DE2951640C2 - Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen, und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen, aus Gußeisen
mit darin eingegossenen das Kühlmittel führenden Rohren aus Metall sowie ein Verfahren zur ihrer
Herstellung.
Kühlplatten dieser Art sind dem Panzer eines Hüttenwerksofens, insbesondere eines Hochofens, dem
Ofeninneren zu vorgelagert und schützen ihn gegen die durch das feuerfeste Ofenfutter nach außen abfließende
Wärme. Hierzu sind in die gußeisernen Kühlplatten vertikal aufsteigende Rohre eingegossen, die das
Kühlmittel zur Abfuhr des aus dem Ofen abfließenden Wärmestromes führen. Zur Erhaltung der Widerstandsfähigkeit
der das Kühlmittel führenden Rohre muß bisher der Rohrwerkstoff Stahl gegen die aufkohlende
Wirkung des während des Gießvorganges mit hohen Temperaturen das Rohr umgebenden Gußeisens geschützt
werden. Dazu ist es bekannt, zwischen den Rohren und dem Gußkörper der Kühlplatte einen die
Rohre einhüllenden Mantel aus einer keramischen Masse vorzusehen, die aus einem Gemisch von
Siliciumdioxyd und Dimethylpolysiloxan besteht (DE-OS 2128 827). Als weitere Basisstoffe sind
Aluminiumoxyd, Titanoxyd und Zirkonoxyd schon verwendet worden.
Bei den mit einer keramischen Umhüllung versehenen Stahlrohren können sich Risse in der Beschichtung
bei der plötzlichen Erwärmung beim Gießen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Stahlrohr und keramischer Schicht bilden, die zu einer Aufkohlung des Stahlrohres und damit zu einer
Herabsetzung seiner Duktilität führen, was sich besonders in den gekrümmten mechanisch hoch
beanspruchten Rohrteilen nachteilig auswirkt. Bei den durch Anstrich oder Spritzen aufgebrachten keramischen
Schichten läßt sich nicht ausschließen, daß diese feinste Hohlräume und Luftkissen enthalten, die den
Wärmeübergang durch Luftspaltbildung nachteilig beeinflussen.
Die Abführung der auf die heiße Seite der Kühlplatte aufgebrachten Wärmemenge durch die Platte in das
durch die Kühlrohre fließende Kühlmedium ist aber für die Haltbarkeit der Platte entscheidend. Eine zu
langsame Ableitung der Wärme führt zu hohen Temperaturen an der dem Hochofeninneren zugekehrten
Plattenoberfläche und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß der Platte und evtl. zu einem Bruch des durch
Aufkohlung in seiner Zähigkeit geminderten Stahlrohres. Der erforderlichen Wärmeabfuhr von der heißen
Seite der Kühlplatte steht die Dicke der schlechter leitenden keramischen Umhüllung der Rohre in
Verbindung mit dem Luftspalt entgegen. Bei Kühlplatten der genannten Art ist es weiterhin bekannt die
Kühlrohre vor dem Eingießen mit zwei- und mehrlagigen Beschichtungen zu versehen, um die Aufkohlung
des Rohrwerkstoffes zu vermeiden und damit dessen ursprüngliche mechanische Festigkeitswerte zu erhalten.
Zur Verhinderung der Aufkohlung erhalten die Kühlrohre eine erste Metall- bzw. Metalloxyd-Auflage,
die auf die Kohlenstoffdiffusion einwirkt Wird zum Beispiel bei einer Chromauflage durch Chromkarbidbildung
eine Verlangsamung der Kohlenstoffdiffusion erreicht bewirkt eine Nickeloxydbeschichtung eine
Diffusionsbehinderung. Als zweite Lage ist allen Beschichtungen wegen der Forderung einer Relativbewegung
Rohr/Gußkörper allen Beschichtungen gemeinsam der keramische Aufbau, durch dessen »Luftspalt«-Einfiuß
die wärmetechnischen Anforderungen an die Kühlplatten nur ungenügend erfüllt werden (DE-OS
27 17 641 und 28 04 544). Darüber hinaus ist die Doppelbeschichtung sehr aufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen, mit
einer verbesserten Wärmeabfuhr und guten Festigkeitseigenschaften der eingegossenen Kühlrohre zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kühlplatte, in der die eingegossenen Rohre unbeschichtet
sind und der Rohrwerkstoff während und nach dem Eingießen keine oder nur geringe das mechanische und
wärmeübertragende Wirksystem beeinträchtigende metallurgische Wechselwirkungen mit dem Gußeisen
des Kühlplattenkörpers eingeht.
Vorzugsweise bestehen die eingegossenen unbeschichteten Rohre aus einer Nickel-Legierung, deren
Nickelgehalt zwischen 30 und 63% beträgt. Als weitere Legierungselemente enthält der Rohrwerkstoff Fe und
Cr. Eine verbesserte Wärmeabführung von der dem Ofeninneren zugewandten Kühlplattenseite wird durch
den direkten metallischen Kontakt zwischen Guß- und Rohrwerkstoff einerseits und dem Vorliegen einer
glatten, dichten und beständigen Oxydschicht am Übergang vom Rohrwerkstoff zum Kühlmedium
andererseits geschaffen. Der Rohrwerkstoff besitzt wegen der Legierungselemente Cr und Ni eine dichte,
die Kohlenstoffdiffusion hemmende Oxydschicht. Eine Aufkohlung durch eine die Versprödung beschleunigende
Karbidbildung an Stellen der Oxyd-Beschädigung steht die hohe positive Bildungsenthalpie des Nickel-Karbides
entgegen. Dadurch bleibt die dem bisher verwendeten Stahlrohr überlegene Duktilität dieser
Fe-Cr-Ni-Legierung auch nach dem Eingießen weitgehend erhalten. Da außerdem keine innige metallische
Verbindung beim Umgießen der Kühlrohre mit Gußeisen entsteht, weil infolge des höheren Schmelzbereiches
der Nickel-Legierung kein Aufschmelzen des Rohrwerkstoffes erfolgt, ist die Gefahr eines Rißfortschritts
in das Kühlrohr bei einem Durchriß des
Das Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
während und/oder nach dem Gießen des Kühiplattenkörpers ein Kühlmittel durch die eingegossenen Rohre
geleitet wird. Als Kühlmittel wird bevorzugt Luft verwendet Die Kühlung der Rohre'während und/oder
nach dem Gießen des Plattenkörpers wirkt sich vorteilhaft auf das Kornwachstum des Rohrwerkstoffes
aus, d. h. tine durch die hohe Temperatur des Eingießens
mit nachfolgendem Abkühlen ablaufende Kornvergröberung wird soweit gemindert, daß diese Einwirkungen
auf die mechanischen Eigenschaften gering gehalten werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt der gußeisernen Kühlplatte
mit unbeschichtet eingegossenem Kühlrohr,
Fig.2 eine Ansicht der Kühlplatte auf der Rohranschlußseite und
Fig.3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem
Maßstab.
Die Kühlplatte besteht aus einem Gußeisenkörper 1, der auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite mit
Aussparungen 2 zur Halterung einer vor den Kühlplatten befindlichen Feuerfest-Auskleidung versehen ist In
den Gußeisenkörper 1 sind unbeschichtete Kühlrohre 3 aus einer Fe-Cr-Ni-Legierung eingegossen, die mit ihren
Enden 4 auf der den Aussparungen 2 gegenüberliegendeji Seite aus dem Gußeisenkörper 1 zum Anschluß an
das Rohrnetz des Kühlkreislaufes herausgeführt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere
Hochofen, mit darin eingegossenen das Kühlmittel führenden Rohren aus Metall dadurch
gekennzeichnet, daß die eingegossenen Rohre (3) unbeschichtet sind und der Rohrwerkstoff
während und nach dem Eingießen keine oder nur geringe das mechanische und wärmeübertragende
Wirksystem beeinträchtigende metallurgische Wechselwirkungen mit dem Gußeisen des Kühlplattenkörpers
(t) eingeht
2. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unbeschichtet eingegossenen
Rohre (3) aus einer Nickel-Legierung bestehen.
3. Kühlplatte nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt des Rohrwerkstoffes
zwischen 30 und 63% beträgt
ί. Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte
nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß während und/oder nach dem Gießen des
Kühlplattenkörpers (1) ein Kühlmittel durch die eingegossenen Rohre (3) geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß als Kühlmittel Luft verwendet wird.
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Owner name: MAN GUTEHOFFNUNGSHUETTE GMBH, 4200 OBERHAUSEN, DE |
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