DE3419707A1

DE3419707A1 - Kuehlkasten fuer einen eisenschmelzofen

Info

Publication number: DE3419707A1
Application number: DE19843419707
Authority: DE
Inventors: Michinori Fukuyama Hiroshima Hattori; Kazunori Hiroshima Niiya
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1984-11-29
Also published as: DE3419707C2; US4619442A; ZA843935B; JPS59219405A; JPH0357161B2

Description

Kühlkasten für einen Eisenschmelzofen

Oie Erfindung betrifft einen Kühlkasten für die Kühlanlage eines Hochofens für die Eisenerzeugung.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung zunächst ein bekannter Kühlkasten beschrieben.

Als Kühleinrichtung für einen Hochofen gibt es außer einem Kühlbalken einen austauschbaren Kühlkasten, wie er in Fig.1 dargestellt ist. Der dargestellte Kühlkasten 10 besteht im allgemeinen aus Messingguß und istmit zwei bis sechs Wasserkanälen 11 versehen, die miteinander in Verbindung stehen. Wie es in Fig.2 dargestellt ist, ist der Kühlkasten 10 in die Wand des Ofenschachtes 20 eingebaut, um die Auskleidungssteine 21 und den Stahlmantel 22 zu schützen, indem Wasser durch den Kühlkasten geleitet wird. Die Auskleidungssteine nehmen in ihrer Stärke mit einer gewissen Verschleißgeschwindigkeit mit zunehmender Lebensdauer des Ofens ab. Fig.3a und 3b zeigen den Verschleiß der Auskleidungssteine in zwei öfen. Untere Bereiche der Schächte, etwaMO m von der Blasform wurden gemessen, und in Fig.4 ist in einer graphischen Darstellung die Reststärke der Auskleidungssteine 21 zusammen mit der Betriebsdauer in Jahren der beiden öfen dargestellt. Wenn die Auskleidungssteine 21 im Ofen im Laufe der Betriebsdauer in ihrer Stärke abnehmen, wird das vordere Ende des Kühlkastens im Ofen freigelegt, wie es in Fig.5 dargestel It ist. An diesen freiliegenden Teil greift direkt das Gas im Ofen (1000 bis 1400⁰C) an, so daß die Hitzebelastung vom Ofen größer wird und eine Abganggefahr durch das geschmolzene Material entsteht, wie es im Flußdiagramm von Fig.6 dargestellt ist.Wenn die Hitzebelastung plötzlich aufgrund eines Rutschens, bei-

spielsweise eines Stürzen des Möllers) auf die Ofenwand einwirkt, kommt das Kühlwasser im Kühlkasten 10 zum Kochen und tritt die Erscheinung des Wasserschlags aufgrund von Dampfschwingungen im Kühlkasten 10 auf. Wenn ein Verbindungsrohr (Zuleitungsrohr, Flanschdichtung) zum Kühlkasten durch den Wasserschlag beschädigt wird, wird die Wasserversorgung des Kühlkastens 10 unterbrochen und geht der Kühlkasten 10 durch das geschmolzene Material verloren. Wenn das Wasser im Kühlkasten siedet, geht Druck verloren, da Dampf in den Wasserableitungsrohren gebildet wird, so daß der Druck im Kühlkasten größer als der Versorgungsdruck des Kühlwassers wird, und die Wasserversorgung zum Kühlkasten 10 unterbrochen wird. Der Kühlkasten 10 schmilzt schließlich weg.

Der Kühlkasten 10 wird vor einem Verlust durch Wegschmelzen dadurch bewahrt, daß die Wasserversorgungsmenge erhöht wird, oder daß an der Ofeninnenseite Mörtel oder andere Ofenausmauerungen vorgesehen werden. Die zuerst genannte Erhöhung der Wasserversorgung erhöht die Stromkosten zum Pumpen des Wassers, so daß unvermeidlich die Roheisenkosten ansteigen. Der Kühlkasten 10 kann vor einem Verlust durch Wegschmelzen zwar bewahrt werden, der freiliegende Teil am vorderen Ende biegt sich jedoch nach unten, was beträchtlich ein gleichmäßiges Absinken des Möllers im Ofen behindert. Wenn die Lebensdauer des Ofens lang ist, werden im allgemeinen die Ofenverhältnisse etwas instabil und nimmt das Brennstoff verhältnis zu. Diese unerwünschten Entwicklungen hängen von einem unregelmäßigen Absinken des Möllers ab.

Von diesem Standpunkt aus ist der herkömmliche Kühlkasten 10, wie er in Fig.1 dargestellt ist, in jüngster Zeit mit Mehrfachkanälen zum Einsatz in einem neuen Hochofen versehen worden, der neu angeblasen wird und dessen Kühlsystem auf Kühlkasten beruht.

Der beschädigte Kühlkasten 10 kann ausgetauscht werden, die Steine 21 in der unmittelbaren Nähe des Kühlkastens werden jedoch beim Austausch stark beschädigt, so daß bei häufigem Austausch der Eisenmantel 22 reißen würde.

Durch die Erfindung sollen die Mängel des bekannten Kühlkastens beseitigt werden, wobei erfindungsgemäß der Kühlkasten in eine Vielzahl von Kammern in Richtung zum Ofen unterteilt ist, und jede Kühlkammer mit einem Wasserrohr in Verbindung steht, so daß das Wasser unabhängig zu-und abgeführt wird. Wenn der Kühlkasten durch Schmelzen beeinträchtigt wird, da ein Verschleiß der Auskleidungssteine auftritt, ist es nicht mehr notwendig, den Kühlkasten auszutauschen. Die Menge an Kühlwasser kann gesteuert werden.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 einen herkömmlichen Kühlkasten,

Fig.2 eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Ofenschachtes, in den der herkömmliche Kühlkasten eingebaut ist,

Fig.3a und b in Querschnittsansichten den Verschleiß der Auskleidungssteine im Ofen,

Fig.4 in einer graphischen Darstellung die Reststärke der Auskleidungssteine des Ofens über die Betriebsjahre,

Fig.5 den freigelegten Zustand des Kühlkastens im

Ofen, wenn die Auskleidungssteine verschlissen sind,

Fig.6 in einem Flußdiagramm den Fortschritt des Verschleißes des Kühlkastens,

Fig.7 den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kühlkastens»

Fig.8 den Einbau des Kühlkastens beim Aufbau des Ofens,

Fig.9 den Kühlkasten in der Mitte der Lebensdauer des Ofens, und

Fig.10 den Kühlkasten im letzten Teil der Betriebsdauer des Ofens.

Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlkastens 1, der in eine Vielzahl von Kühlkammern unterteilt ist, die unabhängig voneinander mit den Wasserrohren 4 bis 7 jeweils in Verbindung stehen.

Der Kühlkasten 1 ist in Richtung auf das Ofeninnere bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in eine vordere Kühlkammer 2 und eine hintere Kühlkammer 3 durch eine Trennwand 8 unterteilt. In der vorderen Kühlkammer 2 verlaufen abwechselnd von der Trennwand 8 und der Kühlkammerwand Teilwände 9, so daß vier Kanäle 11 gebildet sind. Auch in der hinteren Kühlkammer 3 sind Teilwände 9 vorgesehen, so daß vier Wasserkanäle 11 gebildet sind. Die Anzahl der Kanäle ist natürlich nicht auf die dargestellten vier Kanäle beschränkt.

Die Wasserrohre 4 und 5 stehen mit der vorderen Kühlkammer 2 zum Zuleiten und Ableiten des Wassers in Verbindung,während die Wasserrohre 6,7 mit der hinteren Kühlkammer 3 zum selben Zweck in Verbindung stehen.

Das Wasser vom Wasserrohr 4 geht durch jeden der Kanäle 11

der vorderen Kühlkammer 2 und fließt vom Wasserrohr 5 ab, während das Wasser vom Wasserrohr 6 durch die Kanäle 11 der hinteren Kühlkammer 3 geht und aus dem Wasserrohr 7 herausfließt.

Fig.8 zeigt ein Beispiel, wie der Kühlkasten 1 vom Stahlmantel 22 des Ofenschachtes in Richtung auf das Ofeninnere eingebaut wird. Der Ofen ist mit Steinen 21 ausgekleidet,und die vordere Kühlkammer 2 ist in Richtung auf die Ofenmitte festgelegt.

Der Kühlkasten 1, der in der obigen Weise eingebaut ist,wird mit mehrjähriger Betriebsdauer des Ofens verändert.

1) Anfängliche Betriebsdauer (Anblasen bis etwa drei Jahre)

Während dieser Zeit sind die Auskleidungssteine 21 im Ofen unbeschädigt, wie es etwa in Fig.8 dargestellt ist. In üblicher Weise wird der Kühlkasten 10 mit einer Wasserversorgungsmenge von 4 t/h betrieben. Der erfindungsgemäße Kühlkasten 1 ist etwa auf der Hälfte durch die Trennwand 8 unterteilt, so daß aufgrund der Tatsache,daß der Erwärmungsbereich der vorderen Kühlkammer 2 etwa gleich der Hälfte des gesamten Kühlkastens ist, eine Wasserversorgungsmenge von 2 t/h ausreicht. Die hintere Kühlkammer 3 wird ausreichend mit dem darin fließenden Wasser versorgt. Der gesamte Kühlkasten 1 kann daher insgesamt mit 3 t Wasser pro Std. gekühlt werden. Das von der vorderen Kühlkammer 2 abgeführte Wasser kann in die hintere Kühlkammer 3 geleitet werden. In diesem Fall wird weiterhin Wasser eingespart.

2) Mittlere Betriebsdauer (etwa drei bis sieben Jahre vom Anblasen)

Die Auskleidungssteine 21 sind abgenutzt, und das vordere

Ende des Kühlkastens 1 liegt frei, wie es in Fig.9 dargestellt ist. Durch diesen Verschleiß wird der Erhitzungsbereich der vorderen Kühlkammer 2 nicht verändert, durch das Freiliegen wird jedoch die aufgenommene Wärmemenge erhöht. Die Menge an zugeführtem Wasser beträgt daher in üblicher Weise 6 t/h als Gegenmaßnahme zu Schmelzverlusten des Kühlkastens 10. Da beim erfindungsgemäßen Kühlkasten 1 der Erhitzungsbereich der vorderen Kühlkammer 2 etwa gleich der Hälfte des gesamten ist, wie es oben beschrieben wurde, reicht eine Wasserversorgungsmenge von 3 t/h aus, wobei die hintere Kühlkammer 3 mit 1 t Wasser pro Std. versorgt wird. Die Menge an zugeführtem Waser beträgt daher insgesamt 4 t/h, was somit eine Wassereinsparung von 2 t/h bedeutet.

Wenn die vordere Kühlkammer 2 durch Schmelzen ausfällt, wird die Zuführung und Abführung des Wassers unterbrochen und gleichzeitig die der hinteren Kühlkammer gelieferte Wassermenge von 1 t/h auf 4 t/h erhöht.

Die vordere Kühlkammer 2 schmilzt bei der Unterbrechung der Wasserversorgung zwar weg, der Ausfall des Kühlkastens durch Wegschmelzen wird jedoch durch die Trennwand 8 aufgehalten, so daß danach das Kühlsystem des Kühlkastens nur noch von der hinteren Kühlkammer 3 abhängt. Wenn der Mörtel oder die anderen Auskleidungen weggeblasen sind, können die Wasserrohre 4 und 5 als Au sk leidungszu1ieferöffnungen dienen .

3) Endbetriebsdauer (etwa sieben bis zehn Jahre nach dem Anblasen)

Die Steine 21 sind beträchtlich verschließen und nahezu die gesamte vordere Kühlkammer 2 ist abgeschmolzen. Der Ausfall durch Abschmelzen wird jedoch durch die Trennwand 8 der hinteren Kühlkammer 3 aufgehalten, wie

es in Fig.10 dargestellt ist, so daß der Kühlkasten 1 ein Profil mit der Hälfte bis einem Drittel der Länge der Anfangsbetriebsdauer hat.

Während in herkömmlicher Weise der hinteren Kühlkammer 10 t Wasser pro Std. zugeführt werden müssen, reicht in diesem Fall eine Wasserversorgung von 5 t/h aus.

Schließlich kann die Reststärke der Auskleidungssteine für ein langes Zeitintervall durch Kühlen der hinteren Kühlkammer 3 beibehalten werden. Es kann gesagt werden, daß bei einer Stärke der Auskleidungssteine von 200 mm der Stahlmantel durch Rotglut nicht reißt. Wenn daher der erfindungsgemäße Kühlkasten 1 verwandt wird, wird die im Ofen sonst auftretende Beeinträchtigung im letzten Betriebszeitraum stark vermindert.

Obwohl die vordere Kühlkammer des erfindungsgemäßen Kühlkastens durch Abschmelzen aufgrund eines Verschleißes der Ofenauskleidungssteine ausfallen kann, steht weiterhin eine Kühlung durch die hintere Kühlkammer zur Verfügung, so daß es nicht mehr nötig ist, den Kühlkasten auszutauschen. Beschädigungen der Ofenauskleidungssteine in der Nähe des Kühlkastens, die unvermeidlich durch den Austausch des alten Kühlkastens durch einen neuen bewirkt werden, können daher vermieden werden. Der erfindungsgemäße Kühlkasten hat eine ausgezeichnete Wirkung auf die Verlängerung der Betriebsdauer des Ofens in der Verbindung mit der Fortsetzung der dadurch erzielten Kühlwirkung. Die vordere Kühlkammer schmilzt allmählich mit Verschleiß der Auskleidungssteine weg, wobei aufgrund der Tatsache, daß der Kühlkasten in seiner Länge kontrolliert werden kann, keine Gefahr besteht, daß der vordere Teil des Kühlkastens sich nach unten biegt, wie es beim herkömmlichen Kühlkasten der Fall ist. Ein gleichmäßiges Absinken des Möllers ist daher in vorteilhafter Weise sichergestellt, so daß

die Ofenverhältnisse bis zur letzten Betriebsdauer des Ofens stabil bleiben können. Der erfindungsgemäße Kühlkasten ist in eine Vielzahl von Kühlkammern über seine Länge unterteilt, wobei dann, wenn der vordere Teil des Kühlkastens wegschmilzt, es ausreicht, Wasser der verbleibenden Kühlkammer zuzuführen. Die Wasserversorgungsmenge kann gegenüber dem herkömmlichen Kühlkasten verringert werden, und es können Stromkosten für die Waserzulieferungsenergie eingespart werden. Dementsprechend nehmen die Kosten für das Roheisen ab.

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- Leerseite -

Claims

Dr. F. 3Äsnnet*ein.sfert^*- DY... E. Assmann « , 1 07Π7

Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. ⁰^"'³

PATE NTA N WA LT E

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li P-84511-688

NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA, Tokyo, Japan

Kühlkasten für einen Eisenschmelzofen

PATENTANSPRÜCHE

Kühlkasten für einen Eisenschmelzofen, dadurch gekennzeichnet, daß er in eine Vielzahl von Kammern in Richtung auf den Ofen unterteilt ist, von denen jede mit einem Wasserrohr in Verbindung steht, so daß das Wasser unabhängig zu- und abgeführt wird.

Kühlkasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß er in eine vordere Kühlkammer und eine hintere Kühlkammer durch eine Trennwand unterteilt ist, wobei in der vorderen Kühlkammer Teilwände von der Trennwand und der Kammerwand selbst verlaufen, so daß Wasserkanäle gebildet sind, während die hintere Kühlkammer mit Trennwänden zur Bildung von Wasserkanälen versehen ist,

3. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Wasserrohre mit der vorderen Kühlkammer in Verbindung stehen, während die anderen Wasserrohre mit der hinteren Kühlkammer in Verbindung stehen, um das Wasser zu- und abzuführen.

4. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserrohre als Mündungen zum Einblasen von flüssigem Auskleidungsmaterial dienen.