DE3304187C2 - Kühlwasserbehälter für die Außenberieselung von Hochöfen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlwasserbehälter für die Außenberieselung von Hochöfen und dergleichen mit einer schräg zum Ofenpanzer gestellten Außenwand, die mit Seitenwänden versehen einen oben offenen Behälter bilden und zur Ofenwand abgedichtet oder im unteren Bereich mit Abflußöffnungen versehen sind. Die Kühlwasserbehälter, die in der Regel versetzt zwischen den Kühlkästen rund um den Ofenpanzer verteilt angeordnet sind, dienen der gleichmäßigen Verteilung des Kühlwassers bei der Außenberieselung. Durch den Erfindungsgegenstand wird die Verteilung des Kühlwassers verbessert, Störungen durch Verstopfungen vermieden und damit lokale Überhitzungen am Ofenpanzer weitgegehend ausgeschlossen. Erzielt wird die optimale Kühlwasserverteilung durch eine Außenwand des Kühlbehälters, die in Richtung des überlaufenden Kühlwassers gebogen, konvex ausgebildet ist zur Nutzung der adhäsiven Kräfte des Kühlwassers zur Oberfläche der Außenwand des Kühlwasserbehälters.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlwasserbehäller für die Außenberieselung von Hochöfen mit einer schräg zum Ofenpanzer gestellten Außenwand, die mit Seitenwänden verschen einen oben offenen, trichterförmigen

ίο Behälter bildet und zur Ofenwand abgedichtet oder im unteren Bereich mit Abflußöffnungen versehen ist. Behälter dieser Art sind in der Regel am Ofenpanzer zwischen den in der Zustellung eingesetzten Kühlkästen angeordnet Diese seit langer Zeit bekannten trichterförmigen Wasserbehälter, die insbesondere im unteren Schachtbereich und im Bereich der Rast angeordnet sind, haben die Aufgabe, das an der Außenwand versprühte und herabrieselnde Kühlwasser aufzufangen und gleichmäßig verteilt an die zu kühlende Außenwand des Ofens kontinuierlich zur Benetzung der Ofenwand weiterzuleiten. Diese Wasserbehälter weisen in der Funktion Mängel auf, weil die nach unten gerichteten Durchlässe durch die unvermeidliche Verschmutzung des Kühlwassers im Betrieb zu Verstopfungen neigen,

so daß lokale Überhitzungen an der Ofsnwandung nicht immer zu vermeiden sind. Infolgedessen laufen die Wasserbehälter über und verursachen einen hohen Wasserverbrauch, der für die Außenkühlung nur noch zum Teil genutzt werden kznn.

Um den Wasserverlust zu vermeiden und eine bessere Kühlung zu erzielen, wurde bereits eine Kühlanordnung vorgeschlagen (DE-AS 25 36 322), bei der die an sich bekannte, schräg auf den Ofenpanzer gerichtete Außenwand des Wasserbehälters, die über ihre gesamte

j^r> Länge abgedichtet und an der Oberkante mit Mitteln versehen ist, die einen definierten und in der Richtung bestimmten Abfluß des Kühlwassers ermöglichen sollen. Die Mittel bestehen aus aul eic Oberkante der schräggestellten Außenwand aufsteckbare, elastische Leisten, die, im Inneren mit Durchflußkanälen versehen, das Kühlwasser um die obere Kante der schräggestellten Außenwand und an der geneigten äußeren Seite der Außenwand in Richtung zum Ofenpanzer leiten. Obwohl mittels dieser bekannten Kühlanordnung die sonst übliche Verstopfungstendenz der Wasserbehälter vermieden wird, weist diese Kühlanordnung folgende Mängel auf:

Die aufgesteckte elastische Leiste ist mit Ausnehmungen für den Wasserabfluß verschen, die das Kühlwasser auf der gesamten Breite der Außenwand nur in einzelnen getrennten Strömen an die untere geneigte Seite der Außenwand v/eiterleiten. Diese einzelnen Wasserströme erfordern unterhalb der Wasserbehälter weitere Vorrichtungen, z. B. Wassertaschen, um die einzelnen, in Abständen getrennten vertikalen Wasserströme durch diese an der Ofenwand angeordneten Kühltaschen aufzufangen und auf die gesamte Breite unterhalb des Wasserbehälters zu verteilen. |edoch tritt in relativ kurzer Zeit, aufgrund des geringen Fassungsvolumens der Kühltaschen, eine Verschlammung auf, die eine gleichmäßige Verteilung in der Breite der zu berieselnden Fläche der Ofenwand in Frage stellt. Außerdem sind bekannte Kühlanordnungen dieser Art in der Herstellung und in der Wartung zu aufwendig.

b5 Die Aufgabe der Erfindung besteht durin, Kühlwasscrbchältcr für die Auöenberiesclung dieser Gattung derart zu verbessern, daß die vorbeschriebenen Mängel beseitigt werden. Ferner sollen die Standzeit und die

Wartungsintervalle verlängert und die K'ühlintensiiäi durch besseren Kontakt des Kühlwassers mit dem Ofenmantel, insbesondere an nach innen geneigten Flächen im Bereich der Rast, verbessert werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei Kühlwasserbchältern eingangs genannter Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Außenwand in Richtung des überlaufenden Kühlwassers von der oberen Kante bis zur unteren zur Ofenwand führenden Kante, mindestens jedoch im oberen Bereich, eine nach außen gebogene, konvexe Fläche aufweist

Ein derartig ausgebildeter Kühlwasserbehalter bewirkt, daß der Kühlwasserstrom auf der gesamten Breite gleichmäßig verteilt über die Oberkante der Außenwand der konvexen Fläche folgend im breiten Band zur Ofenwand abiließt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Moleküle einer Flüssigkeit und die einer angrenzenden Wand molekulare Anziehungskräfte (Adhäsion) ausüben und bewirken, daß der überfließende, bandartige Wassersirorn nicht der Schwerkraft folgt und senkrecht abfließt, sondern die V-räfte der Gravitation überwindet und an der gebogenen Außenwand haftend zur Ofenwandung geleitet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des an der Ofenwand angeordneten Kühlwasserbehälters.

F i g. 2 eine Querschnittszeichnung nach F i g. 1,

F i g. 3 Anschluß der Außenwand an dem Ofenpanzer,

F i g. 4 weitere Ausbildungen der gebogenen Außenwand.

Die perspektivische Darstellung der Fig. 1 zeigt einen Auschnitt einer sich in einem Winkel A nach unten verjüngenden Ofenwandung 1 mit dem Ofenpanzer 2, an der die schrägstehende, konvex ausgebildete Außenwand 3 an der unteren Kante 4 angeschv/eißt ist. Die Schweißnaht 5 kann durchgehend (in der Zeichnung nicht dargestellt), aber auch abschnittsweise, wie in Fig. 1 ersichtlich, ausgeführt werden, wobei sich im letzten Falle Durchflußöffnungen 6 für das Kühlwasser 7 ergeben. Die Durchflußöffnungen 6 können dann vorgesehen werden, wenn bei hohem Schmutzanfall eine Schlammablagerung zwischen dem Ofenpanzer 2 und der Außenwand 3 vermieden bzw. mindestens verzögert werden soll. Die konvex ausgebildete Außenwand 3 ist mit Seiienwünden 8 versehen, die ebenfalls direkt am Ofenpanzer 2 angeschweißt sind und dadurch ein oben offener Kühlwasserbehalter 9 gebildet ist. In dem Kühlwasserbehälter 9 wird das am Ofenpanzer 2 hcrabrieselnde Kühlwasser 7 aufgefangen, gestaut und gleichmäßig verteilt unterhalb des Kühlwasserbehälters 9 zum Ofenpanzer 2 weitergeleitet. Anstatt der Scitenwände 8 kann die konvex ausgebildete Außenwand 3 auch segmentartig als durchgehende ringförmige Rinne (in der Zeichnung nicht dargestelli) ut'i den gesamten Umfang des Hochofens herumgeführt werden, sofern die vorhandene Anordnung der Kühlkästen und die zugehörige Verrohrung der Wasserverteilung diese Anordnungerlaubt.

Die Seitenwände 8 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie die obere Kante 10 der Außenwand 3 überragen, um den Wasserablijß lediglich in Pfeilrichtung 11 über die äußere konvex abgebildete Außenwand 3 zu bewirken. Zweckmäßig erstrtckcn sich die Vorderkanten 12 der Seitenwände 8 vom Ofenpanzer 2 aus nach außen his zur senkrechten Lin^:o zum Scheitelpunkt Π der konvexen Flache der Außenwand 3. Diese Ausbildung ist insbesondere der Querschnittszeichnung der Fig.2 deutlich zu entnehmen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Kühlwasserbehälters 9 besteht in der Anordnung einer höhenverstellbaren Stauleiste 14, mit der die Dicke des über die konvexe Außenwand 3 abfließenden Kühlwasserbandes in Pfeilrichtung 11 durch den sich ergebenden Durchflußspalt 15 einstellbar ist. Die Stauieiste 14 besteht aus einem abgewinkelten Blechstreifen und ist zwischen den Seitenwänden 8 mittels vertikaler Führungsschlitze 16 auf die in den Seitenwänden 8 eingeschweißten Bolzen 17 aufsteckbar. Nach Einstellung des Durchflußspaltes 15 werden nicht dargestellte Muttern auf die Bolzen 17 aufgeschraubt und die Stauleiste 14 in der eingestellten Höhe 15 festgeschraubt. Bei einer rinnenförmigen Anordnung der Außenwand 3 um den ganzen Ofen ohne Seitenwände 8 kann die Stauleiste auch in Abständen mit einfachen Mitteln ai'f der oberen Kante 10 der Außenwand 3 höhenversHlbar angeordnet werden, z. B. mittels Schraubbölzen. Die höhenverstellbaren Stauschienen 14 haben ferner einen regulierenden Effekt für den kontinuierlichen Wasserabfluß für die Berieselung. Ein lokaler Wasserzufluß 18 in einer größeren Menge wird dadurch im Kühlwasserbehalter 9 staubar und reguliert den Wasserabfluß durch den eingestellten Durchflußspalt 15, wie in F i g. 2 erkennbar ist. Der bogenförmige Wasserabfluß aus dem Kühlwasserbehalter 9 durch den Durchflußspalt IS ist gegeben

durch die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlwassers in horizontaler Richtung 21 und durch die Schwerkraft in Richtung 20, die zusammen die Abflußkurve zur Senkrechten bestimmen.
Vorteilhaft ist darum die Krümmung der konvexen Fläche entsprechend dieser Kurve anzupassen, um eine gut anliegende Strömung des Kühlwassers 7 an die konvexe Außenwand 3 und damit eine intensive Nutzung der molekularen Anziehungskräfte zv/ischen den Molekülen des Kühlwassers 7 und der festen Außenwand 3 zu erreichen. Dadurch wird eine intensive Umfließung der äußeren Außenwandung 3 bis zum Ofenpanzer erzielt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist darin zu sehen, wenn im Anschluß an die konvex ausgebildete Fläche der Außenwand 3 sich im unteien Bereich eine konkave Fläche 19 zum Ofenpanzer 2 anschließt. Diese konkave Fläche 19 ist in vielen Fällen nicht unbedingt notwendig, verbessert aber die gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers 7 am Ofenpanzer 2 unterhalb des Kühlwasserbehälters 9.

Wichtig ist, daß das Kühlwasser 7 möglichst turbulenzfrei über die äußere konvexe Außenwand 3 abläuft, so d«ß zur Vermeidung wirbelauslösender Kanten die obere Kante 10 der Außenwand 3 im Bereich des Durchflußspaltes t5 strömungsgünstig abgerundet ist.

5^r) Voraussetzung für den Ablauf des Kühlwassers 7 in der gesamten Breite über die konvex ausgebildete Außenwand 3 ist eine benetzungsfähige Oberfläche. Ist die Benetzungsfähigi.eit der Oberfläche geringer, überwiegen die gegenseitigen molekularen Kräfte der Wasser-

Mi teilchen in der Flüssigkeitsmenge (Kohäsion) die zu einer mehr oder weniger starken Kontraktion des ablaufenden Wasserbandes auf der Außenwand 3 führen. Je nach Materialart genügt eine geringe Rauhigkeit, z. B. bei gewalztem Blech, die gegebenenfalls durch Sand- M strahlen der Oberfläche verbessert werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung nach Fig. 4 ist die obere Kante 10 mit einer Verzahnung versehen, die eine gute Verteilung des Kühlwassers 7

auf der gesamten Breite der Außenwand 3 sicherstellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann zu empfehlen, wenn die sonst erforderliche exakte horizontale Ausrichtung der oberen Ablaufkante 10 beim Anbau nicht mit Sicherheit gewährleistet werden kann. ■;

Da die Benetzungsfähigkeit der Oberfläche der äußeren Außenwand 3 an sich dafür verantwortlich ist, ob das Kühlwasser 7 von der oberen Kante 10 bis unterhalb des Kühlwasserbehälters 9 in der gesamten Breite abläuft, kann durch die weiteren vorteilhaften Ausbil- ι ο düngen der gewünschte breitbandige Ablauf des Kühlwassers auch bei weniger benetzungsfähigem Material erzielt werden. Hierzu sind Mittel vorgesehen, die das abfließende Kühlwasser in der Abflußrichtung seitlich führen, um der Kontraktionsneigung des Wasserbandes auf der Außenwand 3 entgegenzuwirken. Dieses Mittel kanu äü» in PiüSrichtung ! i angeordneten Erhebungen 23 auf der Außenwandung 3. z. B. aus Drähten, die auf der Oberfläche angeordnet sind, oder durch aus der Oberfläche herausragende Sicken. Dieser Effekt kann auch durch die Verwendung von Wellblech 24 erzielt werden, wobei sich gleichzeitig der vorbeschriebene Effekt einer Verzahnung gemäß Pos. 22 an der oberen Kante 10 ergibt.

Kühlwasserbehälter für die Außenberieselung von Hochöfen sind einfach herzustellen und erlauben die Verwendung von unterschiedlichen Werkstoffen und Anpassung einer ^sierfür zweckmäßigen Ausführungsform, womit in jedem Falle eine optimale Verteilung und damit verbundene effektive Kühlung erreicht wer- jo den kann.

Der Kühlwasserbehälter ist auch für andere metallurgische öfen sowie für Einrichtungen und Anlagen, z. B. für Aufgaben der Kühlung und des Wärmeaustausches,

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. KOhlwasserbehälter für die Außenberieselung von Hochöfen mit einer schräg zum Ofenpanzer gestellten Außenwand, die mit Seitenwänden versehen einen oben offenen, trichterförmigen Behälter bildet und zur Ofenwand abgedichtet oder im unteren Bereich mit Abflußöffnungen versehen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (3) in Richtung (11) des überlaufenden Kühlwassers (7) von der oberen Kante (10) bis zur unteren zur Ofenwand führenden Kante (4), mindestens jedoch im oberen Bereich, eine nach außen gebogene, konvexe Fläche aufweist

2. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die gebogene Fläche mindestens von der oberen Kante (11) bis etwa zur Projektionssenkreshten (20) eine der Ablußkurve durch die horizontale Abflußgeschwindigkeit und der Schwerkraft bestimmte, entsprechend angepaßte Ausbildung aufweist

3. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der konvex gewölbten Fläche der Außenwand (3) im unteren Bereich zum Ofenpanzer (2) eine konkav gewölbte Fläche (19) anschließt

4. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die obere Kante (10) abgerundet ist

5. Kühlwasserbehä'irter nav'\ Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet laß die Seitenwände (8) über die obere Kante (10) der Auf -.nwand (3) hinausragen.

6. K.ühlwasserbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorderkanten (12) der Seitenwände (8) oberhalb der konvexen Flächen der Außenwand (3) vom Ofenpanzer (2) nach außen bis zu der Senkrechten (20) zum Scheitelpunkt (13) erstrecken.

7. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (4) der Außenwand (3) in Längsrichtung am Ofenpanzer (2) durchgehend oder zur Bildung von zusätzlichen Durchflußöffnungen (6) abschnittsweise verschweißt (5) sind.

8. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenwänden (8) in einem Abstand über der oberen Kante (10) der Außenwand (3) eine Stauschiene (14) angeordnet ist.

9. Kühlwasserbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauschiene (14) mittels Verschraubungen (17) in vertikalen Führungsschlitzen (16) höhenverstellbar ausgebildet ist

10. Kühlwasserbehälter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante (10) der Außenwand (3) mit einer Verzahnung (22) versehen ist.

11. Kühlwasserbehälter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (3) mit in Ablaufflußrichtung (11) ausgerichteten Erhebungen (23) in Form lion aufgesetzten Drähten oder Sicken ausgestattet ist.

12. Kühlwasserbehälter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (3) aus gewelltem

Material gefertigt ist.