DE2825528C2

DE2825528C2 - Wasserkühlkasten für einen Schmelzofen

Info

Publication number: DE2825528C2
Application number: DE2825528A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1978-06-10
Filing date: 1978-06-10
Publication date: 1983-10-20
Also published as: IT7949353A0; IT1116591B; FR2428221B1; FR2428221A1; DE2825528A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserkühlkasten für einen Schmelzofen, insbesondere Lichtbogenofen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, zum Schutz der Gefäßwand Feuerfestmaterialien einzusetzen. Solche Feuerfestmaterialien unterliegen aber einem hohen Verschleiß und müssen daher regelmäßig teilweise oder vollständig ersetzt werden. Jede Reparatur bzw. Neuzustellung bedeutet somit eine Produktionsunterbrechung.

Ferner zählt es zum Stand der Technik, die Ofengefäßwand vor der Wärmestrahlung der Schmelze sowie insbesondere des Lichtbogens durch Wasserkühlkästen zu schützen. Die Wasserkühlkästen sollen dabei eine längere Lebenserwartung als die Feuerfestmaterialien besitzen. Hierdurch will man die Nutzungszeit des Schmelzofens erhöhen und ein größeres Produktionsvermögen erreichen. Die Wasserkühlkästen dienen außerdem dazu, die von den Feuerfeststeinen über das Gefäßblech an die Umgebung des Ofens abgegebene Wärmemenge über das Kühlwasser abzuführen. Dadurch sinkt die Ofenumgebungstemperatur. Die Arbeitsbedingungen des Bedienungspersonals werden

ίο verbessert

Der zum Einsatz bei einem Hochofen bestimmte Wasserkühlkasten der DE-PS 26 38 990 besteht aus einem vom Fluid durchströmten hohlplattenförmigen Kühlelement aus einem Rahmen, der aus zwei gekrümmten und unter Zwischenschaltung von Trennblechen Stoß auf Stoß zusammengeschweißten Rohrelementen gebildet ist, und aus einem hohlen, ebenen, doppelwandigen Mittelteil, dessen Wandbleche mit der Innenseite des Rahmens verschweißt sind, so daß das Innenfeld einen abgeschlossenen Raum bildet, wobei die beiden gebogenen Rohrelemente und der hohlplattenförmige Mittelteil je einen geschlossenen Fluidkreislauf bilden.

In einem solchen Kühlelement sind also insgesamt drei voneinander unabhängige Wärmeträgerfluidströme verfügbar, nämlich zwei in den beiden Rohrelementen des Rahmens, die durch das Trennblech voneinander getrennt sind, und der dritte im Inneren des doppelwandigen Mittelfeldes der Austauscherplatte. Diese drei voneinander unabhängigen Wärmeträgerfluidströme verlaufen kontinuierlich aufsteigend, so daß sich in der Austauschplatte weder Ablagerungen noch Gasblasen noch Lufttaschen bilden können.

Dieser Wasserkühlkasten ist mithin relativ kompliziert aufgebaut und dadurch in der Herstellung kostenaufwendig.

Da der Wasserkühlkasten im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann sich Wasserdampf bilden, wodurch der Druck in dem Wasserkühlkasten beträchtlieh erhöht wird. Üblicherweise wird in einem solchen Fall ein Dampfablaß vorgesehen, durch den der gebildete Wasserdampf entweichen kann. Bei dem Wasserkühlkasten der hier in Rede stehenden Art jedoch besteht eine besondere Schwierigkeit im

Vj Hinblick auf den sich bildenden Wasserdampf insofern, als das Sammeln des Wasserdampfs an einer Austrittsstelle erheblich durch die Leitbleche erschwert wird, d. h.: der sich an verschiedenen Stellen des Kühlkastens bildende Wasserdampf muß einen großen Teil des Kühlwasserwegs zurücklegen, um zu einer Stelle gelangen zu können, an der der Wasserdampf abgelassen werden kann. Für einen sicheren Betrieb ist es jedoch erforderlich, daß der Wasserdampf so rasch wie möglich gesammelt und abgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserkühlkasten der eingangs angegebenen Gattung so zu verbessern, daß er mit geringem Aufwand zu fertigen ist und der sich im Kühlkasten bildende Wasserdampf rasch und einfach abgelassen werden

bo kann. Hierbei soll gewährleistet sein, daß der für das Ablassen des Wasserdampfs vorzusehende Aufwand klein gehalten werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen des

t>5 Anspruchs 1.

Das Kühlwasser strömt z. B. mit einer Temperatur von 20 bis 25°C über die Eintrittsöffnung in den Wasserkühlkasten ein, um über die Austrittsöffnurg mit

einer Temperatur von 25 bis 30⁰C abzufließen. Dabei beträgt der Wasserdruck vor dem Wasserkühlkasten beispielsweise 2,0 bar. Der Druckverlust im Wasserkühlkasten beträgt 0,5 bar. Betragen die Abmessungen des Wasserkühlkastens beispielsweise 1650 · 1600 · 150 mm, kann der Kühlv*asserdurchsatz beispielsweise 20 m³/h sein.

Die vertikale Anordnung der Leitbleche hat den Vorteil, daß Leitbleche in Rechteckform verwendet werden könnest. Bei dieser Geometrie der Leitbleche ist ihre Fertigung einfacher, als wenn die Leitbleche gekrümmte Wandungsbereiche besitzen würden, wie es im Falle der bekannten Horizontal erstreckten Leitbleche zwangsläufig notwendig ist

Speziell sieht die Erfindung vor, daß ein Dampfablaßrohr durch die Rückwand nach außen geführt ist, welches innenseitig in der Nähe der Oberwand endet, und daß das zweite, vierte,... Leitblech jeweils in der Nähe der Oberwand eine Abströmöffnung für Wasserdampf aufweist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet daß sich an irgendeiner Stelle des Wasserkühlkastens bildender Wasserdampf, der zunächst noch oben steigt, im Bereich der Oberwand sammeln kann, ohne daß der Wasserdampf durch die durch die Leitbleche gebildeten »Schikanen« hindurchlaufen muß. Hierdurch wird der entstehende Wasserdampf auf kürzestem Wege über das Dampfablaßrohr nach außen geleitet.

Dem Dampfablaßrohr ist vorzugsweise ein Überdruckventil zugeordnet Ist der Wasserdruck vor dem Wasserkühlkasten zum Beispiel auf 2 bar eingestellt, wird ein Überdruckventil gewählt, das sich bei einem Druck von 2,5 bar automatisch öffnet. Das Dampfablaßrohr sowie die Abströmöffnungen schützen den Wasserkühlkasten damit vor einer Zerstörung im Falle von Dampfbildung in seinem Inneren.

Die Abströmöffnungen des zweiten, vierten, sechsten, ... Leitblechs bilden gleichzeitig Durchtrittsöffnungen für das Kühlwasser. Der Öffnungsbereich ist so gewählt, daß nur höchstens 5% der in den Wasserkühlkasten eingeleiteten Kühlwassermenge durch die Abströmöffnungen hindurchtritt, also den Kurzschlußweg unmittelbar durch die Abströmöffnungen nimmt.

Da bei der vorerwähnten Gestaltung der Abströmöffnungen die Möglichkeit besteht, daß die Abströmöffnungen bei der Fertigung des Wasserkühikastens unterschiedlich groß, insbesondere mit einem zu hohen Durchtrittsbereich, ausgelegt werden, empfiehlt es sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, daß das zweite, vierte, sechste... Leitblech an die Oberwand geschweißt ist und die oberen Abströmöffnungen durch aus dem Vollmaterial der Leitbleche gebohrte oder gefräste Bohrungen bzw. Nuten gebildet sind. Diese Ausbildung der Abströmöffnungen für den Wasserdampf ist auch deshalb vorteilhaft, weil damit die mechanische Festigkeit der Leitblechanordnung und damit die des Kastens in seiner Gesamtheit vergrößert ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Lichtbogenofens näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 eine Hälfte des Lichtbogenofens ohne Deckel und Elektroden im vertikalen Axialschnitt;

F i g. 2 eine Frontalansicht auf die Rückwand eines Wasserkühlkastens, teilweise im vertikalen Längsschnitt;

F i g. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie EII-III:

F i g. 4 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie IV-IV;

Fig.5 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie V-V;

Fig.6 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der Fig.3 gemäß der Linie VI-VI und

F i g. 7 bis 9 in vergrößerter Darstellung den oberen Endabschnitt eines Wasserkühlkastens gemäß dem Ausschnitt VII in F i g. 5 in verschiedenen Ausführungsformen.

F i g. 1 zeigt einen Lichtbogenofen mit einem aus Feuerfeststeinen gemauerten Herd 1 und einer feuerfest ausgekleideten Wand. Auf die obere Wandlage, die ca. 40—50 cm von dem Schmelzbadspiegel 2 entfernt ist sind vom Kühlwasser durchströmte Wasserkühlkästen 4 gesetzt Jeder Wasserkühlkasten 4 ist aus Stahlblech geschweißt wobei für das Stahlblech alterungsbeständiges, schweißbares, warmfestes Material in Form von z.B. AST41 verwendet wird. Die Vertikalausdehnung des Ofens ist in den Figuren allgemein mit dem Richtungspfeil X veranschaulicht

Wie die F i g. 2 ff. veranschaulichen, ist jeder Wasserkühlkasten 4 im wesentlichen rechteckig als Wandelement-Kasten, jedoch der Krümmung der Ofenwand entsprechend, hohlringsektorförmig ausgebildet.

Der obere Teil der Ofenwandung wird aus einem Ring 3 von entsprechend angeordneten Wandelementkästen 4 gebildet. Diese Wasserkühlkästen 4 besitzen eine dem Ofeninneren zugewendete, entsprechend der Krümmung der Ofenwand gebogene Vorderwand 5 und eine zur Vorderwand 5 parallel verlaufende Rückwand 6 sowie zwei parallel sich gegenüberliegende schmalere Seitenwände 9 und je eine parallel zueinanderüegende Oberwand 7 und Unterwand 8.

Die Wasserkühikästen 4 sind jeweils über eine Eintrittsöffnung 10 und eine Austrittsöffnung 11 unter Zwangsumlauf mit Kühlwasser beaufschiagbar. An die Eintrittsöffnung 10 schließt sich außenseitig ein Zulauf rohr 12, an die Austrittsöffnung 11 ein Ablauf rohr 13 an.

Im Inneren des Wasserkühlkastens 4 befinden sich sieben vertikale Leitbleche 14, bis 14? mit parallelem Abstand zueinander, durch die mit Kühlwasser zu beaufschlagende vertikale Teilräume A\ bis As 4> gebildet werden. Die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist durch Pfeile 5 kenntlich gemacht.

Die Eintrittsöffnung 10 und die Austrittsöffnung 11 sind weit voneinander entfernt im unteren Bereich der Rückwand 6 angeordnet und führen in die vertikalen >·' Teilräume A\ und Λ₈.

Die Leitbleche 14₂ bis 14₆ sind an die Rückwand 6 des Wasserkühlkastens 4, nicht aber an die Vorderwand 5 geschweißt. An der Vorderwand 5 kommen die Leitbleche 14₂ bis 14₆ unter Andruck zur Anlage. Die Leitbleche 14i und 14₇ sind sowohl an die Rückwand 6 als auch an die Vorderwand 5 geschweißt.

Das in Strömungsrichtung S erste, dritte, fünfte, und

siebte Leitblech 14|, 14s,14s und Hj ist oberseitig unter Freilassen je eines Durchtrittsspalts 15 für das Kühlwasser mit Abstand a\ zur Oberwand 7 angeordnet.

Andererseits ist das in Strömungsrichtung zweite, vierte und sechste Leitblech 14₂, 14^ und 14β unterseitig unter Freilassen je eines Durchtrittsspalts 15 für das Kühlwasser mit Abstand a₂ zur Unterwand 8 angeordnet.

Durch die Rückwand 6 des Wasserkühlkastens 4 ist nach außen ein Dampfablaßrohr 17 geführt, das innenseitig im oberen Bereiche des Wasserkühlkastens

4 endet, und zwar etwa mittig seiner Oberwand 7. An das Dampfablaßrohr 17 ist außenseitig .ein nicht dargestelltes Oberdruckventil angeschlossen.

Das zweite, vierte und sechste Leitblech 142,144 und 14e besitzt an seinem oberen Ende eine kleine Abströmöffnung 18, durch welche im Inneren des Wasserkühlkastens 4 sich eventuell bildender Wasserdampf auf kürzestem Wege zum Dampfablaßrohr 17 gelangen kann.

Im Falle der in den F i g. I bis 7 dargestellten Ausführungsform eines Wasserkühlkastens 4 sind die Abströmöffnungen 18 jeweils dadurch gebildet, daß das zweite, vierte und sechste Leitblech 14₂, 14₄ und 14₆ obenseitig mit einem geringen Abstand az zur Oberwand 7 des Wasserkühlkastens 4 angeordnet ist. Bei den beiden in den F i g. 8 und 9 veranschaulichten Ausführungsbeispielen eines Wasserkühlkastens 4 sind das zweite, vierte und sechste Leitblech 142, 14₄ und 14₆ unmittelbar an die Oberwand 7 geschweißt; hier sind die Abströmöffnungen 18' bzw. 18" durch in den oberen Endbereichen der drei Leitbleche 14₂, 14₄, 14e vorgesehene, aus dem Vollmaterial der Leitbleche 14₂, 14₄, 14₆ gefräste Aussparungen (Fig.8) bzw. gebohrte Bohrungen (F i g. 9) gebildet.

Die Vorderwand 5 besitzt auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite Haftmittel 19 (Fig.4 bis 9), damit aufgebrachte Feuerfestmassen 20 oder die vom Lichtbogen an die Vorderwand 5 geschleuderten Schlackenspritzer 21 (Fig. 1) an dieser gut haften können. Die Haftmittel 19 werden dadurch gebildet, daß in das Vollmaterial der Vorderwand 5 eine Vielzahl horizontal verlaufender Vertiefungen in Form von Nuten gefräst werden.

Die Feuerfestmasse 20 und die Schlackenschicht 21 sind in den Fig.2 ff. nicht noch einmal veranschaulicht worden.

Mit 16 sind in den Fig. 2, 3 und 5 Distanzbleche zur Befestigung der Wasserkühlkästen 4 an der Gefäßwand des Lichtbogenofens bezeichnet.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserkühlkasten aus Stahlblech, der im oberhalb des Badspiegels liegenden Wandbereich eines Schmelzofens, insbesondere Lichtbogenschmelzofens, teilweise die feuerfeste Auskleidung ersetzt und aus einer für das Anhaften einer feuerfesten Masse bzw. der Ofenschlacke geeigeneten, entsprechend der Krümmung der Ofenwand gebogenen Vorderwand, einer zur Vorderwand parallel verlaufenden Rückwand, zwei sich parallel gegenüberliegenden schmalen Seitenwänden sowie einer Ober- und Unterwand, die parallel zueinander liegen, zusammengesetzt ist, wobei sein Innenraum durch mehrere in parallelem Abstand zueinander angeordnete Leitbleche in aufeinanderfolgende, mit S-förmiger Kühlwasserführung beaufschlagte Teilräujne unterteilt ist, dadurcn gekennzeichnet, daß sich die Leitbleche (14_t, ..„ 14₇) in vertikaler Anordnung im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden (9) erstrecken, daß jeweils das in Strömungsrichtung (S) des in vertikal ausgerichteten Teilräume (Au Ai, ..^ /4₈) nacheinander in Ofenumfangsrichtung (Y) durchströmenden Kühlwassers erste, dritte, fünfte,... Leitbleche (14t, 143, H₅,...) oberseitig unter Freilassen eines Durchtrittsspalts (15) für das Kühlwasser mit Abstand (a{) zur Oberwand (7) angeordnet ist, während jeweils das in Strömungsrichtung (S) zweite, vierte, sechste, ... Leitblech (142, 14.», 14β, ...) unter Freilassen eines Durchtrittsspalts (15) für das Kühlwasser mit Abstand (a$ zur Unterwand (8) angeordnet ist, daß ein durch die Rückwand (6) nach außen geführtes Dampfablaßrohr (17) vorgesehen ist, das Innenseitig in der Nähe der Oberwand (7) endet, vorzugsweise etwa mittig von dieser, und daß das zweite, vierte, sechste,... Leitblech (142,144, 14b, ■ · ·) jeweils in der Nähe der Oberwand (7) eine Abströmöffnung (18) für Wasserdampf aufweist.

2. Wasserkühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen (18) dadurch gebildet sind, daß das zweite, vierte, sechste ... Leitblech jeweils mit geringem Abstand (aj) zur Oberwand (7) angeordnet ist.

3. Wasserkühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, vierte, sechste, ... Leitblech (14₂, 14₄, 14₆, ...) an die Oberwand (7) geschweißt ist und die oberen Abströmöffnungen (18', 18") durch aus dem Vollmaterial der Leitbleche (14₂,14₄,14₆,...) gebohrte oder gefräste Bohrungen bzw. Nuten gebildet sind.