DE3035299A1 - Kuehlelement fuer lichtbogenoefen, sowie aus diesen kuehlelementen gebildete lichtbogenofenwand - Google Patents

Description

• Kühlelement für Lichtbogenöfen, sowie aus diesen Kühlelementen gebildete Lichtbogenofenwand.
• Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für Lichtbogenöfen, welches im wesentlichen aus plattenfönniyen, zylindrisch gekrümmten, aus einzelnen Rohren bLs bestchenderl Rohrserpentinensätzen gebildet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine aus diesen Kühlelementen gebildete Lichtbogenofenwand.
• Durch die deutsche Patentanmeldung Nr'P 28 54 306.8 ist eine Kühlung von Lichtbogenöfenwänden mittels einer Rühlmittelzirkulation in Rohrserpentinen bekannt geworden, welche sich inzwischen in der Praxis so gut bewährt hat, dass der Ilersteller für eine solcherart yekühlte Ofenwalld eine Gewährleistung bis zu 2000 Chargen geben kann; was im Vergleich zum vorhergehenden Stand der Technik einen entscheidenden Fortschritt bedeutet.
• Kennzeichnende Merkmale dieser neuen~Ofenkühlung sind unter anderem die Unterteilung der Ofenwand in einzelne Segmente von Kühlelementen in Rohrserpentinenausführung und die Anordnung der einzelnen Rohre in einer sogenannten Rohr-an-Rohr-Konstruktion, d.h. einer Anordnung der Rohre dicht aneinanderliegend. Diese dicht aneinanderliegenden Rohre werden dann in Längsrichtung miteinander verschweisst um auf diese Weise ein formsteifes, stabiles Bauteil zu bilden. Die einzelnen Rohrsegmente mit je einem unabhängigen Einlauf und einem Auslauf für das Kühlmittel sind bei dieser Konstruktion in feuerfeste Isoliermasse eingebettet und, bilden mit letzterer Baueinheiten, welche bei Bedarf einzeln ausgetauscht werden können.
• Dieses Kühlkonzept für Lichtbogenofenwände hat sich, wie gesagt, im grossen und ganzen hervorragend bewährt. Es haben sich jedoch inzwischen verschiedene Verbesserungsmöglichkeiten herauskristallisiert, welche Gegenstdnd der vorlieyenden Anmeldung sind.
• Es konnte z.ß. festyestellt werden, dass in vereinzelten Fällen und bei extremer thermischer Beanspruchung die Schweissnähte zwischen den einzelnen, aneinanderliegenden Rohren zum Teil nicht standhielten, wodurch jedoch die Stabilität der Ofenwand keinerlei Einbusse erlitt aber sich mit der Zeit Kerbwirküngseffekte aufbauten, die schliesslich zu Rissen (Leckagen) führen konnten. Darüberhinaus war die Verschweissung der beiden aneinanderliegenden Rohre zur Badseite hin deshalb unvorteilhaft, da einerseits ungünstige Wärmebrücken durch erhöhte Materialansammlungen entstanden und andererseits die Verschweissung eine Gefügeänderung im Rohrmaterial mitsichbrachte. Die Ueberlagerung der thermischen Wechselwirkungen auf das so veränderte Rohrmaterial und sein Gefüge neigte bei extrem hoher thermischer Belastung zur Rissbildung.
• Es hat sich desweiteren herausgestellt, dass das dichte Aneinanderliegen der Rohre eine weitere Unzulänglichkeit beinhaltet in dem Sinne, dass hierdurch eine zwar wellenförmige, jedoch immerhin i:'eltj v &j 3L;Itttlachige Kühloberfläche entsteht, was den Aufbau eines wärmedämmenden Schlackenbelags zur Ofeninnenseite nicht sehr begünstigt. Die anfänglich vorhandene Vergussmasse, mit Welcher die Rohre belegt werden, erfährt nämlich im Laufe der Betriebszeit eine Erosion, die bis zur Freilegung der Rohre gehen kann. Es ist dann wünschenswert, wenn sich anstelle dieser freigelegten Rohroberfläche auf den Rohren bereits ein Schutzbelag aus Ofenschlacke bildet, der die Funktion der Auskleidung zum Teil übernimmt. Es ist nun klar, dass die gewünschte Schlackenschicht umso weniger fest in sich aufgebaut ist und haftet, je glatter die Oberfläche der Kühlsegmente ist und je weniger Haftflächen sich anbieten.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, vorstehende Unzulänglichkeitendes Standes der Technik zu vermeiden und Kühlelemente der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei welchen'die Rissneigungen bei zwei nebeneinanderliegenden Rohren vermindert werden und gleichzeitig eine optimale Haftoberfläche für einen wärmedämmenden Schutzbelag aus Ofenschlacke gebildet wird.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kühlelement der eingangs erwähnten Gattung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet.
• Ein wesentlicher Vorteil der nunmehr aufgelockerten gegenseitigen Anordnung der Rohre besteht in einer dadurch geschaffenen grösseren "Griffigkeit" der Kühlelementinnenseite, wodurch die Bildung einer wärmedämmenden Schlackenschicht im Laufe der Betriebszeit des Ofens stark begünstigt wird. Die Haftung dieser Ofenschlacke am Kühlelement kann zusätzlich von Hafteisen unterstützt werden. Diese Wärmedänunung ha den Vorteil, dass weniger Wärme durch das Kühlmittel abgeführt wird und dementsprechend weniger dem Schmelzprozess entzogen wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher b'cIrib£n.
• Es zeigen: Figur 1, die Vorderansicht eines Kühlelementes; Figur 2, die Draufsicht auf einen Querschnitt durch das Element der Figur 1.
• Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Kühlelement 4, dessen Funktion in obenerwähnter Patentanmeldung näher beschrieben wird, mit Anschlüssen 6 und 8 für die Zu-' und Abfuhr eines Kühlmittels.
• Im Gegensatz zum Kühlelement gemäss erwähnter Patentanmeldung lieyen zwei benachbarte Rohre, wie z.B. die Rohre 10 und 12, nicht mehr in verschweisstem Beruhrungskontakt nebeneinander, sondern sind durch einen Spalt 14 von bestimmter Weite voneinander getrennt. In der Praxis-hat sich eine Spaltweite von ca. 3 bis 8 mm bei einem Rohraussendurchmesser von ca. 90 mm als günstig erwiesen. Um das Kühlelement nach der Ofenaussenseite 16 hin abzuschliessen und zur Schaffung einer zusätzlichen mechanischen steifheit, sind je zwei benachbarte Rohrstücke mittels längsangeordneter Blechstreifen 18 miteinander .verschweisst.
• Im Gegensatz zu den bekannten Kühlelementen deren Rohre über die ganze Länge miteinander verschweisst sind, sind die Blechstreifen 18 nur an einzelnen Stellen (19) mit den Rohren 10 verschweisst. Dabei wird, zwecks Vermeidung von Materialgefügeänderungen bewusst jede überflüssige Schweissnaht und eine Anhäufung von Nähten, insbesondere zur Badseite hin vermieden.
• Durch diese Anordnung der Blechstreifen entstehen Hohlräume 20 zwischen den Rohren und den Blechstreifen, welche in günstiger Weise mit einer Torkretierungsmasse aufgefüllt werden können. Die Haftung dieser Masse am Kühlelement kann durch eine geeignete Anzahl von Hafteisen 22 zwischen den zwei Rohren gefördert werden'wobei diese Hafteisen gleichzeitig als Distanzs-tücke fungieren. Mit 24 ist eine wärmedämmende Schlackenschicht bezeichnet.
• Ein zusätzlicher Isoliereffekt ergibt sich aus der dünnen Luftschicht, welche sich mit der Zeit aufgrund der thermischen Wechselbeanspruchung zwischen der aufgebauten Schlackenschicht und der Rohroberfläche bildet.
• Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Summe der aufgeführten Massnahmen zur Verbesserung der Standzeit der Ofen-Kühlelemente nte~tührt und eine günstigere Wärmedämmung erreicht wird, wodurch dem Ofen nicht mehr als bedingt Schmelzwärme entzogen wird. So wurde z.B. bei einer Kühlwasser-Vorlauftemperatur von 10-200C und einem # T von 100C ein Kühlwasserbedarf von nur max. 80 L/Min. m² festgestellt.
• Durch Aneinanderreihen einer entsprechenden Anzahl der beschriebenen Kühlelemente kann, analog zu den Kühlelementen gemäss der eingangs erwähnten Patentanrneldung, die ganze Seitenwand des Lichtbogenofens gebildet werden.
• Hierbei werden an den dafür vorgesehenen Stellen der Seitenwand bestimmte Kühlelemente in passender Gestaltung ausgeführt (nicht gezeigt) um Platz zu lassen für Durchlässe. L e e r s e i t e

Claims (6)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kühlelement für Lichtbogenöfen, welches im wesentlichen aus plattenförmigen, zylindrisch gekrünmten, aus einzelnen Rohren bestehenden Rohrserpentinensätzen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei benachbarte, parallel nebeneinanderverlaufende Rohrstücke der Rohrserpentinen durch einen Spalt (14) getrennt sind und an der durch die Krümmung gebildeten konvexen Aussenseite mittels Blechstreifen (18) miteinander verschweisst sind.
2. 2. KühlelemenL nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre einen Aussendurchmesser von ca. 90 nun habe und der Spalt (14) 3 bis 8 nuii weit ist.
3. 3. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufenden Blechstreifen (18) nur an einzelnen Stellen (19) mit je zwei benachbarten Rohren (10, 12) verschweisst sind.
4. 4. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch Hafteisen (22) zwischen zwei benachbarten Rohren.
5. 5. Kühlelement nach den Ansprüchen 1 his 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (20) zwischen den einzelnen Rohren und den Blechstreifen (12) mit einer Torkretiermasse (20) gefüllt werden.
6. 6. Lichtbogenofenwand bestehend aus Kühlelementen gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5;