DE3820448A1

DE3820448A1 - Gekuehltes wandelement fuer metallurgische oefen

Info

Publication number: DE3820448A1
Application number: DE19883820448
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Schuemers; Arthur Dipl Ing Kiesow
Original assignee: Thyssen Edelstahlwerke AG
Current assignee: Thyssen Stahl AG
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-12-21

Description

Die Erfindung betrifft ein gekühltes Wandelement für metallurgische Öfen, insbesondere Elektro-Lichtbogenöfen, für den Bereich oberhalb des Schmelzbadspiegels.

Zur Einsparung von Feuerfest-Zustellung metallurgischer Öfen zum Schmelzen und/oder Behandeln von Metallen oder Metallegierungen, insbesondere von Stahllegierungen, ist es bekannt, Kühlmittel, vorzugsweise wasserführende Leitungen in die Zustellung oder anstelle der Zustellung einzusetzen. Dieser Aufbau des oberen Teils des metallurgischen Gefäßes hat sich jedoch als zu kurzlebig erwiesen, denn nach verhältnismäßig kurzer Zeit versprödete die Ofenwandung durch Temperaturwechsel und Diffusionsvorgänge, und es entstanden Risse, die zur Unbrauchbarkeit der Gefäßwandung führten.

Besonders gravierend haben sich örtliche Aufschmelzungen und Auswaschungen erwiesen, die aufgrund punktueller Überhitzungen im Bereich elektrischer Überschläge in der Nähe der Elektroden entstehen.

Die Erfindung bezweckt, den oberhalb des Schmelzbadspiegels liegenden Teil der Wandung des metallurgischen Gefäßes aus mit Heißwasser unter einem Druck von 20 bis 25 bar gekühlten Wandelementen aufzubauen, die ohne schützende Feuerfest-Zustellung der von der Schmelze abgegebenen Wärmestrahlung ausgesetzt sind und eine erhöhte Haltbarkeit von einigen Tausend Chargen besitzen. Dabei sind auch wirtschaftliche Gesichtspunkte, wie konstruktiv einfacher Aufbau, einfache Fertigung, geringer Materialauf wand, zu berücksichtigen, um die betriebliche Einführung der Wandelemente zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Wandelements für metallur gische Öfen, welches auf der dem Ofeninnern zugewandten Fläche mit einfachen Mitteln gegen Wärmestrahlung vom Schmelzbad, aber auch gegen örtliche Aufschmelzungen bei punktuellen Überhitzungen wirkungsvoll geschützt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Wandelement für metallurgische Öfen für den Bereich oberhalb des Schmelzbadspiegels vorgeschlagen, welches aus mehreren nebeneinander liegenden kühlwasser führenden Metallrohren besteht, die mindestens auf ihren dem Ofeninnern zugewandten Flächen vollständig mit einer Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung versehen sind. Die Kupferschicht auf der der Strahlung durch die Schmelze zugewandten Fläche des erfindungsgemäßen Wandelements leitet aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer die aufgenommene Wärme sehr schnell weiter, verteilt damit die Wärme gleichmäßig auf die gekühlte Fläche des Wandelements und sorgt so für eine schnelle Wärmeabfuhr, die auch bei örtlichen Überhitzungen Materialschädigungen verhindert. Darüber hinaus bleibt die Kupferschicht duktil und verhindert die bisher beobachtete Rißbildung infolge Brüchigwerdens des Materials für das Wandelement. Außerdem ist die Kupferschicht unanfällig gegen Lötbruch. Die vorzugsweise 6 bis 10 mm dünne Schicht aus Kupfer oder einer Kupferle gierung kann durch bekannte Verfahren (Walz-, Spreng- und Schweißplattie rung) auf das Wandelement aufgebracht werden. Die Wandstärke der Metall rohre soll 2 bis 6 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm betragen.

Für die bauliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen gekühlten Wandelements werden die in den Unteransprüchen beschriebenen Ausführungen bevorzugt. Diese werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung ein kühlmitteldurch flossenes Wandelement in einer Ausführung,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt eines in anderer Weise ausgebildeten Wandelements,

Fig. 3 den Querschnitt einer abgewandelten Ausführung des Wandelements,

Fig. 4 den Querschnitt eines Wandelements mit zwei weiteren Ausgestal tungen für die Kühlung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung für ein gekühltes Wandelement gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine Ansicht des Wandelements und

Fig. 7 eine Seitenansicht desselben.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 liegen mehrere Heißwasser-durchflossene Metallrohre 1 nebeneinander und berühren sich jeweils längs einer Mantel linie. Durch Aneinanderschweißen können die Rohre zu einem Wandelement gefügt werden. Auf der dem Ofeninnern zugewandten Fläche sind die das Wandelement bildenden Metallrohre 1 mit einer Schicht 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung versehen.

Bei der Ausführung des Wandelements nach Fig. 2 liegen die Metallrohre 1 im Abstand nebeneinander. Die Abstände sind durch Stege 3 oder Distanz streifen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung überbrückt. Die Stege 3 sind durch Schweißnähte 4 mit den Rohren verbunden. Die Metallrohre 1 können nahtlos oder aus gebogenem und durch eine Längsschweißnaht 5 zugeschweißtem Blech hergestellt werden.

Im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 besteht das Wandelement aus einer Metallplatte 6, die auf einer Seite mit einer Kupferschicht 2 versehen ist. Auf der rückwärtigen Seite der Platte 6 sind abstandsweise nebeneinander verlaufende Metallrohr-Halbschalen 7 angeschweißt. Die Metallplatte 6 und die Metallrohr-Halbschalen 7 bestehen bevorzugt aus einem un- oder niedriglegierten Stahl, welcher die erforderliche Wärmeleit fähigkeit aufweist.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 3, bei der Metallrohr-Halbschalen 7 bzw. L-Profile geschultert sind, d.h., sie stützen sich jeweils aufeinander ab und sind an den Stoßstellen 8 mitein ander verschweißt.

Bei der Ausführung des Wandelements gemäß der Erfindung nach Fig. 5 ist die Metallplatte 6 a gewellt, und die Ausbauchungen bilden die eine Hälfte des Kühlkanals und die gegenüberliegend angeschweißte Metallrohr- Halbschale 7 den anderen Teil des Kühlkanals.

In Fig. 6 ist die Ansicht eines kompletten Wandelements aus Metallrohren 1 dargestellt, die endseitig durch Rohrkrümmer 10 zur Ausbildung eines meanderförmigen Kühlkreislaufs untereinander verbunden sind. Die Zu- und Ableitung des unter hohem Druck von 20 bis 25 bar stehenden Heißwassers erfolgt über die rückwärtigen Rohranschlüsse 11, 12. Mittels Haken 13 ebenfalls an der rückwärtigen Seite des Wandelements kann dieses an eine Stützkonstruktion angehängt werden.

Claims

1. Gekühltes Wandelement für metallurgische Öfen, insbesondere Elektro- Lichtbogenöfen, zur Anbringung im Bereich oberhalb des Schmelzbadspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß es aus mehreren übereinander liegenden waage rechten kühlwasserführenden Metallrohren (1, 7, 9) besteht, die mindestens auf ihren dem Ofeninnern zugewandten Flächen mit einer Schicht (2) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung versehen sind.

2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrohre (1, 7) auf Abstand voneinander liegen und die Abstände durch an den Metallrohren befestigte, insbesondere aufgeschweißte Stege (3) aus Kupfer oder Kupferlegierung überbrückt sind.

3. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallplatte (6) einseitig mit einer Plattierung (2) aus Kupfer oder Kupferlegierung versehen ist und auf der der Plattierung abgewandten Fläche mit Kühlmittel kanäle bildenden Metallprofilen (7, 9) besetzt ist.

4. Wandelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (6 a) gewellt ist und die Ausbauchungen mit den Metallrohr-Halbschalen (7) Kühlkanäle bilden.

5. Wandelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallprofile Rohrhalbschalen (7) sind.

6. Wandelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallprofile L-Profile (9) sind.

7. Wandelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhalbschalen (7) bzw. L-Profile (9) geschultert sind (Fig. 4).

8. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) bzw. die Metallplatte (6) und die Metallprofile (7, 9) aus unlegiertem oder niedriglegiertem Stahl mit relativ hoher Wärmeleit fähigkeit bestehen.

9. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Metallrohre (1) bzw. der Metallplatte (6) und der Metallprofile (7, 9) 2 bis 6 mm beträgt.

10. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Kupferschicht (2) 6 bis 10 mm beträgt.

11. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht (2) mit dem Grundwerkstoff der Metallrohre (1) oder der Metallplatte (6) metallisch verbunden ist durch Walz-, Spreng- oder Schweißplattierung.

12. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrohre (1) bzw. die Metallprofile (7, 9) an ihren Enden zur Ausbildung meanderförmiger Kühlkanäle untereinander verbunden sind (Fig. 6).