DE2903104A1

DE2903104A1 - Kuehlelement fuer einen metallurgischen ofen

Info

Publication number: DE2903104A1
Application number: DE19792903104
Authority: DE
Inventors: Arnulf Dr Rer Nat Diener; Eugen Dipl Ing Icking; Walter Ing Grad Laucht
Original assignee: Hoesch Werke AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2903104C2; LU81793A1; ES253560Y; CA1141158A; GB2041180B; ES253560U; US4335870A; JPS6346123B2; BR8000418A; BE881345A; SU1066464A3; AU5353979A; MX154004A; DD148646A5; JPS55104409A; AU531721B2; PL221462A1; GB2041180A; ZA796463B; FR2447401A1

Description

Ho ei s oh Werke Aktiengesellschaft, Eberhardstraße 12, 46oo Dortmund

Kühlele.iient tür einen metallurgischen Ofen

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für einen metallurgischen I Ofen, insbesondere Hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und einer ι feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche j des Kühlelementes in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kühlelernentes.

Es ist bekannt, in die Wände metallurgischer Öfen Kühlelemente j unterschiedlicher Ausführung zum Schutz der Ofenwände einzu- ! bauen. In den letzten Jahren hat sich, insbesondere für Hochöfen, eine Ausführungsform immer mehr durchgesetzt, die als Plattenkühler bzw. "stave coober" bekannt ist. Ein derartiger Plattenkühler bzw. ein solches Kühlelement besteht aus einem Gußeisenkörper, in dem Stahlrohre angeordnet sind, durch die das Kühlmittel fließt, das meist aus Wasser, Wasserdampf oder aus einem Wasserdampf-Wasser-Gemenge besteht. An der dem Ofeninneren zugewandten Seite besitzt der Gußkörper Aussparungen, in die feuerfeste Steine eingefügt werden, z.B. in den Gußkörper eingeklebt oder eingegossen werden, vgl. DE-GM 7 331 936, DE-PS 1 925 478.

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Der Gußkörper wird bislang ausschließlich aus Grauguß mit unterschiedlicher Graphitausbildung hergestellt, vgl.

j DE-AS 27 19 165. Die Benutzung von Grauguß als Material für

I aen Guökörper hat jedoch den Nachteil, daß die Arbeitstemperaturl

in den metallurgischen öfen meist in der Nähe des Schmelz-

" i punktes dieses Werkstoffes liegt. Es werden dementsprechend

nach dem Ausbau der Kühlelemente oft Aufschmelzungen der Guß-

I körper gefunden. Es ist weiter allgemein bekannt, daß schon f

bei Temperaturen von etwa 1oo°C unter dem Schmelzpunkt von Werkstoffen wie Grauguß die technologischen Eigenschaften dieser Werkstoffe sehr schlecht sind. Beim Einsatz von Platten- j kühlem bzw. Kühlelementen aus Grauguß, insbesondere in Hoch- ^! öfen, werden dementsprechend auch immer wieder Zerstörungen der dem Ofeninneren zugewandten Seite beobachtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Kühlelemente für metallurgische öfen zu vermeiden und ein Kühlelement zu schaffen, das einem geringen Verschleiß unterworfen ist und demgemäß auf verhältnismäßig einfache Art und mit geringen Kosten eine erhöhte Standzeit aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gslöst, daß der Gußkörper aus Stahlguß besteht und im Abstand von den zu umgießenden Kühlrohren die überhitzungswärme des flüssigen Stahlgusses aufnehmende Körper angeordnet sind. Bevorzugter Weise bestehen die im Abstand von den Kühlrohren angeordneten

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schmelze umgössen werden. In bevorzugter Weise wird dabei die

! Stahlguiiüchmelse mit einer überhitzung von 3o bis 8o°C ober-

I halb der Liquidustemperatur innerhalb einer Zeit von weniger

■ als 3 Minuten vergossen.

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I Körper aus Stahl oder Stahlguß, wobei zweckmäßiger Weise für j die Körper der gleiche Werkstoff gewählt wird wie derjenige, ί aus dem der Gußkörper besteht. In besonders vorteilhafter

Weise wird eine innige Verbindung zwischen dem Gußkörper und ^: den eingelegten Körpern erzielt, wenn das Volumen der in j die Gußform eingelegten oder eingehängten Körper zwischen

j -

i 1/2o und 1/1o des Volumens des Gußkörpers beträgt.

• In Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind hierbei die

j i

. Körper als quadratische oder rechteckige Knüppel ausgebildet '

j und parallel zu den Kühlrohren angeordnet.

i Das bevorzugte Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung

j eines Kühlelementes für einen metallurgischen Ofen, insbe-

^: sondere Hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühl-

I mittel führenden Rohren aus Stahl und einer feuerfesten Aus-

i kleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche des Kühlelementes

I in parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Aus-

; nehmungen verankert ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im

' Abstand von den Kühlmittel führenden Kühlrohren aus Stahl

; Körper angeordnet sind, die mit einer überhitzten Stahlguß-

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, In einer zweckmäßigen Ausfuhrungsform wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Stahlgußschmelze mit einer Zusammen-

Setzung von

o, 15 bis . o,So % C

o,3o bis o,8o % Si

o,5o bis _2,oo % Mn

max 1,OO % Mo

j max 2.5ο % Cr

max o,1 % Al

Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen vergossen. Für

: die einzulegenden Körper empfiehlt es sich, einen der Stahlgußschmelze artähnlichen Werkstoff zu verwenden, dessen bevorzugte Gehalte an Kohlenstoff sich nicht mehr als um o,2%, an Mangan sich nicht mehr als um ο„5% und an Silizium sich nicht mehr

als um o,5o% von der Zusammensetzung der Stahlschmelze bzw. Stahlgußschmelze unterscheiden. Vorzugsweise liegt der C-. Mn- und Si-Gehalt der einzulegenden Körper unterhalb der C-, Mn- und Si-Gehalte der Schmelze für den Gußkcrper.

Als vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn die Kühlrohre vor j

aem Umgießen mit hochschmelzenden, eine hohe Wärmeleitfähigkeit '

aufweisendem körnigen Material gefüllt werden, wobei bevorzugter ■

j - i

! Weise als körniges Material Zirkonoxid, Chromoxid oder ein ;

! i

' Gemenge mit einem Anteil von mehr als 2o% dieser Oxide in die j

ι ;

; Kühlrohre eingefüllt wird. Nach dem Erstarren der Stahlguß- !

: 030031/0399 j

schmelze wird dieses körnige Material aus den Stahlrohren ent- ί

• i

■ fernt, j

Der Vorteil des Kühlelementes nach der Erfindung ist zunächst
und insbesondere darin zu sehen, daß dieses Kühlelement auf i verhältnismäßig einfache und daher auch kostengünstige Weise I

i ί

herstellbar ist, es nichtsdestoweniger jedoch eine größere _f

i I

: Haltbarkeit aufweist als bekannte Kühlelemente. Die bisher \ ! an Kühlelementen festgestellten Fehler, nämlich eine Ent-
! kohlung der Oberfläche, Risse und AufSchmelzungen treten bei

dem neuen Kühlelement nicht mehr ,auf-.

¹ Die Herstellung eines Kühlelementes nach der Erfindung ist im

■ folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher

\ erläutert. Es zeigen:

! Fig. 1 einen Längsschnitt und

\ Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II - II

ί in Fig. 1.

In eine Gußform, die entsprechend dem in Fig. 1 und Fig. 2 !

dargestellten Kühleiement 1 ausgebildet ist, werden mit j ^! körnigem Chromerz, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, gefüllte j Stahlrohre 2 eingelegt bzw. eingehängt. Auf der Seite des Kühlj elementes 1, die beim Einbau in die Wand eines metallurgischen
; Ofens, z.B. eines Hochofens, dem Ofeninneren zugewendet ist,

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sind Aussparungen 3 vorgesehen; in dies© Aussparungen 3 werden feuerfeste Steine 4 eingefügt, z.B. durch Einkleben. In gleicher Weise können die Steine 4 auch eingegossen werden. Zwischen die Kühlrohre 2 werden 6o mm Vierkantknüppel 5 in die Form eingelegt bzw. eingehängt, worauf die Gußform zum Gießen des Kühlelementes 1 vorbereitet ist.

Der Stahl, aus dem die Vierkantknüppel 5 bestehen, hat die folgende Zusammensetzung

C Si Mn P S Al ο,ϊ5 o,2o o,7o o,o2o o,o2o o,o5o

(Angaben in Gewichtsprozent) Rest Eisen und übliche Verunreinigungen.

In die mit Kühlrohren 2 und Vierkantknüppeln 5 versehene Guß- ; form wird eine Stahlgußscnmeize mit einer Zusammensetzung von

i C Si Mn P s Al

o_;.23 o,45 o,91 o,o1o o,o19 o,o37

(ir.gaLsri in Gewichtsprozent) Rest Eisen und übliche Verunreinigungen gegossen. Ein Stahl mit dieser Zusammensetzung hat eine Liquidustemperatur von 15c8°C. Die Gießtemperatur betrug 1564°C, so daß die Schmelze mit einer überhitzung von 56°C

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vergossen wurde. Die Gießdauer betrug für ein Kühle leine nt 2 Minuten.

Das Volumen der Vierkantknüppel 5 betrug 1/15 de? Vd omens des aus Stahlguß bestehenden Gußkörpers 6 des KüMelementes 1 . Zerstörungen der Kühlrohre 2 traten bei dieser Herstellungsweisfder Kühlelemente 1 nicht auf.

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it

Claims

Hoesch werke Aktiengesellschaft, Eberhardstraße 12, 46oo Dortmund. Patentansprüche

1. Künleiement für ainen metallurgischen öfen, insbesondere hochofen, mit in einen Gußkörper eingegossenen, Kühlmittel führenden Rohren aus Stahl und eines feuerfesten Auskleidung, die in der ofenseitigen Stirnfläche das Kühlelementes in

^! parallel zur Breitseite des Kühlelementes verlaufenden Ausnehmungen verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper aus Stahlguß besteht und im Abstand von den zu um-'.jiMienden Kühlrohren die Überhitzungswärme des flüssigen Stahlgusses aufnehmende Körper angeordnet sind.

2. Küh13lernent nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die im Abstand von den Kühlrohren angeordneten Körper aus

Stahl oder Stahlguß bestehen.

3. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

u.iß -iio :.:^?rper aus dem gleichen werkstoff bestehen wie der .

Gußkörr>er.

4. Kühleiemer.t nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jas Volumen der in die Gußform eingelegten oder einge- .

hängten Körper zwischen 1/2o und 1/1o des Volumens des Guß- '

j körpers beträgt. j

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5. Kühlelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
i
! dadurch gekennzeichnet, daß die Körper als quadratische oder

rechteckige Knüppel ausgebildet und parallel zu den Kühl-• rohren angeordnet sind»

[6. Verfahren zur Herstellung eines Kühlelementes für einen

: metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen mit in einen

' Gußkörper eingegossenen. Kühlmittel führenden Rohren aus

Stahl und einer feuerfesten Auskleidung, die in der ofen- ;

¹ seitigen Stirnfläche des Kühlelementes in parallel zur
^! Breitseite des Kühlelemerites verlaufenden Ausnehmungen ver-I ankert ist, dadurch gekennzeichnet,- daß im Abscond von ^: den Kühlmittel führenden Kühlrohren aus Stahl Körper an-

I . ι

geordnet sind, die mit einer überhitzten Stahlguschmelze

umgössen werden.

I i

j 7 „ Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
^: Kühlrohre vor dem Umgießen mit hochschmelzenden, eine hohe
^! Wärmeleitfähigkeit aufweisendem körnigen Material gefüllt _t

werden. '

is. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, '

daß als körniges Material Zirkonoxi.i, Chromoxid oder ein
Gemenge mit einem Anteil von mehr als 2o% cieser Oxide in die ' Kühlrohre eingefüllt wird.

- 3 - j

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Veriahreii nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnetj daß die Stahlgußschmelze mit einer Überhitzung von 3o bis
8o C oberhalb der Liquidustemperatur innerhalb einer Zeit
von weniger als 3 Minuten vergossen wird.

1o. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlgußschifieiüe mit einer Zusammensetzung von

o,15 bis o,5o % C ;

O₁-So bis o,So % Si !

(-.,ho bis 2_foo % Mn ^:

j ο bis 1 ,oo % Mc j

ο bis 2i.5o % Cr ι

i c bis o,1 % Al i

iUcvc Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen vergossen '<

•ti XI a* j

. Vorfahrt^-, nach den Ansprüchen 6 bis To, dadurch gekenn- · , .-.i ;-K,.efc, äaC- 'lie Geru..j.te an }-ohl<iustof ί , Mangan und Silizium';

i der einzulegenden Körper unLerhalb dex- C-, Mn- und Si-Gehalte^; der f; :hmelze für den Gußkörper liegen..

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-A-

1<ί. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den einzulegenden Körper die Gehalte an
Kohlenstoff nicht mehr als um o,2%, an Mangan un^ Silizium
sich nicht raehr als um jeweils o,5% der Zusammensetzung
der Stahlschmelze bzw. Stahlgußs^l^üelse unterscheiden.

j . ■ ' j

!

!13. Die Verwendung einer Stahlaußschmelze einer Zusammensetzung i

'

nach Anspruch 1o zur Herstellung eines KühleJ.ementes gemäß j den Ansprüchen 1 bis 5 mit eingelegten Körpern einer Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12.

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BAD ORIGINAL