EP0032186A1 - Lining for industrial furnaces, in particular shaft furnaces such as blast furnaces or the like - Google Patents

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EP0032186A1 EP80107418A EP80107418A EP0032186A1 EP 0032186 A1 EP0032186 A1 EP 0032186A1 EP 80107418 A EP80107418 A EP 80107418A EP 80107418 A EP80107418 A EP 80107418A EP 0032186 A1 EP0032186 A1 EP 0032186A1
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Abstract

1. A masonry lining for furnaces, more specially shaft furnaces, such as blast furnaces or the like, with spaced cooling boxes running inwards from the furnace shell, the boxes being bedded in a first layer made of a material of high thermal conductivity and in a second layer of a material lining off this layer from the inside of the furnace, said second layer being made of a material with a high resistance to abrasion, there furthermore being, if desired, a layer of relatively low thermal conductivity between the furnace shell and the first layer with a high thermal conductivity, characterized in that the thickness of the second layer made of a material with a high resistance to abrasion is decreased towards the middle of the spacing between the cooling boxes with a parallel increase in the thickness of the masonry to the back thereof.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl., mit vom Ofenpanzer nach innen vorragenden, im Abstand angeordneten Kühlkästen, die in einer Schicht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer diese Schicht gegen das Ofeninnere abdeckenden Schicht aus einem Material von hoher Abriebfestigkeit eingebettet sind.The invention relates to the lining for industrial furnaces, in particular shaft furnaces, such as blast furnaces or the like, with cooling boxes which project inwards from the furnace shell and are arranged at a distance and which are in a layer made of a material with high thermal conductivity and a layer against the interior of the furnace covering layer of a material of high abrasion resistance are embedded.

Eine solche Ausmauerung ist beispielsweise aus der DE-OS 24 43 305 bekanntgeworden. Bei deiser Ausmauerung sind zwischen mehreren Reihen von Kühlplatten Schichten aus Graphit oder Halb-Graphit angeordnet, die zum Ofeninnern hin mit einer Siliziumcarbid-Schicht abgedeckt sind, wobei die Schichten aus Halb-Graphit oder Graphit mit der Schicht aus Siliziumcarbid durch Ausbildung dieser Schichten in Form von Ringen unterschiedlichen Durchmessers wechselseitig verzahnt sind.Such a lining has become known, for example, from DE-OS 24 43 305. With this lining, layers of graphite or semi-graphite are arranged between several rows of cooling plates, which are covered with a silicon carbide layer towards the inside of the furnace, the layers of semi-graphite or graphite with the layer of silicon carbide by forming these layers in shape are mutually interlocked by rings of different diameters.

Eine solche Ausmauerung eignet sich dann, wenn die Kühlplatte in senkrechter und waagrechter Richtung voneinander vergleichsweise geringe Abstände aufweisen.Such a lining is suitable if the cooling plate are at relatively short distances from one another in the vertical and horizontal directions.

Aus finanziellen, aber auch aus technischen Gründen ist jedoch häufig gefordert, die Kühlplatte in vergleichsweise großen vertikalen und horizontalen Abständen anzuordnen, wobei sich dann zeigt, daß im Betrieb des Industrieofens zwischen den Kühlplatten stark korrodierte Bereiche auftreten, die sich ins Innere der Ausmauerung taschenartig ausbilden. Die Ausbidlung dieser Taschen ist neben Abriebeffekten vor allem durch den Verlauf von Isothermen im Mauerwerk bestimτt. Der zunehmende VerschleiB des Mauerwerkes mit zunehmendem Abstand von der jeweils nächsten Kühlplatte deutet auf eine mangelhafte Kühlung im Bereich des stärksten Verschleißes in der Mitte dieser Taschen hin. In vielen Fällen ist es nicht möglich, den Abstand zwischen den Kühlplatten so weit zu verringern, daß die Taschenbildung unbedeutend wird oder sogar verschwindet.For financial, but also for technical reasons, it is often required to arrange the cooling plate at comparatively large vertical and horizontal distances, which then shows that during operation of the industrial furnace, heavily corroded areas occur between the cooling plates, which form pocket-like inside the lining . In addition to abrasion effects, the formation of these pockets is primarily determined by the course of isotherms in the masonry. The increasing wear of the masonry with increasing distance from the next cooling plate indicates insufficient cooling in the area of the most wear in the middle of these pockets. In many cases it is not possible to reduce the distance between the cooling plates to such an extent that the pocket formation becomes insignificant or even disappears.

Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Art der eingesetzten Kühlung des Ofenpanzers die Haltbarkeit der Zustellung zu verbessern.The object of the invention is to improve the durability of the delivery regardless of the type of cooling used for the furnace shell.

Dabei werden nach dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung mehrere feuerfeste Werkstoffe unterschiedlicher technischer Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit, Abriebbeständigkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit so miteinander kombiniert, daß Isothermen im Mauerwerk entstehen, die möglichst parallel zur ursprünglichen Mauerwerksoberfläche verlaufen.According to the basic principle of the present invention, several refractory materials of different technical properties, such as thermal conductivity, abrasion resistance, strength, corrosion resistance and resistance to temperature changes, are combined with one another in such a way that isotherms arise in the masonry that run as parallel as possible to the original masonry surface.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird unter Berücksichtigung dieser grundsätzlichen Überlegungen gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object on which the invention is based is achieved taking into account these basic considerations by the features of claim 1.

Fortbildungen dieser Lösungen insbesondere im Hinblick auf die Anwendbarkeit auf die verschiedensten Arten von Kühlung am Ofen und der Verwendung besonders geeigneter Materialien sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further training of these solutions, in particular with regard to the applicability to the most varied types of cooling in the furnace and the use of particularly suitable materials, are characterized in the subclaims.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß die Bildung solcher Taschen in der Zustellung auch dann mit Sicherheit vermieden ist, wenn die Abstände zwischen den Kühlplatten oder -kästen vergleichsweise groß gewählt sind.The particular advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that the formation of such pockets in the delivery is avoided with certainty even if the distances between the cooling plates or boxes are chosen to be comparatively large.

Die Zeichnungen zeigen in

  • Fig. 1 zur Erläuterung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe einen Schnitt durch einen Teil einer gekühlten Ofenwand herkömmlicher Bauart;
  • Fig. 2 eine Abwicklung des gekühlten Ofenwandteiles nach Fig. 1;
  • Fig. 3 einen Schnitt durch einen gekühlten Ofenwandteil mit Kühlkästen und ungekühltem Panzer;
  • Fig. 4 die Anwendung des Erfindungsprinzips auf eine gekühlte Ofenwand, bei der zur Vereinfachung der Darstellung in einer Figur drei verschiedene Möglichkeiten eines Kühlsystems unter 4a, 4b und 4c angedeutet sind.
The drawings show in
  • 1 shows a section through part of a cooled furnace wall of conventional design to explain the object on which the invention is based;
  • FIG. 2 is a development of the cooled furnace wall part according to FIG. 1;
  • 3 shows a section through a cooled part of the furnace wall with cooling boxes and uncooled tank;
  • F ig. 4 the application of the principle of the invention to a cooled furnace wall, in which three different possibilities of a cooling system are indicated under 4a, 4b and 4c in order to simplify the illustration in a figure.

In Fig. 1 ist mit 1 der Ofenpanzer beispielsweise eines Hochofens bezeichnet, in dessen Zustellung, deren ursprüngliche Front an der Arbeitsseite mit 2 bezeichnet ist, Kühlkästen 3 eingesetzt sind.In Fig. 1, 1 denotes the furnace shell, for example of a blast furnace, in the delivery, the original front of which is designated 2 on the working side, cooling boxes 3 are used.

Bei 4 ist die Begrenzungslinie der Zustellung nach einer bestinmten Arbeitsdauer des Ofens angedeutet, wobei man deutlich die sich bildenden Taschen 5 erkennt.At 4, the boundary line of the infeed after a certain working time of the furnace is indicated, whereby the pockets 5 which are formed can be clearly seen.

In Fig. 2 sind die Kühlkästen ebenfalls mit 3 bezeichnet, zwischen denen sich bei Zustellungen nach dem Stande der Technik Taschen 4 befinden, wie sie im Schnitt in Fig. 1 angedeutet sind.In Fig. 2, the cooling boxes are also designated 3, between which there are pockets 4 for deliveries according to the prior art, as indicated in section in Fig. 1.

Bei der Ofenwand nach Fig. 3 handelt es sich um diejenige eines Hochofenschachtes mit Kühlkästen und ungekühltem Panzer. Der Panzer 1 ist innen mit einer Stampfmasse 16 ausgekleidet, die eine Isolierschicht bildet. Es schließt eine Schicht 17 aus Schamottesteinen an, vor die eine Schicht 18 aus Graphit oder Halb-Graphitblöcken gesetzt ist, welche gegen die Ofeninnenseite mit einer Schicht 19 aus selbstgebundenem Siliziumcarbid verkleidet sind.3 is that of a blast furnace shaft with cooling boxes and uncooled tank. The tank 1 is lined on the inside with a ramming compound 16, which forms an insulating layer. It is followed by a layer 17 of firebricks, in front of which a layer 18 of graphite or semi-graphite blocks is placed, which are clad against the inside of the furnace with a layer 19 of self-bonded silicon carbide.

Die Kühlkästen sind mit 13 bezeichnet. Man erkennt aus Fig. 3 das Erfindungsprinzip dahingehend, daß die Schicht 19 aus selbstgebundenem Siliziumcarbid in der Mitte des Abstandes zwischen zwei Kühlkästen 13, wie bei 20 erkennbar unter entsprechender Verstärkung der dahinterliegenden Schicht in ihrer Dicke verringert ist.The coolers are designated 13. The principle of the invention can be seen from FIG. 3 in that the layer 19 of self-bonded silicon carbide is reduced in thickness in the middle of the distance between two cooling boxes 13, as can be seen at 20 with appropriate reinforcement of the layer behind.

Die vier verwendeten Schichten aus keramischen Werkstoffen besitzen unterschiedliche Eigenschaften. Die Stampfmasse 16 ist eine thermisch isolierende Masse. Handelsübliche hochwertige Schamottesteine, wie sei bei 17 angedeutet sind, weisen eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit auf.The four layers of ceramic materials used have different properties. The ramming mass 16 is a thermally insulating mass. Commercial high-quality firebricks, as indicated at 17, have a comparatively low thermal conductivity.

Die Schicht oder die Steine 18 aus Graphit oder Halb-Graphit besitzen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, während die Schicht oder die Steine 19 aus Siliziumcarbid vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit und darüber hinaus sehr hohe Erosions- und Korrosionsbeständigkeit mit hoher Temperaturwechselselbständigkeit besitzen.The layer or stones 18 made of graphite or semi-graphite have a very high thermal conductivity, while the layer or stones 19 made of silicon carbide have comparatively high thermal conductivity and, moreover, have very high erosion and corrosion resistance with high temperature change independence.

Man erkennt aus dieser Figur, daß, um den Wärmewiderstand zwischen ArbeitsoBerfläche und den Kühlkästen an der Arbeitsseite näherungsweise gleichzuhalten, mit zunehmendem Abstand von den Kühlkästen die Dicke der Siliziumcarbidschicht verringert ist und damit das hoch wärmeleitende Graphitmaterial dichter an die Arbeitsoberfläche heran verlegt ist.It can be seen from this figure that, in order to keep the thermal resistance between the work surface and the cooling boxes on the working side approximately the same, the thickness of the silicon carbide layer is reduced with increasing distance from the cooling boxes, and thus the highly thermally conductive graphite material is laid closer to the work surface.

Die in ähnlicher Schichtfolge verlegte Schamottestein-Schicht 18 mit dahinter liegender isolierender Stampfmassen-Schicht 13 sorgt für einen thermischen Schutz des metallischen Ofenpanzers 11 bei gleichzeitig gezieltem Wärmeabfluß durch die Zonen annähernd gleichen Wärmewiderstandes, die aus dem Siliziumcarbid und dem Graphit bzw. Halb-Graphit oder Kohle bestehen.The firebrick layer 18 laid in a similar layer sequence with the insulating ramming mass layer 13 lying behind it provides thermal protection for the metallic furnace shell 11 while at the same time selectively discharging heat through the zones of approximately the same thermal resistance, which consists of the silicon carbide and the graphite or semi-graphite or Coal exist.

Fig. 4 zeigt die Anwendung des Erfindungsprinzipes auf eine Zustellung unter Verwendung kombinierter Kühlsysteme. Im Bereich 4a erkennt man Kühlkästen 43 und den Ofenpanzer 41, jedoch sind hier Kühlplatten (staves) verlegt, die mit 51 bezeichnet sind. Hier entfällt die thermisch isolierende Stampfmasse. Die Körper aus Graphit oder Halb-Graphit, die mit 48 bezeichnet sind, reichen im Mittelbereich bei 52 durch die aus selbstgebundenem Siliziumcarbid 49 bestehende innere Auskleidungsschicht.Fig. 4 shows the application of the principle of the invention to a delivery using combined cooling systems. In the area 4a one can see cooling boxes 43 and the furnace 41, but here cooling plates (staves) are laid, which are denoted by 51. The thermally insulating ramming compound is omitted here. The bodies made of graphite or semi-graphite, which are designated by 48, reach in the central region at 52 through the inner lining layer consisting of self-bonded silicon carbide 49.

Im Bereich 4b besteht das kombinierte Kühlsystem innerhalb des Ofenpanzers 41 aus Kühlplatten 51 und einer Doppelmantelkühlung 53, die gegebenenfalls auch nur alternativ zum Einsatz kommen kennen. Auch hier sind wiederum die mittleren Auskleidungselemente 50 ähnlich wie bei der Zustellung nach Fig. 3 in ihrer Dicke wesentlich verringert, so daß die Elemente aus Graphit oder Halb-Graphit weiter ins Ofeninnere vorragen. Im Bereich 4c ragen diese Elemente 52 ähnlich wie im Abschnitt 4a durch die Auskleidung aus Siliziumcarbid hindurch. Hier besteht das kombinierte Kühlsystem aus Kühlkästen 43 und einem Doppelmantel 53.In area 4b, the combined cooling system within the furnace shell 41 consists of cooling plates 51 and a double jacket cooling 53, which may only be used as an alternative. Here, too, the middle lining elements 50 are substantially reduced in thickness, similar to the infeed according to FIG. 3, so that the elements made of graphite or semi-graphite protrude further into the furnace interior. In the area 4c, these elements 52 protrude through the lining made of silicon carbide in a manner similar to section 4a. Here the combined cooling system consists of cooling boxes 43 and a double jacket 53.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist im Bereich 4a und 4c die Siliziumcarbidschicht im Mittelbereich zwischen den Kühlkästen sogar auf den Wert Null zurückgenommen, so daß hier das Graphit-oder Kohlenstoffmaterial durchgehend vom peripher eingebauten Kühlaggregat, beispielsweise einer Kühlplatte oder dem Doppelmantel, bis an die Arbeitsoberfläche reicht. Dies ist mitunter erforderlich, wenn große Kühlplattenabstände oder große Wandstärken der Zustellung beabsichtigt sind.4 in the area 4a and 4c, the silicon carbide layer in the middle area between the cooling boxes is even reduced to zero, so that here the graphite or carbon material continuously from the peripherally installed cooling unit, for example a cooling plate or the double jacket, to the Work surface is enough. This is sometimes necessary if large cooling plate clearances or large wall thicknesses of the infeed are intended.

Bei geringeren Abständen oder geringeren Zustellungswandstärken erfolgt die Zustellung entsprechend Beispiel 4b, bei dem das hoch wärmeleitende Graphit-, Halb-Graphit- oder Kohlenstoffmaterial, auch im Bereich der größten Kühlplattenentfernung noch eine verschleißverringernde Siliziumcarbidvormauerung behält.At smaller distances or smaller infeed wall thicknesses, infeed takes place in accordance with Example 4b, in which the highly heat-conducting graphite, semi-graphite or carbon material retains wear-reducing silicon carbide facing, even in the area of the greatest cooling plate distance.

Claims (8)

1. Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl., mit vom Ofenpanzer nach innen vorragenden, im Abstand angeordneten Kühlkästen, die in einer Schicht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer diese Schicht gegen das Ofeninnere abdeckenden Schicht aus einem Material von hoher Abriebfestigkeit eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Schicht aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit zur Mitte des Abstandes zwischen den Kühlkästen unter entsprechender Verstärkung der hinter ihr liegenden Schicht reduziert ist.1. Brick lining for industrial furnaces, in particular shaft furnaces, such as blast furnaces or the like, with cooling boxes which project inwards from the furnace shell and are arranged at a distance, and which are in a layer made of a material with high thermal conductivity and a layer of one material covering this layer against the furnace interior embedded with high abrasion resistance, characterized in that the thickness of the layer of material of high abrasion resistance is reduced to the center of the distance between the cooling boxes with appropriate reinforcement of the layer behind them. 2. Ausmauerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit bis zum Freiliegen der sie hinterfütternden Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zum Ofeninneren reduziert ist.2. Brick lining according to claim 1, characterized in that the layer of material is reduced from high abrasion resistance to the exposure of the backing layer of material with high thermal conductivity to the interior of the furnace. 3. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Ofenpanzer und der Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit Material relativ geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.3. Brick lining according to claim 1 or 2, characterized in that a relatively low thermal conductivity is arranged between the furnace shell and the layer of high thermal conductivity material. 4. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ofenpanzer zwischen den Kühlkästen Plattenkühler eingesetzt sind.4. Lining according to claim 1 or 2, characterized in that plate coolers are used in front of the furnace between the cooling boxes. 5. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß am Ofenpanzer wenigstens im Bereich zwischen den Kühlkästen eine Doppelmantelkühlung vorgesehen ist.5. Brick lining according to claim 1 or 2, characterized in that a double jacket cooling is provided on the furnace at least in the area between the cooling boxes. 6. Ausmauerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht von hoher Abriebfestigkeit aus Siliziumcarbid besteht.6. Brick lining according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that the layer of high abrasion resistance consists of silicon carbide. 7. Ausmauerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aus Graphit oder Halb-Graphit besteht.7. Brick lining according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer consists of the material with high thermal conductivity made of graphite or semi-graphite. 8. Ausmauerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn e t , daß das zwischen Ofenpanzer und der Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehene Material Schamotte ist.8. Brick lining according to claim 3, characterized in that the material provided between the furnace shell and the layer of material with high thermal conductivity is chamotte.
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