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- Kühlbares Gewölbe eines Elektroofens
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kühlbare Gewölbe von Elektroöfen.
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Eine der Hauptrichtungen in der gegenwärtigen Elektrostahl erzeugung
ist die kontinuierliche Steigerung des Fassun vermögen und der spezifischen Leistung
von Lichtbogen-Stahlschmelzöfen. In der letzten Zeit werden Großraumelektroöfen
gebaut, die unter sämtlichen Hüttenaggregaten neben den Konvert;ern gute Entwicklungsperspektiven
für dieZukunt haben Die Intensivierung der Elektrostahlerzeugung durch die Verwendung
gasförmigen Sauerstoffe und erhöhte Trans fornatorenleistung bei der Erschmelzung
von Stählen mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen hat dazu geführt, daf
die Bedingungen für die feuerfeste Ausmauerung der Lichtbogen-Elektrostah'.o'£en
wesentlich verschlechtert worden sind.
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Unter besonders ungünstigen Bedingungen befindet sich d;
Gewölbe
eines Lichtbogenofens, das den Einwirkungen sehr hoh< und wechselnder Wärmebelastungen
sowie auch der Schmelzprodukte und der Reduktionsofenatmosphäre ausgesetzt wird.
Dadurch ergibt sich eine Herabsetzung der Festigkeit der Gewölbeausmauerung, eine
Vergrößerung der Fälle eines ungleicheine mäßigen Verschleisses der Gewölbeziegelsteine,
Verformung des Mauer weekes UPt sbra-ttiSc Stillsetzt der liten, obwehl eine bedeutenden
Reststärke der Auskleidung ethaltenbleibt, Dies bringt einem erhöhten Verbrauch
an kostspieligen Feue.
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feststoffen mit sich.
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AuBerdem hat die Bauweise der bekannten Gewölbe der einen Elektrostahlöfen
Zerstörungseffekt der Ausmauerung noch vor der Inbetriebnahme des Gewölbes in sich,
da die Ziegelsteine im Gewölbe so abgekeilt werden, daß sie aus dem Gewölbe nicht
herausfallen, Dadurch haben die feuerfesten Ziegelsteine beim Aufsetzen des Gewölbes
auf den Ofen und während seines Betrieb, d.h. beim Aufheizen auf eine Temperatur
von 1 700 bis 1 800°C keine Möglichkei, sich auszudehnen, die Ausdehnung/aber bei
den genannten Temperature Kistbedeutend. Infolgedessen entstehen in dem Mauerwerk
des Gewölbes thermomechånische Spannungen und demzufolge Risse, die sich beim Wechsel
der Zyklen Erhitzung-Abkühlung ausdehnen und zur Absplitterung der Gewölbeauskleidung
des Elektroofens führen. Deswegen wurden Versuche unternommen, Spannungen, die in
den Mauerwerk während des Gewölbebetriebs entstehen, durch Einbau von ausbrennenden
Einlagen in das Gewölbe oder durch die Anwendung verschiedenartiger
Mörtel
in der Gewölbeauskleidung auszugleichen.
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Jedoch hat das zu den gewünschten positiven Ergebnissei nicht geführt.
Die Lebensdauer des Gewölbes hat sich nur unwesentlich verlängert.
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Eine Erhöhung der Haltbarkeit von Elektroofengewölbg wu.
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de durch kontinuierliche Güteverbesserung der anzuwendenden und Entwicklung
neuer Arten von feuerfesten Baustoffs und Ziegelnerreicht.
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Jedoch ist dicser Weg wenig effektiv, da man berücksich tigen muß,
da" dabei die Herstellungskosten der feuerfesten dies Erzeugnisse ständig zunehmen,
wobei in keinem rechten Verhältnis zur Verlängerung der Lebensdauer des Elektroofengewölbes
geschieht.
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Deswegen wurde eine andere Lösung des Problems einer Ve längerung
der Lebensdauer der Elektroofengewölbe gefunden -die Entwicklung kühlbarer Gewölbebauweisen.
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Bekannt ist ein rohrförmiges kühlbares Gewölbe, in der als Auskleidung
eine hochtonerdhaltige feuerfeste Masse dient. In diesem Gewölbe hat man Verdampfungskühlunge
verwendet, d.h. es wurde die vom Wärmeträger aufgenommene Wärme verwertet. Das Gewölbe
aatsich auf Grund der Steigerung des Stromverbrauchs pro eine Produkt einheit als
unwirtschaflich erwiesen.
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Manchmal setzt man die Gewölbe vor der Inbetriebnahme auf einen automatisch
kontrollierbaren Vorwärmer oder man baut verschiedene Kühlelemente in die Gewölbeauskleidung
ein.
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Das hat keine positiven Resultete gegeben und keir.
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wosentliche Verlängerung der Lebensdauer des Elektroofengcwölbes ermöglicht.
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Es wurde ein thermischer Erzofen entwickelt, in den die Rohre nah
aneinander angeordnet wurden, und sich darauf stützend ein wärmeisolierender Stoff
angebracht wurde. In diesem Fall wurde das Hüttenaggregat in ein Aggregat zur Dampferzeugung
verwandelt, das führte zu einem rapiden Stronverbrauchanstieg dadurch, daß die abkühlbare
Oberfläche sehr groß war, d.h. praktisch das gesamte Gewölbe und die Ofenwände aus
den Kühlrohren bestanden.
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Aus dem UdSSR- Urheberschein 214560 ist das Gewölbe eines Lichtbogen-Elektrostahlofens
bekannt, das eine Wasserkühlung und Auskleidung aus einer feuerfesten Masse besitzt.
Zur Erhöhung der Gewölbehaltbarkeit ist die Auskleidung an einem kühlbaren Schirm
befestigt, der aus radial verlaufenden und mit einem hochfeuerfesten Stoff bedeckten
Rohren besteht, deren untere Enden mit einer während Sammelleitung die oberen mit
einem flachen Rasten in der Gewölbemitte verbunden sind. Um die Montage zu erleichtcrrs,
ist das Gewölbe aus mehreren gegeneinander austauschbaren, miteinander verbundenen
Sektionen ausgeführt.
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Diescs Gewölbe hatte eine große Haltbarkeit, aber der Mehrverbrauch
an Elektroenergie betrug 10 bis 12%, dadurch wurde sein effektiver Wirkungsgrad
stark reduziert.
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mehrfach Außerdem war es notwendig, an die Rohre mehrfach Stahlzapfen
anzuschweißen, die die feuerfeste Masse festhielten.
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Bekannt sind Gewölbe von Elektrostahlöfen, die man, um ihre Haltbarkeit
zu erhöhen, kombiniert mit Wasserkühlung und Auskleidung in Form einer Metallhaube
ausführt, die einen Deckel mit Oeffnungen für Elektroden und Doppelwände hat, die
einen Hohlraum zur Gewölbeabkühlung mit fließendem Wasser bilden. An die untere
Wand werden von der Seite, die dem Oferraum zugewandt ist, im Kreis radial angeordnete
Rippen angeschweißt, die Zellen bilden, die mit feuerfester Siasse gefüllt werden.
Diesem Gewölbe ist neben einer Komplizie~ acit in der Herstellung des Gerippes und
der Notwendigkei jedesmal neu die Rippen anzuschweißen, auch der bereits bekannte
Nachteil eigen, u.z. Erhöhung des Eletkroenergieverbrauchs pro Produktionseinheit.
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Aus der US-PS 3053237 ist weiter die Auskleidung der Raube eines
Lichtbogenschmelzofens bekannt, die Kühlrohre und Stifte enthält, die an den Rohren
befestigt und in die feuerfeste Schicht eingeführt sind, wodurch die Abkühlung und
mechanische Befestigung der feuertesten Schicht gewahrleistet werden. Aber auch
in diesem Fall gibt es übermäßige Wärmeverluste, die einen hohen Stromverbrauch
hervorrufen, wodurch der Hauptvorteil des Gewölbes -die Verlängerung seiner Lebensdauer
zunichtL'gemacht wird.
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Die anderen Gewölbe ähnlicher Bauweise lösen das Problem einer Verlängerung
der Lebensdauer ebenfalls nicht.
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Bci der Analyse der Bauweisen der bekannten kiihlba-,en Gewölbe,
die in verschiedenen Ländern entwickelt worden sin, kann man feststellen, daß das
Problem einer Verlängerung
der Lebensdauer der Eiektroofengewölbe
noch nicht gelöst ist.
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Die Hauptschwierigkeiten bestehen in einer wesentlichen Kornbei pliziertheit
der Herstellung der Metallkonstruktionen der Gewölbe, da die Verbindung der Einzelelemente
der rohrförmigen und insbesondere der kastenförmigen Konstruktionen eine er präzise
Ausführung der geometrischen Form der Elemente fordert, wodurch ihre Verbindung
auf Stoß erschwert wird und sämtliche Vorgänge zur Herstellung der Metallgerippe
der Gewölbe arbeitsaufwendig werden Bei einer Hochtemperaturerwärmung sind ferner
sämtliche Elemente der Metallkonstruktionen der Gewölbe infolge einer starken Verbindung
miteinander Belastungen ausgesetzt, die auch auf die Gewölb.auskleidung übertragen
werden, die dann absplittert oder herabrieselt, falls eine feuerfeste Nasse verwendet
wird.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten
Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kühlbares Gewölbe eines
Elektroofens mit einer solchen Anbringung der feuerfesten Auskleidung und der Rohre
des abkühlbarc Gerippes zu schaffen, das eine längereS als bei den bekannter Gewölben
ähnlicher BestimmungkLebensdauer> besitzt, in konstruktiver Hinsicht einfach.
ist, wobei man brauchbar gewordenen luskleidungsab3chnitteersetzen kann, ohne das
Gewölbe vom Ofen abzunehmen, das einen minimalen Elektroenergieverbrauch pro Produkteinheit
auf Grund eines optimalen Verhältnisses der Fläche der Auskleidung und zu der Fläche
der Kühlrohre aufweist und das die Möglichkeit gibt, den Personalbedarf zu reduzieren,der
für
die Gewölbeherstellung erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem kühlbaren Gewölbes eines Elektroofens
das einen Gewölbe ring mit einem Hohlraum zum Durchlauf eines Kühlmittels enthält,
auf den sich ein rohrförmiges Gerippe mit Bewehrung~-elementen zur Festhaltung der
feuerfesten Auskleidung stützt, sich auf den Gewölbering erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß es / stützende Eammelrohrträger besitzt, mit denen schlingenförmig gebogene
und in der querrichtung dazu angebrachten Geripperohre in Verbindung stehen wobei
diese Gerippe rohre angehongt sind, mit den einen Enden am Gewölbering befestigt
sind und an deq oberen Mantellinien Metallstreifen aufweisen, die als Bewehrungselemente
für die feuerfeste Auskleidung dienen, die aus mindestens einer Ziegelsteinschicht
besteht, die in Reihen, gelegt sind, daß sich Jeder Ziegelstein mit seinen Enden
auf an ihn angrenzende Geripperchre stützt und in Bezug auf diese Metallstreifen
mit eine: ZwiEchenraum angebracht ist, der für eine Ausdehung des Ziegelsteines
bei seiner Erwärmung ausreichend ist.
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Die längere Lebensdauer des erfindungsgemäßen Gewölbes ist dadurch
bedingt, daß der feuerfeste Ziegelstein, der als Gewölbeauskleidung verwendet wird,
frei auf kühlbaren Rohretmit einem Zwischenraum zwischen dem Ziegelstein und den
Metallstreifen ohne Anwendung von einem Mörtel gelegt ist, d.h jeder feuerfeste
Ziegelstein hat während des Ofenbei nach triebes die Möglichkeit, sich ungehindert
JederSeite auszudehnen, wodurch Wärmespannungen ausgeglichen werden, die im feuerfesten
Ziegelstein ntstehen, und die Kauptv.r.chleißursache
der Auskleidung
des Elektroofengewölbes - Ringbildung und die Absplitterl:ng der feuerfesten Ziegelsteine
beseitigt wird.
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Die erfindungsgemäße Bauweise des kühlbaren Gewölbes erfordert keine
zusätzlichen Vorrichtungen für die Befestigung des feuerfesten Ziegelsteines an
den kühlbaren Rohren, da der Ziegelstein auf diese Rohre frei gelegt wird, dadurch
wird die Zeit eingespart und die Anzahl der Facharbeiter rezu duziert, die mit der
Montage der Gewölbeauskleidung beschäftigen sind.
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Außerdem gibt die erfindungsgemäße konstruktive Lösung der Gewölbeauskleidung
die Möglichkeit, jeden unbrauchbar gewordenen feuerfesten Ziegelstein herauszunehmen
und ihn durch einen neuen unmittelbar am Ofen zu ersetzen, d.h. ohne das gesamte
Gewölbe vom Ofen abzunehmen.
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Die Vergrößerung des Abstandes zwischen den kühlbaren Rohren des
Gewölbegerippes liefert die Möglichkeit, die Rohranzahl im Vergleich zu den bereits
bekannten rohrförmigen kühlbaren Gewölben wesentlich zu reduzieren, oder die Fläche
der kühlbaren Oberfläche im Vergleich zu den kastenförm~er kühlbaren Gewölben bedeutend
zu verringern, wodurch der Elektroenergieverbrauch pro Produkt einheit bedeutend
herabgesetzt wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel
eines kühlbaren Gewölbes eines Elektroofens nit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 das kühlbare Gewölbe eines Elektroofens im Grundriß
mit einem Ausriß; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.
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Das kühlbare Gewölbe eines Elektroofens besitzt parallel verlaufende
Rohre 1 (Fig. 1), die sich mit ihren Endabschnitten auf einen hohlen Gewölbering
2 stützen. In mittleren Teil sind die Rohre 1 an zwei Stellen an hohle Sammelrohrträger
3 und 4 (Fig. 2) angehängt, von denen der untere Sammelrohrträger 3 ein Kühlmittel
zuführt, und der obe re Sammelrohrträger 4 es ableitet. Die Rohre 1 sind an die
Eammelrohrtrager mittels der Aufhängungen 5 (Fig. 1) angehängt. Durch Stutzen 6
sind die Rohre 1 des kühlbaren Gowölbes mit dem Sammelrohrträger 3 (Fig. 2) und
durch Stutzon 7 mit dem Sammelrohrträger 4 verbunden. Die Sammelrohrträger 3 und
4 sind miteinander paarweise verschweißt, wobei/dazwischen für ihre bessere Befestigung
aneinander ¼sich eine Platte 8 befindet.
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Die Rohre 1 (Fig. 1) sind schlingenförmig gebogen, in der Querrichtung
relativ zu den Sammelrohrträgern 3 und µ angebracht und bilden mit ihnen zusammen
ein Gerippe mit Dewehrungselementen zum Festhalten der feuerfesten Aussleidundes
Elektroofengewölbes.
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Zur Gewährleistung der Gasdichtigkeit wird an der Peripherie des
Gewölberings 2 an seinen ganzen Umfang ein Schuß < angeschweißt. Nach jeder Biegung
werden die Rohre 1 am Gewölbering
2 mit Hilfe von Bügeln 10 befestigt.
An der oberen Mantellinie Jedes Rohrs 1 wird ein Metallstreifen 11 (Fig.3) angeschweißt,
der als Bewehrungselement für die feuerfeste Auskleidung dient. Zwiochen den angrenzenden
Metallstreifen 11 mit einem Raum 12 dazwischen sind Zieeelsteine 13 angeauf f bracht,
die sich mit ihren Endabschnitten die NachbnrrohT 1 stützen Die feuerfesten Ziegelsteine
13, die als feuerteste Auskleidung dienen, werden auf die Rohre 1 mindestens einschichtig
gelegt. Die Seitenwand des Gewölberings 2 (Fig. 2), die dem Ofenraum zugewandt ist,
ist durch einen Feuerfeststoff 14 geschützt. Zur Aufhängung des Gewölbes <>
sind <am Ofen> Ofens oesen 15 (Fig. 1) vorgesehen und zur Beförderung dienen
Havken 16. Im Gewölbe sind ontsprechende Offnungen vorgesehen, um Elektroden 17
durch das Gewölbe durchzulessen Die Arbeitsweise des abkühlbaren Gewölbes eines
Elektrc ofens ist wie folgt.
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Plit Hilfe von Transportmitteln wird das Gewölbe an den Backen 16
(Fig. 1) aufgehängt und auf den Ofen aufgesetzt, wo es durch die Ösen 15 befestigt
wird. Durch ein SysteL vor Schläuchen und Rohren wird den Sammelrohrträgern 3 ein
Kühlmittel zugeführt, das durch die Stutzen 6 über die kühlbaren Rohre 1 verteilt
und durch die Stutzen 7 in den oberen Gammelrohrträger 4 abgeleitet wird, von wo
es in den Auslaßt richter weitergeleitet wird. Die feuerfesten Ziegelsteine 13 sind
auf die kühlbaren Rohre 1 so gelegt, daß sogar bei ihrer maximalen Ausdehnung beim
Ofenautheizen zwischen dem
Streifen 11 und den feuerfesten Ziegelsteinen
13 ein Zwischenraum 12 erhalten bleibt. Nach einigen Chargen wird die gesamte untere
Oberfläche der Rohre 1 und der Ziegelsteine 13 mit einer Metallschlackenschicht
bedeckt, die den AusWriUder Schmelzprodukte durch Undichtheiten des Gewölbe: verhindert
und Wärmeverluste verringert, da sie die kühlbaren Rohre 1 schützt.
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Im erfindungsgemäßen Gewölbe ist der Verschleiß de r feuerfesten
Ziegelsteine sehr verlangsamt, da die Hauptverursachen schleim der Elektroofengewölbe,
d.h. die Rißbildung und die Absplitterung verhindert werden. Außerdem wird praktisc:-.
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die gesamte Stärke des feuerfesten Gewölbes genutzt und man kann den
unbrauchbar gewordenen feuerfesten Ziegelstein in dem Gewölbeabochnitt ersetzen,
ohne das Gewölbe vom Ofen abzunehmen.
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Versuche mit der erfindungsgemäßen Bauweise des kühlbaren Gewölbes
in einem Elektroofen mit einem Fassungsvermögen von 60 t haben die Zuver'ässigkeit
und die technologische Benutzbarkeit des entwickelten Gewölbes betätigt.
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Die Stärke der Gewölbeauskleidung betrug 150 mm, das ist dir eines
Hälfte der Auskleidungsstärke Cewölbes, das früher verwendet wurde. Die Lebensdauer
des kühlbaren Gewölbes ver-Iänerte sich um das 2,5fache und betrug 244 Chargen.
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Der Mehrverbrauch an Elektroenergie betrug 1-1,5% vom Elektroenergieverbrauch
pro Produk iQlnnSeit beim Betrieb eines nicbt,kühlbaren Gewölbes. Außerdem wurde
eine Verlängerung der Lebensdauer der Wändeausmauerung auf 244 Chargen
festgestellt,
während die Wändeausmauerung gewöhnlich 160 Chargen ausgehalten hat. Die Vbereinstimmung
der Lebensdauer des Gewölbes und der der Elektroofenwände ermöglicht es die r Ausbesserungsnbeiten
zu reduzieren, da die Notwendigkeit ent: fällt, den Ofen zuerst für die Reparatur
der Wunde und dann für die Auswechslung des Gewölbes stillzulegen.
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Das Problem einer Verlängerung der Lebensdauer der Gewölbe der Dlektrostahlöfen
wird durch die vorliegelde Erfindung gelöst, deren Anwendungseffekt durch den Umstand
ve stärkt wird, daß durch das erfindungsgemäße Gewölbe des Ele troofens nicht nur
die Lebensdauer verlängert wird, sondern auch minimalen Wårmeverluste vorliegen,
was in nur einem sehr unbedeutenden Mehrverbrauch an Elektroenergie im Vergleich
zu vollständig nichts,kühlbaren Gewölben zum Ausdruck koiniat; stellt man einen
Vergleich zu ähnlichen kühlerbringt baren Gewölben an, so das erfindungsgemäße Gewölbe
eine bedeutende Stromeinsparung,