LU82669A1

LU82669A1 - COOLING ELEMENT FOR ARC FURNACES AND THE ARC FURNACE WALL MADE FROM THESE COOLING ELEMENTS

Info

Publication number: LU82669A1
Application number: LU82669A
Authority: LU
Original assignee: Sidepal Sa
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1980-10-24
Also published as: DE3035299C2; DE3035299A1

Description

80 , BL-2 8 7 8/El'/mg X__Q 0~Q GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG Brevet Nü .........................................Y * du 30.7.1980 Monsieur le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes80, BL-2 8 7 8 / El '/ mg X__Q 0 ~ Q GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG Brevet Nü .......................... ............... Y * du 30.7.1980 Monsieur le Ministre de l'Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré :...................................... 1¾¾¾ Service de la Propriété IntellectuelleTitre délivré: ...................................... 1¾¾¾ Service de la Propriété Intellectuelle

- \|§7 LUXEMBOURG- \ | §7 LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’inventionDemande de Brevet d'invention

Addition à la demandeNo78.707 du 19.12.1977 I. RequêteAddition à la demandeNo78.707 du 19.12.1977 I. Requête

La soc.dite: SIDEPAL S.A.. Société Industrielle...de....Particip.a.t.ici>s Lüxëml^ürgëdïsë, 14, rué Aldringeri, Luxembourg représentée par MM. E.PreylInger et E.Meyers, ing. cons .en.propr. 42)d. 4'6'';ï^e''''dü'''''CMëtïërë'V'LuxëmBo'urg en’ qualité de mandataires , _ dépose(nt) ce.......trente.....juillet ..mlX....neu£.....c.en.t.....quatr.erv.ing.ts......... (3) 15.06- à................................heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : , 1. la présente requête pour l’ojjtention d’un brevet d’invention concernant :La soc.dite: SIDEPAL S.A .. Société Industrielle ... de .... Particip.a.t.ici> s Lüxëml ^ ürgëdïsë, 14, rué Aldringeri, Luxembourg représentée par MM. E.PreylInger et E.Meyers, ing. cons .en.propr. 42) d. 4'6 ''; ï ^ e '' '' dü '' '' 'CMëtïërë'V'LuxëmBo'urg en' qualité de mandataires, _ dépose (nt) ce ....... trente .... .juillet ..mlX .... new £ ..... c.en.t ..... quatr.erv.ing.ts ......... (3) 15.06- à .. .............................. heures, au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg:, 1. la present requête pour l'ojjtention d'un brevet d'invention concernant:

Kuhlelement fur Lichtboqenofen,......gowle.,..iaus,.,.,clie5eu.-Kflhlelementeji (4) gebildete LichtbogenofenwandCooling element for arc furnace, ...... gowle., .. iaus,.,., Clie5eu.-Kfhlelementeji (4) formed arc furnace wall

2. la délégation de pouvoir, datée de................. ................................................... le Y.9A?·.....kr®V®t Pr inC2. la délégation de pouvoir, datée de ................. ........................ ........................... le Y.9A? · ..... kr®V®t Pr inC

3. la description en langue.....................eman e......................de l’invention en deux exemplaires; 4...............ir..............planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le vingt-deux mai mil neuf.....cent quatre-vingts...................................................................................3. la description en langue ..................... eman e ..................... . de l'invention en deux exemplaires; 4 ............... ir .............. planches de dessin, en deux exemplaires; 5th la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, le vingt-deux mai mil neuf ..... cent quatre-vingts .................. .................................................. ...............

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) : .................................................................................................................................................................................................................................................................................. (5) revendiquent) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)...................... / _________________________________déposée(s) en (7)______________________________/..............................................................................................déclare (nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l '(es) inventeurs) est (sont): ......................... .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ................................................. ( 5) revendiquent) pour la susdite demande de brevet la priorité d'une (des) demande (s) de (6) ...................... / _________________________________ déposée (s) en (7) ______________________________ / ......................................... .................................................. ...

le ..........................L..........................__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (8) au nom de......L............................................................................................................................................................................................................................ (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg...................................le .......................... L ...................... ....__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (8) au nom de ...... L ................................ .................................................. .................................................. .................................................. ...................................... (9) élit (élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg ...................................

46, rue du cimetière (10j sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à_________________I.._________________________________________mois. (11)46, rue du cimetière (10j sollicite (nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, - avec ajournement de cette délivrance à _________________ I .._________________________________________ mois. (11)

Le' E. Meyers jj. Procès-verbal de DépôtLe 'E. Meyers jj. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : 30.7.1950 pr je jvünistre ·»*' " à 15.00 heures Λfi (ΓίΟ'ϊ* *3» \ de l’Économie et des Classes Moyennes, ^ /î i p·4 A 66o<n ' i . \ * l ] BL-2878La susdite demande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du: 30.7.1950 pr je jvünistre · »* '" à 15.00 heures Λfi ( ΓίΟ'ϊ * * 3 »\ de l'Économie et des Classes Moyennes, ^ / î ip · 4 A 66o <n 'i. \ * L] BL-2878

MM

VV

PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION

Zusatzanmeldung zu Patentanmeldung 78.707 vom 19.12 SIDEPAL S.A.Additional application to patent application 78.707 dated 19.12 SIDEPAL S.A.

Société Industrielle de Participations Luxembourgeoise 14, rue AldringenSociété Industrielle de Participations Luxembourgeoise 14, rue Aldringen

Luxembourg Kühlelement für Lichtbogenöfen, sowie aus diesen Kühlelementen gebildete Lichtbogenofenwand.Luxembourg cooling element for arc furnaces, as well as arc furnace wall formed from these cooling elements.

» i - 1 - IDie Erfindung betrifft ein Kühlelement für Lichtbogenöfen, welches im wesentlichen aus plattenförmigen, zylindrisch gekrümmten, aus einzelnen Rohren bestehenden Rohrserpentinensätzen gebildet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine aus diesen Kühlelementen gebildete Lichtbogenofenwand .The invention relates to a cooling element for arc furnaces, which is essentially formed from plate-shaped, cylindrically curved tube serpentine sets consisting of individual tubes. The invention also relates to an arc furnace wall formed from these cooling elements.

Durch die deutsche Patentanmeldung Nr P 28 54 306.8 ist eine Kühlung von Lichtbogenöfenwänden mittels einer Kühlmittelzirkulation in Rohrserpentinen bekannt geworden, ; welche sich inzwischen in der Praxis so gut bewährt hat, dass der Hersteller für eine solcherart gekühlte Ofenwand eine Gewährleistung bis zu 2000 Chargen geben kann, was im Vergleich zum vorhergehenden Stand der Technik einen entscheidenden Fortschritt bedeutet.Through the German patent application No. P 28 54 306.8 cooling of arc furnace walls by means of a coolant circulation in tubular serpentines has become known; which has now proven itself so well in practice that the manufacturer can give a guarantee of up to 2000 batches for a furnace wall cooled in this way, which means a decisive advance over the prior art.

Kennzeichnende Merkmale dieser neuen Ofenkühlung sind unter ! anderem die Unterteilung der Ofenwand in einzelne Segmente von Kühlelementen in Rohrserpentinenausführung und die Anordnung der einzelnen Rohre in einer sogenannten Rohr-an-Rohr-Konstruktion, d.h. einer Anordnung der Rohre dicht aneinanderliegend. Diese dicht aneinanderliegenden Rohre werde dann in Längsrichtung miteinander verschweisst um auf diese Weise ein formsteifes, stabiles Bauteil zu bilden. Die einzelnen Rohrsegmente mit je einem unabhängigen Einlauf und einem Auslauf für das Kühlmittel sind bei dieser Konstruktion in feuerfeste Isoliermasse eingebettet und bilden mit letzterer Baueinheiten, welche bei Bedarf einzeln ausgetauscht werden können.Characteristic features of this new furnace cooling are under! Among other things, the subdivision of the furnace wall into individual segments of cooling elements in tubular serpentine design and the arrangement of the individual tubes in a so-called tube-to-tube construction, i.e. an arrangement of the tubes close together. These closely spaced pipes are then welded together in the longitudinal direction in order to form a dimensionally stable, stable component. In this construction, the individual pipe segments, each with an independent inlet and an outlet for the coolant, are embedded in fire-proof insulating compound and form structural units with the latter, which can be replaced individually if required.

Dieses Kühlkonzept für Lichtbogenofenwände hat sich, w gesagt, im grossen und ganzen hervorragend bewährt. Es haben sich jedoch inzwischen verschiedene Verbesserungsmöglichkeiten herauskristallisiert, welche Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind.This cooling concept for electric arc furnace walls has, by and large, proven itself extremely well. In the meantime, however, various possibilities for improvement have emerged, which are the subject of the present application.

- 2 -- 2 -

Es konnte z.B. festgestellt werden, dass in vereinzelten Fällen und bei extremer thermischer Beanspruchung die Schweiss-nahte zwischen den einzelnen, aneinanderliegenden Rohren zum Teil nicht standhielten, wodurch jedoch die Stabilität der Ofenwand keinerlei Einbusse erlitt aber sich mit der Zeit Kerbwirkungseffekte aufbauten, die schliesslich zu Rissen (Leckagen) führen konnten. Darüberhinaus war die Verschweissung der beiden aneinanderliegenden Rohre zur Badseite hin deshalb unvorteilhaft, « da einerseits ungünstige Wärmebrücken durch erhöhte Materialansammlungen entstanden und andererseits die Verschweissung eine Gefügeänderung im Rohmaterial mitsichbrachte. Die Ueberlagerung der thermischen Wechselwirkungen auf das so veränderte Rohrmateri und sein Gefüge neigte bei extrem hoher thermischer Belastung zui Rissbildung.For example, It is found that in isolated cases and with extreme thermal stress, the weld seam between the individual, adjacent pipes sometimes did not withstand, which, however, did not result in any loss in the stability of the furnace wall, but did not cause any notch effects over time, which eventually led to cracks (leaks ) could lead. In addition, the welding of the two adjacent pipes to the bath side was disadvantageous because «on the one hand, unfavorable thermal bridges resulted from increased material accumulation and, on the other hand, the welding brought about a structural change in the raw material. The superimposition of the thermal interactions on the modified tube material and its structure tended to form cracks under extremely high thermal loads.

Es hat sich desweiteren herausgestellt, dass das dichte Aneinanderliegen der Rohre eine weitere Unzulänglichkeit beinhaH in dem Sinne, dass hierdurch eine zwar wellenförmige, jedoch imm« hin relativ glattflächige Kühloberfläche entsteht, was den Aufbai eines wärmedämmenden Schlackenbelags zur Ofeninnenseite nicht sehr begünstigt. Die anfänglich vorhandene Vergussmasse, mit welcher die Rohre belegt werden, erfährt nämlich im Laufe der Betriebszeit eine Erosion, die bis zur Freilegung der Rohre gehei kann. Es ist dann wünschenswert, wenn sich anstelle dieser freigelegten Rohroberflâche auf den Rohren bereits ein Schutzbelag aus Ofenschlacke bildet, der die Funktion der Auskleidung zum Teil übernimmt. Es ist nun klar, dass die gewünschte Schlackenschicht umso weniger fest in sich auf gebaut ist und haftet, je glatter die Oberfläche der Kühlsegmente ist und je weniger Haft-. _ flächen sich anbieten.It has furthermore been found that the tight abutment of the pipes is another inadequacy in the sense that this creates a wavy, but always relatively smooth cooling surface, which does not favor the build-up of a heat-insulating slag coating on the inside of the furnace. The potting compound initially present, with which the pipes are covered, is subject to erosion in the course of the operating time, which can continue until the pipes are exposed. It is then desirable if, instead of this exposed pipe surface, a protective covering made of furnace slag is already formed on the pipes, which partially takes over the function of the lining. It is now clear that the desired layer of slag is built up and adheres less, the smoother the surface of the cooling segments and the less adhesive. _ offer space.

Es ist Aufgabe der Erfindung, vorstehende Unzulänglichkeite] des Standes der Technik zu vermeiden und Kühlelemente der eingan« erwähnten Art vorzuschlagen, bei welchen die Rissneigungen bei zwei nebeneinanderliegenden Rohren vermindert werden und gleichzeitig eine optimale Haftoberfläche für einen wärmedämmenden Schutzbelag aus Ofenschlacke gebildet wird.It is an object of the invention to avoid the above shortcomings of the prior art and to propose cooling elements of the type mentioned at the outset, in which the tendency to crack is reduced in the case of two pipes lying next to one another and at the same time an optimal adhesive surface for a heat-insulating protective covering is formed from furnace slag.

/ i t ... Λ . ·/ i t ... Λ. ·

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kühlelement der eingangs erwähnten Gattung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet.Starting from a cooling element of the type mentioned at the outset, this object is achieved by the features listed in the characterizing part of the main claim and embodied by the further features of the subclaims.

Ein wesentlicher Vorteil der nunmehr aufgelockerten gegenseitigen Anordnung der Rohre besteht in einer dadurch geschaffenen grösseren "Griffigkeit" der Kühlelementinnenseite, wodurch die Bildung einer warmedämmenden Schlackenschicht im Laufe der Betriebszeit des Ofens stark begünstigt wird. Die Haftung dieser Ofenschlacke am Kühlelement kann zusät lieh von Hafteisen unterstützt werden. Diese Wärmedämmung den Vorteil, dass weniger Wärme durch das Kühlmittel abgeführt wird und dementsprechend weniger dem Schmelzprozess entzogen wird.A major advantage of the now loosened mutual arrangement of the pipes is the resulting greater "grip" of the inside of the cooling element, as a result of which the formation of a heat-insulating slag layer is greatly promoted over the course of the operating time of the furnace. The adhesion of this furnace slag to the cooling element can also be supported by adhesive iron. This thermal insulation has the advantage that less heat is dissipated through the coolant and, accordingly, less is removed from the melting process.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:

Figur 1, die Vorderansicht eines Kühlelementes;Figure 1, the front view of a cooling element;

Figur 2, die Draufsicht auf einen Querschnitt durch t das Element der Figur 1.FIG. 2, the top view of a cross section through t the element of FIG. 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Kühlelement 4, dessen μFigures 1 and 2 show a cooling element 4, the μ

Funktion in obenerwähnter Patentanmeldung näher beschrieben wird, mit Anschlüssen 6 und 8 für die Zu- und Abfuhr eines ! Kühlmittels.Function is described in more detail in the above-mentioned patent application, with connections 6 and 8 for the supply and discharge of a! Coolant.

f jf j

Im Gegensatz zum Kühlelement gemäss erwähnter Patentanmeldung liegen zwei benachbarte Rohre, wie z.B. die Rohre 10 und 12, nicht mehr in verschweisstem Berührungskontakt nebeneinander, sondern sind durch einen Spalt 14 von bestimmte! I Weite voneinander getrennt. In der Praxis hat sich eine t Spaltweite von ca. 3 bis 8 mm bei einem Rohraussendurchmesser von ca. 90 mm als OÜnstia erwiesen. TTm das Ifiihlplpmpnf naeh - 4 - der Ofenaussenseite 16 hin abzuschliessen und zur Schaffung ei) zusätzlichen mechanischen Steifheit, sind je zwei benachbarte Rohrstücke mittels längsangeordneter Blechstreifen 18 miteinander verschweisst-In contrast to the cooling element according to the mentioned patent application, there are two adjacent pipes, e.g. the tubes 10 and 12, no longer in welded contact next to each other, but are determined by a gap 14! I separated from each other. In practice, a gap width of approx. 3 to 8 mm with an outer tube diameter of approx. 90 mm has proven to be OÜnstia. To close the outside of the furnace 16 and to create additional mechanical stiffness, two adjacent pipe sections are welded together by means of longitudinally arranged sheet metal strips 18.

Im Gegensatz zu den bekannten Kühlelementen deren Rohre über die ganze Länge miteinander verschweisst sind, sind die Blechstreifen 18 nur an einzelnen Stellen (19) mit den Rohren 10 verschweisst. Dabei wird, zwecks Vermeidung von Materialgefügeänderungen bewusst jede überflüssige Schweissnaht und eine Anhäufung von Nähten, insbesondere zur Badseite hin vermieden.In contrast to the known cooling elements, the tubes of which are welded together over the entire length, the sheet metal strips 18 are only welded to the tubes 10 at individual points (19). In order to avoid changes in the structure of the material, any unnecessary weld seam and an accumulation of seams, especially towards the bathroom, are deliberately avoided.

Durch diese Anordnung der Blechstreifen entstehen Hohlräume 20 zwischen den Rohren und den Blechstreifen, welche in günstiger Weise mit einer Torkretierungsmasse aufgefüllt werden können. Die Haftung dieser Masse am Kühlelement kann durch eine geeignete Anzahl von Hafteisen 22 zwischen den zwei Rohren gefördert werden,wobei diese Hafteisen gleichzeiti als Distanzstücke fungieren. Mit 24 ist eine wärmedämmende Schlackenschicht bezeichnet.This arrangement of the sheet metal strips creates cavities 20 between the tubes and the sheet metal strips, which can be filled up in a favorable manner with a door locking compound. The adhesion of this mass to the cooling element can be promoted by a suitable number of adhesive irons 22 between the two tubes, these adhesive irons simultaneously acting as spacers. With 24 a heat-insulating slag layer is called.

Ein zusätzlicher Isoliereffekt ergibt sich aus der dünnen Luftschicht, welche sich mit der Zeit aufgrund der thermischen Wechselbeanspruchung zwischen der aufgebauten Schlackenschicht und der Rohroberfläche bildet.An additional insulation effect results from the thin air layer, which forms over time due to the thermal alternating stress between the built-up slag layer and the pipe surface.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Summe der aufgeführten Massnahmen zur Verbesserung der Standzeit der Ofe Kühlelemente führt und eine günstigere Wärmedämmung erreicht wird, wodurch dem Ofen nicht mehr als bedingt Schmelzwärme ent zogen wird. So wurde z.B. bei einer Kühlwasser-Vorlauftemperat von 10-20°C und einem T von 10°C ein Kühlwasserbedarf von nu 2 max. 80 L/Min. m festgestellt.It has been shown in practice that the sum of the measures listed leads to an improvement in the service life of the Ofe cooling elements and more favorable thermal insulation is achieved, as a result of which heat from the furnace is no longer extracted to a limited extent. For example, with a cooling water flow temperature of 10-20 ° C and a T of 10 ° C a cooling water requirement of only 2 max. 80 L / min. m found.

LL

jLjL

*T* T

/ t/ - 5 - ./ t / - 5 -.

I Durch Aneinanderreihen einer entsprechenden Anzahl der beschriebenen Kühlelemente kann, analog zu den Kühlelementen gemäss der eingangs erwähnten Patentanmeldung, die ganze Seitenwand des Lichtbogenofens gebildet werden. Hierbei werden an den dafür vorgesehenen Stellen der Seitenwand bestimmte Kühlelemente in passender Gestaltung ausgeführt (nicht gezeigt) um Platz zu lassen für Durchlässe.I By stringing together a corresponding number of the cooling elements described, analogously to the cooling elements according to the patent application mentioned at the beginning, the entire side wall of the arc furnace can be formed. In this case, certain cooling elements are carried out in a suitable design (not shown) at the locations provided for this purpose in order to leave space for passages.

J> 4-J> 4-

Claims

1. Cooling element for arc furnaces / which is essentially formed from plate-shaped, cylindrically curved tube serpentine sets consisting of individual tubes, characterized in that two adjacent tube pieces of the tube serpentines running parallel and parallel to one another are separated by a gap (14) and at which by the Curvature formed convex outside are welded together by means of sheet metal strips (18).

12. Cooling element according to claim 1, characterized in that the tubes have an outer diameter of approximately 90 mm and the gap (14) is 3 to 8 mm wide.

3. Cooling element according to claims 1 or 2, I characterized in that the longitudinal sheet metal strips (18) are welded only at individual points (19) with two adjacent tubes (10, 12).

4. Cooling element according to claims 1 to 3, characterized by 'adhesive iron (22) between two adjacent tubes.

5. Kühleleraent according to claims 1 to 4, characterized in that the cavities (20) between the individual v - tubes and the metal strips (12) are filled with a door locking compound (20).

6. Arc furnace wall consisting of cooling elements according to one or more of claims 1 to 5.