EP1036848B1 - Abstichrinne für einen Schachtofen - Google Patents

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EP1036848B1
EP1036848B1 EP00105167A EP00105167A EP1036848B1 EP 1036848 B1 EP1036848 B1 EP 1036848B1 EP 00105167 A EP00105167 A EP 00105167A EP 00105167 A EP00105167 A EP 00105167A EP 1036848 B1 EP1036848 B1 EP 1036848B1
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plate
shaped cooling
runner
lining
cooling element
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Werner Otremba
Peter Dr. Rüther
Helmut Ellerik
Wolfgang Kowalski
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Paul Wurth Sa En Thyssenkrupp Stahl AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Stahl AG
SMS Demag AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/14—Discharging devices, e.g. for slag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/14—Charging or discharging liquid or molten material
    • F27D3/145—Runners therefor

Definitions

  • the present invention relates to a tapping channel for a shaft furnace, in particular for a blast furnace for the production of pig iron, consisting of a Trough with a refractory, the liquid metal or the slag leading liner and at least one plate-shaped cooling element made of copper or a Copper alloy (copper stave) with coolant channels arranged in its interior.
  • the Liquid metal leading liner exists within the refractory lining hollow cooling elements with connecting pipes for the inflow and outflow of Provide cooling water.
  • These cooling elements are in turn limited by plates. Parallel to these plates are more copper plates, but not in connection stand with the cooling element.
  • These cooling elements are To coils of heat-resistant steel, in a conventional manner with anchors are fixed in the wear chuck of the tapping chute. It is still known welded To provide copper profiles as cooling elements for taps.
  • staves When cooling the wall in the blast furnace, it is well known that two systems are used Commitment. These are on the one hand cooling boxes, on the other plate-shaped cooling elements, so-called staves. There are cooling plate systems made of copper plates as well Plate cooler made of nodular cast iron. Staves cool areal the entire blast furnace tank and require little passage. Gray cast staves are usually cooling elements, be poured into the cooling pipes.
  • Copper staves have been known for more than 15 years for the cooling of blast furnaces. As starting material, rolled copper slabs were selected. The Cooling element was set by drilling the cooling channels, welding thick-walled Copper pipes for the supply of water through the blast furnace tank and a suitable mechanical machining of the stave surface ago. Copper staves are usually 150mm thick and allow for given thickness of the Masonry an increase in volume of the blast furnace from 3 to 5%. Usually Copper staves are combined with refractory bricks when installed. A well-known example of copper staves is shown in DE 29 07 511 C2
  • the trough be made of metal outer side walls, a subsequent permanent feed and an inner wear lining and wherein the plate-shaped cooling elements semi-annular between permanent feed and wear lining or within the wear lining are arranged.
  • the service life is reduced of the refractory material of a tapping channel (or pool trough) increases and the signs of wear reduced. It will increase the durability of the refractory material achieved and thus a saving of refractory material costs. Also, due to the cooling effect, the amount of costly refractory material be downsized. Cooling causes wear Decarburization and oxidation phenomena prevented in the refractory material.
  • the copper stave is facing the melt or slag on it Side partially provided with refractory material.
  • This can be, for example be achieved by the the melt or Schlackenfluß facing side of the copper staves incorporated horizontally extending grooves having refractory material.
  • the copper stave is preferably cast or rolled or forged.
  • the cooling channels are either through cast-in tubes formed or poured directly.
  • a particularly preferred embodiment of a copper stave is made of a Forged or rolled ingot manufactured, with the cooling channels vertically are running blind holes.
  • the copper staves have connecting pipes for the coolant supply and discharge. It can be one or more Be provided cooling circuits; at the smallest unit has each plate-shaped Cooling element a separate circuit.
  • the coolant is water depending on your choice, Oil, air or steam.
  • the tapping channel 1 shown in Figure 1 consists essentially of a metallic Trough 2 (see in particular Figures 2 and 3), which of a support structure 3 is surrounded.
  • a metallic Trough 2 see in particular Figures 2 and 3
  • a support structure 3 is surrounded.
  • To cool the inlet area of the tapping chute are along the longitudinal axis of the tapping channel 1 approximately at the level of the tapping channel 4 each side a position of two successively arranged plate-shaped Cooling elements 5 are provided.
  • plate-shaped cooling elements are Cu staloms made of solid Cu bodies introduced by blind holes Cooling channels 6.
  • Each of the Cu staves is triangular in shape on both sides End piece 7a, 7b extended.
  • the triangular end pieces 7a, 7b are there formed at such that the edges of two end pieces abut diagonally.
  • FIG. 2 shows the cross section of the tapping spout according to FIG. 1 in its inlet region.
  • the metallic trough 2 which is surrounded by the support structure 3, is with a permanent lining 9 made of refractory material and with an adjoining Wear lining 10 lined.
  • the along the longitudinal axis of the tapping channel arranged Cu staves 5 are arranged approximately at the level of the tapping channel 4. These are because of the triangular end pieces in height to each other staggered pipe socket 8a, 8b to the inlet and outlet of the coolant recognizable.
  • the Cu staves point to the tapping channel and thus the Melt or slag facing side horizontally extending grooves 11, in the interstices refractory material is incorporated.
  • the cross section of a second embodiment of a tapping channel shown.
  • the height of the cross section is approximately equal to the section III-III.
  • the Cu staves over the inlet region of Tapping trough arranged along the longitudinal side within the Treasurefutters (not shown in Figure 1).
  • the trough is different according to the embodiment of the metallic trough. 2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstichrinne für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung und mindestens einem plattenförmigen Kühlelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ( Kupfer- Stave ) mit in seinem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen.
Ebenso wie die Dauer einer Hochofenreise hauptsächlich von der Lebensdauer des Hochofenpanzers bestimmt wird, bestimmen die Verschleißeigenschaften der Auskleidung einer Abstichrinne deren Lebensdauer.
Zur Erhöhung der Lebensdauer einer Abstichrinne ist es bekannt, bei einer Abstichrinne für einen Schachtofen, die aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall führenden Auskleidung besteht, innerhalb der feuerfesten Auskleidung hohle Kühlelemente mit Anschlußrohrleitungen für den Zu- und Abfluß von Kühlwasser vorzusehen. Diese Kühlelemente sind ihrerseits von Platten begrenzt. Parallel zu diesen Platten verlaufen weitere Kupferplatten, die aber nicht in Verbindung mit dem Kühlelement stehen. Bei diesen Kühlelementen handelt es sich um Rohrschlangen aus warmfesten Stahl, die in an sich bekannter Weise mit Ankern im Verschleißfutter der Abstichrinne fixiert sind. Es ist weiterhin bekannt, geschweißte Kupferprofile als Kühlelemente für Abstichrinnen vorzusehen.
Bei der Wandkühlung im Hochofen kommen bekanntermaßen zwei Systeme zum Einsatz. Dies sind zum einen Kühlkästen, zum anderen plattenförmige Kühlelemente, sogenannte Staves. Es gibt Kühlplattensysteme aus Kupferplatten sowie Plattenkühler aus Shäroguß. Staves kühlen flächenhaft den gesamten Hochofenpanzer und erfordern wenig Durchtritte. Grauguß-Staves sind üblicherweise Kühlelemente, in die Kühlrohre eingegossen werden.
Kupfer-Staves sind seit mehr als 15 Jahren für die Kühlung von Hochöfen bekannt. Als Ausgangsmaterial wurden gewalzte Kupferbrammen gewählt. Das Kühlelement stellte man durch Bohren der Kühlkanäle, Anschweißen von dickwandigen Kupferrohren für die Wasserzuführung durch den Hochofenpanzer und eine geeignete mechanische Bearbeitung der Stave-Oberfläche her. Kupfer-Staves sind üblicherweise 150mm dick und gestatten bei gegebener Dicke des Mauerwerks eine Volumenvergrößerung des Hochofens von 3 bis 5%. Üblicherweise werden Kupfer-Staves bei ihrem Einbau mit Feuerfeststeinen kombiniert. Ein bekanntes Beispiel von Kupfer-Staves zeigt die DE 29 07 511 C2
Aus der nachveröffentlichten EP 1 047 796 A1 ist eine Abstichrinne für einen Schachtofen bekannt, die aus einem Trog mit einer feuerfesten Auskleidung besteht. Kühlelemente befinden sich - angrenzend an die feuerfeste Auskleidung - zwischen dieser und dem die Auskleidung umgebenden Trog.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer einer Abstichrinne zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Es wird vorgeschlagen, dass der Trog aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran anschließendes Dauerfutter und ein inneres Verschleißfutter aufweist und wobei die plattenförrnigen Kühlelemente halbringförmig zwischen Dauerfutter und Verschleißfutter bzw. innerhalb des Verschleißfutters angeordnet sind.
Es wird die Verwendung der bei der Kühlung des Hochofenpanzers bereits bekannten Kupfer-Kühlplatten, d.h. Kupfer-Staves, für die Kühlung von Abstichrinnen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Durch diese überraschende und bisher nicht bekannte Verwendung von Kupfer-Staves bei Abstichrinnen, insbesondere die von Hochöfen, ergeben sich folgende Vorteile:
Durch die optimale Kühlwirkung aufgrund der Kupfer-Staves wird die Standzeit des Feuerfestmaterials einer Abstichrinne (oder Poolrinne) erhöht und die Verschleißerscheinungen vermindert. Es wird eine Haltbarkeitssteigerung des Feuerfestmaterials erreicht und somit eine Einsparung von Feuerfestmaterialkosten. Auch kann aufgrund der Kühlwirkung die Menge an kostenintensivem Feuerfestmaterial verkleinert werden. Durch die Kühlung werden verschleißbestimmende Entkohlungs- und Oxidationserscheinungen im Feuerfestmaterial unterbunden.
Vorzugsweise ist der Kupfer-Stave auf seiner der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite teilweise mit feuerfestem Material versehen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des Kupfer-Staves eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.
Der Kupfer-Stave ist bevorzugt gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet. Bei einer gegossenen Platte sind die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet oder direkt eingegossen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Kupfer-Staves ist aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt, wobei die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.
Zur Schaffung des Kühlmitteldurchflusses weisen die Kupfer-Staves Anschlußrohrleitungen für die Kühlmittelzu- und abfuhr auf. Es können ein oder mehrere Kühlkreise vorgesehen sein; bei der kleinsten Einheit hat jedes plattenförmige Kühlelement einen separaten Kreislauf. Das Kühlmittel ist je nach Auswahl Wasser, Öl, Luft oder Dampf.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
Figur 1
die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Abstichrinne mit innerhalb des Dauerfutters eingebrachten Cu-Staves;
Figur 2
den Querschnitt II-II der Abstichrinne nach Figur 1;
Figur 3
den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abstichrinne.
Die in Figur 1 gezeigte Abstichrinne 1 besteht im wesentlichen aus einem metallischen Trog 2 (vgl. insbesondere Figuren 2 und 3), welcher von einer Stützkonstruktion 3 umgeben ist. Zur Kühlung des Einlaufbereichs der Abstichrinne sind entlang der Längsachse der Abstichrinne 1 etwa in Höhe des Abstichkanals 4 auf jeder Seite eine Lage von zwei hintereinander angeordneten plattenförmigen Kühlelementen 5 vorgesehen. Bei diesen plattenförmigen Kühlelementen handelt es sich um Cu-Staves aus Cu-Massivkörpern mit durch Sackbohrungen eingebrachten Kühlkanälen 6. Jeder der Cu-Staves ist beidseitig mit einem dreieckförmigen Endstück 7a, 7b verlängert. Die dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b sind da bei so ausgebildet, daß die Kanten zweier Endstücke diagonal aneinanderstoßen. In den ungefähren Schwerpunktbereichen der dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b bleibt genug Platz für den Anschluß von Rohrstutzen bzw. Anschlußrohrleitungen 8a, 8b zur Zu- und Abfuhr des Kühlmittels. Hierzu sind die Rohrstutzen bzw. Anschlußrohrleitungen 8a, 8b mit ebenfalls in die Endstücke eingebrachten Sammelleitungen (nicht gezeigt) versehen, die das Kühlmittel in die - hier vier parallelen - Kühlmittelkanäle 6 einspeisen bzw. abführen. Aufgrund der komplementär zueinander ausgebildeten dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b wird eine geeignete Kühlung selbst an den Stoßbereichen zweier Kühlplatten 5 erreicht, weil jeweils die Fläche mit dem kühlmitteldurchflossenen Anschlußstutzen seine Wirkung zu der benachbarten Kühlplatte hin ausdehnt.
Figur 2 zeigt den Querschnitt der Abstichrinne nach Figur 1 in ihrem Einlaufbereich. Der metallische Trog 2, der von der Stützkonstruktion 3 umgeben ist, ist mit einem Dauerfutter 9 aus Feuerfestmaterial sowie mit einem sich daran anschließenden Verschleißfutter 10 ausgekleidet. Die längs der Längsachse der Abstichrinne angeordneten Cu-Staves 5 sind etwa in Höhe des Abstichkanals 4 angeordnet. Es sind die wegen der dreieckförmigen Endstücke in der Höhe zueinander versetzt angeordneten Rohrstutzen 8a, 8b zum Zu- und Abfluß des Kühlmittels erkennbar. Die Cu-Staves weisen auf der dem Abstichkanal und somit der Schmelze- bzw. Schlacke zugekehrten Seite horizontal verlaufende Nuten 11 auf, in deren Zwischenräume feuerfestes Material eingearbeitet ist.
Mit der Figur 3 wird der Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abstichrinne dargestellt. Die Höhe des Querschnitts entsprucht ungefähr dem Schnitt III-III. Bei dieser Ausführungsform sind die Cu-Staves über den Einlaufbereich der Abstichrinne hinaus entlang deren Längsseite innerhalb des Dauerfutters angeordnet (in Figur 1 nicht dargestellt). Des weiteren unterscheidet sich die Abstichrinne nach Figur 3 hinsichtlich der Ausbildung des metallischen Troges 2.

Claims (9)

  1. Abstichrinne für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog (2) mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung und mindestens einem plattenförmigen Kühlelement (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ( Kupfer-Stave ) mit in seinem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen (6),
    dadurch gekennzeichnet, dass der Trog (2) aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran anschließendes Dauerfutter (9) und ein inneres Verschleißfutter (10) aufweist und wobei die plattenförmigen Kühlelemente halbringförmig zwischen Dauerfutter (9) und Verschleißfutter (10) bzw. innerhalb des Verschleißfutters (10) angeordnet sind.
  2. Abstichrinne nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedes plattenförmige Kühlelement (5) der Kühlelementlage an seinen beiden Enden mit dreieckförmigen Endstücken (7a, 7B) verlängert ist, die jeweils komplementär zueinander ausgebildet sind, so dass zwei benachbarte Kühlplatten mit diagonal verlaufenden Kanten aneinanderstoßen und dass im Schwerpunktbereich der dreieckförmigen Endstücke (7a, 7b) jeweils die Anschlußrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- oder -abfuhr vorgesehen sind, die mit einem Sammelkanal zur Speisung der Kühlmittelkanäle bzw. zur Abfuhr des Kühlmittels verbunden sind.
  3. Abstichrinne nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Kühlelement (5) auf der der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite zum Teil mit feuerfestem Material versehen ist.
  4. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Kühlelement (5) gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet ist.
  5. Abstichrinnne nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei dem gegossenen, plattenförmigen Kühlelement (5) die Kühlkanäle (6) entweder durch eingegossene Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind.
  6. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Kühlelement (5) aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle (6) vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.
  7. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des plattenförmigen Kühlelementes (5) eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme des feuerfesten Materials aufweist.
  8. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Kühlelemente (5) oder Einheiten aus mehreren plattenförmigen Kühlelementen (5) Anschlussrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- und abfuhr aufweisen.
  9. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Trog (2) mit einem Dauerfutter (9) und sich daran anschließendem Verschleißfutter (19) ausgekleidet ist, wobei in das Verschleißfutter (10) der Kanal (4) für die abgestochene Schmelze eingearbeitet ist, und dass eine Mehrzahl von plattenförmigen Kühlelementen (5) mit längs der Abstichrinne verlaufenden Kühlmittelkanälen (6) nebeneinander einlagig in Höhe des Abstichkanals (4) innerhalb des Dauerfutters (9) angeordnet ist.
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