DE3023285A1

DE3023285A1 - Schmelzofen

Info

Publication number: DE3023285A1
Application number: DE3023285A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Harmsen; Friedhelm Vennmann; Jürgen Dipl.-Ing. 4450 Lingen Zieschang
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1980-06-21
Filing date: 1980-06-21
Publication date: 1982-01-21

Description

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BENTELER - VJERKE AG. PW - 525

Werk Neuhaus
Residensstraße 1
Paderborn

Schmelzofen

Die Erfindung richtet sich auf einen Schmelzofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, die oberhalb des Badspiegels liegende feuerfeste Auskleidung eines Schmelzofens, insbesondere eines Lichtbogenofens j wenigstens bereichsweise durch Kühlelemente zu ersetzen, die aus von Wasser durchströmten Rohrai gebildet sind. Dabei
hat sich herausgestellt, daß Kühlelemente in Form von Rohrschlangensystemen die Forderung einer gleichmäßigen Kühlung am besten
erfüllen.

Dennoch hat die Praxis gezeigt, daß die Beaufschlagung der Kühlrohre mit Kühlwasser verbesserungswurdig ist. Von dem die Kühlrohre durchströmenden Wasser nimmt nämlich im wesentlichen nur der Teil aktiv am Kühlvorgang teil, der an den dem Ofeninnern benachbarten Wandbereichen der Kühlrohre vorbeifließt. Der andere Teil
unterstützt hingegen kaum oder gar nicht den Kühlvorgang, sondern fließt nahezu wirkungslos durch die Kühlrohre. Er vermischt sich
auch nicht an den Enden der Rohrlängenabschnitte, wo bei einem Rohrschlangensystem eine Umlenkung des Kühlwassers in den nächst höheren oder nächst tieferen geraden Rohrlängenabschnitt erfolgt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, bei
einem Schmelzofen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetz-

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ten Gattung die Kühlrohre der oberhalb des Badspiegels angeordneten Kühlelemente unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten so auszubilden, daß möglichst die gesarate Menge des in ihnen strömenden Wassers aktiv zur Kühlung herangezogen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gesehen.

Durch den radial versetzten Einbau von Verdrängerkörpern in die vorzugsweise horizontal verlaufenden Rohrlängenabschnitte der Kühlelemente in Richtung zum Ofenaußenumfang hin wird folglich die Menge des jedem Rohr beziehungsweise Rohrlängenabschnitt zudosierten Wassers nunmehr überwiegend an den dem Ofeninnern benachbarten Rohrwandungen vorbeigeführt und strömt nur noch in einem verschwindend geringfügigen Umfang in den anderen Bereichen des Rohrquerschnitts. Die Intensität des Kühlvorgangs wird damit um ein erhebliches Maß heraufgesetzt und die zum Durchschicken des Kühlwassers durch die Kühlelemente erforderliche Energie besser genutzt. Dabei ist es in Abhängigkeit von den jeweiligen örtlichen Verhältnissen durchaus denkbar, daß nicht alle sich in der Horizontalen erstreckenden Rohrlängenabschnitte mit solchen Verdrängerkörpern versehen werden müssen, um die gewünschte Kühlwirkung sicherzustellen.

Bei außenseitig glattwandigen oder mit nockenartigen Vorsprüngen versetzten Kühlrohren ist es in bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens zweckmäßig, daß die Verdrängerkörper in der horizontalen Längsmittelebene der Rohrlängenabschnitte achsparallel radial nach außen versetzt sind.

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Die Kühlrohre können einen runden Querschnitt oder einen von der runden Querschnittsform abweichenden Querschnitt haben.

Die Kühlintensität ist nach der Erfindung dann auf jeden Fall ausreichend, wenn die Mittenachse des Verdrängerkörpers mit der Mittenachse der Rohrlängenabschnitte in etwa übereinstimmt. Die besondere Ausführungsform ergibt sich, wenn die Mittenachse des Verdrängerkörpers gegenüber der Mittenachse der Rohrlängenabschnitte in Richtung auf die dem Ofeninneren abgewandte Seite achsparallel versetzt ist.

Ein weiteres, vorteilhaftes Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Verdrängerkörper sich über den wesentlichen Teil der Rohrlängenabschnitte erstrecken. Auf diese Weise wird der angestrebte, bessere Kühleffekt auf vergleichsweise großen Flächen der Kühlelemente verwirklicht.

Das Strömungsverhalten des Kühlwassers in den Rohrlängenabschnitten wird dann günstiger und auch Drosselstellen werden weitgehend vermieden, wenn erfindungsgemäß die Endabschnitte der Verdrängerkörper strömungstechnisch günstig gestaltet sind.

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Die Verdrängerkörper können aus Vollmaterial bestehen. Nach der Erfindung ist es jedoch vorteilhafter, daß die Verdrängerkörper aus Rohren gebildet sind. Hierdurch wird auch ihr Gewicht verringert.

Temperaturbedingte Längen- und Volumenänderungen und daraus sich ergebende schädliche Spannungen in den Verdrängerkörpern werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Verdrängerkörper an den in Strömungsrichtung des Kühlwassers hinten liegenden Enden offen sind.

Ein weiteres, vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Verdrängerkörper durch schmale Längsstege gegenüber den Innenwänden der Kühlrohre distanziert sind. Dabei ist es lediglich erforderlich, daß die Längsstege in den Endabschnitten der Verdrängerkörper vorgesehen sind. Je nach Ausbildung der Verdrängerkörper und Querschnitt der Kühlrohre kann ein Längssteg oder es können mehrere Längsstege in den Endabschnitten der Verdrängerkörper vorgesehen sein.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf ein aus einer Rohrschlange bestehendes Kühlelement für einen Lichtbogenschmelzofen, vom Ofeninneren her gesehen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kühlelement der Fig. 1,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch das Kühlelement gemäß der Linie III - III der Fig. 1,

Fig. 4 in stark vergrößerter Darstellung einen vertikalen Schnitt durch einen Rohrlängenabschnitt eines Kühlelementes mit mittig angeordnetem Verdrängerkörper,

Fig. 5 wie Fig. 4, wobei die Mittenachse des Verdrängerkörpers in die dem Ofeninneren abgewandten Seite achsparallel versetzt ist,

Fig. 6 einen horizontalen Längsschnitt durch einen Rohrlängenabschnitt des Kühlelementes der Fig. 1 bis 3 und 5 gemäß der Linie VI - VI der Fig. 3.

Das in der Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Kühlelement 1 besteht aus einer durchgehenden Rohrschlange 2. Die Rohrschlange 2 setzt sich aus im wesentlichen horizontal verlaufenden Längenabschnitten 3 und die weitgehend parallel übereinander angeordneten Rohrlängenabschnitte 3 endseitig verbindenden Umlenkbögen 4 zusammen.

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Der Kühlwasserzulauf ist in der Fig. 3 mit Z und der Kühlwasserablauf in der Fig. 2 und 3 ist mit A bezeichnet.

Die Rohrschlange 2 besteht beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 6 aus im Querschnitt runden, vorzugsweise nahtlosen Rohren. Wie dabei insbesondere die Fig. 3 und 4 bis 6 erkennen lassen, sind in den längsgerichteten Rohrlängenabschnitten Verdrängerkörper 5 eingebaut. Die Verdrängerkörper verlaufen achsparallel zu den Rohrlängenabschnitten 3, wobei in Fig. 3, 5 und 6 eine Versetzung der Verdrängerkörper 5 zum Ofenaußenumfang hin zu erkennen ist. Die Verdrängerkörper 5 bewirken, daß die Menge des den Rohrlängenabschnitten 3 zudosierten Wassers im wesentlichen entlang der dem Ofeninneren benachbarten Rohrwandungen 6 strömt.

Die Fig. 6 zeigt in diesem Zusammenhang einen solchen Verdrängerkörper 5 in einem Rohrlängenabschnitt 3 im Längsschnitt. Es ist in Verbindung mit der Fig. 3 und 5 deutlich zu sehen, daß der Verdrängerkörper 5 in der horizontalen Längsmittenebene der Rohrlängenabschnitte 3 achsparallel radial nach außen versetzt ist. Der Verdrängerkörper ist rohrartig gestaltet, wobei die Enden 7, 8 stromlinienförmig auslaufen. Das in Strömungsrichtung des Kühlwassers hinten liegende Ende des Verdrängerkörpers 5 ist offen gestaltet um Spannungen zu vermeiden, die sich eventuell aus temperaturbedingten Längen- und Volumenänderungen ergeben können.

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Die Halterung der Verdrängerkörper 5 in den Rohrlängenabschnitten 3 wird durch kurze, schmale Längsstege 9 bewirkt die nur in den Endabschnitten 7, 8 an den Verdrängerkörpern 5 und an den Innenwänden Io der Rohrlängenabschnitte 3 angeschweißt sind. Um dem Kühlwasser einen möglichst geringen Durchflußwiderstand entgegenzusetzen, können die Längsstege 9 im Querschnitt flügeiförmig ausgebildet sein.

In der Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines runden Kühlrohres 11 dargestellt, wobei die Längsachse des Verdrängerkörpers 5 in etwa der Längsachse des Kühlrohres 11 in einem Längenabschnitt entspricht.

Der im Innern des Kühlrohres 11 angeordnete, rohrförmige Verdrängerkörper 5 ist durch zum Beispiel vier um 90 in Umfangsrichtung zueinander versetzten Längsstege 9 gegenüber der Innenwand des Kühlrohres 11 distanziert. In Fig. 5 ist die bevorzugte Ausführungsform des Kühlrohres 11 dargestellt, wobei die Längsachse des Verdrängerrohres 5· um das Maß V gegenüber der Längsachse 12 des Kühlrohres 11 achsparallel versetzt ist. In der Zeichnung ist der Verdrängerkörper 5¹ in der weitest möglichen Stellung achsparallel versetzt gegenüber der Längsache 12 des Kühlrohres 11, dargestellt.

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- Io -

Der Verdrängerkörper 5¹ ist an der dem Ofeninneren OI abgewandten Seite an der Innenwand Io des Kühlrohres 11 anliegend gezeichnet. Es ist dabei zwar zu erkennen, daß der Verdrängerkörper 5' durch Längsstege 9 im Kühlrohr 11 befestigt ist, besser veranschaulicht ist diese Art der Halterung des Verdrängerkörpers 5 beziehungsweise 5' über Längsstege 9 an den Innenwandungen Io jedoch in Fig. 6.

Es muß hinzugefügt und ausdrücklich mit eingeschlossen werden, daß statt des neckten Rundrohres auch Rohrabschnitte eingesetzt werden können, die zum Ofeninneren hin gerichtet mit Nocken, Stollen oder längs durchlaufenden Stegen zur Verbesserung der Halterung von aufzuspritzenden Feuerfestmassen versehen sind.

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1

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Bezugszeichenaufstellung PW

1 Kühlelement

2 Rohrschlange

3 Rohrlängenabschnitte

4 Umlenkbögen

5 Verdrangerkorper

6 Rohrwandungen

7 Ende von 3

8 Ende von 3

9 Längsstege

Innenwände von 3 Kühlrohr

Längsachse von 11

Z = Kühlwasserzulauf A = Kühlwasserablauf OI = Ofeninneres V = Versetzungsmaß

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Leerseite

Claims

BENTELER - WERKE AG Werk Neuhaus Residenzstraße 1 4790 Paderborn. PW - 525 Patentansprüche

1. Schmelzofen, insbesondere Lichtbogenschmelzofen, dessen oberhalb des Badspiegels liegenden Wandabschnitte wenigstens bereichsweise aus Kühlelementen mit von Wasser durchströmten, vorzugsweise schlangenförmig verlegten Rohren gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teil der vorzugsweise horizontal verlaufenden Kühlrohre (11) Verdrängerkörper (5) eingebaut sind und deren Längsachsen parallel zur Rohrlängsachse verlaufen.

2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Verdrängerkörper (5)

zentrisch eingebaut sind und die Verdrängerachse etwa der Rohrachse entspricht.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Verdrängerachse von der Längsachse 12 des Kühlrohres 11 in Richtung auf die dem Ofeninneren abgewandte Seite achsparallel versetzt ist.

4. Schmelzofen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkörper (5) strömungstechnisch günstig gestaltet sind.

5. Schmelzofen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkörper (5) aus Rohren gebildet sind.

6. Schmelzofen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkörper (5) an den in Strömungsrichtung des Kühlwassers hinten liegenden Enden (8) offen sind.

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