DE69822107T2

DE69822107T2 - Kühlplatte für metallurgische Schachtöfen

Info

Publication number: DE69822107T2
Application number: DE69822107T
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Kawasaki-ku Araki; Kenichi Kawasaki-ku Fukagawa; Atsushi Kawasaki-ku Sakai; Takashi Sumigama
Original assignee: Nippon Chuzo Co Ltd; JFE Engineering Corp
Current assignee: Nippon Chuzo Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: DE69822107D1; AU730381B2; AU9816498A; JP3397113B2; KR19990063380A; JPH11193407A; KR100288055B1; EP0926247B1; EP0926247A1; TW393562B; BR9805689A; US6258315B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil eines Ofengestells, welches einen Kühlmechanismus aufweist, der zum Aufbau einer Ofenwand oder eines Bodens eines Ofens eines metallurgischen Schachtofens verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem metallurgischen Schachtofen, beispielsweise einem Hochofen, ist es erforderlich, die Feuerfeststeine der Ofenwand und des Bodens des Ofens zu kühlen, um Abbrand an der Innenseite des Ofens zu verringern, und die Lebensdauer des Ofengestells zu verlängern. Es wurden bereits verschiedene Einrichtungen zum Kühlen eines Ofengestells eines Hochofens und dergleichen vorgeschlagen, und wurden in der Praxis eingesetzt. Ein Kühlbecken weist bessere Eigenschaften in bezug auf die gleichförmige Kühlung der Feuerfeststeine in dem Ofen auf, so dass es im allgemeinen bei Hochöfen eingesetzt wird. Üblicherweise weist das Kühlbecken einen derartigen Aufbau auf, dass Feuerfeststeine (feuerfeste Steine) an einer Innenseite eines Ofens eines Metallgussabschnittes befestigt sind, in welchem sich Gusskühlrohre befinden.
In bezug auf das Kühlbecken ist es wesentlich, dass Feuerfeststeine (feuerfeste Steine) gleichmäßig gekühlt werden, und nicht von dem Metallgussabschnitt herunterfallen. Um die voranstehend geschilderten Eigenschaften zu erreichen, wird eine Kühleinrichtung für ein Ofengestell in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patentes Nr. 7-90334 beschrieben, bei welcher ein Metallgussabschnitt, in welchem sich Gusskühlrohre und innere Ofenfeuerfeststeine befinden, die so angeordnet sind, dass sie durch ein Wärmeisolationspufferteil eingelagert sind, und die inneren Ofenfeuerfeststeine dadurch gehaltert werden, dass ein Halteteil zur Verbindung in ein Loch hinein vorgesehen ist, das zur Montage dient, und an den inneren Ofenfeuerfeststeinen vorgesehen ist, wobei das zur Verbindung dienende Halteteil aus Feuerfeststeinen besteht, die vorspringend an einem Metallgussabschnitt vorgesehen sind. Hierbei wird das Halteteil zum Verbinden der inneren Ofenfeuerfeststeine durch Feuerfeststeine gebildet, die ein hohes Wärmeleitvermögen aufweisen, und eine hohe Festigkeit bei hoher Temperatur, und deren Hauptbestandteil Molybdän oder Molybdän/Zirkondioxid ist, oder dergleichen. Ein Wärmeaustausch findet zwischen den Kühlrohren an dem Metallgussabschnitt und den inneren Ofenfeuerfeststeinen über das Halteteil zum Verbinden statt, so dass die inneren Ofenfeuerfeststeine ausreichend gekühlt werden.
Allerdings ist klar, dass bei einem herkömmlichen Bauteil eines Ofengestells in der Hinsicht das Problem auftritt, dass innere Ofenfeuerfeststeine einfach herunterfallen, obwohl ein Ziel beim Stand der Technik darin besteht, ordnungsgemäß zu kühlen, und zu verhindern, dass die inneren Ofenfeuerfeststeine herunterfallen.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 60-140089, aus welcher sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt sind, beschreibt eine Ofenwandanordnung, welche Steine mit Halteplatten durch eine konkave/konvexe Passung vereinigt. Mehrere Steine werden an der Halteplatte dadurch befestigt, dass ein konkaver Abschnitt, der im Zentrum jedes Steins vorgesehen ist, in dem halternden, konvexen Abschnitt auf der Halteplatte angeordnet wird. Ein sich unter Wärmeeinwirkung verformender Absorber, der aus Steinwolle besteht, wird in dem konkaven Abschnitt und auf der Oberfläche des Steins angeordnet, um Verformungen abzufangen, die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei dem Stein und der Halteplatte hervorgerufen werden. Daraufhin wird eine Sandform hergestellt, und geschmolzener Stahl in die Form gegossen, um die Halteplatte auszuformen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung des Bauteils eines Ofengestells, welches ordnungsgemäß innere Ofenfeuerfeststeine kühlt, und auch wirksam deren Herunterfallen verhindert.
Dieses Ziel wird durch ein Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 erreicht. Wahlweise oder bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Die Erfinder haben die Ursachen für das Herunterfallen innerer Ofenfeuerfeststeine und entsprechende Gegenmaßnahmen in bezug auf die voranstehend geschilderte, herkömmliche Kühleinrichtung für ein Ofengestell (ein Bauteil eines Ofengestells) untersucht. Hierbei stellte sich heraus, dass bei der herkömmlichen Kühleinrichtung für das Ofengestell ein Halteteil zum Verbinden speziell für Feuerfeststeine ausgebildet ist, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und aus Molybdän oder dergleichen als Hauptbestandteil bestehen, wobei die inneren Ofenfeuerfeststeine von der Innenseite aus gekühlt werden, infolge von Kühleigenschaften, die auf dem hohen Wärmeleitvermögen des Halteteils zum Verbinden beruhen. Allerdings wird deutlich, dass diese Haltekonstruktion der inneren Ofenfeuerfeststeine selbst einen Hauptfaktor für das Herunterfallen der inneren Ofenfeuerfeststeine darstellt.
Die grundlegenden Probleme bei der herkömmlichen Konstruktion sind folgende. Das Halteteil zum Verbinden, das aus Feuerfestmaterial besteht, bei welchem ein Hauptbestandteil Molybdän oder dergleichen ist, weist eine niedrige Biegefestigkeit auf, was dazu führt, dass es leicht bei Stoßbeanspruchungen und dergleichen bricht. Weiterhin sind Inhomogenitäten in bezug auf die Wärmeverteilung innerhalb der Feuerfeststeine vorhanden, infolge der Kühlung des Inneren der Feuerfeststeine durch das Halteteil zum Verbinden, wodurch einfach Beschädigungen wie beispielsweise eine Rissbildung bei den Feuerfeststeinen hervorgerufen werden. Es wird deutlich, dass der Bruch des Halteteils zum Verbinden und die Beschädigung der inneren Ofenfeuerfeststeine infolge der Kühlung durch das Halteteil zum Verbinden die Hauptursachen für das Herunterfallen der inneren Ofenfeuerfeststeine darstellt.
Daher wird deutlich, dass die inneren Feuerfeststeine wirksam daran gehindert werden können, herunterzufallen, da ein Material, das nicht brechen kann, für das Halteteil zum Verbinden eingesetzt wird, und dass es an der Innenseite der inneren Ofenfeuerfeststeine möglich ist, maximal eine Kühlung durch das Halteteil zum Verbinden zu vermeiden, im Gegensatz zum Stand der Technik, damit so verhindert wird, dass die Innenseite der Feuerfeststeine Inhomogenitäten in bezug auf die Wärmeverteilung erzeugt. Andererseits wird ebenfalls deutlich, dass die inneren Ofenfeuerfeststeine ordnungsgemäß nur durch eine hintere Oberfläche gekühlt werden, die in Berührung mit der Seite eines Kühlbeckens gebracht wird, obwohl die Innenseite der inneren Ofenfeuerfeststeine durch das Halteteil zum Verbinden gekühlt wird.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den voranstehend geschilderten Erkenntnissen, und ihre Merkmale werden nachstehend beschrieben.

[1] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen, wobei vorgesehen sind: ein metallisches Bauteil, in welchem ein Flussweg für ein Kühlmittel vorgesehen ist; innere Ofenfeuerfeststeine, die auf einer Kühloberfläche des metallischen Bauteils vorgesehen sind; metallische Halteteile zum Verbinden, welche die inneren Ofenfeuerfeststeine auf dem metallischen Bauteil dadurch halten, dass sie vorspringend auf der Kühloberfläche des metallischen Bauteils vorgesehen sind, und in Nuten zur Montage oder Löcher zur Montage eingeführt sind, die an der Seite der hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine vorgesehen sind; und Wärmeisolierteile, die zwischen die Halteteilen zum Verbinden und innere Oberflächen der Nuten zur Montage oder der Löcher zur Montage eingeführt sind. Das Bauteil ist gekennzeichnet durch hintere Steine, die vorspringend zwischen benachbarten Halteteilen zum Verbinden an einer hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine vorgesehen sind, um das Auftreten eines steilen Wärmegradienten in den inneren Ofenfeuerfeststeinen zu verhindern, und eine Isolierwirkung zu erzielen, selbst wenn die inneren Ofenfeuerfeststeine herunterfallen.
[2] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen, wie im Absatz [1] beschrieben, wobei das metallische Bauteil ein Kühlrohr aufweist, welches den Flussweg für das Kühlmittel bildet, und einen Metallgussabschnitt, der um das Kühlrohr herum gegossen ist.
[3] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen, wie im Absatz [1] oder [2] beschrieben, wobei weiterhin ein Wärmeisolierpufferteil zwischen der Kühloberfläche des metallischen Bauteils und der hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine angeordnet ist.
[4] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen wie in einem der Absätze [1] bis [3] beschrieben, wobei weiterhin mehrere Feuerfeststeine als die inneren Ofenfeuerfeststeine vorgesehen sind; sowie Nuten zur Montage, die an beiden Seitenabschnitten einer hinteren Oberfläche jedes Feuerfeststeins zum Einführen der Halteteile zum Verbinden vorgesehen sind.
[5] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen wie im Absatz [4] beschrieben, bei welchem eine Länge a der Nut zur Montage in Richtung der Breite des Feuerfeststeins und eine Entfernung L zwischen der Nut zur Montage und einer oberen Endoberfläche des Feuerfeststeins die Beziehung L > a erfüllen.
[6] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen wie in einem der Absätze [1] bis [5] beschrieben, bei welchem das Halteteil zum Verbinden eine metallische, zylindrische Stange aufweist.
[7] Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen, wie in einem der Absätze [4] bis [7] beschrieben, bei welchem weiterhin Wärmeisolierteile zwischen den benachbarten Feuerfeststeinen angeordnet sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsschnittansicht von Bauteilen eines Ofengestells gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1.
3 ist eine vergrößerte Längsschnitt-Teilansicht eines Halteteils zum Verbinden und eines hinteren Steins.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von 1.
5 ist eine isometrische Ansicht eines Feuerfeststeins, der innere Ofenfeuerfeststeine bildet, wie in 1 gezeigt.
6 ist eine schematische Darstellung, in Querschnittsansicht, einer Halteanordnung innerer Ofenfeuerfeststeine, die durch Halteteile zum Verbinden verbunden sind, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entsprechend 2.
7 ist eine schematische Darstellung, in Querschnittsansicht, einer Halteanordnung innerer Ofenfeuerfeststeine, die durch Halteteile verbunden sind, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entsprechend 2.
8 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Bauteils eines Ofengestells gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8.
10 ist eine vergrößerte Längsschnitt-Teilansicht eines Montageabschnitts eines Halteteils zum Verbinden.
11A, 11B, 11C und 11D sind schematische Darstellungen eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen eines Ofengestells gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt in der Reihenfolge der Bearbeitungsschritte.
12E, 12F und 12G sind schematische Darstellungen des Beispiels für das Verfahren zur Herstellung von Bauteilen eines Ofengestells gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt in der Reihenfolge der Verarbeitungsschritte.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die 1 bis 5 zeigen Bauteile eines Ofengestells gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine entsprechende Längsschnittansicht. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II–II von 1. 3 ist eine vergrößerte Längsschnitt-Teilansicht eines Halteteils zum Verbinden und eines hinteren Steines. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV–IV von 1. 5 ist eine isometrische Ansicht eines Feuerfeststeins, welcher innere Ofenfeuerfeststeine bildet.
In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein metallisches Bauteil, in welchem Flusswege für ein Kühlmittel vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet innere Ofenfeuerfeststeine (vordere Steine), die auf einer Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Halteteil zum Verbinden, welches vorspringend an mehreren Bereichen auf der Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 vorgesehen ist, und welches innere Ofenfeuerfeststeine 2 dadurch haltert, dass es in eine Nut 8 eingeführt ist, die an der Seite der hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Wärmeisolierteil, das zwischen das Halteteil zum Verbinden 3 und die innere Oberfläche der Nut 8 eingeführt ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Wärmeisolierpufferteil, welches zwischen die Kühloberfläche x des metallischen Bauteils und die hintere Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 eingeführt ist.
Das metallische Bauteil 1 weist Kühlrohre 6 auf, welche Flusswege für ein Kühlmittel darstellen, und einen Metallgussabschnitt 7, der um die Kühlrohre 6 herum gegossen ist. Üblicherweise bestehen die Kühlrohre 6 aus hohlen Stahlrohren, und besteht der Metallgussabschnitt 7 aus Gusseisen.
Die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 sind auf der Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 so angeordnet, dass sie in das Wärmeisolierpufferteil 5 eingelagert sind. Die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 bestehen aus mehreren Feuerfeststeinen 20, die in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung auf der Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 angeordnet sind. Ein zusammendrückbares Wärmeisolierteil 11 ist zwischen die benachbarten Feuerfeststeine 20 eingeführt, um die Wärmeausdehnung abzufangen. Das Wärmeisolierteil 11 besteht aus Glaswolle, Steinwolle, oder dergleichen.
Jeder Feuerfeststein 20 weist mehrere Nuten 8 auf seiner rückseitigen Oberfläche auf, zum Einführen der Halteteile 3 zum Verbinden, die vorspringend auf der Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 vorgesehen sind. Der Feuerfeststein 20 gemäß dieser Ausführungsform weist zwei Nuten 8 an einem oberen und einem unteren Bereich beider Seitenabschnitte auf seiner rückseitigen Oberfläche auf, wie in den 2 und 5 gezeigt. Die Tiefe dieser Nut 8 ist nicht gleich der Gesamtdicke des Feuerfeststeins 20, und die Nut 8 ist so ausgebildet, dass sie eine ausreichende Tiefe gegenüber der rückseitigen Oberfläche aufweist (die Tiefe beträgt 10 bis 50% der Gesamtdicke des Steins).
Wie in 5 gezeigt, ist die Nut 8 vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Länge a der Nut 8 in Richtung der Breite des Feuerfeststeins und eine Entfernung L zwischen der Nut 8 und der oberen Endoberfläche des Feuerfeststeins der Bedingung L > a genügen (wenn zwei Nuten 8 an einem oberen und einem unteren Bereich der Oberfläche an der Rückseite des Feuerfeststeins gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorhanden sind, erfüllt die obere Nut 8 vorzugsweise die voranstehend erwähnte Beziehung). Wenn L und a die Beziehung L < a erfüllen, wird ein Teil des Steins an einem oberen Abschnitt der Nut leicht beschädigt, infolge von Zugspannungen, die durch eine äußere Kraft hervorgerufen werden, die durch Reibung zwischen dem Eigengewicht des Steins und dem in den Ofen eingefüllten Material hervorgerufen wird, so dass diese Beziehung nicht vorgezogen wird. Weiterhin ist, aus dem selben Grund, die untere Nut 8 vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Länge a' der Nut 8 in Richtung der Breite des Feuerfeststeins und eine Entfernung L' zwischen der Nut 8 und der unteren Oberfläche des Feuerfeststeins die Bedingung L' > a' erfüllen.
Weiterhin besteht der Feuerfeststein 20 vorzugsweise aus einem Material auf Grundlage von SiC (beispielsweise SiC: 70 bis 100 Gew.-%, SiO₂: 0 bis 30 Gew.-%), oder dergleichen, unter dem Gesichtspunkt der Lebensdauer.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein hinterer Stein 9 vorspringend zwischen den benachbarten Halteteilen 3 zum Verbinden an einer hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 vorgesehen, und ist an den inneren Ofenfeuerfeststeinen unter Verwendung von Mörtel 10 wie in 3 befestigt, um zu verhindern, dass ein steiler Wärmegradient in den inneren Ofenfeuerfeststeinen 2 (vorderen Steinen) auftritt, und um eine gewisse Isolierwirkung selbst dann zu erzielen, wenn die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 herunterfallen. Eine Querschnittsansicht dieses hinteren Steins 9 ist annähernd trapezförmig, und dessen erhöhter Boden ist an der hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine befestigt.
Daher ist eine Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 entlang der konkaven/konvexen hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 vorgesehen, einschließlich einer äußeren Oberfläche des hinteren Steins 9.
Das Wärmeisolierpufferteil 5 ist zum Abfangen von Wärmebeanspruchungen bei dem Feuerfeststein 20 beim Gießen des Metallgussabschnittes 7 vorgesehen, und ist zwischen die hintere Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 einschließlich der äußeren Oberfläche des hinteren Steins 9 und die Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 eingefüllt. Dieses Wärmeisolierpufferteil 5 besteht aus Glaswolle, Steinwolle, oder dergleichen.
Das Halteteil 3 zum Verbinden ist vorspringend auf der Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 vorgesehen, durch Befestigen eines Endes einer zylindrischen Stange an dem Metallgussabschnitt 7, der zur Ausbildung des metallischen Bauteils 1 verwendet wird (die Befestigung erfolgt durch Guss eines Endes der zylindrischen Stange in dem Metallgussabschnitt 7, wenn der Metallgussabschnitt 7 gegossen wird), und ist in die Nut 8 in den inneren Ofenfeuerfeststeinen 2 eingefügt, um die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 an dem metallischen Bauteil 1 zu haltern. Normalerweise ist die Länge des Halteteils 3 zum Verbinden (die Länge des Vorspringens gegenüber der Kühloberfläche x) auf 10 bis 50% der Dicke des Feuerfeststeins 20 festgelegt.
Da dieses Halteteil 3 zum Verbinden als zylindrische Stange bei der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, wird die Festigkeit des Halteteils zum Verbinden selbst besonders einfach sichergestellt. Weiterhin ist diese Konstruktion auch am ehesten vorzuziehen in bezug auf die Festigkeit des Feuerfeststeins, infolge der Möglichkeit, dass die Abmessungen der Nut 8 klein gewählt werden können. Allerdings ist die Konstruktion nicht hierauf beschränkt, und kann das Halteteil 3 zum Verbinden auch als Platte ausgebildet sein, wie dies nachstehend bei einer anderen Ausführungsform beschrieben wird. Das Halteteil 3 zum Verbinden besteht vorzugsweise aus einem Metall mit hoher Wärmebeständigkeit und hoher Festigkeit bei hoher Temperatur. Obwohl es keine speziellen Einschränkungen für dieses Material gibt, umfasst das Material insbesondere einen Edelstahl wie SUS-310S, einen wärmebeständigen Stahl wie beispielsweise SS-400 und HA-230, oder dergleichen.
Das Halteteil 3 zum Verbinden weist vorzugsweise eine ausreichende Zugfestigkeit und Biegefestigkeit auf, um die Feuerfeststeine bei einer hohen Temperatur von 300 bis 400°C zu haltern.
Das Wärmeisolierteil 4 ist zwischen das Halteteil 3 zum Verbinden und die innere Oberfläche der Nut 8 eingefügt, um maximal eine Wärmeleitung dazwischen zu unterdrücken. Steinwolle, Glaswolle oder dergleichen kann als das Wärmeisolierteil 4 eingesetzt werden. Normalerweise wird das Wärmeisolierteil 4 zwischen das Halteteil 3 zum Verbindung und die Nut 8 eingefüllt oder eingefügt, durch Herumwickeln oder durch Anbringen in geschichteter Form an die Außenseite des Halteteils 3 zum Verbinden, durch Einfügen in die Nut 8 mit dem Halteteil 3 zum Verbinden in diesem Zustand, und durch Einfüllen mit einem Wärmeisoliermaterial in einen Spalt innerhalb der Nut, je nach Erfordernis. Weiterhin hat das Wärmeisolierteil 4 die Aufgabe, einen Abstand (normalerweise 1 bis 5 mm bei Zimmertemperatur) zwischen dem Halteteil 3 zum Verbinden und der Nut 8 sicherzustellen, um die Wärmeausdehnung des metallischen Halteteils 3 zum Verbinden aufzufangen.
Die 6 und 7 sind Querschnittsansichten anderer Ausführungsformen einer Haltekonstruktion innerer Ofenfeuerfeststeine 2 durch ein Halteteil 3 zum Verbinden, entsprechend 2. Bei der Anordnung, wie sie in 6 gezeigt ist, ist die Höhe jedes Feuerfeststeins 20 klein gewählt, welcher die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 bildet, ist eine Nut 8 an jedem Bereich beider Seitenabschnitte der rückwärtigen Oberfläche des Feuerfeststeins 20 vorgesehen, und ist das Halteteil 3 zum Verbinden in die Nut 8 eingefügt.
Bei der Anordnung, wie sie in 7 gezeigt ist, ist eine Nut 8 an einer ähnlichen Position wie in 2 vorgesehen, und ist ein Halteteil 3 zum Verbinden als Plattenteil ausgebildet, so dass beide Endabschnitte des Halteteils 3 zum Verbinden, welches plattenförmig ist, in beide Nuten 8 der benachbarten Feuerfeststeine 20 in Richtung der Breite eines Bauteils eines Ofengestells eingefügt sind.
Ein Halteteil 3 zum Verbinden und eine Halteanordnung innerer Ofenfeuerfeststeine 2 können verschiedene Konfigurationen aufweisen, über die voranstehend geschilderten Ausführungsformen hinaus. Zwar ist bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen die Nut 8 für die Montage auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Feuerfeststeins 20 vorgesehen, um die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 durch das Halteteil 3 zum Verbinden zu haltern, jedoch kann anstatt der Nut 8 auch ein Montageloch vorgesehen sein.
Die 8 bis 10 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher ein Montageloch 8a auf einer hinteren Oberfläche eines Feuerfeststeins 20 zum Einführen eines Halteteils 3 zum Verbinden vorgesehen ist. 8 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht, 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX–IX von 8, und 10 ist eine vergrößerte Längsschnitt-Teilansicht eines Halteteils 3 zum Verbinden.
Bei dieser Ausführungsform weist jeder Feuerfeststein 20, welcher innere Ofenfeuerfeststeine 2 bildet, mehrere Löcher 8a für die Montage zum Einführen des Halteteils 3 zum Verbinden an der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Feuerfeststeins auf. Diese Löcher 8a zur Montage sind in vier Bereichen vorgesehen, nämlich dem oberen, unteren, rechten und linken Bereich jedes Feuerfeststeins 20, wie in 9 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Löcher 8a zur Montage vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Entfernung a " zwischen der inneren Endoberfläche des Lochs 8a zur Montage innerhalb des Feuerfeststeins und der Seitenendoberfläche des Feuerfeststeins sowie eine Entfernung L " zwischen der oberen Endoberfläche der Löcher 8a zur Montage und der oberen Endoberfläche des Feuerfeststeins die Bedingung L " > a " erfüllen (wenn die Löcher 8a zur Montage an einem oberen und einem unteren Bereich der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Feuerfeststeins vorgesehen sind, ist das obere Loch 8a zur Montage vorzugsweise so ausgebildet, dass es die voranstehend geschilderte Beziehung erfüllt). Die Beziehung L " < a " ist nicht vorzuziehen, da ein Teil des Feuerfeststeins leicht bricht, infolge von Zugspannungen, die durch eine externe Kraft hervorgerufen werden, die durch Reibung zwischen dem Eigengewicht des Steins und dem in dem Ofen eingefüllten Material hervorgerufen wird.
Das Halteteil 3 zum Verbinden, das vorspringend auf einer Kühloberfläche x eines metallischen Bauteils 1 vorgesehen ist, besteht aus einer zylindrischen Stange aus Metall. Die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 werden an dem metallischen Bauteil 1 dadurch gehaltert, dass das Halteteil 3 zum Verbinden in das Montageloch 8a durch das Wärmeisolierteil 4 eingeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Halteteil 3 zum Verbinden nach oben schräg ausgebildet, mit einem Neigungswinkel θ₁ oder θ₂, damit verhindert wird, dass der Feuerfeststein 20 von dem Halteteil 3 zum Verbinden herunterfällt, wie in 10 gezeigt, wobei die Neigungswinkel θ₁ und θ₂ oberhalb bzw. unterhalb von Halteteilen 3 zum Verbinden voneinander verschieden sind. Da benachbarte Halteteile 3 zum Verbinden oberhalb und unterhalb einen unterschiedlichen Neigungswinkel θ₁ oder θ₂ aufweisen, passiert es kaum, dass der Feuerfeststein 20 von dem Halteteil 3 zum Verbinden herunterfällt. Normalerweise wird der Neigungswinkel je nach Wahl aus dem Bereich von 5 bis 25° ausgewählt.
Ein hinterer Stein 9 ist ebenfalls auf der Seite der hinteren Oberfläche innerer Ofenfeuerfeststeine 2 bei der vorliegenden Ausführungsform angeordnet, ebenso wie bei den in 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen.
Da im übrigen die Konstruktion und die Materialien anderer Teile ebenso sind wie bei den in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen, werden die selben Bezugszeichen verwendet, und erfolgt keine detaillierte Beschreibung.
Weiterhin kann die in 10 gezeigte Anordnung, bei welcher benachbarte Halteteile 3 zum Verbinden oberhalb und unterhalb nach oben schräg mit einem Neigungswinkel von θ₁ bzw. θ₂ ausgebildet sind, ebenso bei den in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen eingesetzt werden, bei denen ein Halteteil 3 zum Verbinden in eine Nut 8 eingefügt ist. In diesen Fällen erreicht man den selben Betriebsablauf und die selben Auswirkungen.
Ein metallisches Bauteil 1, das dazu eingesetzt wird, ein Bauteil eines Ofens gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden, ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Metallgussabschnitt 7 um ein Kühlrohr 6 herum gegossen ist, wobei eine einfache Herstellung, eine vereinigte Konstruktion und dergleichen wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen berücksichtigt werden. Es können allerdings auch andere Konfigurationen vorgesehen werden, beispielsweise so, dass ein Körper eines metallischen Bauteils durch Guss, Walzen oder dergleichen hergestellt wird, und ein Kühlrohr an dem metallischen Bauteil angebracht wird, oder ein Flussweg für ein Kühlmittel durch einen Bohrvorgang oder dergleichen hergestellt wird.
Weiterhin kann je nach Wahl ein Metallmaterial (ein Gussmaterial oder ein Walzmaterial) wie beispielsweise Cu oder Cu-Legierungen, anstelle von gegossenem Stahl, als Material für das metallische Bauteil 1 eingesetzt werden.
Das voranstehend geschilderte Bauteil eines Ofengestells gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Aufbau einer Wand und eines Bodens eines vertikalen metallurgischen Ofens eingesetzt, beispielsweise bei einem Hochofen, einem Schrottschmelzofen, oder dergleichen. In bezug auf eine Ofenwand wird das Bauteil eines Ofengestells normalerweise innerhalb des Ofenkörpermantels eingebaut, und wird die Ofenwand so konstruiert, dass das metallische Bauteil 1 an dem Ofengestellmantel befestigt wird.
In bezug auf ein Bauteil eines Ofengestells gemäß der vorliegenden Erfindung werden innere Ofenfeuerfeststeine 2 ordnungsgemäß durch eine Kühloberfläche x eines metallischen Bauteils 1 gekühlt, das ein Kühlrohr 6 aufweist. Andererseits wird ein Halteteil 3 zum Verbinden, welches die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 haltert, aus Metall wie beispielsweise Edelstahl oder dergleichen hergestellt, so dass kaum ein Bruch auftritt. Da ein Halteteil 3 zum Verbinden aus Metall besteht, und auch ein Wärmeisolierteil zwischen das Halteteil 3 zum Verbinden und eine Nut 8 zum Montieren oder ein Loch 8a zum Montieren eingefügt wird, wird auch eine Abkühlung der Innenseite der inneren Ofenfeuerfeststeine ordnungsgemäß unterdrückt. Daher treten keine Inhomogenitäten der Wärmeverteilung an der Innenseite der inneren Ofenfeuerfeststeine auf, infolge einer Kühlung durch das Halteteil 3 zum Verbinden, so dass keine Beschädigung der Feuerfeststeine auftritt. Dies führt dazu, dass wirksam verhindert wird, dass die inneren Ofenfeuerfeststeine 2 herunterfallen.
In bezug auf ein Bauteil für ein Ofengestell gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Edelstahl (SUS-310S), wie in 1 bis 5 gezeigt, als Halteteil zum Verbinden, und in bezug auf ein Bauteil für ein Ofengestell gemäß einem Vergleichsbeispiel unter Verwendung von Mo-ZrO₂ als Halteteil zum Verbinden (ein Bauteil für ein Ofengestell, das in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patentes Nr. 7-90334 beschrieben wird), wurden unter der Annahme, dass diese an einer Wand eines Hochofens angebracht werden, die Temperaturen auf vorderen Oberflächen (den Innenoberflächen der Öfen) und hinteren Oberflächen der inneren Ofenfeuerfeststeine gemessen, die dazu verwendet werden, jedes Bauteil eines Ofengestells aufzubauen (wobei die Dicke eines Steins 400 mm betrug). Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben.
Wie aus den voranstehend angegebenen Ergebnissen hervorgeht, trat infolge der Tatsache, dass die inneren Ofenfeuerfeststeine nicht nur durch die Kühloberfläche gekühlt wurden, sondern auch durch das Halteteil zum Verbinden, bei dem Bauteil des Ofens gemäß Vergleichsbeispiel, ein steiler Wärmegradient in Richtung der Dicke der inneren Ofenfeuerfeststeine auf. Andererseits wurde ein ordnungsgemäßer Wärmegradient in Richtung der Dicke der inneren Ofenfeuerfeststeine bei dem Bauteil des Ofens gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung erreicht.
Nunmehr wird ein Fall eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils eines Ofens gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der 11 und 12 beschrieben.
Zuerst wird, wie in 11A gezeigt, jeder Feuerfeststein 20, welcher zur Ausbildung innerer Ofenfeuerfeststeine 2 dient, auf einer ebenen Basis 12 so angeordnet, dass eine Nut 8 zum Montieren nach oben weist. In diesem Fall wird ein Wärmeisolierteil 11 zwischen benachbarte Feuerfeststeine 20 eingefügt.
Dann wird, wie in 11B gezeigt, eine metallische, zylindrische Stange 30, die dazu eingesetzt wird, ein Halteteil 3 zum Verbinden auszubilden, in jede Nut 8 eingefügt. In diesem Fall wird ein Wärmeisoliermaterial um die Außenseite der zylindrischen Stange 30 herumgewickelt, und wird die metallische, zylindrische Stange 30 in die Nut 8 eingefügt, an welcher das Wärmeisoliermaterial befestigt ist, so dass ein Wärmeisolierteil 4 (nicht gezeigt) zwischen das Halteteil 3 zum Verbinden und die innere Oberfläche der Nut 8 eingefügt wird. Weiterhin wird, wie in 11C gezeigt, ein hinterer Stein 9 zwischen den benachbarten, zylindrischen Stangen 30 auf der oberen Oberfläche (der hinteren Oberfläche) des Feuerfeststeins 20 unter Verwendung von Mörtel 10 angebracht.
Dann wird, wie in 11D gezeigt, ein Wärmeisolierungspufferteil 5 auf der oberen Oberfläche (der hinteren Oberfläche) des Feuerfeststeins 20 befestigt, welcher den hinteren Stein 9 enthält. Dann wird, wie in 12E gezeigt, ein Kühlrohr 6, das dazu eingesetzt wird, ein Teil eines metallischen Bauteils 1 auszubilden, oberhalb des Feuerfeststeins 20 angeordnet, unter Einsatz einer geeigneten Haltevorrichtung. In diesem Zustand wird, wie in 12F gezeigt, eine Abdeckung durch eine Form 13 der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 und der Kühlrohre 6 vorgenommen, die oberhalb der inneren Ofenfeuerfeststeine 2 angeordnet sind. Dann wird der Raum innerhalb der Form 13 einschließlich der Kühlrohre 6 ausgegossen. Auf diese Weise wird ein metallisches Bauteil 1 ausgebildet, bei welchem ein Metallgussabschnitt 7 um die Kühlrohre 6 herum gegossen wurde. Weiterhin ist der Endabschnitt jeder zylindrischen Stange 30 vereinigt mit dem Metallgussabschnitt 7 ausgebildet, und wird ein Halteteil 3 zum Verbinden, welches vorspringend auf einer Kühloberfläche x des metallischen Bauteils 1 vorgesehen ist, ausgebildet. Weiterhin wird bei diesem Gussvorgang eine Wärmeschockbeanspruchung auf den Feuerfeststein 20 infolge des Gussvorgangs durch das Wärmeisolierpufferteil 5 abgefangen. Nach beendetem Guss wird die Form 13 weggenommen, so dass ein Bauteil eines Ofengestells erhalten wird, bei welchem das metallische Bauteil 1 mit den inneren Ofenfeuerfeststeinen 2 durch das Halteteil 3 zum Verbinden verbunden ist.
Wie voranstehend geschildert werden bei einem Bauteil eines Ofens gemäß der vorliegenden Erfindung innere Ofenfeuerfeststeine ordnungsgemäß gekühlt, und wird wirksam verhindert, dass sich deren Eigenschaften verschlechtern. Zusätzlich wird wirksam verhindert, dass die inneren Ofenfeuerfeststeine herunterfallen, infolge einer Beschädigung der inneren Ofenfeuerfeststeine und des Bruchs eines Halteteils zum Verbinden, so dass die Lebensdauer eines metallurgischen Schachtofens, beispielsweise eines Hochofens, in beträchtlichem Ausmaß verlängert werden kann.

Claims

Bauteil eines Ofengestells für einen metallurgischen Schachtofen, wobei vorgesehen sind: ein metallisches Bauteil (1), in welchem ein Flussweg für Kühlmittel vorgesehen ist; innere Ofenfeuerfeststeine (2), die auf einer Kühloberfläche (x) des metallischen Bauteils (1) angeordnet sind; metallische Halteteile (3) zum Verbinden, welche die inneren Ofenfeuerfeststeine (2) dadurch haltern, dass sie vorspringend auf der Kühloberfläche (x) des metallischen Bauteils (1) vorgesehen sind, und in Montagenuten (8) oder Montagelöcher (8a) eingeführt sind, die an der Seite einer hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine (2) vorgesehen sind; und Wärmeisolierteile (4), die zwischen die Halteteile (3) und innere Oberflächen der Nuten (8) oder der Löcher (8a) eingeführt sind; gekennzeichnet durch hintere Steine (9), die vorspringend zwischen benachbarten Halteteilen (3) zum Verbinden einer hinteren Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine (2) vorgesehen sind, um das Auftreten eines steilen Wärmegradienten in den inneren Ofenfeuerfeststeinen (2) zu verhindern, und eine Isolierwirkung selbst dann zu erzielen, wenn die inneren Ofenfeuerfeststeine herunterfallen.
Bauteil nach Anspruch 1, bei welchem das metallische Bauteil (1) ein Kühlrohr (6) aufweist, welches den Flussweg für das Kühlmittel bildet, sowie einen gegossenen Metallabschnitt (7), der um das Kühlrohr (6) herumgegossen ist.
Bauteil nach Anspruch 1, welches weiterhin ein wärmeisolierendes Pufferteil (5) aufweist, das zwischen die Kühloberfläche (x) des metallischen Bauteils (1) und die hintere Oberfläche der inneren Ofenfeuerfeststeine (2) eingeführt ist.
Bauteil nach Anspruch 1, bei welchem die inneren Ofenfeuerfeststeine (2) mehrere Feuerfeststeine (20) umfassen; und die Montagenuten (8) an beiden Seitenabschnitten der Seite einer hinteren Oberfläche jedes Feuerfeststeins (20) vorgesehen sind, um die Halteteile (3) einzuführen.
Bauteil nach Anspruch 4, bei welchem die Montagenut (8) eine Länge "a" in Richtung der Breite des Feuerfeststeins (20) und eine Entfernung "L" zwischen der Nut (8) und einer oberen Endoberfläche des Feuerfeststeins (20) aufweist; und die Länge "a" und die Entfernung "L" der Bedingung L > a genügen.
Bauteil nach Anspruch 1, bei welchem das Halteteil (3) eine metallische, zylindrische Stange (30) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 4, welches weiterhin Wärmeisolierteile (11) aufweist, die zwischen benachbarten Feuerfeststeinen (20) angeordnet sind.