NL8001669A

NL8001669A - Vuurvaste constructie van de bodem en het aansluitende haardgedeelte van een schachtoven.

Info

Publication number: NL8001669A
Application number: NL8001669A
Authority: NL
Original assignee: Estel Hoogovens Bv
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-10-16
Also published as: JPS56142807A; CA1147957A; EP0040440A2; DE3163718D1; AU543837B2; EP0040440B2; US4371334A; EP0040440A3; AU6850581A; EP0040440B1; JPS5833285B2

Description

" *+ , I

HO 416

VUURVASTE CONSTRUCTIE VAN DE BODEM EN HET AANSLUITENDE HAARD-GEDEELTE VAN EEN SCHACHTOVEN

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Ir Jacobus VAN LAAR te Santpoort 5 De uitvinding heeft betrekking op een vuurvaste constructie van de bodem en het aansluitende haardgedeelte van een schacht-oven, omvattende een grafietlaag in de bodem, afgedekt door ten minste een.laag uit een materiaal met een belangrijk lagere warm-tegeleidingscoëfficiëntX. Een dergelijke constructie is eerder 10 beschreven in Nederlands octrooi 148.939 (hiermee corresponderend US octrooi 3*752,638).

Bij de bekende constructie is de grafietlaag ingebed in lagen ko.olstofsteen met een belangrijk lagere warmtegeleidings-coëfficiënt "X als van de grafietlaag, terwijl het geheel is af-15 gedekt door een laag koolstofvrij vuurvast materiaal met een nog lagere warmtegeleidingscoëfficient. Bij deze bekende constructie is er naar gestreefd om in de afdeklaag met slechte warmtegeleiding een temperatuurverkop van de oventemperatuur aan de bovenzijde tot circa 1.100°C aan de onderzijde te realiseren, waarbij ver-20 volgens de beter warmtegeleidende koolstoflaag dient voor warmtetransport en thermische isolatie naar de grafietlaag toe. De zeer goed warmtegeleidende grafietlaag dient daarop voor de afvoer van de warmte deels naar een watergekoelde haardwand, en deels naar een luchtgekoelde onderzijde van de bodem.

25 Gebleken is dat* bij gebruik van de schacht oven als hoog oven voor reduktie van ijzer uit ijzererts, de koolstofvrije afdeklaag door de sterke temperatuurval wordt aangetast, en dat daarop vloeibaar ruwijzer in contact komt met de koolstoflaag.

Geleidelijk aan wordt deze koolstoflaag van boven naar 80 0 1 6 69 /2 2 HO 416 * -*· beneden geïmpregneerd met ijzer, waardoor de warmtegeleidings-coëfficiënt kan stijgen van circa 4 a 5 tot circa 15 kcal/m.h.°C. Als gevolg van deze impregnering met vloeibaar ijzer, en ten gevolge daarvan de verhoging van de warmtegeleidingscoëfficiënt, 5 wij2igt zich het verloop van de isothermen hierin. Dit leidt tot slijtage en aantasting van de koolstofrijke laag tot een punt, waarop het vloeibaar ijzer ook plaatselijk de grafietlaag bereikt. Vanaf dat ogenblik kan ook de grafietlaag geleidelijk worden aangetast .

10 Opgemerkt wordt, dat niet alleen hierdoor reparatie en ge- deeltelijke.5vervanging van de bodemconstructie met de daaraan verbonden hoge kosten in het bijzonder van grafietstenen noodzakelijk kunnen zijn, doch dat meer in het bijzonder de campagneduur van de oven korter wordt, hetgeen produktieverlies met zich meebrengt. 15 Doel van de onderhavige uitvinding is het nu een zodanige verbetering van de bekend gestelde construct ie 4aan te brengen, dat de hierboven beschreven bezwaren worden ondervangen.

De uitvinding bestaat nu daarin, dat boven de grafietlaag allereerst een laag aansluit met een -waarde van circa 12 S. 30, 20 en bij voorkeur van 12 A 17 kcal/m.h.°C, welke is af gedekt door een laag hoogwaardig vuurvast materiaal met een\^ 4 kcal/m.h.°C. Door deze keuze van het materiaal voor de .laag boven de grafietlaag, blijkt de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van deze laag niet of nauwelijks groter te worden, indien vloeibaar 25 ruwijier tot in deze laag zou doordringen. Een dergelijk door dringen is daardoor slechts in zeer geringe mate van invloed op de thermische gradiënt door de bodem, en derhalve op de ligging van de isothermen in de bodem.

Het blijkt nu ook eenvoudig mogelijk te zijn om bij een ge-3Q bruikelijke dikte van de grafietlaag de bodem voor gangbare koel-condities zodanig te ontwerpen, met een uit constructief oogpunt aanvaardbare dikte van de laag boven de grafietlaag, dat de 1.100°C isotherm boven deze laag komt te vallen. Dat wil zeggen, dat deze zogenaamde "smeltisotherm" in de afdeklaag van hoogwaardig vuur-35 vast materiaal komt te liggen. Gesmolten ruwijzer kan daardoor niet door deze afdeklaag doordringen tot in de daaronder liggende laag met verhoogde warmtegeleidingscoëfficiënt, terwijl omgekeerd deze 800 1 6 69 /3 3 , HO 416 laag met verhoogde warmtegeleiding, in combinatie met de warmteafvoer door de grafietlaag, voor een.betere koeling van de afdek-laag kan zorgen.

Als materiaal voor deze afdeklaag kan bijvoorbeeld een 5 chamottesteen worden gekozen met een extra hoog AlgO^-gehalte.

Een warmtegeleidingscoëfficiënt van circa 15 kcal/m.h.°C, is bereikbaar met in de handel verkrijgbare koolstofkwaliteiten voor vuurvaste stenen.

Opgemerkt wordt, dat in plaats van een chamottesteen met 10 hoog AlgOygehalte voor de afdeklaag, ook andere materialen gekozen kunnen worden, zoals bijvoorbeeld magnesietstenen. In gebruikelijke kwaliteiten hebben deze een warmtegeleidingscoeficiënt circa 3 a 4 kcal/m.h.°C tegen een^van circa 2 kcal/m.h.°C voor een zogenaamde .hoog-AlgO-j chamottesteen.

15 Veel van de problemen met hoogovenbodems vinden hun oorzaak in het feit dat bij moderne hoogovens de neiging bestaat de afmetingen hiervan steeds verder te vergroten, en de oven onder zwaardere bedrijfsomstandigheden te belasten. Bij de grotere ovenbodems worden als gevolg daarvan na een campagne uithollingen 20 in de hoek van de bodem met de haard waargenomen. Gebleken is, dat in verband daarmee een verdere verbetering van de vuurvaste constructie als hierboven omschreven kan worden verkregen, doordat de laag metX^4 kcal/m.h.°C zich uitstrekt tot binnen de diameter van de haard, en dat de tot de ovenwand doorlopende 25 grafietlaag in de bodem ter plaatse van de in de bodem doorgetrokken haardbemetseling naar boven toe aansluit op eerst een grafiet-bemetseling en vervolgens op een bemetseling met een^v ^ 20 kcal/m.h.°C.

Aan deze laatste eis voldoen bijvoorbeeld de zogenaamde 30 half grafiet kwaliteiten, dat zijn stenen uit een mengsel van koolstof en grafiet.

Met deze nieuwe constructie wordt verkregen, dat de bodem zich thermisch gedraagt als een kleinere bodem, terwijl als gevolg van de betere koeling langs de haardwand, in het bijzonder 35 de hoekovergang tussen bodembemetseling en haardbemetseling minder van temperatuurwisselingen heeft te lijden.

800 1 6 69 A

4 30 416 ψ *

Opgemerkt wordt, dat uit de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage No. 79*01513 (corresponderend met DE-OS P 28 19 416), een constructie békend is, waarbij de bovenste bodemlagen tot in de constructie va» de haardbemetseling reiken. Bij een dergelijke 5 constructie zijn speciale maatregelen vereist om verschillen in thermische expansie tussen bodemlagen en haardbemetseling op te vangen. Doordat bij de onderhavige constructie de bovenste bodemlagen zich niet verder uitstrekken dan tot binnen de binnendiameter van de haard, kunnen deze bodemlagen zich naar boven toe, als ge-10 volg van thermische expansie ten opzichte van de haardbemetseling, vrij bewegen. Hierdoor zijn geen afzonderlijke maatregelen noodzakelijk om dit verschil in expansie op te vangen.

In het bijzonder werden met de constructie volgens de uitvinding goede resultaten bereikt, indien'de grafietlaag in de bodem een 15 dikte heeft van 45 & 50$ van de dikte van de bodem tot en met de afdeklaag metX^4 kcal/m.h.°C, en indien de laag tussen grafiet-laag en afdeklaag een dikte heeft van circa 20$ van deze bodemdikte. Een verdere verbetering wordt volgens de uitvinding nog verkregen, indien bij de vuurvaste constructie de haardbemetseling aansluitend 20 op de grafietlaag langs het ovenpantser uit grafiet, en daarachter naar boven toe eerst uit grafiet en daarna uit halfgrafiet bestaat.

De' uitvinding wordt vervolgens toegelicht aan de hand van een figuur. Hierin is met verwijzingscijfer 1 het ovenpantser van een (gedeeltelijk afgeheelde) hoogoven aangegeven, waarvan 2 de bodem-25 plaat voorstelt.

Ook is in de figuur niet een sproeikoeling langs de haardwand, en een lucht koe ling langs de ovenplaat 2 aangegeven, daar deze koelsystemen op zich van algemene bekendheid zijn. '

In de haardwand zijn ter plaatse van een afsteekgat 3 en waar 30 een blaaspijp is ingebouwd, 5» een gebruikelijke hierbij behorende bemetselingsconstructie gekozen. Indien er meerdere aftapgaten zijn, moet deze constructie bij 3 uiteraard op meerdere plaatsen worden herhaald.

Op de staalbodemplaat 2 is eerst een dunne laag 6 van een 35 grafietmassa aangebracht, ten einde een goed warmtecontact 80 0 1 6 69 75 φ- 5 5 03 416 te garanderen tussen de stalen ‘bodemplaat en de daarop liggende eerste laag van de bemetseling. Deze eerste laag 7 bestaat uit een koolstofkwaliteit met een^-waarde van 4 a 5 kcal/m.h.°C. Daarboven bevindt zich een grafietlaag 8, welke aansluit op grafietconstruc-5 ties 9 en 10 in de wandbemetseling van de haard. Binnen de grafiet-ring 9 is een laag 12 aangebracht uit koolst of materiaal met een verhoogde warmtegeleidingscoè*fficiè*nt'X,sx 15 kcal/m.h.°C, welke laag weer wordt afgedekt door een hoog AlgO^ houdende chamottelaag 13.

Rondom laag 13 is een ringlaag 11 aangebracht bestaande uit half-10 grafiet.

Rog is afgebeeld een zogenaamde slijt voering 14» welke echter na het aansteken van de hoogoven na korte tijd is verdwenen.

800 1 6 69

Claims

6 HD 416 ^ Vuurvaste constructie van de "bodem en het aansluitende haard-gedeelte van een schachtoven, omvattende een grafietlaag in de bodem, afgedekt door ten minste een laag uit een materiaal met een belangrijk lagere warmtegeleidingscoëfficiêht X^ 5 met het kenmerk, dat boven de grafiet laag allereerst een laag aansluit met eenX-waarde van 12 è 30 kcal/m.h.°C, welke is afgedekt door een laag hoogwaardig vuurvast materiaal met een X44 kcal/m.h.°C.
2, Vuurvaste constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat de boven de grafietlaag allereerst aansluitende laag een X -waarde heeft van 12 a 17 kcal/m.h.°C.
3. Vuurvaste constructie volgens conclusie 1 of 2, met het ken-merk, dat de laag metX^ 4 kcal/m.h.°C;zich uitstrekt tot binnen de binnendiameter van de haard, en dat de tot de oven- 15 wand doorlopende grafiet laag in de bodem ter plaatse van de in de bodem doorgetrokken haardbemetseling naar boven toe aansluit op eerst een graf iet bemetseling en vervolgens op een benjetseling met eenX^20 kcal/m.h.°C.
4. Vuurvaste constructie volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de grafietlaag in de bodem een dikte heeft van 45 ê. 505È van de dikte van de bodem tot en met de af deklaag metX ^ 4 kcal/m.h.°C, en dat de laag tussen de grafietlaag en af deklaag een dikte heeft van circa 20$ van deze bodemdikte. 25
5* Vuurvaste constructie volgens conclusie 3 of 4, met het ken merk, dat de haardbemetseling aansluitend op de grafietlaag langs het ovenpantser uit grafiet, en daarachter naar boven toe eerst uit grafiet en daarna uit half grafiet bestaat. 800 1 6 69