Ausfütterung eine Schicht aus erstarrter Schlacke bildet.
  • Zum Zwecke der Kühlung ist es bekannt, wassergekühlte Kühlkästen zu verwenden, die man in oder hinter das Futter einbaut. Die Eühlung durch solche Kühlkästen ist jedoch begrenzt, da es schwierig ist, einen guten Kontakt zwischen dem aus Ziegeln bestehenden Futter und den Kühlkästen herzustellen. Die Verwendbarkeit der Kühlkästen ist auch dadurch begrenzt, daß sie aus Sicherheitsgründen nicht unterhalb des Schmelzenniveaus eingesetzt werden können. Wenn nämlich das unter Druck stehende Kühlwasser bei einem Durchbruch in die Schmelze gelangt, kann es zu schweren Explosionen kommen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Durchführungsanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei denen eine wirksame Kühlung der Ausfütterung erreicht wird0 Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 genannt.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens hat die im kennzeichenden Teil des Anspruches 9 genannten Merkmale.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Durchführungsanordnung ist im Unteranspruch 10 genannt.
  • Eine Kühlung gemäß der Erfindung kann mit großem Erfolg auch unterhalb des Schmelzenniveaus durchgeführt werden. Die Kühlung kann mittels metallischer Kühlelemente erfolgen, die unter guter Anlage in Aussparungen zwischen den keramischen Formblöcken eingebaut sind, welche die Ausfütterung des Ofens bilden. Die von der Ausfütterung übertragene Wärme wird von den metallischen Kühlelementen mit Hilfe von in diesen eingegossenen Kühlschlangen abgeleitet, durch die ein mit kleinen Wassertropfen gemischtes Gas mit großer Geschwindigkeit transportiert wird.
  • Die Ausfütterung in metallurgischen Öfen besteht meistens aus feuerbeständigem Material, wie z.B. keramischen Blöcken aus gesintertem oder geschmolzenem Dolomit, Magnesit oder Aluminiumoxyd. Um ein Erstarren von Schlacke an der Innenseite des Futters zu erreichen, muß die Wärmeleitfähigkeit des Futters sehr hoch sein, weshalb sich Blöcke aus geschmolzenem Aluminiumoxyd als besonders geeignet erwiesen haben. Die Kühlelemente werden am besten in mit guter rassform hergestellte Aussparungen in den horizontalen Fugen zwischen den Ausfütterungsblöcken eingefügt. Aufgrund des Gewichtes von der darüberliegenden Ausfütterung oder eines auf andere Weise erzeugten Druckes erhält man zwischen den Kühlelementen und der Ausfütterung eine gute Anlage, wodurch ein stets guter Wärmeübergang zwischen den Kühlelementen und der Ausfütterung sichergestellt ist.
  • Die Kühlelemente werden vorzugsweise aus Gußeisen hergestellt, während die in ihren eingegossenen Kühlschlangen aus Stahl oder legiertem Stahl bestehen. Als Transportgas, das die Wassertropfen durch die Kühlschlange treibt, dient beispielsweise Luft, Stickstoff oder ein anderes inertes Gas, das nicht mit dem Eühlschlangenmaterial reagieren darf (nicht-korrosiv). Hierbei bildet sich auf der Innenseite der Kühlschlange ein Wasserfilm, der von dem Transportgas vorangetrieben wird. Die Wassermenge in diesem Gas wird so bemessen, daß ungefähr die Hälfte des Wassers während des Transportes durch die Kühlschlange in Dampf überführt wird, wodurch man eine effektive Kühlung erhält.
  • Die Menge feinverteilten Wassers im Gas beträgt zweckmäßigerweise 10-50 % des Gasgewichtes, und die Strömungsgeschwindigkeit beträgt ca. 10-100 m/s.
  • Dadurch, daß man auf geeignete Weise einen angepaßten Unterdruck in den Rohrschlangen erzeugt, wird ein Einblasen von Transportgas und Wasser in den Ofen im Palle eines Durchbruchs unmöglich gemacht, Daher kann eine Kühlung gemäß der Erfindung auch unterhalb des Schmelzenniveaus angewandt werden.
  • Eine Krustenbildung in den Rohrschlangen muß verhindert werden, damit stets ein hoher Wärmeübergang garantiert ist. Dies erreicht man am besten dadurch, daß das Wasser, das dem Transportgas zugesetzt wird, sehr rein (entionisiert) ist und ebenso wie das Transportgas rezirkuliert wird. Die Wassertropfen werden in einer geeigneten Zerstäubungseinrichtung, beispielsweise einem Ejektor, erzeugt. Dadurch, daß man den gebildeten Dampf in einem Kühler aus dem Gas-Dampfgemisch herauskondensiert, kann das Wasser rezirkuliert werden.
  • Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Fig. 1 zeigt einen Teil eines metallurgischen Ofens 1 mit einer Schlackenschicht 2 auf der Metallschmelze 3. Die Ofenausfütterung 4 enthält eine gemäß der Erfindung gekühlte Zone 6, die nach außen durch eine Wärmeisolierung 5 abgedeckt ist. Die gekühlte Zone 6 ist aus Kühleinheiten 7 aufgebaut, die ein inneres metallisches, z.B. gußeisernes, Kühlelement 8 enthalten, in welches eine Eühlschlange 9 eingegossen ist. Das Kühlelement 8 liegt zwischen einem oberen und einem unteren keramischen Pormblock 10, 11, welche an der oberen, der unteren und der zum Ofeninneren gelegenen Seite des Kühlelementes anliegen. Um einen guten Kontakt zwischen dem Kühlelement 8 und den Formblöcken 10, 11 sicherzustellen, sind die Kontaktflächen sorgfältig nach ein und derselben Schablone gearbeitet. Um den Kontakt noch weiter zu verbessern, werden die Kontaktflächen vor dem Zusammenlegen vorzugsweise mit einer dünnen Aufschlammung eines sehr feinkörnigen Graphits bestrichen.
  • Eine entsprechend der Erfindung gekühlte Zone der Ausfütterung ist aus identischen Kühleinheiten 7 aufgebaut, die zum Erreichen der erforderlichen Höhe aufeinandergestapelt sind. Eine abgepasste Anzahl solcher Stapel wird in horizontaler Richtung nebeneinander verlegt.
  • Die Wandfläche über den Kühleinheiten 7 besteht aus Ausfütterungsblöcken 12, die dieselbe Breite wie die Kühleinheiten haben, jedoch auf die Kühleinheiten 7 gestapelt sind. Hierdurch wird jede Kühleinheit durch das Gewicht des auf ihr liegenden Stapels von Ausfütterungsblöcken individuell zusammengepreßt, wodurch ein guter Kontakt zwischen den Kühleinheiten 7 und den Formblöcken 10, 11 und damit eine gute Wärmeübertragung zwischen diesen Teilen erzielt wird. Auf diese Weise wird eine so gute Kühlung erreicht, daß sich eine Schlackenschicht 13 an der Innenseite der Ofenwand ablagert.
  • Durch die Kühlschlangen 9 strömt ein mit kleinen Wassertropfen vermischtes Gas, das man von geeigneten Feinverteilungseinrichtungen 14, wie beispielsweise Ejektoren, erhält. In diesen wird Wasser mit einem Gas von einem Kompressor 15 fein verteilt. Das in den Rohrschlangen zurückströmende Gas-Dampfgemisch wird am zweckmäßigsten in einem Kühler 16 gekühlt, so daß das Wasser auskondensiert und sich in einem Ausscheider 17 sammelt, von wo aus ein Teilstrom des Gases zum Kompressor 15 zurückgeführt und das Wasser zu den Eåektoren 14 geleitet wird. Der Reststrom des Gases wird vom Ausscheider 17 in den Saugkopf 18 der Ejektoren geleitet.
  • Auf diese Weise erhält man einen geeigneten Unterdruck und eine angemessene Gasgeschwindigkeit in der Kühlschlange.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung, bei der der Anlagedruck zwischen den Kühlelementen und den keramischen Formblöcken mit Hilfe eines durchgehenden, federgespannten gekühlten Bolzens erzielt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist an solchen Stellen im Ofen anwendbar, wo man den Anlagedruck auf andere Art nicht erreichen kann, wie beispielsweise an ausgesetzten Stellen der Ofendecke. Die Kühlelemente 8 mit den eingegossenen Kühlschlangen 9 werden gegen die zwischen ihnen liegenden keramischen Formblöcke 10, 11 durch einen hohlen Bolzen 21 gepreßt, der in das oberste Kühlelement eingeschraubt ist. Gegen das untere Kühlelement drückt eine Hülse 22, die über eine Tellerfeder 23 gegen eine auf dem Bolzen 21 befindliche verstellbare Mutter 24 anliegt, Durch die Einstellung der Mutter 24 kann die die Kühlelemente zusammenpreß-ende Kraft eingestellt werden. In dem hohlen Bolzen 21 befindet sich ein inneres Rohr 25, in das zur Kühlung des Bolzens 21 ein mit kleinen Wassertropfen gemischter Gasstrom eingeführt wird. Durch Löcher 26 im Bolzen kann ein Teil des Gasstromes in die Hülse 22 strömen und diese kühlen.

Claims (10)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Kühlung besonders beanspruchter Wandzonen in metallurgischen Öfen durch in die Ofenwand eingebaute Kühlschlangen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kühlschlangen ein mit kleinen Wassertropfen vermischtes Gas mit hoher Geschwindigkeit transportiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas im Hinblick auf die Kühlschlangen inert ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas rezirkuliert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser rein und entionisiert ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser rezirkuliert wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des fein verteilten Wassers im Gas 10-50 ß des Gasgewichtes beträgt.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit in den Kühlschlangen 10-100 m/s beträgt.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdruck in den Kühlschlangen niedriger als der Druck im Ofenraum ist.
  9. 9. Anordnung zur Durchfiihrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, bestehend aus einem Kühlsystem zur Zirkulation von Kühlmittel durch in eine Ofenwand eingebaute Kühlschlangen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlsystem eine Pumpe (15) zur Beförderung eines Gases durch das Kühlsystem und Verteilereinrichtungen (14) für die Zufuhr von fein verteiltem Wasser zum Gas enthält.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlsystem einen Kühler (16) und einen Wasserausscheider (17) für die Rezirkulierung des Wassers enthält.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2512186A1 (fr) * 1981-08-25 1983-03-04 Didier Werke Ag Procede de garnissage de fours electriques d'elaboration d'acier
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