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Die Erfindung betrifft eine Ofenwand für Industrieöfen, ins-
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besondere Schachtöfen, Hochöfen o. dgl. mit einem Kühlsystem, das
im wesentlichen parallel zur Ofenaußenwand hinter einer feuerfesten Zustellung aus
Schichten feuerfesten Materials unterschiedlicher Eigenschaften angebracht ist.
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Zwar ist im folgenden im wesentlichen auf Industrieöfen, wie Schachtöfen
oder Hochöfen Bezug genommen, jedoch lassen sich die Grundlagen der Erfindung ohne
weiteres auch auf andere Ufen mit gekühlter Wand und feuerfester Ausmauerung zum
Schutz gegen erosive und korrosive Inneneinflüsse bei erhöhter Temperatur übertragen.
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Der wirtschaftliche Wirkungsgrad moderner Industrieöfen, insbesondere
Groß-Hochöfen wird sehr wesentlich durch die Länge des Zeitraums zwischen zwei Reparatur-
oder Neuzustellungen mitbestimmt. Dieser Zeitraum wird wiederum deutlich von der
Widerstandsfähigkeit des feuerfesten Ofenmauerwerks gegenüber den verschleißenden
Betriebseinflüssen im Ofeninnenraum beeinflußt.
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Die Haltbarkeit des Ofenfutters hängt von der Art und von der Verarbeitung
der feuerfesten Steine vor dem Kühl system und/oder der metallischen Außenhaut,
dem sogenannten Panzer des Ofens ab.
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Weiterhin ist sie abhängig von der Leistungsfähigkeit des Kühlsystems
sowie von der Betriebsweise des Ofens selbst, einschließlich den im Ofenprozeß zum
Einsatz kommenden Materialien.
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Dem feuerfesten Mauerwerk und dem Kühl system kommt unter gegenseitiger
Einflußnahme aufeinander die Aufgabe zu, den Panzer des Ofens vor Überhitzung und
damit vor einem Versagen als Konstruktionselement zu bewahren.
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Nachdem sich Maßnahmen der Technik der feuerfesten Werkstoffe allein
bei dem Bemühen um eine entscheidende Lebensdauerverlängerung des Ofenfutters als
nur bedingt erfolgreich erwiesen hatten, ging man dazu über, durch gezielte Nutzung
verschiedener Werkstoffpaarungen und deren Eigenschaften in Verbindung mit einem
geeigneten Kühlsystem eine Verlängerung der Lebensdauer der feuerfesten Zustellung
zu
erreichen. Die DT-OS 19 52 908, von der die Erfindung ausgeht, offenbart die Verwendung
eines schichtweise aufgebauten Mauerwerkes aus Schamotte und gut wärmeleitendem
Siliziumcarbid auf einem peripher angeordneten Röhrenkühlsystem. Allerdings führt
bei dieser Zustellung die unbefriedigende Haltbarkeit der dem Ofeninneren zugewandten
Schamotte zu einem raschen Verschleiß, der bis zu der Schicht aus Siliziumcarbid
durchdringt. Defekte im Kühl system führen zu einem Wasseraustritt in das Siliziumcarbidmaterial
und zu einer fortwährenden Oxidation dieses Werkstoffes, da die Röhren des Kühlsystems
ohne Stillsetzung des Ofenbetriebes nicht ausgetauscht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ofenwand für Industrieöfen, insbesondere
Schachtöfen, Hochöfen o. dgl. vorzuschlagen, bei der eine ausreichende Verschleißfestigkeit
der dem Ofeninneren zugewandten Oberfläche des feuerfesten Mauerwerks unter gleichzeitiger
optimaler Ableitung der Wärme in das Kühl system gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen dieser Lösungen insbesondere im Hinblick auf die Anwendbarkeit
verschiedenster geeigneter Materialien sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Aus der DT-OS 24 43 305 ist es zwar bekannt, Kühl platten in ein aus
mehreren Schichten schalenartig aufgebautes Mauerwerk so einzusetzen, daß sie zum
Inneren des Ofens gerichtet sind.
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Diese Kühl platten lassen sich bei auftretenden Defekten ohne nennenswerte
Unterbrechung des Ofenbetriebes austauschen. Jedoch zeigt sich, daß mit einem solchen
Zustellungs- und Kühlsystem ausgestattete t'fen nur dann eine hinreichende Verbesserung
der Haltbarkeit der Zustellung erreichen lassen, wenn ein hinreichend geringer Abstand
der Kühl platten in horizontaler und vertikaler Richtung gewählt wird. Wird nämlich
der Abstand vergrößert, dann bilden sich zwischen den Kühl platten Verschleißtaschen
im
Bereich des jeweils größten Abstandes zwischen benachbarten Kühlplatten.
Die Vergrößerung des Abstandes ist jedoch aus finanziellen und technischen Überlegungen
mitunter außerordentlich erwünscht, jedoch durch diese Erscheinung außerordentlich
eingeschränkt.
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Durch die Erfindung läßt sich der weitere Vorteil erreichen, daR auf
solche metallische, ins Ofeninnere gerichtete,Wasser durchströr,te Kühl platten
verzichtet werden kann. Es genügt, wenn die über den Umfang verteilten wasserführenden
Kühl vorrichtungen vorhanden sind, weil durch die aus der Schicht aus dem Material
mit hoher Wärmeleitfähigkeit in die Schicht aus verschleißbeständigem Material vorstehenden
Teile des Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit eine ausreichende Abführung der
im Ofeninneren entstehenden Wärme zum Kühl system hin erfolgt, das mit dem gut wärmeleitendem
Material unmittelbar in Berührung steht. Damit ist nicht nur durch das im Inneren
befindliche verschleißbeständige Material, vorzugsweise Siliziumcarbid, ein ausreichender
Schutz der Ausmauerung gegen Verschleißerscheinungen gewährleistet, sondern es ist
auch erreicht, daß eine ausreichende Abführung der Wärme zu dem Kühlsystemhin gewährleistet
ist.
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Statt der kohlenstoffhaltigen hoch wärmeleitenden Hintermauerung kann
auch eine aus Siliziumcarbidprodukten bestehende Schicht vorgesehen werden, wobei
die bis zur Arbeitsseite vordringenden keramischen Kühlelemente ebenfalls aus Siliziumcarbid
bestehen.
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Bei einer solchen Ausführung ist es jedoch erforderlich, die eigentliche
Zustellung an der Arbeitsseite, d. h. am Ofeninneren nicht aus Siliziumcarbid herzustellen,
sondern aus einem möglichst ähnlich verschleißbeständigen, jedoch weniger wärmeleitenden
keramischen feuerfesten Material, wie beispielsweise Mullit oder Korund.
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Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur aufgegliedert drei Arten
der möglichen Kühlung und außerdem eine innenseitige Draufsicht auf die dem Ofeninneren
zugewandte Arbeitsseite.
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Im Bereich a besteht das Kühl system aus Plattenkühlern oder -'staves",
die in an sich bekannter Weise über Zuführungen und Abführungen mit Wasser gekühlt
werden. Die Zu- und Abführungen sind durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet.
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Im Bereich b ist das Kühl system eine Doppelmantelkühlung, die an
sich bekannt ist und deshalb keiner weiteren Erörterung bedarf.
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Im Bereich c handelt es sich um eine ebenfalls an sich bekannte Rieselkühlung.
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Man erkennt in den nach rechts einfach schraffierten Bereichen die
Zustellung aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Graphit,
Halb-Graphit oder Kohlenstoff. Die Innenseite ist, wie es durch die beidseitig schraffierten
Steine angedeutet ist, mit einem verschleißfesten Material, beispielsweise Siliziumcarbid
ausgekleidet. An den herausgezogenen Stellen erkennt man bei 1 daß die Zustellung
aus dem hoch wärmeleitfähigen Material bis an die Innenfront der esamtzustellung
vorge-zogen ist und damit die Wärme unmittelbar bis zum Kühl system zurückleitet.
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In dem eine innenseitige Draufsicht darstellenden Bereich d erkennt
man diese Teile 1 in Stirnansicht.
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Die verhältnismäßig kleinen Austrittsoberflächen der erosionsempfindlichen
Kohlenstoff- oder Graphit-Zustellungsteile wird in ausreicbendem Maße durch das
Verschleiß hemmende Siliziumcarbidmaterial einerseits sowie durch die durch Wärmeabfuhr
aufgefrierende Schlacke geschützt.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Zustellung lassen sich wie folgt
kurz zusammenfassen: a) geringerer apparativer und maschinenbaulicher Aufwand als
bei sehr eng angeordneten Kühlplatten aus Metall.
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b) geringerer finanzieller Aufwand als bei metallischen Kühl platten.
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c) Nahezu beliebige Konzentration der aus dem hoch wärmeleitfähigen
Material bestehenden Kühl platten pro Flächeneinheit.
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d) Restlose Beseitigung der Gefahr von Lekagen im Kühlplattensystem,
da dieses nicht mehr mit flüssigem Kühlmittel gespeist ist.
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e) Entfallen von Wärmeübergangsproblemen mit Kontaktmassen zwischen
feuerfester Zustellung und metallischen Kühl platten aufgrund unterschiedlichen
Schwidungs- und Wärmedehnverhaltens.
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f) Gleichmäßige Ausbildung der Arbeitsoberfläche ohne die Gefahr einer
Ausbildung wesentlicher Verschleißtaschen.
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g) Steigerung der Lebensdauer der feuerfesten Zustellung durch annähernde
Parallelisierung der Wand-Isothermen zur ursprünglichen Zustellungsoberfläche.
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