DE2717641C3 - Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere für einen Hochofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere für einen Hochofen, mit in einem Gußeisenkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer zwischen den Rohren und dem Gußeisenkörper des Kühlelementes angeordenten auf dem Stahlrohr befindlichen zusätzlichen metallischen Lage.

Aus solchen Kühlelementen wird die innere Wandung eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens gebildet. Die Kühlelemente tragen auf der dem Ofeninneren zugekehrten Seite eine feuerfeste Auskleidung. Um die Wärmeabführung zu ermöglichen, ist jedes Kühlelement mit Rohren versehen, durch die Kühlmittel fließt Es ist bekannt, die Gefahr des Reißens der aus Stahl bestehenden, im Gußeisenkörper eingegossenen Rohre dadurch zu vermindern, daß man die Rohre nicht unmittelbar in einen Gußeisenkörper eingießt, sondern eine Zwischenschicht aus einem Metall oder Metalloxid vorsieht. Bevorzugt wird hierbei eine Schicht aus einem Gemisch von Dimethylpolysiloxan und Siliziumdioxid (DE-OS 21 28 827).

Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß weder die bekannten Metallschichten noch die bekannten Metalloxidschichten zu einer befriedigenden Lösung führen. Besteht z.B. die Zwischenschicht aus einer Nickel-Schicht, so zeigt sich — unabhängig von der aufgetragenen Schichtdicke — daß zum Teil bis auf den Rohrkörper reichende Risse entstehen. Diese Risse können zu einem Aufkohlen des Rohres beim Eingießen führen, wobei das Rohr seine von Hause aus hohe Zähigkeit einbüßt. Eine Schicht aus Aluminium zeigte sich nicht befriedigend, da das Aluminium leicht oxidiert und hierdurch die zusammenhängende Metallschicht aufgebrochen wird, so daß es ebenfalls zu einer Aufkohlung im Bereich der Schadstelle der Metallschicht kommt. Dagegen ist eine oxydische Zwischenschicht häufig nicht thermoschockbeständig, d. h. beim Guß und beim Betrieb entstehen infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Rohrkörpern und Oxidschicht Risse in der Oxidschicht. Auch in diesen Fällen kommt es zu einer nachteiligen Aufkohlung des Rohres. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlelement für einen metallurgischen Ofen zu schaffen, bei dem die Stahlrohre vor Aufkohlung geschützt sind, ein Anbacken der Stahlrohre an den Gußeisenkörper beim Eingießen verhindert wird und ein guter Wärmeübergang zwischen dem Gußeisenkörper und dem Stahlrohr sichergestellt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die metallische Lage aus Nickel, Kobalt Mangan, ίο Silber einzeln oder zu mehreren in Kombination besteht und auf der metallischen Lage eine Lage aus einem Metalloxyd vorgesehen ist, dessen freie Standardbildungsenthalpie bei normalen Druckbedingungen und einer Temperatur von 600⁰C weniger als —145 kcal beträgt

Die erste metallische Lage sollte eine Schichtdicke von 40 bis 100 Mikron haben. Die Schicht wird mittels üblicher Verfahren aufgebracht Die zweite aus stabilen Metalloxiden oder deren Gemischen bestehende Lage hat eine Schichtdicke von 30 bis 100 Mikron. Damit eine hinreichende Stabilität der Metalloxide gewährleistet ist sollen die Oxide bei normalen Druckbedingungen und einer Temperatur von 600⁰C eine freie Standardbildungsenthslpie von weniger als —145 kcal aufweisen. Weniger als -145kcal haben z.B. Chromoxyde. Weniger als —180kcal haben z.B. die Oxyde der Metalle Al, Titan, Zirkon, so daß diese aufgrund ihrer Stabilität besonders bevorzugt werden.

Bei der beanspruchten Kombination ergibt sich eine lange Lebensdauer des Kühlelementes, da die ausgewählte erste Lage eine Aufzementierung des Rohres schon beim Eingießen des Rohres in den Gußkörper, aber auch während des späteren Betriebes, wirksam verhindert. Diese Schutzfunktion von Anfang an ist gewährleistet, da die vorzusehende zweite Schicht Schäden, wie sie z. B. in Form von Rissen oder Brüchen beim Stand der Technik auftreten, verhindert Außerdem verhindert die zweite Schicht ein Anbacken des Stahlrohres an den Gußeisenkörper. Sie unterstützt außerdem die erste Schicht bei der Schutzfunktion, da sie sowohl die Diffusion von Kohlenstoff als auch die Diffusion von Sauerstoff zum Stahlrohr behindert. Gleichzeitig ist ein guter Wärmeübergang gewährleistet, da selbst bei einer Gesamtdicke der Zwischenschicht von 100 bis 200 Mikron die den Wärmeübergang verschlechternde oxydische Schicht nur einen Teil der Zwischenschicht ausmacht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 eine Hälfte eines Kühlelementes in Aufsicht, F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie I-I der F i g. 1 und F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnittes der F i g. 2.

Das Kühlelement besteht aus einem kastenförmigen Gußeisenkörper 1, der auf einer Seite Rippen 2 zur Verankerung feuerfesten Materials trägt. In dem Gußeisenkörper 1 sind U-förmig gekrümmte Kühlrohre eingegossen, deren Ein- und Auslässe 4, 5 aus dem Gußeisenkörper 1 auf der den Rippen 2 gegenüberliegenden Seite herausragen. Die Rohre 3 bestehen aus Stahl.

Zwischen der Wandung des Rohres 3 und dem Gußeisenkörper 1 befindet sich eine mehrlagige Zwischenschicht. Unmittelbar auf dem Rohr 3 befindet «ich die erste Lage 6 aus einem Metall, das keine carbide bildet, insbesondere Nickel, Kobalt oder deren Legierungen. Auf dieser ersten Lage 6 befindet sich die

zweite Lage 7 aus hochstabilen Metalloxyden, insbesondere Oxyden der Metalle Al, Titan, Zirkon oder deren Oxydgemischen. Die Lagen sind aufgespritzt Die erste Lage hat eine Schichtstärke von etwa 70 Mikron und die zweite Lage eine Schichtstärke von etwa 59 Mikron.

Hierzu 1 Blatt Zeichnvcgen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kühlelement für einen metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einem Gußeisenkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer zwischen den Rohren und dem Gußeisenkörper des Kühlelementes angeordneten, auf dem Stahlrohr befindlichen, zusätzlichen metallischen Lage, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Lage (6) aus Ni, Co, Mn, Ag, einzeln oder zu mehreren, in Kombination besteht, und auf der metallischen Lage (6) eine Lage (7) aus einem Metalloxid vorgesehen ist, dessen freie Standardbildungsenthalpie bei normalen Druckbedingungen und einer Temperatur von 600" C weniger als — 145 kcal beträgt

2. Kühlelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Metaiioxid-Lage (7) aus einem Oxid der Metalle Al, Ti, Zr oder deren Oxidgemischen besteht