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In
einem Hochofen ist die Verwendung eines Schlagpanzers zum Schutz
des äußeren Schutzpanzers
des Hochofens oberhalb der Gicht gegen Verschleiß auf Grund der durch den Trichter
beschickten Rohstoffe seit langem bekannt.
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Ursprünglich war
dieser Schlagpanzer nur aus feuerfesten Normalsteinen hergestellt.
Solche feuerfeste Normalsteine waren jedoch nicht wirklich verschleißfest. Es
wurden daher viele Verfahren entwickelt, um die Lebensdauer des
Schlagpanzers zu verlängern.
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So
ist z. B. bekannt, wie der Schlagpanzer mit festen Abdeckplatten
aus Roheisen oder Stahlguss, die am äußeren Schutzpanzer des Hochofens herabhängen, hergestellt
werden kann. Obwohl jedoch diese festen Platten auf Grund ihrer
beträchtlichen
Dicke eine ziemlich gute Verschleißfestigkeit aufweisen, neigen
sie dazu, sich während
einer Hochofenreise zu verformen, was die Verteilung der Gicht stören kann.
Außerdem
kann eine Platte brechen oder sich ablösen und damit einen erheblichen Bereich
des äußeren Schutzpanzers
des Hochofens dem Verschleiß aussetzen.
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Um
solche mit Abdeckplatten verbundene Probleme zu vermeiden, wird
heutzutage ein Schlagpanzer unter Verwendung von Abdecksteinen aus Roheisen
oder Stahlguss hergestellt. Diese Abdecksteine, die viel kleiner
sind als Abdeckplatten, überlappen
einander in großer
Zahl in mehreren Reihen und werden am äußeren Schutzpanzer des Hochofens
befestigt. Bei einer älteren
Ausführung
bilden sie eine glatte Stossfläche
innerhalb des Hochofens. Bei einer jüngeren Ausführung ist jeder Stein napfförmig. Diese
napfförmigen
Steine ermöglichen
es, einen Schlagpanzer herzustellen, dessen Stossfläche Material
zurück
behaltende Taschen aufweist. Ist ein solcher Schlagpanzer neu, werden
seine Material zurückbehaltenden
Taschen mit einem Beton gefüllt, der
eine gute Verschleißfestigkeit
aufweist. Dieser verschleißfeste
Beton macht dann den größten Teil der
Stossfläche
aus und führt
so dazu, dass die metallischen Steine in geringerem Maße dem Verschleiß ausgesetzt
sind. Da der Beton in den Taschen abgetragen wird, füllen sich
die Taschen mit Gichtmaterial, welches somit die Schutzfunktion
des ursprünglichen
verschleißfesten
Betons übernimmt. Ein
mit napfförmigen
Steinen hergestellter Schlagpanzer hat eine akzeptable Lebensdauer,
aber die Befestigung der Steine am äußeren Schutzpanzer ist kompliziert
und die Installation des Schlagpanzers demzufolge Zeit raubend.
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Um
die Installation des Schlagpanzers mit metallischen Steinen weniger
schwierig zu gestalten, ist bekannt, dass ringförmige Segmente des Schlagpanzers
in der Werkstatt vormontiert werden können. Diese vormontierten Segmente
umfassen eine metallische Trägerplatte,
auf der die metallischen Steine einzeln befestigt werden. Um den
Schlagpanzer im Hochofen zu installieren, ist es dann ausreichend,
die vormontierten Ringsegmente am äußeren Schutzpanzer des Hochofens
zu befestigen. Es muss jedoch erwähnt werden, dass obwohl die
für die
Installation innerhalb des Hochofens erforderliche Zeit somit erheblich
reduziert ist, die Montage eines Segments eines solchen Schlagpanzers
in der Werkstatt bei weitem nicht einfach ist. Eine andere Schwäche dieses
Typs eines Schlagpanzers rührt
von der großen
Anzahl der Befestigungselemente her, die erforderlich sind, um die
Abdecksteine zu befestigen.
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Ziel
dieser Erfindung ist es, einen Schlagpanzer für Hochöfen anzubieten, der einfacher
installiert werden kann während
seine Lebensdauer vergleichbar mit derjenigen eines aus Roheisen-
oder Stahlgusssteinen hergestellten Schlagpanzers ist, wenn nicht
sogar diese übersteigt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch den Schlagpanzer
nach Anspruch 1.
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Beim
erfindungsgerechten Schlagpanzer sind die Schutzelemente keine Steine
mehr, sondern Kugelgraphitgussplatten. Das Verdienst dieser Erfindung
ist es in der Tat, dass man festgestellt hat, dass ein Schlagpanzer,
der aus Kugelgraphitgussplatten hergestellt ist, eine Lebensdauer
erreichen kann, die mit einem aus Roheisen- oder Stahlgusssteinen
hergestellten Schlagpanzer vergleichbar ist, wenn nicht sogar diese übersteigt,
und zwar unter zwei Bedingungen: (1) Die Platten sind mit übereinander
liegenden Reihen von Material zurückbehaltenden Taschen versehen
und (2) die Platten sind mit einem inneren Kühlsystem hinter den Reihen
der Material zurückbehaltenden
Taschen ausgestattet. Auf Grund des Vorhandenseins dieser Taschen
haben die Platten eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit bei einem Gewicht,
das beträchtlich
niedriger ist als dasjenige fester Platten. Dank ihres inneren Kühlsystems
bildet der rückwärtige Teil
der Platte, trotz der geringeren Dicke, eine Tragfläche für die Taschen,
die sich durch eine ausgezeichnete Formstabilität und hohe mechanische Festigkeitsdauer
auszeichnet. Außerdem schützt das
Kühlen
der Platte auch ihre Befestigungselemente gegen Überhitzung, welche ihre mechanische
Festigkeit beeinträchtigen
könnte.
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In
einer bevorzugten Ausführung
bestehen etwa zwei Drittel der Dicke einer Platte aus Material zurückbehaltenden
Taschen, während
die übrige Dicke
der Platte eine feste Platte darstellt, in welcher das innere Kühlsystem
angeordnet ist.
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Im
Hinblick auf ihr geringeres Gewicht und ihren Schutz gegen Überhitzung
durch ihr inneres Kühlsystem
können
die Platten an den äußeren Schutzpanzer
mittels Gewindestangen befestigt werden. Befestigungselemente, wie
inwendig gewundene Buchsen, werden auch vorteilhafter Weise im gekühlten rückwärtigen Teil
der Platte verankert, der ihre Festigkeitsdauer garantiert.
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Die
Taschen werden vorteilhafter Weise mit einem Beton gefüllt, der
eine gute Verschleißfestigkeit
aufweist. Zumindest beim Beginn einer Hochofenreise bildet dieser
verschleißfeste
Beton den Hauptteil der Stossfläche.
Da der verschleißfeste
Beton in den Taschen abgetragen wird, werden diese Taschen mit Gichtmaterial
gefüllt,
das somit die Schutzfunktion des anfänglichen verschleißfesten Betons übernimmt.
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Um
eine gute Hitzeübertragung
zu gewährleisten,
ist das innere Kühlsystem
vorzugsweise in die Platte eingegossen. Es kann z.B. einen serpentinenförmigen Pfad
aufweisen oder parallele senkrechte Kanäle umfassen, welche zwischen
zwei horizontalen Kollektoren verlaufen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
haben die Taschen Einlassöffnungen
auf der Stossfläche
des Schlagpanzers, wobei diese Öffnungen
schräg
in die Dicke der Platte eindringen, vorzugsweise in einem Winkel
zwischen 30° und
50° zur
vertikalen Ebene. Eine solche Neigung der Taschen begünstigt die
Zurückbehaltung
des verschleißfesten
Betons oder Gichtmaterials in den Taschen. Die untere Kante der Öffnung einer
Tasche ist vorteilhafter Weise in Form einer senkrechten Schulter
ausgeführt,
um noch mehr die Zurückbehaltung
des verschleißfesten
Betons oder Gichtmaterials in den Taschen zu begünstigen.
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Um
die Stabilität
der Platten zu vergrößern, sind
vorteilhafter Weise senkrechte Aufteilungen vorgesehen, die die
Taschen in einer bestimmten Reihe abgrenzen.
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Die
Material zurückbehaltenden
Taschen einer obersten Reihe haben vorzugsweise Einlassöffnungen
in der Oberfläche
des oberen Endes der Platte. Obwohl der Schlagpanzer dann zwei übereinander
liegende Platten umfasst, ist bei der oberen Platte die untere Kante
abgeschrägt,
um so einen Einlass für
die Taschen der obersten Reihe der unteren Platte zu gewähren. Auf
diese Weise wird ein ausgezeichneter Schutz der beiden übereinander
liegenden Platten im Bereich ihrer gemeinsamen Verbindungsstelle
erzielt.
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Andere
besondere Merkmale und Charakteristika der Erfindung sind der detaillierten
Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsmodus zu entnehmen, welche
nachstehend als illustrierendes Beispiel unter Verweis auf die angehängten Zeichnungen
ausgeführt
ist. Die Zeichnungen stellen Folgendes dar:
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1: Dreidimensionale Ansicht
der rückwärtigen Seite
eines Schlagpanzersegments eines Hochofens;
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2: Dreidimensionale Ansicht
der Vorderseite des Segments der 1;
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3: Aufriss des Segments
der 1, der die Vorderseite
zeigt;
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4: Seitenaufriss des Segments
der 1.
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In
den angehängten
Abbildungen bezeichnen die gleichen Hinweisnummern identische oder ähnliche
Elemente.
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Die 1 bis 4 zeigen ein ringförmiges Segment 10 des
Schlagpanzers eines Hochofens, der dazu dient, den äußeren Schutzpanzer
des Hochofens oberhalb der Gicht gegen Verschleiß durch die durch den Trichter
beschickten Rohstoffe zu schützen.
Diese ringförmigen
Segmente 10 werden mit ihren Seiten so aneinander angeordnet,
dass sie einen kontinuierlichen Ring im Bereich des Hochofentrichters
bilden. Um eine Vorstellung der Größe zu vermitteln, sollte man
bedenken, dass für
einen Hochofen mit einem Durchmesser von etwa 10 Metern am Trichter
ein solches Segment 10 z.B. eine Höhe von etwa 5 Metern und eine
Breite von etwa 1 Meter haben kann, sodass der Schlagpanzer aus etwa
dreißig
Segmenten 10, wie sie in den Abbildungen dargestellt sind,
hergestellt ist.
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Das
Segment 10 besteht aus zwei übereinander liegenden Platten 12, 12'. Jede Platte 12, 12' umfasst eine
rückwärtige Oberfläche 14, 14', welche den äußeren Schutzpanzer
des Hochofens bekleidet, eine Vorderseite 16, 16', welche zur
Innenseite des Hochofens hin gerichtet ist und als Stossfläche fungiert,
zwei seitliche Oberflächen 18, 20, 18', 20', ein oberes
Ende 22, 22' und
ein unteres Ende 24, 24'. Die rückwärtige Oberfläche 14, 14' hat vorteilhafter Weise
eine Form, welche mit der Form der inneren Oberfläche des äußeren Schutzpanzers
an der Stelle, an der sie befestigt ist, übereinstimmt (siehe insbesondere
die rückwärtige Oberfläche 14' der unteren
Platte 12' in 4).
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Jede
Platte 12, 12' wird
einzeln am äußeren Schutzpanzer
des Hochofens befestigt. In den 1 bis 4 sieht man, dass auf der
Rückseite 14, 14' einer jeden
Platte 12, 12' vier
Buchsen 26, 26' verankert
sind, wobei eine jede mit einem inneren Gewinde versehen ist. In
diese Buchsen 26, 26' werden (nicht abgebildete) Gewindestangen
eingeschraubt, die dazu benutzt werden, die Platten 12, 12' an den äußeren (nicht
gezeigten) Schutzpanzer zu fixieren. Das Abdichten wird durch (nicht
dargestellte) Abdichtungskappen erreicht, welche an den äußeren Schutzpanzer
angeschweißt
sind.
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Die
Platten 12, 12' sind
geformte Platten aus Kugelgraphitgusseisen. Um ihre Formstabilität und mechanische
Widerstandfähigkeitsdauer
zu gewährleisten,
sind sie mit einem inneren Kühlsystem
ausgestattet. In 3 sieht
man, dass eine Platte 12, 12' zwei serpentinenförmige Kanäle umfasst,
deren Pfad durch die gestrichelten Linien 28, 30 oder 28', 30' dargestellt
ist. 4 zeigt, dass diese
Kanäle aus
Röhren 32, 32' bestehen, welche
in die Platte 12, 12' nahe der rückwärtigen Oberseite 14, 14' eingegossen
sind. Die Enden dieser Röhren 32, 32' treten aus
der rückwärtigen Oberseite 14, 14' der Platte 12, 12' heraus und
bilden die Verbindungsröhren 34, 36 und 34', 36'. Diese Verbindungsröhren treten
auf undurchlässige
Weise durch den äußeren Schutzpanzer
hindurch und ermöglichen
dadurch, dass die Platten 12, 12' in ein Kühlsystem des Hochofens integriert
werden können.
Die Undurchlässigkeit
des Durchgangs der Verbindungen 34, 34', 36, 36' in den äußeren Schutzpanzer
wird z.B. durch Abdichtungsmuffen und/oder Ausgleichsrohrverbindungen
erzielt, die zwischen jedem Verbindungsrohr 34, 34', 36, 36' und dem äußeren Schutzpanzer
eingeschaltet sind.
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Jede
Platte 12, 12' umfasst
auf der Seite ihrer Oberfläche 16, 16' mehrere Reihen
von Material zurückbehaltenden
Taschen 40, 40' (siehe
z.B. 2). Diese Material
zurückbehaltenden
Taschen 40, 40' haben
Einlassöffnungen
auf der Vorderseite 16, 16' der Platte 12, 12' und dringen
in die Dicke der genannten Platte schräg ein, indem sie einen Winkel von
etwa 40° Grad
zur senkrechten Ebene bilden (siehe 4).
Senkrechte Unterteilungen 42, 42' grenzen die Taschen 40, 40' einer bestimmten
Reihe ab. Die untere Kante der Öffnung
einer Material zurückbehaltenden
Tasche 40, 40' ist
vorteilhafter Weise in Form einer senkrechten Schulter 44, 44' ausgeführt (siehe
z.B. 2).
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Man
sollte erwähnen,
dass die Material zurückbehaltenden
Taschen 46, 46' der
obersten Reihe ihre Einlassöffnungen
auf der Oberfläche
des oberen Endes 22, 22' der Platte 12, 12' haben. In 4 wird deutlich, dass die untere
Kante der oberen Platte 12 eine abgeschrägte Form
aufweist, sodass der Einlass für
die Taschen 46' der
obersten Reihe der unteren Platte 12' ermöglicht wird.
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In 4 stellen die punktierten
Bereiche in den Taschen 40, 40', 46, 46' einen Beton 50 mit
guter Verschleißfestigkeit
dar, der die Taschen 40, 40', 46, 46' mindestens
zu Beginn einer Hochofenreise füllt. Dieser
verschleißfeste
Beton 50 bildet dann mehr als drei Viertel der Stossfläche 16, 16' einer Platte 12, 12' und bewirkt
dadurch, dass diese Platte in geringerem Maße dem Verschleiß ausgesetzt
ist. Da der Beton 50 in den Taschen 40, 40', 46, 46' abgetragen
wird, werden diese Taschen mit Beschickungsmaterial gefüllt, das
dadurch die Schutzfunktion des ursprünglichen verschleißfesten
Betons erfüllt.
Es bleibt hervor zu heben, dass die Neigung der Taschen 40, 40', 46, 46' und der senkrechten
Schultern 44, 44' die
Zurückbehaltung
des verschleißfesten
Betons oder Beschickungsmaterials in den Taschen 40, 40', 46, 46' begünstigen.
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Es
dürfte
geschätzt
werden, dass zwei Drittel der Dicke einer Platte 12, 12' aus den Material
zurückbehaltenden
Taschen 40, 40', 46, 46' bestehen, während die übrige Dicke
einer Platte 12, 12' eine feste
Platte bildet, in welcher das innere Kühlsystem angeordnet ist. Wegen
der vorhandenen Taschen 40, 40', 46, 46' haben die Platten 12, 12' ein Gewicht,
das beträchtlich
geringer ist als dasjenige fester Platten bei derselben Dicke. Dank
ihres inneren Kühlsystems
hat das rückwärtige Drittel
der Platte 12, 12' eine
ausgezeichnete Formstabilität
und hohe mechanische Festigkeitsdauer. Das Kühlen der Platten 12, 12' schützt auch
die Befestigungselemente der Platte gegen Überhitzung, die ihre mechanische
Widerstandsfähigkeit
beeinträchtigen
könnte.
In diesem Zusammenhang sollte insbesondere hervorgehoben werden,
dass die Buchsen 26, 26' in dem rückwärtigen Kühlteil der Platte befestigt
sind. Das Kühlsystem hat
auch einen gewinnbringenden Effekt auf die Verschleißfestigkeit
des Betons in den Material zurückbehaltenden
Taschen und fördert
die Ablage des Beschickungsmaterials, das den verschleißfesten
Beton am Ende der Reise ersetzt.
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Die
oben beschriebene Lebensdauer des Schlagpanzers kann auf mindestens
eine Hochofenreise geschätzt
werden, d.h. auf mindestens 15 Jahre.