DE4031378A1 - Dehnfaehiges gefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dehnfähiges Gefäß, das häufig großen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist.

Trotz isolierender oder feuerfester Ausmauerungen sind die Außenwandungen von Gefäßen, die Produkte mit Temperaturen von über 1000°C aufzunehmen haben oder in denen Produkte bei solchen und höheren Temperaturen hergestellt werden, großen Temperaturschwankungen und damit beträchtlichen Volumen- bzw. Längenausdehnungen unterworfen, sofern die Gefäße häufig gefüllt und entleert werden oder wenn ein an sich kontinuierliches Herstellungsverfahren unterbrochen wird und das Gefäß abkühlt.

Besondere Störungen treten dann auf, wenn die Gefäße mit isolierenden Materialien ausgemauert sind, da die Ausmauerung vom Gewicht des schmelzflüssigen Inhalts an die sich ausdehnende, einen anderen Ausdehnungskoeffizienten besitzende Metallwand gedrückt wird und infolge des dann größeren Umfangs des Gefäßes auch in die Fugen der Ausmauerung eindringt. Beim Abkühlen verbleibt ein Teil der erstarrten Schmelze in den Fugen und baucht nach vielfacher Wiederholung des Vorgangs die (Stahl-)Wandung des Gefäßes so weit aus, daß sie unbrauchbar wird bzw. den Betreiber des Gefäßes bereits früher dazu zwingt, wenigstens die Ausmauerung zu erneuern. Zum Ausgleich der Wärmeausdehnung besitzt die Ausmauerung zwar Dehnfugen, die ihren Zweck aber nur für eine gewisse Zeit erfüllen, danach ausbrechen und sich mit dem die Dehnung nicht ausgleichenden erstarrten Produkt oder Stäuben, Schlacken u. a. füllen.

Im Falle derartiger Schäden, die auch an rippenversteiften Gefäßen vorkommen, hat man sich bisher damit geholfen, daß man das schadhaft gewordene Wandteil auswechselte, die Versteifungsrippen ggf. verstärkte und die Ausmauerung an der beschädigten Stelle ausbesserte. Eine dauerhafte Sanierung wurde damit nicht erreicht.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein dehnfähiges Gefäß zu schaffen, das große Temperaturunterschiede ohne Beschädigung der Ausmauerung und des Metallmantels übersteht.

Gelöst wurde diese Aufgabe durch ein Gefäß, dessen Stahlmantel aus zwei oder mehreren gegeneinander beweglichen Teilen, die durch Spannelemente zusammengehalten werden, besteht.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die vorgenannten Schwierigkeiten. Durch den schmelzflüssigen Inhalt des Gefäßes dehnt sich zwar dessen Ausmauerung (Formsteine) als auch dessen Wandung aus, wobei die Dehnung der Wandung erfindungsgemäß durch ein Nachgeben der durch die Spannelemente zusammengehaltenen Teile des Gefäßes ermöglicht wird und nicht über eine Verformung der Wandung. Beim Abkühlvorgang, z. B. nach dem Entleeren des Gefäßes, läßt durch Kontraktion der Formsteine der Druck auf die Wandung nach. Infolge der Rückzugkraft der Spannelemente wird die Wandung wieder in ihre Ausgangsposition gebracht. Damit bleiben auch die Formsteine in einem engen Verbund und das schmelzflüssige Gut, Staub, Schlacke u. a. hat keine Möglichkeit, in den Fugen zu verbleiben und diese beim Abkühlen zu erweitern.

Im Falle eines runden Gefäßes wird man dieses lediglich einmal aufschneiden (Fig. 1) oder bestenfalls zwei symmetrische Hälften bilden. Die Spannelemente (2), bestehend aus Federpaket (4), Zugstange mit Gewinde (6), Zuganker (8) und Zugmutter (10), werden tangential zur Seite geführt. Rechteckgefäße wird man vorzugsweise nur zweiteilen und insbesondere über die längere Seite halbieren. Sollte es sich aus Platz- oder anderen Gründen als notwendig erweisen, kann das Gefäß auch außerhalb seiner Mittellinie durchgetrennt werden.

Bei großen rechteckigen Gefäßen, bei denen sowohl die Längs- als auch die Breitseiten der Wanne mehrere Meter betragen, erfolgt die Teilung der Gefäßwanne in der Form, daß die Segmente der Wanne einen Winkel des Gefäßes mit beinhalten, so daß die Spannelemente (2) jeweils seitlich der Ecken des Gefäßes liegen (Fig. 2). Durch diese Anordnung ergeben sich optimale Ausweichmöglichkeiten des Gefäßmantels gegenüber der sich ausdehnenden Ausmauerung.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Federn sogenannte Tellerfedern zu verwenden, da diese nur wenig Platz beanspruchen und auch bei beengten Raumverhältnissen installiert werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Tellerfedern liegt darin, daß Sie zu Paketen zusammengefaßt werden können, die dann einen relativ großen Federweg besitzen wodurch die Zusammenpreßkraft praktisch beliebig eingestellt werden kann. Darüber hinaus lassen sich diese Spannelemente (2) einfach montieren und warten. In weniger extremen Fällen, d. h. bei geringeren Temperaturunterschieden, kann man auch Schrauben- oder Pufferfedern verwenden, die der Ausdehnung noch genügend Widerstand entgegensetzen.

Die Spannelemente werden entsprechend dem erwarteten Druck mehr oder weniger vorgespannt. Kräfte von bis zu 100 t sind mit solchen Spannelementen zu beherrschen.

Normalerweise wird ein höheres Gefäß, z. B. die Rechteckwanne eines metallurgischen Ofens an ihren vier Seiten von vier Reihen solcher über die gesamte Höhe der Ofenwanne angebrachten Federn zusammengehalten.

Durch die erfindungsgemäße Anbringung der Spannelemente werden auch auftretende Querkräfte aufgefangen, die durch Querkraftgelenke in die Wandung der Gefäßwanne abgeleitet werden. Solche Querkraftgelenke (Fig. 3 und 4) befinden sich an den Stoßstellen der Wannensegmente entweder in Form von Nut und Feder oder dergestalt, daß je nach Höhe des Gefäßes ein oder mehrere Bolzen (5), die an einer senkrecht am Ende der Gefäßwand befestigten Rippe (7) in entsprechenden Aussparungen der gegenüberliegenden Rippe (9) des nächsten Gefäßsegmentes hineinragen und darin gleiten können. Diese Querkraftgelenke liegen zwischen den Spannelementen. Zur Gefäßinnenseite sind die Stoßstellen der Gefäßwanne durch Gleitbleche (3) abgedeckt, womit die Dichtigkeit der Gefäßwanne gewährleistet wird.

Die Erfindung kann auf alle gängigen Ofentypen angewendet werden, also Öfen mit Rund-, Dreieck- oder Rechteckwannen bei Lichtbogen-, Elektroniederschacht-, Widerstand- oder Elektrolyseöfen sowie bei Pfannen zur Aufnahme von geschmolzenen Metallen, Legierungen oder anderen schmelzflüssigen Produkten.

Claims (7)

1. Dehnfähige Ofenwanne für Elektroniederschachtöfen mit einem aus mehreren gegeneinander beweglichen Teilen bestehenden Ofenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Teile des Ofenmantels durch Spannelemente zusammengehalten werden, die je nach der erwarteten Dehnung der Ofenwanne vorgespannt sind.

2. Ofenwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Spannelemente Tellerfedern mit definierter Vorspannkraft und definiertem Federweg verwendet.

3. Ofenwanne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment des aus vier gegeneinander beweglichen Teilen zusammengefügten rechteckigen Ofenmantels einen Winkel des Gefäßes einschließt.

4. Ofenwanne nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Reihen von Spannelementen, bestehend aus Federpaket, Zugstange mit Gewinde, Zuganker und Zugmutter, sich jeweils seitlich der vier Ecken des Gefäßes befinden.

5. Ofenwanne nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenmantel an den Stoßstellen Querkraftgelenke in Form von einem oder mehreren in einer senkrechten Rippe fixierten Bolzen besitzt, die in Aussparungen einer gegenüberliegenden Rippe des nächsten Gefäßsegments hineinragen.

6. Ofenwanne nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen des Ofenmantels durch Gleitbleche luftdicht abgedeckt sind.

7. Ofenwanne nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwanne mit einer Ausmauerung ausgestattet ist.