DE2840316C2

DE2840316C2 - Mehrlagiger aus Schamotte und Kohlenstoffsteinen bestehender Gestellboden eines Hochofens

Info

Publication number: DE2840316C2
Application number: DE19782840316
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE2840316A1; ATA724577A; AT365647B

Description

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Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen aus Schamotte und Kohlei.stoffst< jien bestehenden Gestellboden eines Hochofets.

Bei solchen Hochöfen wird η - der Mantel durch Wasserberieselung od.dgl. gekühlt, wogegen eine gesonderte Bodenkühlung nicht vorgesehen ist. Dabei ist das Problem gegeben, daß die Temperatur im Schwerbetonfundament nicht zu stark ansteigt; denn Beton ist nur bis zu etwa 400" C wärmebeständig.

Es ist bekannt, den Gestellboden eines Hochofens aus tuf dem Fundament aufliegenden Kohlenstoffsteinen oder aus Schamotte oder mehrlagig aus Kohlenstoffsteinen und Schamotte aufzubauen. Diese bekannten Gestellbodenkonstruktionen sind jedoch den gestellten Anforderungen nur unzureichend gewachsen.

Wenn der Gestellboden nur aus Kohlenstoffsteinen aufgebaut ist, wird die aufgenommene Wärme rasch abgeführt; die Wärmedämmung ist gering. An der Grenzfläche zum Roheisen beträgt die Temperatur weniger als 1200⁰C. !n diesem Temperaturbereich bilden Kohlenstoff und Eisen ein Zweistoffsystem, in dem Kohlenstoff von Roheisen angegriffen wird. Es geht Kohlenstoff im Roheisen in Lösung mit der Folge, daß der Gestellboden rasch verschlissen wird. Das flüssige Roheisen dringt bis zu einer solchen Tiefe in den aus Kohlenstoffsteinen bestehenden Gestellboden ein, in welcher die Temperatur des Kohlenstoffes der Erstarrungstemperatur des Roheisens (etwa 1100° C) entspricht. Bei Dünnerwerden des aus Kohlenstoffsteinen bestehenden Gestellbodens reicht die 4ÖÖ°C-Isotherme in das Schwerbetonfundament, was zu Schädigungen führt.

Auch ein nur aus Schamotte bestehender Gestellboden hat Nachteile: Er besitzt zwar eine gute Wärmedämmung, doch entsteht durch Wärmestau an der Grenzfläche zwischen Schamotte und Roheisenschmelze eine sehr hohe Temperatur, wodurch Schamotte angegriffen wird.

Bei den mehrlagigen aus Schamotte und Kohlenstoffsteinen bestehenden Gestellböden liegt auf dem Fundament eine Schicht aus Kohlenstoffsteinen und darüber eine im Durchmesser kleinere Schamottelage, der sogenannte Schamottekern, der peripher von Kohlenstoffsteinen umgeben ist Auch diese Konstruktion hat sich nicht zufriedenstellend bewährt, weil am peripheren Zusammenstoß zwischen dem Schamottekern und den Kohlenstoffsteinen, die die untere Gestellwand bilden, Roheisen eindringt Dieses greift unter Bildung der sogenannten »Bodensau« die Kohlenstoffsteine an und sammelt sich als ein den Schamottekern umgebender Roheisenring. Als Ursache hierfür ist eine Konvektionsströmung im Roheisensumpf anzunehmen. Das Roheisen wird an der Gestellwand abgekühlt wird dadurch schwerer und sinkt ab. Dabei bildet sich eine kohlenstoffreiche und eine kohlenstoffarme Phase. Bei der Wiedererwärmung an dem heißen Schamottekern nimmt die kohlenstoffarme Phase Kohlenstoff aus der unteren Gestellwand auf. wird dadurch leichter und steigt auf.

Aus der AT-PS 3 09 484 ist ein Ofen mit Ofenmauerwerk bekannt bei der Boden und Wände der aus Kohlestoffsteinen gebildeten Zustellung mit einem Innenbelag aus Schamotte versehen sind. Aus der US-PS 40 04 791 it.t es bekannt, eine Ofenzustellung aus Kohlesteinen mit Schamottemauersteinen abzudecken. In beiden Fällen dient die Schamotteauskleidung dem anfänglichen Schutz der Zustellung in der Anfahrphase des Ofens, bildet aber keinen integralen, stabilen Teil der Ofenauskleidung und wird daher, sobald sich flüssiges Rohreisen im Ofen befindet, aufschwimmen und kann daher im Dauerbetrieb keine Rolle für die Lösung der vorgenannten Probleme spielen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten. Sie stellt sich die Aufgabe, den Gestellboden eines Hochofens derart auszubilden, daß ein vorz.' Higer Verschleiß der Ausmauerung der Gestellwand vermieden wird und eine gute Isolierung gegenüber dem Fundament geschaffen wird und wobei sichergestellt ist, daß eine kritische Erwärmung des Schwerbetonfundamentes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gestellboden der eingangs definierten Art dadurch gelöst, daß in den Gestellboden ein den Roheisensumpf aufnehmender Schamottetopf mit bis in den Bereich der Abstichebene aufragenden Seitenwänden eingelassen ist.

Um die gewünschte Wärmeisolierung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die Dicke des Topfbodens und die Höhe der Topfseitenwände in einer bestimmten Relation zum Innendurchmesser des Hochofengestells zu dimensionieren, und zwar sollen die Dicke des Bodens des Schamottetopfes (0,05—0,15) · dem Innendurchmesser D des Hochofengestells und die Höhe der Seitenwände des Schamottetopfes (0,07 — 0.2) ■ dem Innendurchmesser Ddes Hochofengestells betragen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gestellboden aus mehreren Lagen in der Weise zusammengesetzt, daß er aus einer Lage Graphit, einer Lage Kohlenstoffsteinen und dem Schamottetopf besteht, wobei die Seitenwände des Schamottetopfes nach außen bis zum Hochofenmantel ebenfalls von Kohlenstoffsteinen umgeben sind.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung darstellt, wobei in der

Fi g. 1 im Querschnitt der konstruktive Aufbau und in

Fi g. 2 in schematischem Querschnitt die Temperaturverteilung dargestellt ist.

Auf dem Fundament 1 aus Schwerbeton ist der Hochofenmantel 2 aufgesetzt. Der Gestellboden ist mehrlagig ausgebildet, und zwar aus einer auf dem Fundament aufliegenden Lage 3 aus feuerfestem Beton, einer darauf gesetzten Schicht 4 aus Graphit und einer darauf aufliegenden Schicht 5 aus Kohlenstoffsteinen. In den Gestellboden ist erfindungsgemäß ein Schamottetopf 7 mit aufragenden Seitenwänden 8 eingelassen, der den Roheisensumpf 10 aufnimmt. Die Seitenwände 8 sind, wie ersichtlich, bis zu dem Mantel 2 hin von Kohlenstoffsteinen 6 umgeben. Die aufragenden Seitenwände 8 des SchamottetODfes reichen bis zur Abstichebene, die mit 9 bezeichnet ist

Wie schon erwähnt, sollen zur Gewährleistung der Betriebssicherheit die Dicke des Topfbodens und die Höhe der Topfseitenwände (Tiefe des Roheisensumpfes) in einer bestimmten Relation mit dem Innendurchmesser des Gestells stehen. Bei Einhaltung der angegebenen Dimensionen entstehen im Schamotte keine höheren Temperaturen als 600— 1350⁰C, in welchem Bereich Schamotte ausreichend beständig ist In der Zeichnung sind die Isothermen eingetragen. Es ist ersichtlich, daß das Schwerbetonfundament keine höhere Temperatur als 150⁰C erreicht Die Gesamtdikke der Bodenkonstruktion von der Abstichcbep.e bis zur Oberkante des Fundamentes soll 0,4 bis 0,6 D betragen, wobei mit D wieder der Innendurchmesser des Hochofengestells bezeichnet ist

Als Beispiel einer Konstruktion wird angegeben, daß die lichte Weite D des Hochofengestells 8500 mm beträgt Die Tiefe des Roheisensumpfes bzw. die Höhe der aufragenden Seitenwände des Topfes beträgt 1500 mm (=0,17 D). Die Dicke des Bodens des Schamottetopfes beträgt 900 mm (= 0,10 D) Die Dicke der aus Kohlenstoffsteinen bestehenden Lage 5 beträgt ebenfalls 900 mm (=0,10 DJl Diese Schicht dient hauptsächlich der Sicherheit bei einem eventuell unvorhergesehenen Verschleiß des Schamottetopfes. Die darunter liegende Graphitschicht hat eine Dicke von 800 mm (=0,09 DjI Diese Schicht bewirkt daß Wärme radial zum wassergekühlten Hochofenmantel abgeleitet wird. Die Schicht aus feuerfestem Beton hat eine Dicke von 450 mm entspreche :d 0,05 D. Diese Schicht bewirkt eine zusätzliche Isolierung zum Schutz des Fundamentes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrlagiger aus Schamotte und Kohlenstoff-Steinen bestehender Gestellboden eines Hochofens, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gestellboden ein den Roheisensumpf (10) aufnehmender Schaniottetopf (7) mit bis in den Bereich der Abstichebene (9) aufragenden Seitenwänden (8) eingelassen ist

2. Gestellboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bodens des Schamottetopfes (7) (0,05—0,15) - dem Innendurchmesser (D) des Hochofengestells beträgt

3. Gestellboden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Seitenwände (8) des Schamottetopfes (7) (0,07—0,2) - dem Innendurchmesser (D)des Hochofengestells beträgt

4. Gestellboden nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß er aus einer Lage Graphit (4), einer Lage von Kohlenstoffsteinen (5) und den; Schamottetopf (7) zusammengesetzt ist wobei dit Seitenwände (8) des Schamottetopfes (7) nach außen bis zum Hochofenmantel (2) von Kohlenstoffsteinen (6) umgeben sind.

5. Gestellboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Graphitlage (4) und dem Schwerbetonfundament (1) noch eine Lage von feuerfestem Beton (3) vorgesehen ist