DE2848570A1 - Verschlussplatte fuer heisswindschieber - Google Patents
Verschlussplatte fuer heisswindschieberInfo
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Description
Patentanwalt Dipl.-Ing. A. Behrendt Postfach 100226 4630 Bochum 1 1W (0234) 43 13
Z 1 - 146
Bei
Anmelder: 1.) Hoogovens IJtnuiden B.V.
IJmuiden / Niederlande
und
2.) Zimmermann & Jansen GmbH
Bannstraße 52, 516o Düren/Rhld.
Verschlußplatte für Heißwindschieber
Die Erfindung betrifft eine Verschlußplatte für Heißwindschieber, bestehend aus einem vom Kühlwasser durchströmten,
im Querschnitt kastenförmigen Hohlring, an dessen inneren Umfang ein ebenfalls vom Kühlwasser durchströmter, aus
planparallelen Platten bestehender Plattenkörper angeschweißt ist, dessen Dicke in axialer Richtung kleiner
als die axiale Länge des Hohlringes ist und dessen Außenflächen etwa bis zur Höhe der Stirnflächen des Hohlringes
mit einer Beschichtung aus feuerfestem Beton verkleidet sind, welche mittels Ankern auf diesen Außenflächen verankert ist.
Verschlußplatten der genannten Art werden insbesondere an Heißwindschiebern von Hochöfen verwendet. Die moderne
Hochofentechnik arbeitet mit außerordentlich hohen Winddrücken bis zu 6 bar und Windtemperaturen bis zu 1.55o G.
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Der große Heißwindbedarf moderner Großhochöfen erfordert
darüber hinaus Durchtrittsquerschnitte im Heißwindschieber mit mehr als 2 m Surchmesser. Unter diesen Voraussetzungen
sind die Verschlußplatten beim Absperren Kräften in der Größenordnung von 2o MN ausgesetzt. Kräfte dieser Größenordnung
vermögen die Heißwindschieberplatte in Richtung der Druckkräfte auszuwölben. Die größte mittige Auswölbung
einer solchen Platte liegt beispielsweise bei 3-4 mm.
Eine solche Auswölbung reicht aus, die spröde feuerfeste Beschichtung zum Abplatzen zu bringen, insbesondere
wenn die Druckbelastung der Verschlußplatte häufig wechselt.
Die bei den bekannten Verschlußplatten auf den Außenflächen
des Plattenkörpers vorgesehenen Stiftanker vermögen die feuerfeste Beschichtung nach dem Auftreten von Rissen in
der Beschichtung auf der Außenfläche der Platte festzuhalten.
Die Rißbildung selbst kann gedoch durch diese Stiftanker
nicht verhindert werden. Die Stiftanker sind im Gegenteil oft Ausgangspunkte für die sich ausbildenden Risse, insbesondere
wenn die Stiftanker verhältnismäßig dicht angeordnet sind. Nach dem ersten Auftreten von Rissen schreitet
die Zerstörung der Beschichtung erfahrungsgemäß schnell fort, so daß durch die Anker die gesamte Standzeit der Beschichtung
nur unwesentlich verlängert wird.
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Um das vorzeitige Auftreten von Bissen in der Beschichtung infolge Durchbiegung des Plattenkörpers zu vermeiden, ist
es bekannt, die Beschichtung durch geeignete Dehnungsfugen etwas flexibler zu gestalten. Hierdurch können die erzielbaren
Standzeiten etwas verlängert werden.
Aufgabe der -Erfindung ist es, die Standzeiten der Verschlußplatten
der eingangs genannten Art erheblich zu verlängern.
Zur Lösung dieser Aufgabe Schlägt die Erfindung ausgehend von einer Verschlußplatte der eingangs genannten Art die Kombination
folgender Merkmale vor:
a.) die auf den Außenflächen aes KLattenkörpers
angebrachten Anker sind V-förmig ausgebildet und ragen mit ihren freien Schenkeln bis zu
mindestens 2/3 und höchstens 3/4- der Schichtdicke
der feuerfesten Beschichtung in die feuerfeste Beschichtung;
b.) die Anker sind in regelmäßigen Abständen in senkrecht zueinander verlaufendai Reihen mit ihren
Erstreckungsebenen abwechselnd parallel und quer zur Richtung dieser Reihen angeorndet;
c.) der Mittenabstand der Befestigungspunkte der Anker entspricht der ein- bis zweifachen
Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung;
Bei Anwendung der Kombinatiosnmerkmale a.) bis c.) ergibt sich
eine im Vergleich mit Stiftankern erheblich wirkungsvollere Verankerung der feuerfesten Beschichtung mit einer sehr großen
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Ankerdichte, wobei liier die Anker überraschender Weise trotz der verhältnismäßig dichten Anordnung nicht Ausgangspunkte
für sich ausbildende Risse sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Verankerungswirkungen der einzelnen
V-Anker aufgrund der vorgeschlagenen besonderen Anordnung ihrer Erstre.ckungsebenen einerseits und ihrer Abmessungen
und Abstände im Verhältnis zur Schichtdicke der Beschichtung andererseits derart ergänzen, daß sich in dem Beschichtungsmaterial
keine besonders ausgeprägten Spannungszonen ergeben,
sondern daß die Spannungen über das Gesamtvolumen der Beschichtung gleichmäßig verteilt werden.
Der durch die V-förmigen Anker und ihre besondere Anordnung erzielte Verbund zwischen dem feuerfesten Beton der Beschichtung
einerseits und den Platten des Plattenkörpers andererseits ist so intensiv, daß der feuerfeste Beton den Plattenkörper
zu versteifen vermag, so daß die elastische Durchbiegung und die hiermit verbundene Gefahr der Rißbildung
erheblich verringert werden. Die Platten des Plattenkörpers und der aufliegende feuerfeste Beton bilden infolge der
intensiveren Verankerung und Verklammerung gewissermaßen eine besonders biegesteife Sandwich-Konstruktion. Selbstverständlich
dürfen bei der Verschlußplatte gemäß der Erfindung in der Beschichtung aus feuerfestem Beton keine
Dehnungsfugen vorhanden sein.
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Der durch die Kombinationsmerksmale a.) bis c.) erzielte Effekt einer wirksamen Versteifung des Plattenkörpers läßt
sich an und für sich mit jedem einigermaßen standfesten feuerfesten Beton erzielen. Durch eine Versteifung des
Plattenkörpers lassen sich jedoch die durch unterschiedliche Wärmedehnungen verursachten Rißbildungen nicht eliminieren.
Dieses Problem tritt besonders auf, wenn die Verschlußplatte sehr hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
Ein alternativer Lösungsvorschlag, der auch diese Art der
Rißbildung in der feuerfesten Beschichtung unterbindet, sieht ausgehend von'einer Verschlußplatte der eingangs genannten
Art die Kombination folgender Merkmale vor;
a.) die auf den Außenflächen des Plattenkörpers angebrachten Anker sind V-förmig ausgebildet
und ragen mit ihren freien Schenkeln bis zu mindestens 2/3 und höchstens 3/4- der Schichtdicke
der feuerfesten Beschichtung in die feuerfeste Beschichtung;
b„) die. Anker sind in regelmäßigen Abständen in senkrecht
zueinander verlaufendenReihen mit ihren Erstreckungsebenen abwechselnd parallel und
quer zur Richtung dieser Rei-hen angeordnet;
c.) der Mittenabstand der Befestigungspunkte der Anker entspricht der ein- bis zweifachen
Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung;
d.) der feuerfeste Beton hat bis zu 1.2oo 0C eine
Wärmedehnung von weniger als o,6 %, bei 2o C
eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,6 kcal/ m h C, bei 1.ooo C eine Wärmeleitfähigkeit
von mehr als 1 kcal/m h C und besteht insbesondere zu 15 bis 2o % aus tonerdereichem
und eisenarmem Zement sowie zu 80 bis 85 % aus
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ORIGINALJhiSPECTED
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-40-
Zuschlag | mit folgender | + !EiO2 | Zusammensetzung: |
SiO2 | _ | 33 - | |
Al2O3 | MgO | 6o | |
Fe2O3 | 1 - | ||
GaO + | - 38 % | ||
- 65 % | |||
- 2 % | |||
weniger als o,1 % |
Al + K = weniger als o,1 %
Die Kombinatiosnmerksmale a.) bis c.) und deren Wirkung
sind bereits oben erläutert worden. Das zusätzliche Kombinationsmerkmal d.) sieht einen Beton vor, dessen
Wärmedehnung unter Berücksichtigung der Temperaturverteilung im Plattenkörper einerseits und in der Beschichtung andererseits
der Wärmedehnung des Plattenkörpers angepaßt ist und dessen Wärmeleitfähigkeit dafür sorgt, daß sich in der Beschichtung
kein aBau großer Temperaturgradient ausbildet,
der aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungen zu zusätzlichen Spannungen in der Beschichtung führen würde. Solche Eigenschaften
hat insbesondere ein Beton mit der angegebenen Zusammensetzung, wobei ein solcher Beton in besonders vorteilhafter
Weise in den oberflächennahen Bereichen eine dichte keramische Struktur bildet, die dem chemischen Angriff,
insbesondere dem oxydierenden Angriff,besonders gut standhält.
Diese Schicht mit keramischer Struktur, die naturgemäß besonders spröde ist, reicht jedoch nicht bis an die Spitzen
der Anker, die in dieser spröden Schicht Risse verursachen könnten.
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Insbesondere die Kombination der Merkmale a.) bis d.) führt
zu überaus langen Standzeiten der feuerfesten Beschichtung, weil diese weder durch Durchbiegung des Plattenkörpers noch
durch unterschiedliche Wärmedehnungen beschädigt werden kann.
Der öffnungswinkel der Schenkel der V-förmigen Anker liegt
vorzugsweise zwischen 4J? und 65°. Es hat sich herausgestellt,
daß bei einem derartigen öffnungswinkel die von den Ankern auf das feuerfeste Material ausgeübte Haltekraft besonders
günstig ist.
Zur weiteren Verbesserung der Verankerungswirkung können die Schenkel der Anker gewellt ausgebildet sein.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß der Plattenkörper
durch seinen Hohlraum unterteilende Leitbleche versteift ist, die in die Platten eingeschweißt sind und eine sich von
außen nach innen in mehrfachen Windungen erstreckende Doppelspirale bilden. Eine solche an sich bekannte Anordnung der
Leitbleche bewirkt nicht nur eine gleichmäßige Kühlung des Plattenkörpers, sondern auch eine gleichmäßige Versteifung
des Plattenkörpers, so daß sich bei Verformung des Plattenkörpers keine bevorzugten Biegeebenen ergeben. Diese Anordnung
der Leitbleche sorgt also ebenfalls dafür, daß sich in der Beschichtung keine ausgeprägten Spannungszonen ergeben.
Zweckmäßig sind die Leitbleche über ihre gesamte Länge mittels
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im Querschnitt V-förmiger, nach außen verdickter Schweißnähte in die Platten eingeschweißt. Bei dieser Art der Befestigung
der Leitbleche an den Platten des Plattenkörpers ergibt sich eine besonders stabile, im Querschnitt kastenförmige Konstruktion
des Plattenkörpers, die etwaigen Verformungen des Plattenkörpers entgegenwirkt und auf diese Weise ebenfalls verhindert,
daß das Beschichtungsmaterial hohen Biegespannungen ausgesetzt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnu-g näher erläutert. Es zeigen:
1 die Verschlußplatte gemäß der Erfindung in Stirnansicht,
2 einen Schnitt entlang der Linie A - B in Pig. Λ und
Pip;. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch
den Randbereich der Verschlußplatte gemäß der Erfindung.
In der Zeichnung sind ein den äußeren Umfang der Verschlußplatte bildender Hohlring mit kastenförmigem Querschnitt mit dem
Bezugszeichen 1 und dessen Hohlraum mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet.
Am inneren Umfang des Hohlringes 1 sind zwei kreisrunde, planparallele
Platten 3 und 4 angeschweißt. Die Dicke des durch die Platten 3 und 4 gebildeten Plattenkörpers ist kleiner, als
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Patentanwalt Dipl.-Ing. A. Behrendt Postfach 100226 4630 Bochum 1 'S1 (0234) 431395
die axiale Länge des Hohlringes 1, so daß im Beeich beider
Stirnflächen der Verschlußplatte flache zylindrische Aufnahmeräume zur Aufnahme einer feuerfesten Beschichtung 5
entstehen.
Die Platten 3 und 4 sind untereinander durch Leitbleche 6
verbunden, die über ihre gesamte Länge mittels V-förmiger, nach außen verdickter Schweißnähte 7 in die Platten 3 und 4·
eingeschweißt sind. Die Leitbleche 6 verlaufen in einer sich von außen nach innen erstreckenden Doppelspirale und bilden
zwischen sich Leitkanäle 8, die den Hohlraum zwischen den Platten 3 und 4- unterteilen. Die Leitkanäle 8 stehen mit
dem Hohlraum 2 des Hohlringes 1 in Verbindung und werden ebenso wie dieser von Kühlwasser durchströmt.
Auf den Außenflächen des Plattenkörpers ist eine Vielzahl von in Seitenansicht V-förmige Ankern 9 befestigt, die mit ihren
freien Schenkeln bis zu mindestens 2/3 und höchstens 3/4 der
Schichtdicke in die feuerfeste Beschichtung 5 ragen. Die Anker 9 sind in regelmäßigen Abständen in senkrecht zueinander verlaufenden
Reihen 1o und 11 mit ihren Erstreckungsebenen abwechselndparallel
und quer zur Richtung dieser Reihen 1o bzw. angeordnet. Der Mittenabstand der Befestigungspunkte der Anker
9 in Richtung der Reihen 1o bzw. 11 entspricht der ein- bis
zweifachen Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung 5· Der
öffnungswinkel der Schenkel der V-förmigen Anker 9 liegt
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Patentanwalt Dipl.-Ing. A. Behrendt Postfach 1C0226 4030 Bochum 1 Έ" (0234) 43 1395
zwischen 45 und 65° . Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Schenkel der Anker 9 auch gewellt ausgebildet
sein.
Die feuerfeste Beschichtung besteht aus einem feuerfesten Beton, dessen Wärmedehnung bis zu 1.2oo C kleiner als 0,6 /0
ist.und dessen Wärmeleitfähigkeit bei 2o°C größer als 1,6 kcal/m h 0C und bei I.000 0G größer als 1 kcal/m h 0C ist.
Solche Werte werden beispielsweise von einem Beton erreicht, der zu 15 bis 2o % aus tonerdereichem und eisenarmem Zement
sowie zu 80 bis 85 % aus Zuschlag- mit folgender Zusammensetzung
besteht:
SiO2 = 33 - 38 %
Al0O2 + TiO^ = 60-65 %
Fe2O3 = 1 - 2 %
CaO + MgO = weniger als o,1 %
Al + K = weniger als o,1 %
Die Korngröße der Zuschlagstoffe dieses Betons muß durchweg unter 6 mm liegen.
Ansprüche
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Claims (6)
1. Verschlußplatte für Heißwindschieber, bestehend aus einem von Kühlwasser durchströmten, im Querschnitt kastenförmigen
Hohlring, an dessen inneren Umfang ein ebenfalls vom Kühlwasser durchströmter, aus planparallelen Platten bestehender
Plattenkörper angeschweißt ist, dessen Dicke in axialer Richtung kleiner als die axiale Länge des Hohlringes ist und
dessen Außenflächen etwa bis zur Höhe der Stirnflächen des Hohlringes mit einer Beschichtung aus feuerfestem Beton verkleidet
sind, welche mittels Ankern auf diesen Außenflächen verankert ist, gekennz eichnet durch die
Kombination folgender Merkmale:
a.) die auf den Außenflächen des Plattenkörpers (3,4) angebrachten Anker (9) sind V-förmig
ausgebildet und ragen mit ihren freien Schenkeln bis zu mindestens 2/3 und höchstens
3/4 der Schichtdicke der feuerfesten Beschichtur-b
(5) in die feuerfeste Beschichtung (5);
b.) die Anker (9) sind in regelmäßigen Abständen in senkrecht zueinander verlaufenden Reihen
(10,11) mit ihren Erstreckungsebenen abwechselnd
parallel und quer zur Richtung dieser Reihen (1o,11) angeordnet;
c.) der Mittenabstand der Befestigungspunkte der
Anker (9) entspricht der ein- bis zweifachen
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Patentanwalt Dipl.-Ιης!. A. Behrendt Posthch 1 CC 1ί2ό 4630 Boc'ium 1 "& (0234) 4313 95
Telegramm Bepatent Bochum
Schichtdicke der feuerfesten Besch.ich.tung (5);
2.) Verschlußplatte für Heißwindschieber, bestehend aus einem von Kühlwasser durchströmten, im Querschnitt
kastenförmigen Hohlring, an dessen inneren Umfang ein ebenfalls vom Kühlwasser durchströmter, aus planparallelen
Platten bestehender Plattenkörper angeschweißt ist, dessen Dicke in axialer Richtung kleiner als die axiale Länge des
Hohlringes ist und dessen Außenflächen etwa bis zur Höhe der Stirnflächen des Hohlringes mit einer Beschichtung aus
feuerfestem Beton verkleidet sind, welche mittels Ankern auf diesen Außenflächen verankert ist, gekennzeichnet durch
die Kombination folgender Merkmale:
a.) die auf den Außenflächen des Plattenkörpers (3,4-) angebrachten Anker (9) sind V-förmig
ausgebildet und ragen mit ihren freien Schenkeln bis zu mindestens 2/3 und höchstens
3/4- der Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung (5) in die feuerfeste Beschichtung;
b.) die Anker (9) sind in regelmäßigen Abständen in senkrecht zueinander verlaufenden Reihen
(10,11) mit ihren Erstrecknngsebenen abwechselnd
parallel und quer zur Richtung dieser Reihen (1o,11) angeordnet;
c.) der Mittenabstand der Befestigungspunkte der Anker (9) entspricht der ein- bis zweifachen
Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung (5);
d.) der feuerfeste Beton hat bis zu 1.2oo 0C eine
Wärmedehnung von weniger als o,6 %, bei 2o 0C
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Patentanwalt Dipl.-Ing. A. Behrendt Postfach 10i)226 463U Bochum 1 1? (0234) 43 13 95
Telegramm Bepatent Bodium
eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,6 kcal/ m h 0C , bei 1.ooo 0C eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 kcal/m h 0G und
besteht insbesondere zu I5 bis 2o % aus tonerdereichem
und eisenarmem Zement sowie zu 80 bis 85 % aus Zuschlag mit folgender Zusammensetzung
:
3· Verschluplatte nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel der Schenkel
der V-förmigen Anker (9) zwischen 45 und 65 ° liegt.
4. Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1
bis'3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der Anker (9)
gewellt ausgebildet sind.
5* Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkörper (3^)
durch seinen Hohlraum unterteilende Leitbleche (6) versteift ist, die in die Platten (3^) eingeschweißt sind und eine
sich von außen nach innen in mehrfachen Windungen erstreckende Doppelspirale bilden.
(530021/0170
Patentanwalt Dipl.-Ing. A. Behrendt Postfach 1 J0%J26 4630 Bochun. 1 1S* (0234) 43 13
Telegramm Bepatent Bodium
- * - 294857Q
6. Verschlußplatte nach Anspruch 5i dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitbleche (6) über ihre gesamte Länge mittels im Querschnitt V-förmiger, nach außen verdickter
Schweißnähte (7) in die Platten (3A) eingeschweißt
sind.
030021/0170
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