DE2831758C2

DE2831758C2 - Verfahren zum Behandeln des Stahlmantels eines Winderhitzers mit einer feuerfesten Auskleidung im Mantelinnern zum Schutz des Stahlmantels gegen Korrosionswirkung aus dem Winderhitzer

Info

Publication number: DE2831758C2
Application number: DE19782831758
Authority: DE
Inventors: Jan de Santpoort Boer; Cornelis Stephanus Maria Alkmaar Stolwijk
Original assignee: Estel Hoogovens 1970 Ijmuiden BV; Estel Hoogovens BV
Current assignee: Estel Hoogovens BV
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1978-07-19
Publication date: 1983-05-19
Also published as: GB2001421B; GB2001421A; DE2831758A1; NL7708108A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln des Slahlmantels eines Winderhitzers mit einer feuerfesten Auskleidung im Mantelinneren zum Schutz des Stahlmantels gegen Korrosionswirkung aus dem Winderhitzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine übliche Art von Korrosionswirkung in Winderhitzern von Hochöfen ist die sog. interkristalline Spannungskorrosion. Hierbei handelt es sich um eine Art Korrosion, die in einem Stahlgefüge auftreten kann, wenn dieses innerhalb eines kritischen Temperaturbereichs der vereinten Wirkung mechanischer Spannungen und einer diese Art Korrosion begünstigenden Gasatmosphäre ausgesetzt wird. Bei Winderhitzern können sämtliche das Auftreten dieser Spannungskorrosion begünstigende Bedingungen ohne weiteres auftreten.

Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, den schädlichen Folgen dieser Erscheinung zu begegnen oder sie zu verhindern. So wurde beispielsweise bereits vorgeschlagen, den gesamten Stahlmantel mit einer äußeren Isolierung zu versehen, so daß er auf einen Temperaturbereich erhitzt werden kann, in dem die Gefahr des Auftretens dieser Art Korrosion vermindert ist oder nicht existiert Nachteilig an diesen Maßnahmen ist jedoch, daß beispielsweise keine Sicherheit gegeben ist, daß die gesamte Stahlmanteloberfläche in der Tat aus dem kritischen Temperaturbereich herausgebracht wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, können bei Langzeitbetrieb Risse auftreten. Diese lassen sich wegen der isolierenden Auskleidung nicht ohne Schwierigkeiten nachweisen. Somit bereitet also eine Inspektion von Winderhitzern extreme Schwierigkeiten.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daü die grundlegenden Kriterien für die Festigkeitsberechnung des Mantels infolge Temperaturerhöhung des Mantels verlorengegangen sind. Eine erneute Berechnung der Festigkeit bereitet Schwierigkeiten. Berechnungen haben jedoch gezeigt daß die Mantelstruktur außerordentlich stark sein muß. Wegen der größeren Unsicherheit bezüglich der tatsächlichen Temperaturverteilung müssen größere Sicherheitsmargen vorgesehen sein.

Ein weiterer Vorschlag besteht darin, das Innere des Stahlmantels bei der Neukonstruktion des Winderhitzers mit einer korrosionsbeständigen, schichtförmigen Auskleidung zu versehen. Dies bietet jedoch keine Lösung für bereits vorhandene Winderhitzer oder für Winderhitzer, deren schichtartige Auskleidung bei der Innenausmauerung oder während des späteren Betriebes beschädigt wird. Die Art dieser Beschädigung kann entweder mechanischer oder thermischer Natur sein.

Weiterhin ist es bereits bekannt, bei der Neukonstruktion von Winderhitzern noch zusätzlich zwischen Stahlmantel oder der feuerfesten Auskleidung Kunststoff in der Form einer Folie oder eines Überzugs vorzusehen (vgl. z.B. DE-AS 19 55 063, DE-OS 25 29 120, DE-OS 24 10 657). Auch bei diesen Winderhitzern ist es praktisch nicht möglich, die Kunststoffschicht zu reparieren oder auszubessern, wenn diese z. B. infolge Überhitzung beschädigt ist oder sich die Verklebung zwischen Kunststoffschicht und Stahlmantel gelöst hat, so daß sich die Kunststoffschicht durch ihr Eigengewicht losreißen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß dieses erfolgreich und preisgünstig auch bei bereits in Betrieb befindlichen Winderhitzern zum Einsatz gelangen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung kann das Kunststoffmaterial auch bei bereits in Betrieb befindlichen Winderhitzern zwischen den Stahlmantel und die feuerfeste Auskleidung injiziert werden. Das Kunststoffmaterial füllt dabei den Zwischenraum zwischen Stahlmantel und Auskleidung völlig aus und kann sogar teilweise in Poren der Auskleidung eindringen, wodurch eine besonders gute

Verbindung erzielt wird, örtlich begrenzte Reparaturen und Reparaturen im heißen Zustand des Winderhitzers sind jederzeit möglich, wodurch Beschädigungen der Kunststoffschicht durch ungleiche Wärmeausdehnungen von Stahlmantel und Auskleidung vorgebeugt -, werden kann. Schließlich kann das Injizieren des Kunststoffmaterials mit wenig Handarbeit auf einfache Weise und schnell vorgenommen werden, was bei einer kompletten neuen Innenauskleidung des Stahlmantels mit Feuerfestmaterial und angeklebter Kunststoffolie ,,, nicht möglich ist

Vorzugsweise werden in dem Mantel die Öffnungen oder Bohrungen entsprechend einem regelmäßigen Muster angeordnet

Die im Mantelinneren erfindungsgemäß applizierte Kunststoffschicht kann je nach dem, ob die feuerfeste Auskleidung dicht an dem Stahlmantel anliegt, eine Stärke von 0,5 bis 5 mm aufweisen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch an Stellen, an denen die feuerfeste Auskleidung sehr dicht an dem Stahlmantel anliegt, ₂n trotzdem das Kunststoffmaterial unter Druck zwischen den Stahl und das feuerfeste Material eingefügt werden kann.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erreichen, wenn man als zu injizierendes Kunststoffmaterial ein ,5 praktisch lösungsmittel- und füllstofffreies 2-Komponenten-Epoxyharz verwendet Vorzugsweise sollte die Viskosität dieses Materials während ies Arbeitens nicht mehr als 100 Poise bei 4"C, insbesondere 40 bis 50 Poise bei 4° C, betragen. Ferner sollte das Material bei einer _Jo Temperatur von mindestens 150⁰C stabil sein. Akzeptable Ergebnisse erreicht man auch mit auf Silikonkautschuken beruhemton Materialien. Bei Verwendung von 2-Komponenten-Epoxyharzpn erreicht man eine geeignete Säurebeständigkeit und ausreichende Temperatur-Stabilität Ferner läßt sich dieses Material in hervorragender und höchst einfacher Weise verarbeiten. Es bildet selbst dann zwischen Ziegeln und der Stahlplattierung einen Schutzfilm, wenn diese praktisch ohne Spalt aneinanderliegen.

Obwohl sich das Verfahren gemäß der Erfindung während der Herstellung oder während des Wiederauskleidens von Winderhitzern durchführen läßt, ist es günstiger, vor erneuter Ausmauerung einen Schutzfilm zu applizieren. Besonders gute Ergebnisse erreicht man, wenn das Verfahren bei einem vom vorhergehenden tatsächlichen Betrieb noch heißen Winderhitzer durchgeführt wird. Eine Erklärung dafür mag sein, daß ein aufgeheizter und danach abgekühlter Winderhitzer in der Regel zwischen dem Stahlmantel und der feuerfesten Ausmauerung einen zu großen Spalt aufweist. Wenn das Gefäß noch heiß ist ist es auch einfacher, den schützenden Kunststoff in fließfähiger Form zu halten und ihn ohne Ausübung großer Drucke auf die Ausmauerung selbst in enge Spalte zu verteilen.

Beim Einfügen des Kunststoffs ist es von wesentlicher Bedeutung, sich eines geeigneten Öffnungsmusters zu bedienen. Bei Einhaltung eines geeigneten Of fnungsmusters wird eine Prüfung einer geeigneten Verteilung des Kunststoffs möglich. Hierbei wird dann einfach auf der Rückseite des Stahlmantels festgestellt, daß der Kunststoff aus benachbarten Öffnungen herausgepreßt wird.

Besonders gute Ergebnisse erreicht man, wenn das Material mit einem Druck von 03 bis 2 Atmosphären in einen warmen Winderhitzer injiziert wird und wenn die öffnungen voneinander in horizontalem Abstand von 25 bis 100 cm und in vertikalem Abstand von 20 bis 50 cm angeordnet sind.

Nach der Injektion müssen die öffnungen wieder geschlossen werden, da bei Winderhitzern, während des Betriebs im Inneren ein Gasüberdruck herrscht Obwohl die öffnungen durch Verschweißen geschlossen werden können, wird dies nicht bevorzugt, da dann die Gefahr besteht, daß das injizierte Material überhitzt und verkonlt wird. Darüber hinaus sollten vorzugsweise dieselben öffnungen für eine ähnliche Behandlung wiederverwendet werden. Aus diesem Grunde werden vorzugsweise im jeweiligen Stahlmantel mit Gewinde versehene öffnungen, in die die Kunststoffspritzpistole ezngeschraubt werden kann und die später durch Einschrauben von Bolzen wieder verschlossen werden können, vorgesehen. Zweckmäßigerweise entspricht die Schaftlänge der Bolzen mehr oder weniger der Stärke des Mantels. Auf diese Weise kann die Spritzpistole leckdicht angebracht werden. Gleichzeitig wird ohne die Gefahr, daß die Bolzen bis zur Zielausmauerung vordringen, eine geeignete Metaii-Metaü-Dichtung zwischen Bolzen und Mantel erreicht Auf diese Weise ist eine geeignete Sperrdichtung des Bauteils sichergestellt Gleichzeitig erreicht man mit Hilfe des Kunststoffs auch einen gasdichten Verschluß zwischen Bolzen und öffnung.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

Nach beendetem Betrieb wird ein Winderhitzer auf einer solchen Temperatur gehalten, daß die mittlere Temperatur des Stahlmantels etwa 90⁰C beträgt In den Stahlmantel werden in regelmäßigem Muster mit Gewinde versehene Löcher gebohrt Sie befinden sich in horizontalen Abständen von 50 cm und in vertikalen Abständen von 25 cm. Der Durchmesser der mit Gewinde versehenen Löcher beträgt 8 mm. Mittels einer nach und nach in sämtlich«: Loche.' eingeschraubten und zu diesem Zwecke geeigneten Spritzpistole wird in die Löcher bei einem Überdruck von bis zu 2 Atmosphären ein geeignetes Kunststoffmaterial eingepreßt bzw. injiziert

In jedem Falle wird mit der Injektion solange fortgefahren, bis das Kunststoffmaterial aus den benachbarten Löchern austritt Bei dem Kunststoffmaterial handelt es sich um ein handelsübliches, lösungsmittel- und füllstofffreies 2-Komponenten-Epoxyharz einer Viskosität gemessen bei einer Temperatur von 4° C, von 44,0 Poise.

Das verwendete Kunststoffmaterial muß deshalb praktisch lösungsmittel- und füllstofffrei sein, damit eine Gasemission verhindert und ein geeignetes Vordringen des Materials in enge Spalte gewährleistet sind. Es hat sich gezeigt daß das verwendete Material innerhalb von 24 h 95% seiner Endfestigkeit erreicht hat An einem aus dem Winderhitzer ausgeschnittenen Schaustück läßt sich feststellen, daß das Kunststoffmaterial hervorragend eingedrungen ist und sich zwischen der feuerfesten Ausmauerung und dem Stahlmantel gut verteilt hat

Wird der Winderhitzer wieder angefahren, kann kein Auftreten einer interkristallinen Spannungskorrosion mehr festgestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln des Stahlmantels eines Winderhitzers mit einer feuerfesten Auskleidung im Mantelinneren zum Schutz des Stahlmantels gegen Korrosionswirkung aus dem Winderhitzer, bei dem Kunststoffmaterial zwischen dem Stahlmantel und der feuerfesten Auskleidung vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Stahlmantel Öffnungen vorgesehen werden, durch die unter Druck das zum Schutz der Stahloberfläche geeignete Kunststoffmaterial derart injiziert wird, daß es zwischen den Stahlmantel und die Auskleidung eindringt und daß die Offnungen verschlossen werden.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoffmaterial ein praktisch lösungsmittel- und füllstofffreies 2-Komponenten-Epoxyharz injiziert

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- μ zeichnet, daß man ein Kunststoffmaterial verwendet, das eine Viskosität von unter 100 Poise bei 4° C während des Arbeitens aufweist und bei einer Temperatur von 150⁰C stabil ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kunststoffmaterial einer Viskosität zwischen 40 und 50 Poise bei 4° C verwendet

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Offnungen in dem Stahlmantel in regelmäßigem Muster ausbildet

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Öffnungen als mit Gewinde versehene Löcher ausbildet, in die Löcher eine Injektionsvorrichtung für Kunststoffe einschraubt und nach dem Injizieren die Löcher durch Einschrauben von Bolzen schließt

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Verschließen der Löcher Bolzen einschraubt, deren Schaftlänge praktisch der Mantelstärke entspricht

8. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß man die Injektion des Kunststoffes durchführt, während der Winderhitzer vom Betrieb her noch heiß ist

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kunststoff bei einem Druck von 0,5 bis 2 Atmosphären in Öffnungen, die voneinander in einem horizontalen Abstand von 25 bis 100 cm und einem vertikalen Abstand von 20 bis 50 cm angeordnet sind, injiziert.