DE957758C - Kuhlkasten, welcher auswechselbar in Ausnehmungen der Wände von Schmelzofen, insbesondere Hochofen, einsetzbar ist - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

T 7835 VI118 a

Bei Schmelzöfen, insbesondere Hochöfen, werden zur Kühlung der Wandungen des Ofens besondere Kästen verwendet, die in Ausnehmungen des Ofenmauerwerks auswechselbar befestigt sind. Über die Höhe sowie den Umfang des Ofens verteilt, sind eine große Anzahl dieser Kästen in die Ofenwandungen eingesetzt. Die Kästen sind derart mit einer Kühlwasserzuleitung und außerdem untereinander verbunden, daß die verschiedenen Kästen vom oberen Teil des Ofens her nach unten hin nacheinander durchströmt werden. Die Kühlkästen selbst sind in vielen Fällen nur als große Wasserkammern ausgebildet und bestehen aus Grauguß oder einer Schweißkonstruktion. Das Gewicht dieser Kästen ist sehr groß, zumal wegen der starken Wärmeeinwirkung und der Gefahr des Abbrandes an der vorderen Stirnseite des Kastens große Wandstärken gewählt wurden. Das Auswechseln der Kästen wird infolge des großen Gewichtes sehr erschwert. ao

Da in den vorgenannten Kästen mit großen Wasserkammern die Gefahr besonders groß ist, daß sich die vom Wasser (insbesondere Flußwasser oder solches aus Klärteichen) mitgeführten Schwebestoffe, z. B. Schlamm, absetzen und isolierend wirken und das Durchbrennen begünstigen, hat man vorgeschlagen, in den nach Art einer Tasche ausgebildeten Kasten einen Einsatz einzu-

schieben, der am Deckel des Kastens befestigt ist und den ganzen Kastenraum in ein in Durchflußrichtung hintereinandergeschaltetes System paralleler Kanäle aufteilt. Der Kühlmittelumlauf wird hierdurch begünstigt und die Kühlleistung erhöht. Die Kanäle sind aber immer noch verhältnismäßig groß, so daß das Absetzen der Schwebestoffe nicht gänzlich verhindert werden kann. Tritt der besonders stirnseitig des Kastens erfolgende Abbrand

ίο oder eine sonstige Beschädigung ein, dann muß auch hier die sehr schwere Form insgesamt ausgebaut werden'. Ein anderer Vorschlag für die Ausbildung eines Kühlkastens besteht darin, daß zwei gewissermaßen taschenartig ausgebildete Behälter unterschiedlicher Größe ineinandergesetzt werden, so daß im mittleren Teil des Kastens ein Hohlraum umschlossen ist, während der eigentliche Kühlkanal zwischen zwei Mänteln gebildet ist. Es läßt sich auf diese Weise die Gesamtabmessung des Kühlkanals klein halten, so daß die Menge des durchzuführenden Wassers geringer gewählt werden kann. Ein Nachteil dieser Bauart besteht aber darin, daß an den Ober- und Unterseiten des Kastens nur eine geringe Kühlwirkung eintritt, weil hier der Kanal sehr flach gehalten ist. Bei größerer Bemessung dieses Kanals findet nur eine unzureichende Führung des Kühlmittels an der vorderen Stirnseite des Kastens statt. Es sind auch noch andere Vorschläge für die Kühlung der Ofenwandungen gemacht worden, und zwar hat man in einer das Ofenmauerwerk umschließenden Stampfmasse Kästen eingebettet, in welchen Rohrschlangen verlegt sind. Man hat außerdem in das Ofenmauerwerk U-förmige Rohre eingebettet. Die bei-

.35 den letztgenannten Vorschläge sind nicht als auswechselbare Kästen zu bezeichnen, weil gleichzeitig Veränderungen am Ofenmauerwerk oder an einer besonderen aufgestampften Verkleidung vorgenommen werden müssen.

.40 Zur Kühlung der Mantelfläche des Ofenmauerwerks hat man auch vorgeschlagen, um diesen gemauerten Ofenteil einen insgesamt in Kanäle aufgeteilten Mantel herumzulegen. Es wird bei diesen öfen wohl ein Kanalsystem verwendet, bei dem die Kanäle parallel zueinander gerichtet und an den Enden abwechselnd verbunden sind, jedoch handelt es sich hierbei nicht um Kästen, die geeignet sind, in Ausnehmungen eines Ofens eingesetzt zu werden. Kühlmedien durch Rohrleitungen zu führen, die schraubenförmig gewunden sind, gehört ebenfalls zum Stand der Technik, jedoch handelt es sich bei diesen Körpern um sogenannte Blasformen, die als Kühlkasten für Öfen nicht geeignet sind.
Die Erfindung geht von der ■ vorstehend bereits beschriebenen Grundausbildung eines Kühlkastens aus, welcher auswechselbar in Ausnehmungen der Wände von Schmelzofen, insbesondere Hochöfen, einsetzbar ist und aus einem in der Mitte einen — nach der Rückseite durch eineji Deckel verschließbaren — Hohlraum umschließenden Doppelmantel gebildet ist, in welchem das Kühlmedium umfangs- und stirnseitig des Kastens geführt ist. Bei dieser Grundbauart wird erfindungsgemäß dadurch eine Verbesserung erzielt, daß die Kastenstirnseite aus einer in das nach Art eines Rohrabschnittes ausgebildete doppelwandige Gehäuse längs verschieblich und lösbar eingesetzten Kopfplatte gebildet ist, welche in hintereinandergeschaltete Durchflußkanäle aufgeteilt ist, deren Zu- und Ableitungen durch den mittleren Gehäusehohlraum zur Kastenrückwand geführt sind. Zunächst hat bei dieser Bauart die Kopfplatte ein eigenes Kühlsystem mit verhältnismäßig kleinen Kanalquerschnitten, so daß eine besonders gute Kühlwirkung erzielt und das Ablagern von Schwebestoffen weitestgehend verhindert wird. In gleicher Weise kann man nunmehr in dem gewissermaßen einen Rohrabschnitt bildenden Gehäusedoppelmantel einen guten Kühlflüssigkeitsumlauf erzielen. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Bauart nach der Erfindung besteht darin, daß die der stärksten Wärmeeinwirkung ausgesetzte Kopfplatte nunmehr für sich allein ausgewechselt werden kann, ohne daß ein Ausbau des gesamten Kastens erforderlich ist. Außerdem bleibt der weitaus größte Teil des Kastens erhalten, so daß nur die Kopfplatte erneuert zu werden, braucht. Tritt eine Beschädigung an der Kopfplatte ein, dann ist der Kühlkasten immer noch nicht in seiner Gesamtheit unwirksam. Daß das Auswechseln der Kopfplatte wesentlich leichter ist als das Auswechseln, eines ganzen Kastens, dürfte ohne Zweifel sein. Die Zu- und Ableitungen für die Kopfplatte sind in den Hohlraum geschützt untergebracht und behindern andererseits auch nicht das Auswechseln der Kopfplatte, sofern dies notwendig ist.

Da in manchen Fällen damit gerechnet werden muß, daß der Kasten an der Oberseite durch sich aus dem Ofenmauerwerk lösende Steine belastet wird, werden erfindungsgemäß in dem mittleren Hohlraum des Kastens, und zwar auf die Länge des Kastens verteilt, ein oder mehrere Zwischenboden angeordnet, die die. gegenüberliegenden Wandseiten gegeneinander abstützen. Diese Zwischenboden werden längs verschieblich in dem Hohlraum des Kastens gelagert, so daß das Auswechseln der Kopfplatte nicht beeinträchtigt wird. Die Zwischenboden können auf den Zu- und Ableitungen, die zur Kopfplatte führen, gelagert sein. Es ist aber auch möglich, besondere Tragkörper vorzusehen.

Zweckmäßig wird der Kastenmantel aus aneinandergefügten und miteinander verbundenen Rohren, vorzugsweise solchen quadratischen oder rechteckigen Querschnittes, gebildet. Die Rohre werden miteinander durch Schweißen oder in einer sonstigen geeigneten Weise verbunden, derart, daß ein fester Gehäusemantel entsteht. Quadratische oder rechteckige Rohrquerschnitte ermöglichen die Herstellung einer glatten Oberfläche des Kastens, wodurch dessen Lagerung in den Ausnehmungen sowie auch das Ein- und Ausbauen erleichtert wird. Die Rohre werden vorzugsweise parallel zur Kastenlängsachse gerichtet und an den Enden durch Seitenausnehmungen flüssigkeitsleitend miteinander verbunden. Stirnseitig können diese Rahmen

durch ebenflächige Platten verschlossen werden. Es ist bereits eingangs darauf hingewiesen, daß die Verwendung von Rohren und auch die Nebeneinanderanordnung vieler Kanäle zur Erzielung einer fortlaufenden Flüssigkeitsführung bekannt sind. Dieser allgemeine Gedanke bildet nicht die Erfindung. Im vorliegenden Fall wird aber durch diese parallel und in Längsrichtung des Kastens verlaufenden, nebeneinanderliegenden Rohre ein besonders starker, leistungsfähiger Doppelmantel geschaffen. Da die auswechselbare Kopfplatte ein eigenes Kanalsystem besitzt, wird durch diese im Doppelmantel vorgesehenen Rohre eine intensive und überall gleichmäßige Flüssigkeitsumwälzung ermöglicht. Da diese in Längsachse des Kastens verlaufenden Rohre sich an einem Ende auf die Kopfplatte aufstützen und an dem anderen Ende durch einen Rahmen verbunden sind, erhält der Kasten trotz der eigentlich an beiden Seiten offenen Bauart eine große Festigkeit.

In der Zeichnung ist der Kühlkasten nach der Erfindung hinsichtlich der Anwendung und des Aufbaues beispielsweise veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen Teil eines Schmelzofens in Ansicht, teils im Schnitt;

Fig. 2 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Kühlkasten;

Fig. 3 ist eine Draufsicht zu Fig. 2, teilweise im Schnitt;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2;

Fig. 5 zeigt einen Kühlkasten in schaubildlicher Darstellung, teilweise im Schnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind über die Höhe und den Umfang der Ofenwand 1 verteilt Ausnehmungen 2 vorgesehen. In diese Ausnehmungen werden Kühlkasten eingesetzt, die beispielsweise gemäß den Darstellungen nach Fig. 2 bis 5 ausgebildet sein können. Die Kästen sind an eine nicht dargestellte Hauptzuleitung angeschlossen, aus welcher Wasser zunächst den oberen Kästen und anschließend den. nächst folgernden, tieferliegetiden Kästen zugeführt wird. Es besteht jedoch die Möglichkeit, die verschiedenen Kästen jeweils für sich an besondere Zuleitungen anzuschließen, so daß der Ofen in gewissen örtlichen Bereichen einer stärkeren Kühlung unterworfen wird.

Bei dem in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Kühlmantel jedes Kastens aus parallel zur Längsachse des Kastens verlaufenden, unmittelbar aneinandergefügten Rohren 3 von, quadratischem Querschnitt. Der Kasten, erhält auf diese Weise außen und innen glatte Begrenzungswände. Von dem aus den Rohren 3 gebildeten Kühlmantel wird ein Hohlraum 4 umschlossen. Die Kopfplatte 5 des Kühlkastens entspricht in ihrer Größe und Form dem lichten Querschnitt des Hohlraumes 4 und kann mitsamt den. Zu- und Ableitungen 6 und einem Zwischenboden 7 zwecks Ein- und Ausbaues in dem Hohlraum 4 längs verschoben werden. Die außerhalb des Ofenmauerwerks liegende Stirnseite des Kastens ist durch einen Rahmen 8 verschlossen, welcher eine öffnung 9 besitzt, die von der Platte 10 abgedeckt wird. Beim Auswechseln der Kopfplatte 5 ist daher zunächst die Platte 10 zu lösen und die öffnung 9 freizulegen, welche als Ein- und Ausbauöffnung dient. Die Kopfplatte 5 besteht aus waagerecht liegenden, unmittelbar übereinander angeordneten Rohren von quadratischem Querschnitt. Stirnseitig sind die Rohre verschlossen, jedoch ist in den. Sei tenwandungeti in wechselnder Folge jeweils eine Ausnehmung 11 vorgesehen, so daß die Flüssigkeit die einzelnen Rohre bzw. Kanäle nacheinander durchströmt.

Die den Mantel des Kastens bildenden Rohre 3 sind ebenso wie die Rohre der Kopfplatte 5 an den Stirnseiten geschlossen und in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise nahe den Enden mit seitlichen Überströmöffnungen 12 versehen, so daß die Rohre nacheinander durchströmt werden. Das Zuleiten der Kühlflüssigkeit erfolgt über den Stutzen 13, während über den Stutzen 14 die Ableitung erfolgt. Es ist auch möglich, mehrere Zu- und Ableitungen vorzusehen, so daß der Kühlmantel in sich in mehrere Kanalgruppen aufgeteilt wird, die von einem Kühlmittelstrom durchflossen werden.

Die Enden der Rohre 3 können auch durch Umkehrstücke oder Krümmer verbunden sein. Auch ist es denkbar, die Rohrenden mit kleinen Flanschen zu versehen und besondere Kopfplatten mit diesen zu verbinden.

In manchen Fällen kann man im Bereich der Eckrohre 3„ in den stirnseitigen Abschlußplatten öffnungen vorsehen, die durch Stopfen oder andere Organe, verschließbar sind. Hierdurch wird eine Reinigung des Rohrsystems ermöglicht, falls eine solche erforderlich werden sollte.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich,.können die in Längsachse des Kastens verlaufenden Kanäle auch durch winkel- oder U-förmig gebogene Blechstreifen oder Platten gebildet sein, auf denen, serikrecht stehend, parallel zueinander laufende Rippen vorgesehen sind. Durch eine weitere Platte werden dann die Kanäle außenseitig geschlossen. In gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 sind Überströmöffnungen vorgesehen, so daß die benachbarten Kanäle schlangen- oder zickzackförmig von dem Kühlmittel durchflossen werden. Im übrigen ist der grundsätzliche Aufbau bei der n₀ Ausführungsform nach Fig. 5 derselbe wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform.

Claims (4)

1. Paten ta nspkOche:

   i. Kühlkasten, welcher auswechselbar in Ausnehmungeh der Wände von Schmelz-, insbesondere Hochöfen einsetzbar ist und aus einem in der Mitte einen nach der Rückseite durch einen Deckel verschließbaren Hohlraum umschließenden Doppelmantel gebildet ist, in welchem das Kühlmedium umfangs- und stirnseitig des Kastens geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die'Kastenstirnseite aus einer in das nach Art eines Rohrabschnittes ausgebildete doppelwandige Gehäuse längs verschieblich und lösbar eingesetzten Kopfplatte (5) gebildet ist, welche

   in hintereinandergeschaltete Durchflußkanäle I aufgeteilt ist, deren Zu- und Ableitungen durch den mittleren Gehäusehohlraum zur Kastenrückwand geführt sind.
2. 2. Kühlkasten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der lösbaren Kopfplatte (5) und dem rückseitigen Deckel (9) innerhalb des von dem Doppelmantel umschlossenen Hohlraumes (4) in diesem längs verschieblich ein oder mehrere Zwischenboden (7) zur gegenseitigen Abstützung der Gehäusemantelflächen angeordnet sind.
3. 3. Kühlkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel aus parallel zur Kasteniläinigsachse gerichteten, entsprechend der Querschnittsform des Kastens längsseitig aneinandergefügten und miteinander verbundenen Rohren gebildet ist, welche nahe den Enden durch Seitenausnehmungen (12) flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind.
4. 4. Kühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (5) aus etwa waagerecht verlaufenden, übereinander angeordneten und wechselseitig an den Enden durch Seitenausnehmungen (11) verbundenen Rohren gebildet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 696325, 710923, 745499, 885 244;

   USA.-Patentschrift Nr. 2396976;
   Stahl und Eisen, 1953, S. 222 bis 224.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 576/134 7.56 (609 782 1.57)