DE29904559U1 - Wall and lid cooling element for industrial furnaces - Google Patents
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Description
Dr.Thomas U. Becker Ro/^UAr· ^ NfIi-1ItItIK* «·* ·· Dr. Karl-Ernst MüllerDr.Thomas U. Becker Ro/^UAr· ^ NfIi -1 ItItIK* «·* ·· Dr. Karl-Ernst Müller
Diplom.ngenieur DUUt^i Of IVIWIIUh ■ DiplomingenieurDiplom.ngenieur DUUt^i Of IVIWIIUh ■ Diploma engineer
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Wand- und Deckelkühlelement für IndustrieöfenWall and lid cooling element for industrial furnaces
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein gekühltes Wandelement für thermisch hoch beanspruchte Bauteile eines Industrieofens, insbesondere eines Elektro-Lichtbogenofens, mit einer Anordnung von von einem Kühlmedium durchströmten Einzelrohren, die in Abstand zueinander angeordnet und mittels dazwischen gesetzter und mit den Einzelrohren jeweils fest verbundener Stege zu dem eine Außenfläche und eine dem Ofenraum zugewandte Innenfläche ausbildenden Wandelement zusammengefügt sind.The invention relates to a cooled wall element for thermally highly stressed components of an industrial furnace, in particular an electric arc furnace, with an arrangement of individual tubes through which a cooling medium flows, which are arranged at a distance from one another and are joined together by means of webs placed between them and firmly connected to the individual tubes to form the wall element which forms an outer surface and an inner surface facing the furnace chamber.
Turmstraße 22 · D-40878 Ratingen ■ Telefon +49(0)2102/2024-0 · Telefax +49(0)2102/202420Turmstrasse 22 · D-40878 Ratingen ■ Telephone +49(0)2102/2024-0 · Fax +49(0)2102/202420
Ein Wandelement der vorgenannten Art ist in der DE 38 20 448 Al beschrieben; bei dem bekannten Wandelement sind die Einzelrohre mit Abstand zueinander nebeneinandergestellt und über dazwischen angeordnete Stege fest zusammengefügt/ wobei die Einzelrohre an ihren Enden jeweils miteinander zur Ausbildung eines mäanderförmigen Kühlmittelstroms verbunden sind. Der zwischen den Einzelrohren belassene Abstand soll die Anlagerung einer Schlackeschicht an den in den Ofenraum hineinragenden Teilwandflächen der Einzelrohre und an den dazwischen befindlichen Stegen unterstützen, um durch die- Isolierwirkung einer derartigen, an dem Wandelement anhaftenden Schlackeschicht den Wärmehaushalt des Ofens zu verbessern.A wall element of the aforementioned type is described in DE 38 20 448 A1; in the known wall element, the individual tubes are placed next to each other at a distance from each other and are firmly joined together via webs arranged between them, whereby the individual tubes are connected to each other at their ends to form a meandering coolant flow. The distance left between the individual tubes is intended to support the deposition of a slag layer on the partial wall surfaces of the individual tubes that protrude into the furnace chamber and on the webs located between them, in order to improve the heat balance of the furnace through the insulating effect of such a slag layer adhering to the wall element.
Mit dem bekannten Wandelement ist der Nachteil verbunden, daß bei üblichen bzw. technisch realisierbaren Durchmessern der Einzelrohre die zwischen den Einzelrohren bestehenden, durch die Radien von deren Wandungen jeweils begrenzten Zwischenräume nicht ausreichend bemessen werden können, um eine Schlackeschicht mit einer gewünschten Schichtstärke entstehen zu lassen. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die Verbindung der Einzelrohre mit den Stegen jeweils zwei Schweißnähte erfordert.The known wall element has the disadvantage that, with the usual or technically feasible diameters of the individual pipes, the spaces between the individual pipes, which are limited by the radii of their walls, cannot be sufficiently dimensioned to create a slag layer with the desired thickness. A further disadvantage is that the connection of the individual pipes to the webs requires two weld seams each.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wandelement mit den eingangs genannten Merkmalen die Isolierwirkung zu verbessern und dessen Herstellung insbesondere in Hinblick auf die angestrebte Gasdichtigkeit zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object of improving the insulating effect of a wall element with the features mentioned above and of simplifying its production, in particular with regard to the desired gas-tightness.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.The solution to this problem, including advantageous embodiments and further developments of the invention, is revealed by the content of the claims which follow this description.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß jedes Einzelrohr einen aus drei einander überlappenden kreisförmigen Teilquerschnitten gebildeten Strömungsquerschnitt aufweist, von denen zwei benachbart angeordnete Teilquerschnitte eine gemeinsame geradlinig verlaufende Rohrwand als ebene äußere Wandfläche des gekühlten Wandelements ausbilden und der dritte Teilquerschnitt in den Ofenraum hineinragt und an dem von den außen angeordneten Teilquerschnitten gebildeten Überlappungsbereich anschließt und mit seiner Wandung-gemeinsam mit den anschließenden einen kreisförmigen Verlauf aufweisenden Wandungen der äußeren Teilquerschnitte die Innenfläche des Wandelements ausbildet, und daß die geradlinig verlaufende Rohrwand der äußeren Teilquerschnitte beiderseits des Strömungsquerschnitts des Einzelrohres diesen überragende Ansätze zur Ausbildung einer stegartigen Verbindung zum benachbarten Einzelrohr aufweist.The basic idea of the invention is that each individual pipe has a flow cross-section formed from three overlapping circular partial cross-sections, of which two adjacent partial cross-sections form a common straight pipe wall as a flat outer wall surface of the cooled wall element and the third partial cross-section protrudes into the furnace chamber and adjoins the overlap area formed by the externally arranged partial cross-sections and forms the inner surface of the wall element with its wall together with the adjoining walls of the outer partial cross-sections which have a circular course, and that the straight pipe wall of the outer partial cross-sections on both sides of the flow cross-section of the individual pipe has projections projecting beyond it to form a web-like connection to the adjacent individual pipe.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß sich aufgrund der besonderen Ausgestaltung des Gesamtquerschnittes zwischen den in den Ofenraum vorstehenden dritten Teilquerschnitten breite Schlackenbereiche ausbilden, die von den rückwärtigen, äußeren Teilquerschnitten intensiv gekühlt werden und somit im Vergleich zu konventionellen Rohr-Steg-Rohr-Konstruktionen wesentlich breitere, zum Ofeninneren weisende wärmeisolierende Schlackebereiche aufweisen, wodurch die Isolationswirkung des Wandelements verbessert ist. Mit der besonderen Formgebung für das jeweilige Einzelrohr mit den zwischen den Wandungsteilen der äußeren Teilquerschnitte und den nach innen vorspringenden Wandungsteilen des dritten Teilquerschnittes angeordneten Zwickeln sowie zusätzlich mit den Zwickeln zwischen den Wandungsteilen der äußeren Teilquerschnitte und den AnsätzenThe invention has the advantage that, due to the special design of the overall cross-section, wide slag areas are formed between the third partial cross-sections projecting into the furnace chamber, which are intensively cooled by the rear, outer partial cross-sections and thus, in comparison to conventional pipe-web-pipe constructions, have significantly wider, heat-insulating slag areas facing the interior of the furnace, which improves the insulating effect of the wall element. With the special design for the respective individual pipe with the gussets arranged between the wall parts of the outer partial cross-sections and the inwardly projecting wall parts of the third partial cross-section, as well as with the gussets between the wall parts of the outer partial cross-sections and the projections
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der Einzelrohre ist der besondere Vorteil einer verbesserten Anhaftung der Schlackeschicht an den Einzelrohren beziehungsweise dem durch diese gebildeten Wandelement insbesondere beim Beginn des Aufbaus der Schlackeschicht verbunden. Schließlich ist als Vorteil zu nennen, daß zur Verbindung zweier Einzelrohre jeweils nur eine Schweißnaht erforderlich ist. Schließlich ergibt sich als Vorteil, daß durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Einzelrohr ein größeres Kühlwasservolumen hindurchzuleiten ist, als bei einem einen gleichen Basis-Durchmesser aufweisenden Einzelrohr. Aufgrund der durch die Querschnittsvergrößerung möglichen größeren Basisabmessung jedes Einzelrohres sind schließlich weniger Umlenkungen von Rohr zu Rohr herzustellen, als dies bei einem bekannten Wandelement gleicher Abmessung gegeben wäre, mit der Folge eines geringeren kühlwasserseitigen Druckverlustes.The individual pipes have the particular advantage of improved adhesion of the slag layer to the individual pipes or the wall element formed by them, particularly at the beginning of the slag layer build-up. Finally, it is an advantage that only one weld seam is required to connect two individual pipes. Finally, it is an advantage that a larger volume of cooling water can be passed through the individual pipe designed according to the invention than with an individual pipe with the same base diameter. Due to the larger base dimension of each individual pipe made possible by the increase in cross-section, fewer deflections from pipe to pipe have to be made than would be the case with a known wall element of the same size, with the result of a lower pressure loss on the cooling water side.
Die Einzelrohre des erfindungsgemäßen Wandelements lassen sich in profilierter Form im Strangpreßverfahren ohne größeren Aufwand herstellen.The individual tubes of the wall element according to the invention can be manufactured in a profiled form using the extrusion process without any major effort.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, daß daß die Wanddicke der Wandung des in den Ofenraum vorstehenden Teilguerschnitts größer bemessen ist als die Wanddicke der Wandungen der äußeren Teilquerschnitte ergibt sich hieraus der Vorteil einer Wandverstärkung des zum Ofenraum weisenden Profilbereichs des Einzelrohrs als Schutz gegen eine erhöhte Schlagbeanspruchung und flächigen Abtrag durch Überhitzung; gleichzeitig ermöglichen die geringeren Wanddicken der äußeren Teilquerschnitte eine gute Kühlung der entsprechenden Wandungsbereiche, so daß beim Aufbau der Schlackeschicht die Haftung der Schlacke in diesem Bereich verbessert ist.If, according to an embodiment of the invention, the wall thickness of the wall of the partial cross-section protruding into the furnace chamber is greater than the wall thickness of the walls of the outer partial cross-sections, this results in the advantage of wall reinforcement of the profile area of the individual pipe facing the furnace chamber as protection against increased impact stress and surface erosion due to overheating; at the same time, the smaller wall thicknesses of the outer partial cross-sections enable good cooling of the corresponding wall areas, so that when the slag layer is built up, the adhesion of the slag in this area is improved.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Radien der einzelnen einander überlappenden Teilquerschnitte gleich groß oder unterschiedlich bemessen sein, was insbesondere für den in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitt gilt. Je nach Auslegung des Wandelements kann der Radius dieses in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnittes größer oder kleiner bemessen sein als der Radius der beiden äußeren Teilquerschnitte.According to embodiments of the invention, the radii of the individual overlapping partial cross-sections can be the same size or different, which applies in particular to the partial cross-section protruding into the furnace chamber. Depending on the design of the wall element, the radius of this partial cross-section protruding into the furnace chamber can be larger or smaller than the radius of the two outer partial cross-sections.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist; die einzige Figur zeigt ein Einzelrohr als Bestandteil eines gekühlten Wandelements in einer Draufsicht auf dessen Querschnitt.The drawing shows an embodiment of the invention, which is described below; the only figure shows a single pipe as a component of a cooled wall element in a plan view of its cross section.
Das Einzelrohr 10 ist in seinem Gesamtquerschnitt durch drei einander überlappende kreisförmige Teilquerschnitte 11, 12, gebildet, von denen die beiden Teilquerschnitte 11, 12 derart benachbart angeordnet sind, daß ihnen eine gemeinsame geradlinig verlaufende Rohrwand 14 zugeordnet ist. Damit bilden die beiden äußeren Teilquerschnitte 11, 12 einen in etwa ovalen Basisquerschnitt, an den zum Ofeninneren ragend der dritte Teilquerschnitt 13 derart angesetzt ist, daß sich die Wandung 17 des dritten Teilquerschnitts 13 unter Ausbildung eines Zwickels 18 an die jeweils anschließenden Wandungen 16 der äußeren Teilquerschnitte 11 beziehungsweise 12 anschließt. Als Verbindungsstellen zu den jeweils benachbart anzuordnenden Einzelrohren weist der gerade Wandabschnitt 14 über den Querschnitt des Einzelrohres 10 hervorstehende Ansätze 15 auf, an dessen äußeren Stirnseiten jeweils Ansätze der benachbart anzuordnenden Einzelrohre ansetzbar und damit zu verschweißen sind. Durch die Ansätze 15 werden zwischen diesen und denThe individual pipe 10 is formed in its overall cross-section by three overlapping circular partial cross-sections 11, 12, of which the two partial cross-sections 11, 12 are arranged adjacent to one another in such a way that they are assigned a common straight pipe wall 14. The two outer partial cross-sections 11, 12 thus form an approximately oval base cross-section, to which the third partial cross-section 13 is attached, projecting towards the interior of the furnace, in such a way that the wall 17 of the third partial cross-section 13 adjoins the respective adjoining walls 16 of the outer partial cross-sections 11 and 12, forming a gusset 18. As connection points to the individual pipes to be arranged adjacently, the straight wall section 14 has projections 15 that protrude over the cross-section of the individual pipe 10, on whose outer end faces the projections of the individual pipes to be arranged adjacently can be attached and welded to them. The projections 15 create a gap between these and the
anschließenden Wandungen 16 des jeweiligen äußeren Teilquerschnitts 11 bzw. 12 weitere Zwickel 19 gebildet, so daß der zwischen den Einzelrohren bei der Bildung eines Wandelementes gegebene Zwischenraum eine unregelmäßige Begrenzung aufweist, die das Ansetzen einer Schlackeschicht an dem von den Einzelrohren 10 gebildeten Wandelement begünstigt.Further gussets 19 are formed between the adjoining walls 16 of the respective outer partial cross-section 11 or 12, so that the space between the individual tubes when forming a wall element has an irregular boundary, which promotes the buildup of a slag layer on the wall element formed by the individual tubes 10.
Es ist zu erkennen, daß der in den Ofenraum vorstehende Wandungsbereich 17 des dritten Teilquerschnitts 13 eine größere Wandstärke aufweist, als dies bei den Wandungsteilen 16 der äußeren Teilquerschnitte 11 bzw. 12 gegeben ist, um einen Schlagschutz beim Einsatz des Wandelementes zu schaffen.It can be seen that the wall area 17 of the third partial cross-section 13 protruding into the furnace chamber has a greater wall thickness than is the case with the wall parts 16 of the outer partial cross-sections 11 and 12, in order to provide impact protection when the wall element is used.
Die vorbeschriebene Konstruktion ist auch ohne weiteres für Deckelkühlelemente von thermischen Öfen einsetzbar.The construction described above can also be used for lid cooling elements of thermal furnaces.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander.für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the subject matter of these documents disclosed in the above description, the claims and the drawings can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, either individually or in any combination with one another.
Claims (7)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1977182A2 (en) * | 2005-11-01 | 2008-10-08 | Amerifab, Inc. | Heat exchange apparatus and method of use |
| US8202476B2 (en) | 2001-09-19 | 2012-06-19 | Amerifab, Inc. | Heat exchanger system used in steel making |
-
1999
- 1999-03-12 DE DE29904559U patent/DE29904559U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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| US8202476B2 (en) | 2001-09-19 | 2012-06-19 | Amerifab, Inc. | Heat exchanger system used in steel making |
| EP1977182A2 (en) * | 2005-11-01 | 2008-10-08 | Amerifab, Inc. | Heat exchange apparatus and method of use |
| EP1977182A4 (en) * | 2005-11-01 | 2010-10-06 | Amerifab Inc | Heat exchange apparatus and method of use |
| US8089999B2 (en) | 2005-11-01 | 2012-01-03 | Amerifab, Inc. | Heat exchange apparatus and method of use |
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Legal Events
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
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