DE2919290A1

DE2919290A1 - Kuehlkasten fuer schachtoefen

Info

Publication number: DE2919290A1
Application number: DE19792919290
Authority: DE
Inventors: Carlo Heinz; Henri Radoux
Original assignee: Sidmar SA; Paul Wurth SA
Current assignee: Sidmar SA; Paul Wurth SA
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1979-05-12
Publication date: 1979-12-20
Also published as: BE876807A; AU524250B2; ZA792436B; NL7904029A; US4245982A; GB2022802A; ATA357879A; GB2022802B; SE7904544L; IT1121354B; JPS54163703A; AU4739679A; IT7923422A0; LU79798A1; ES480688A1; CA1131018A; AT365650B; FR2428805A1; BR7903800A

Description

Anmelder:

BIDMAR, Siderurgie Maritime S.A.

Maritieme Staalnijverheid N.V.

51, President Kennedylaan Gand

Beidien

und

Paul Wurth S.A.

32, rue d¹Alsace Luxembourg

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen des Anmelders i P 38 809
P-PWU-61 / DT

Vertreter: Patentanwalt Dr. Hans Karl Hach Tarunstraße 23 D-6950 Mosbach-Waldstadt

Bezeichnung: Kühlkästen für Schachtöfen

0 9 8 5 1/0602

PATENTANMELDUNG

SIDMAR, Siderurgie Maritime S.A.

Maritieme Staalnijverheid N.V.

5I₇ President Kennedylaan

Gand
Belgien

PAUL WURTH S.A. 32, rue d¹Alsace Luxembourg

Kühlkasten für Schachtofen

9098'5 1/0602

ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung betrifft einen Kühlkasten für Schachtöfen mit zwei voneinander unabhängigen Kühlmittelkreisläufen.

Kühlkästen dieser Art, welche im wesentlichen die Form eines mehr oder weniger flachen Parallelepipeds aufweisen, sind zurzeit sehr verbreitet. Sie sind in grösserer Anzahl in die Seitenwandung der Schachtöfen, besonders Hochöfen, eingelassen und dienen nicht nur zur Kühlung der Ofenwand, sondern auch als Stütze für die feuerfeste Innenauskleidung des Ofens. Sie sind gewöhnlich aus Kupfer oder Stahl hergestellt, oder auch teilweise aus Kupfer und teilweise aus Stahl.

Bei einer ersten bekannten Bauart dieser Kühlkästen werden gewöhnlich zwei Kühlkreisläufe vorgesehen, wovon der erste peripher entlang den Seitenwänden des Kastens verläuft, während der andere im Innern dieses letzteren eine Schlaufe bildet. Diese beiden Kreisläufe werden vorzugsweise gesondert gespeist, wodurch es möglich ist, die innere Kühlschlaufe in Betrieb zu lassen, wenn der äussere Kreislauf durch Beschädigung ausfällt. Eine solche Beschädigung stellt sich normalerweise nach einer bestimmten Betriebszeit ein, wenn die dem Ofeninnern zugekehrte Nase des Kühlkastens, welche der grössten Beanspruchung ausgesetzt ist, durch Abnützung undicht wird.

Wenn dieser Defekt am äusseren Kreislauf auftritt, muss" dieser abgeschaltet werden, sodass dann die peripheren Zonen des Kühlkastens, besonders die beiden Seitenwände desselben, nicht mehr gekühlt sind. Infolgedessen schreitet die Abnützung des Kühlkastens noch schneller fort und bedroht bald auch den inneren Kreislauf, dies um so mehr als dieser letztere im allgemeinen weniger widerstandsfähig als der äussere Kreislauf ist. Man kann demzufolge feststellen, dass, wenn auch durch das Vorhandensein von zwei getrennten Kühlkreisläufen ein gewisser

909851/0602

-r

Aufschub für das Ersetzen des Kühlkastens bei Abnützung der Kühlkastennase gegeben ist, dieser Aufschub nur sehr kurzzeitig ist.

Bei einer andern bekannten Bauart dieser Kühlkasten wurde versucht, diese Unzulänglichkeit abzustellen, indem eine schlaufenförmige Kühlleitung bis in die Spitze der Kühlkastennase geführt wird; die beiden Aeste der Schlaufe nähern sich einander in der Mitte des hinteren Teils des Kühlkastens. Diese erste Kühlschlaufe ist gänzlich in einen zweiten Kühlkreislauf eingetaucht, dessen Kühlflüssigkeit mit sämtlichen Wandungen des Kühlkastens, ausser der Kühlkastennase, in Kontakt steht. Man könnte daraufhin annehmen, dass dieser zweite Kreislauf nach dem Defektwerden des die Kühlkastennase kühlenden ersten Kühlkreislaufs eine genügende Kühlung der Kuhlkastenseitenwande gewährleisten würde.

Es stellt sich nun jedoch heraus, dass dem nicht so ist, weil in diesem sogenannten zweiten Kühlkreislauf keine geregelte Wasserzirkulation besteht. Eine solche Zirkulation kann sogar auf Grund von Stauungen oder unkontrollierter Wirbelbildung überhaupt nicht bestehen. Infolgedessen werden die Seitenwände und selbst auch die Ober- und Unterseite des Kühlkastens nach dem Ausfallen des ersten Kühlkreislaufes nicht mehr genügend gekühlt, sodass diese Kühlkastenbauart schliesslich die gleichen Unzulänglichkeiten wie der erstgenannte Typ aufweist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kühlkasten der eingangs erwähnten Gattung vorzuschlagen, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, indem eine gute Kühlung des peripheren Kühlkastenbereichs auch nach dem Ausfallen des äusseren Kreislaufs gewährleistet ist.

51/0602

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kühlkasten der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Hauptansprucns angeführten Merkmale gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus den Kennzeichen der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen, in welchen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen verseilen sind, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1, einen senkrechten Schnitt durch die schema-' tische Darstellung eines Kühlkastens;

Figur 2, einen Schnitt entlang den Schnittlinien II-II in Figur 1;

Figur 3, die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit anhand eines Schnittes entlang den Schnittlinien III-III in Figur 1;

Figuren 4 und 5, Schnitte entlang den Schnittlinien IV-IV und V-V in Figur 1.

Der vorgeschlagene Kühlkasten wird mit gleichzeitigem Bezug auf sämtliche Figuren beschrieben. Der in allen Figuren pauschal mit der Referenzzahl 10 bezeichnete Kühlkasten besteht im wesentlichen aus einem Kasten 12, welcher im wesentlichen horizontal, d.h. in der Stellung nach Figur 1, in die feuerfeste Auskleidung des Ofens eingesetzt ist. Der Kasten 12 bildet eine mechanische Einheit mit einer Sohle 14, welche dazu ausgelegt ist, dicht abschliessend an der äusseren Metallwand des Ofens befestigt zu werden. Der Kasten 12 hat, wie aus den Figuren 1, 4 und 5 hervorgeht, eine längliche, abgeplattete Form, wobei

90 9 8.51

die Kastennase 16, d.h. der am weitesten in die Ofenwandung hineinragende Teil, einseitig abgeschrägt ist (siehe Figur 1).

Ein erster Kühlkreislauf 18 durchläuft in der Form einer U-förmigen Schlaufe den oberen peripheren Bereich (siehe Figuren 1, 4 und 5) des Kastens 12. Dieser Kühlkreislauf ,welcher durch nicht gezeigte Anschlüsse mit Kühlwasser versorgt wird, erstreckt sich bis in die äusserste Spitze der Nase 16 des Kastens 12.

Ein zweiter Kühlkreislauf 20 verläuft entlang einer doppelten Schlaufe in U-Form im Innern und unterhalb des ersten Kreislaufs 18. Dieser Kreislauf 20 besteht, wie aus Figur 3 hervorgeht, aus einer äusseren Schlaufe 20a in U-Form und einer ebenfalls U-förmigen inneren Schlaufe 20b,welche in Reihe mit der Schlaufe 20a verbunden ist. Dieser Kreislauf 20 ist ebenfalls mittels nicht gezeigter Anschlüsse an eine Wasserversorgung angeschlossen, wobei die Strömungsrichtung gemäss den Pfeilen in Figur 3 von aussen nach innen verläuft.

Ausser im Bereich der Nase 16 des Kastens 12, wo der Kreislauf 20a etwas zurückversetzt in Bezug zum Kreislauf 18 verläuft, durchläuft dieser Kreislauf 20a, genau wie der Kreislauf 18, den peripheren Bereich des Kastens 12, und zwar in direkter Nachbarschaft zum Kreislauf 18 (Figur 5). Infolgedessen sind die seitlichen Abschnitte des Kastens 12 durch die kombinierte Wirkung des Kreislaufs 18 und des Kreislaufteils 20a des Kreislaufs 20 gekühlt. Die Nasenextremität 16 des Kastens 12 hingegen wird hauptsächlich durch den Kreislauf 18 allein gekühlt.

Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, erstreckt die innere Schlaufe 20b des Kreislaufs 20 sich-ebenfalls so weit wie nur möglich in den Bereich der Nase 16 des Kastens 12. Zu

90 98 51

diesem Zweck ist im Bereich der Nase 16 der Boden der Schlaufe 20b angehoben, sodass die Aussenschiaufe 20a darunter hindurchtreten kann und auf diese Weise die beiden Schlaufen sich an dieser Stelle kreuzen können.

Durch diese Auslegung der Kreisläufe 18 und 20 wird die Wirksamkeit und vor allem die Lebensdauer des Kühlkastens wesentlich erhöht. Wenn nämlich der Kreislauf 18 wegen der Abnutzung der Nase 16 ausser Betrieb genommen werden muss, gewährleistet der Kreislauf 20 auch weiterhin durch seine Aussenschlaufe 20a eine wirksame Kühlung der seitlichen Randzonen des Kastens 12. Auf diese Weise wird das Fortschreiten des Verschleisses der Ofenauskleidung im Bereich zwischen den Kühlkästen auch dann noch verlangsamt, wenn der äussere Kreislauf 18 ausser Betrieb gesetzt worden ist.

Ein besonderer Vorteil des vorgeschlagenen Kühlkastens, und zwar hauptsächlich in Bezug auf den zweiten bekannten Kühlkastentyp, besteht in der Möglichkeit, sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Strömungsverhältnisse in den beiden Kreisläufen zu beherrschen und sogar zu steuern. Durch die Kontinuität und die Gestalt der Kreisläufe werden nämlich einerseits Stauungen vermieden, während andererseits durch geeignete Wahl der Kanalquerschnitte die Strömungsgeschwindigkeit festgelegt werden kann, um den Wärmeaustausch je nach den Bedürfnissen zu steigern oder zu vermindern in Anbetracht des Sachverhaltes, dass die Kühlkapazität der Strömungsgeschwindigkeit proportional ist. Auf Grund dieser Ueberlegungen ist, wie aus Figur 5 hervorgeht, der Querschnitt der Innenschlaufe 20b grosser als derjenige der Aussenschlaufe 20a, da das Kühlvermögen dieser letzteren grundsätzlich höher sein muss. Desgleichen ist, wie aus Figur 4 hervorgeht, der Querschnitt des Kanals 20b im Umkehrpunkt, d.h. in der Nähe dar vorderen Kühl-

SO 9 851/

kastenextremitat, bedeutend kleiner als anderswo, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Kühlkapazität gesteigert wird. Der Querschnitt des Kanals 20b im Bereich des Umkehrpunktes kann festgelegt werden., indem die Extremität 22 der Trennwand zwischen den beiden Schenkeln der Schlaufe 20b länger oder kürzer ausgeführt wird.

909 8 51/.0602

Claims

Patentansprüche

1. Kühlkasten für Schachtofen mit zwei voneinander unabhängigen Kühlmittelkreisläufen, wovon der erste gänzlich im peripheren Bereich des Kastens verläuft und bis in die
Extremität der Kastennase hineinreicht, während der zweite
im Bereich der Kastennase gegenüber dem ersten Kreislauf
zurückversetzt verläuft/ dadurch gekennzeichnet, dass der
zweite Kreislauf (20) teilweise (2Oa) entlang den seitlichen Aussenwänden des Kühlkastens (10) parallel zum ersten Kreislauf (18) verläuft, und teilweise (2Ob) im mittleren Bereich des Kühlkastens (10)^ wo er sowohl innerhalb des ersten Kreislaufes (18) als auch innerhalb seiner eigenen Aussenschlaufe (20a) verläuft.

2. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreislauf aus zwei konzentrisch angeordneten, U-förmigen Schlaufen (20a, 20b) besteht, welche nacheinander von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

3. Kühlkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in die äussere Schlaufe (20a) eingespeist wird und den zweiten Kreislauf durch die Innenschlaufe (20b) verlässt.

4. Kühlkasten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem flachen und länglichen,
parallelepipedformigen Kasten (12) besteht, welcher an seiner einen Extremität mit einer Sohle (14) versehen ist, während die andere Extremität abgeschrägt ist.

90 98 51

ORIGINAL INSPECTED

5. Kühlkasten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass der erste Kreislauf (18) sich bis in die äusserste Spitze

(16) des abgeschrägten Teils des Kastens (12) erstreckt.

6. Kühlkasten nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des zweiten Kreislaufs (20) variabel ist.

909851/0602