DE6605707U - Metallurgisches gefaess, insbesondere stahlwerkskonverter - Google Patents

Description

DEMAG Aktiengesellschaft, 41 Duisburg I9.6.I968

Gm 3/70- 5275/HS Fl./K

Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter

Die Neuerung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen Stahlwerkskonverter, dessen Wandung zumindest teilweise hohl und mit Kühlmittel gefüllt ist, das mittels Kühlschlangen an thermisch hochbeanspruchten Gefäßzonen zu- und ableitbar ist.

Metallurgische Gefäße unterliegen einer natürlichen Belastung durch die Wärme des schmelzflüssigen Inhaltes. Der durch die Ausmauerung dringende Wärmestrorn erreicht bei einzelnen Erschmelzungsverfahren eine besondere Größe.

Beim Sauerstoff-Aufblasverfahren führt aus der Raffina- · tionsarbeit stammendes Kohlenoxydgas durch da3 Überangebot von Sauerstoff zu einer Nachverbrennung der Abgase teilweise innerhalb des Gefäßes. Das Abschmelzen des Putters im Laufe von vielen Chargen läßt eire erhebliche Wärmemenge in den GsfäSmaiitel einträten« so daß dieser an einzelnen Zonen bis zur bleibenden Verformung beansprucht wird. Je größer die Abnutzung des Futters ist, desto höher steigt die Temperatur im Gefäßmantel, insbesondere in der Zeit ^; des stoßweisen Wärraeanfalls der Blasperiode. Die Starrheit des GefäSmantels bildet jedoch auch den Kalt für das Futter. Eine gekühlte Wandung bietet demnach eine geringere Beanspruchung und eine geringere Neigung zum Verziehen.

Es sind verschiedene Maßnahmen zur Cefäßkühlung bekannt. Zunächst kann das Gefäß im Bereich der Mündung mit doppelte: Wandung versehen werden, wobei das Kühlmittel durch den Kippzapfen selbst geleitet wird. Doppelwandungen sind nicht

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nur schwierig herzustellen, sondern auch teuer. Tritt trotz Kühlung durch örtliche Erhitzung der Innenwand - der Stahlwerker spricht von einer "roten Backe" - eine Verwandlung des Kühlmittels in Dampf ein, so läßt die Kühlwirkung raech nach,und es besteht die Gefahr eines völligen Durchbruches, wobei das gesamte übrige Kühlmittel ausläuft. Das Gefäß bedarf dann einer Reparatur, die nicht während einer Blaspause durchgeführt werden kann. Vielmehr erfordert das Vorkommnis die Stillegung des Gefäßes, die bekanntlich mit großen Kosten verbunden ist.

Nach einem anderen bekannten Vorschlag soll die Gefäßwanäung überhaupt von Rohren gebildet werden, die vom Kühlmittel durchflossen werden. Selbst wenn man die Grundform des Gefäßes aus Einzelkörpern zusammenfügt, verbleibt dennoch das Problem, der Verbindung zwischen zwei aneinanderliegenden Rohrringen die Last der Ausmauerung mit Gefäß-Nutzinhalt aufzubürden.

Eine solche Verbindung, die durch Schweißen hergestellt 1st, weist aus Kerstsllungsgründen schon eine Eigenspannung auf, die unter Last zum Reißen des Rohrwerkstoffes führt. Bei Undichthsit «ines Rohres dringt Luft in das Rohrleitungssystem ein und verursacht die Bildung von wärmeisoliere den Dampfblasen. Das gesamte Gefäß zu kühlen, ist jedoch wegen der ungleichen Erwärmung an Boden und Mündung wenig wirtschaftlich. Die Menge des benötigten Kühlmittels, die Anzahl der Anschlüsse und der Betriebsmittel steigt unangemessen hoch im Vergleich zum bewirkten Ergebnis. Der Austausch von Einzelrohren erscheint nahezu unmöglich, weil das Schweißen von innen nicht stattfinden kann. Das Oefäö wird Jedpoh durch äußere Einflüsse stark in Mitleidenschaft gezogen, denen man im rauhen Hüttenwerksbetrieb schwerlich ausweichen kann.

Zu den bekannten Maßnahmen, Teile von Gefäßen zu kühlen, zählen gekühlte Mündungsringe, die man mit einem Luftspalt

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zum Gefäßmantel anordnet. Zusätzlich ist in deren Innerem ein Hohlraum vorgesehen, in den Kühlwasser zu- und abgeleitet wird, um die duroh Wärmeleitung aus dem Mündungsbereich zugeführte Wirme abzuführen. Die Kühlung von Mündungsringen erfolgt nicht nur zum Schutz des Gefäßes, sondern eher, um eine allzufeste Verbindung des Konverterauswurfes mit dem Gefäßmantel zu verhindern. Das Reißen der überbeanspruchten MUndungsringe verhindert man, indem max von Anfang an nur Segmente eines Ringes aus besonderem Guß vorsieht. Jedes der MUndungsring-Seginente benötigt deshalb Rohrleitungen zur Zu- und Abfuhr von Kühlwasser.

Die vorliegende Neuerung verfolgt das Ziel, den dem Stand der Technik anhaftenden Mangel einer unsicheren Lage der Kühlschlangen zu beseitigen, d.h. den im Betrieb auftretenden Gegebenheiten besser gereoht zu werden, also bei Beschädigungen weder die Kühlwirkung unterbrechen zu müssen noch gezwungen zu sein, das Gefäß aus dem Betrieb zu ziehen.

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zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Neuerung vor: t

Mehrere Kühlschlangen sind Jeweils für sich getrennt | mit ihrem Vor- bzw. Rücklaufteil an einen gemeinsamen ^ KUhlraittelverteiler angeschlossen. Tritt der Ausfall

einer Schlange auf, so bleiben die anderen funktionstüchtig. Man kann nunmehr die Kühlschlangen entsprechend der ihnen zudiktierten Kühlfläche verlegen, so daß vorübergehend die benachbarten Kühlschlangen einen Teil der ausgefallenen Kühlleistung übernehmen. Wesentlich 1st dabei, daß keine Abschaltung der übrigen Kühlschlangen notwendig wird. Sieht man fürftede Kühlschlange Absperrorgane vor, besteht der Vorzug, auch das Auslaufen von Kühlmittel sofort zu unterbinden. Dieser Lösung kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil in die Praxis immer wieder mit Teilen der Chargiervorrichtungen gegen das Gefäß gestoßen wird oder beim

Wirf fc«.

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Beseitigen von Konverterbären während dss Abtransportes ein Anecken im MUndungsbereich In Kauf genommen werden muß.

Die zweckmäßige Verlegung der Kühlschlangen, um eine breite KUhlwirkung einer meist in Schlingenform verlegten Rohrleitung zu erhaltene erfolgt nach der weiteren Neuerung so, daß Jede einzelne Kühlschlange in einer oder mehreren, zwischen den anderen mit Abstand angeordneten Windungen in Form einer sog. mehrgängigen Schraubenlinie um ein rundes GefäB verläuft.

Die Neuerung verbessert aber gleichzeitig auch die Kühl-

Q wirkung solcher Schlangen, so daß die in Betracht kommenden

Wände einer weitaus intensiveren KUhlung unterworfen werden können. Bei den bekannten Lösungen ist die Wahl einer Doppelwandung stets mit Gefahren der örtlichen Überhitzung verbunden. Die Gründe liegen im Mangel eines genügend schnellen WärEneübergancrea vom erhitzten Teil auf das Kühlmittel. Die j Neuerung vermag eine solche nachteilige Wirkung endlich resti

los zu beseitigen, wobei sich zeigt, daß die Maßnahme Hand in Hand mit den betriebsnahen Forderungen geht: Es ist vor-

} gesehen, daß der Kühlächlangenquerschnitt einesteils aus des:

; Gefäßmantel und anderenteils aus einem in Rohrlängsachsrichtung

j gespaltenen Rohrquersehnittsprofll gebildet&st. Das Kühlmittel

_ berührt demnach direkt den zu kühlenden Mantel. Entsprechend

■^ ist der VJärmeübergangswiderstand zum Kühlmittel geringer.

Ferner bestehen nur Außenschweißnähte, die immer zugänglich sind und ohne Schwierigkeiten in Betriebspausen wiederholt werden können. Es kommt darauf an, daß der Betriebsmann ohne fremd« Hilfe solohe Arbeiten in zuverlässiger Weise ausführen kann.

Die Neuerung . setzt sich im Gegensatz zu vielen Vorschlägen, die nicht in der Praxis Eingang gefunden haben, auch mit dem Problem der Kühlmittel-Armaturen auseinander. Eine übersichtliche, leicht zugängliche Anordnung ergibt sich aus folgender Maßnähmet Die um den Mündungshut eines Stahlwerkskonverters

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verlaufenden Kühlschlangen führen mit ihren Enden zu einem im Lereich des Konverter-Tragringes angeordneten Verteiler, der an eine durch den Tragring und den hohlen Klppz&pfen verlaufende Hauptleitung für das Kühlmittel angeschlossen ist.

Zwar besteht zwischen Tragring und Gefi3 stets eine natürliche Temperaturdifferenz, die ein Wärmedehnuigsvermögen voraussetzt, um die Leitungen vor Werkstoffe.laden zu schützen, jedoch weist auch hier die Neuerung einen Weg, um dieser Schwierigkeit Herr zu werden. Zwischen Verteiler und Tragring-Hauptleitung ist ein Wärmedehnungs-Ausgleicher eingefügt. Solche Kondensatoren überbrücken unterschiedliche Wärmedehnungen von Teagring und Gefäß nach mehreren Richtungen.

Der Eigenheit des Betriebes metallurgischer öfen, die oft zum Entleeren oder zu anderen Zwecken gakippt werden müseen, kommt die Neuerung derart entgegen, daß am Ausgang des Kippzapfens als Verbindung zwischen der Hauptleitung und einer ortsfesten Kühlmittelentnahmestation eine Drehdiohtung dient.

Drehdichtungen können für höhere Drücke und auf längere Betriebszeit wartungsarm gehalten werden. Diese Verbesserung bildet demnach eine den ortsgegebenen Verhältnissen anpaßbare Lösung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:

Fig. 1 bildet eine Teilansicht eines Konverter-Hutes mit Tragring und einem Kippzapien, alle Taile nur,soweit notwendig, im Ausschnitt gezeichnet.

Fig. 2 ist ein Achsenschnltt entsprechend Fig. 1 des gekühlten Mantels eines Konverterhutes.

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Der Stahlwerkskonverter 1 besitzt unter dem Mündungsring 2 seinen sog- Mündungshut 3. Letzterer ist auf den zylindrischen Teil 4 des Gefäßes 5 folgend angeschlossen. Den zylindrischen Gefäßteil 4 umgibt der Tragring 6, an dem Kippzapfen 7 befestigt sind. Während der Mündungsring 2 aus hitzebeständigen Werkstoffen bestehen kann und weitaus kräftiger bemessen ist, vwrmag für den Mündungshut J5 nur eine haterialstärke gewählt zu werden, die mit den maschinellen Einrichtungen bewältigt werden kann. Es hat sich auch gezeigt, daß eine größere Dicke des Hutes keine Vorteile wegen der gefürchteten Wärme» spannungen bringt.

Eine Kühlung des Mündungshutes dagegen vermag die Ausnutzung der natürlichen Werkstofffestigkeit zu steigern. Zu diesem Zweck verlaufen die Kühlschlangen 8 in besonderer Form um den MUndungahut 3. Vom Verteiler 9 ausgehend besitzt jede Kühlschlange 3 einen Vorlaufteil 10 und einen ebensolchen Rücklaufteil 10 (in einen ähnlichen Verteiler mündend, der im Bereich des anderen Kippzapfens lie^t), so daß Je nach Größe des Gefäßes 5 jede der KUhlschlar.gen 8 etwa drei bis vier Windungen 11 besitzt. Es entspricht eine solche Anordnung derjenigen einer mehrgängigen Schraubenlinie. Der Abstand 12 zwischen zwei benachbarten Windungen 11 kann durch Einfügen weiterer Kühlschlangen 8 vermindert werden-, wodurch die Mehrgängigkeit erhöht wird und die Kühlleistung steigt.

Der Querschnitt einer Kühlschlange 8 besteht aus einem halb offenen Profil IJ unddea Mündungshut-Mantel 14. Beide können durch äußere Schweißnähte verbunden sein oder aber auch durch ein besonderes Verfahren, wonach durch elektroinduktives Erhitzen eine Preßverbindung unter Umständen eogar unter Schutzgasatmosphäre fortlaufend hergestellt wird (Fig. 2).

Vom Verteiler 9 besteht eine Happtleitung 15, die durch eine öffnung 16 des Tragringes 6 und den hohlen Kippzapfen 7 tretend bis zu einer welter nicht dargestellten ortefesten

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Kühlniittel-Entnahsestation führt. Mit dieser steht die Haupt- { leitung 15 über ein© Drehdichtung in Verbindung.

Der Verteiler 9 wird an Verstärkungsringen l8 und I9 befestigt Wärmedehnungen zwiachen Tragring 6 und Geföß 5 überbrückt der 'WärnjedehnungsauEgleieher 17, der in die Hauptleitung 15 eingeschaltet ist. Für jede einzelne Kühlschlange 8, die aus mehreren Windungen 11 besteht, sind Absperrventile 20 vorgesehen. Das Ausführungsbeieplel ?eigt demnach für acht eigenständige Kühlschlangen 8 auch ebensoviele Absperrventile 20.

Das Prinzip der selbständigen Kühlschlangen 8 kann in mannigfaltiger AusfUhrungsform angewendet werden* *ür eine große Anzahl von Windungen 11 mit höherer G*ingigkeit3zahl der Schraubenlinien kann die Hauptleitung 15 beispielsweise mit zusätzlichen Verteilern 9 ringsum den Tragring 6 ausgestattet sein. Die Neuerung läßt sich auch an anderen öfen, die keinen runden Querschnitt besitzen, anwenden« Es brauchen auch nicht zwingend notwendig Schraubenlinien eingehalten zu werden. Der Verlauf der Kühlschlangen 8 kann beispielsweise etwa in dichtung der GefäSIHngsachse liegen. Dann ergeben sich Bilder des Verlaufs ähnlich wie Girlanden*

In Betracht gezogene Druckschriften:
Russische Patentschrift 175 989
französische Patentschrift 1.472.423
deutsche Qebrauchemusterschrift 1.961.136

Claims (6)

1. Schutzaixsprüche

   1, Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter, dessen Wandung zumindest teilweise hohl und mit Kühlmittel gefüllt ist, das mittels Kühlschlangen an thermisch hoohbeancpruchte Gefäßzonen zu- und ableitbar 1st, dadurch gekennzeichnet,

   daß mehrere Kühlschlangen (8) jeweils fürsich getrennt mit ihrem Vor- bzw. Rücklaufteil (10,10) an einen gemeinsamen Kühlmittelverteiler (9) angeschlossen sind,
2. 2. Gefäß nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß Jede einzelne Kühlschlange (8) in einer oder mehreren, zwischen den anderen mit Abstand (12) angeordneten Windungen (11) in Form einer sog. mehrgängigen Schraubenlinie um ein rundes Gefäß (5) verläuft.
3. 3· Gefäß nach den Ansprüchen 1 und 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Kühlschlangen-Querschnitt einesteils aus dem

   Gefäßmantel (MUndungshut-Mantel 14) und anderenteils

   ^ aus einem in Rohrlängsachs-Rlchtung gespaltenen Rohr

   querschnittsprofil (13) gebildet ist.
4. 4« Gefäß naoh den Ansprüchen 1 bis 3«
   dadurch gekennzeichnet,

   τι

   ξ daß die um den Mündungshut (3) eines Stahlwerkskonverters

   (1) verlaufenden Kühlschlangen (8) mit Ihren Enden zu einem im Bereich des Konverter-Tragringes (6) angeordneten Verteiler (9) führen, der an eine durch den Tragring (6)

   * und den hohlen Kippzapfen (7) verlaufende Hauptleitung (15)

   j für das Kühlmittel angeschlossen ist.

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5. 5. Gefäß nach Anspruch 4,
   dadurch geicennzeichnet,

   da3 zwischen Verteiler (9) und Tragring-Hauptleitung (15) ein W-irmedehnungs-Ausgleicher (17) eingefügt ist.
6. 6. Gefäß nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß am Ausgang des Kippzapfens (7) als Verbindung zwischen der Hauptleitung (15) und einer ortsfesten KUhlmlttelontnahmestation eine Drehdichtung dient.