NL8202140A

NL8202140A - Steun- en/of beschermingsconstructie ten behoeve van een metallurgische installatie.

Info

Publication number: NL8202140A
Application number: NL8202140A
Authority: NL
Original assignee: Hoogovens Groep Bv
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1983-12-16
Also published as: EP0095803A3; US4569508A; ATE21121T1; EP0095803B2; EP0095803B1; DE3364914D1; EP0095803A2; CA1197971A

Description

S * ’ ~ 1 ' HO 484 i

A

l STEUÏï- ΕΠ/OF BESCHERMlMGSCOHSTRUCTlE TEE BEHOEVE VAH EEH METALLURGISCHE INSTALLATIE *

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemds Jan Antonius DE GRAAF te Heemskerk

De uitvinding heeft betrekking op een steun- en/of beschermingsconstructie ten behoeve van een metallurgische installatie, tenminste omvattende een flens.

Hoewel de uitvinding toepasbaar is bij allerhand metallurgische installaties, zal de uitvinding in het hiernavolgende worden beschreven voor installaties in de staalindustrie, te weten voor een convertervat voor het vervaardigen van staal, voor een z.g. topring te gebruiken bij een convertervat voor staal, en voor een verdeelbak voor het continugieten van staal..

Een oonvertervat voor staal omvat een ronde flens, die het open boveneinde van het inwendig met vuurvast materiaal beklede con-vertervat begrensd. De flens dient om het convertervat vormvast • te naken en de vuurvaste bekleding op te sluiten* Op de flens van het convertervat is veelal een verwisselbare topring in de vorm . van een ronde flens aangebracht, die dient om de flens van het con- _ + * vertervat tegen de inwerking van mechanisch geweld, b.v. bij het laden van de converter met schrot of bij het schrapen van beren te beschermen en om de vuurvaste bekleding van de converter af te wérken. Een dergelijke topring is evenals een dergelijk convertervat een constructie van het in aanhef genoemde type. Zij zijn de vakmen bekend en behoeven geen toelichting. Bij deze constructies v' doen zich afzonderlijk en in combinatie de volgende problemen voor: a) De flens van het convertervat vervormt en krimpt in het bedrijf.

Ha verloop van tijd werd een krimp van 60 mm op de diameter, d.w. z. ca. 1,3fo geconstateerd 5 het krimpen is een steeds door- /2 8202140 ' t; -i · 2 HD 484 / . gaand verschijnsel· h) De tapring gaat in de loop van een campagne wijken en van deze topring>die in meerdere delen is uitgevoerdt gaan tijdens een een campagne althans enige delen, in het hij zonder aan de kant van het inzetten van schrot en ruwijzer, verloren.

c) Ha elke campagne moeten er nieuwe delen van de topring op de converter aangehracht worden.

d) De nieuwe topringdelen moeten wegens het vervormen en krimpen van de flens van het convertervat op deze flens pasgemaakt worden.

e) Door reparatie van de topring na elke campagne ontstaan hoge onderhoudskosten.

Dij het continugieten van plakken hrengt men vloeibaar staal in een verdeelbak, van waaruit het staal naar b.v. twee gietstrengen wordt gevoerd. De verdeelbak omvat een rechthoekige flens die aan de bovenzijde een inwendig met vuurvast materiaal beklede bak begrenst. De flens dient om de vuurvaste bekleding op te sluiten en te beschermen en de bak in vorm te houden. Een dergelijke verdeelbak is de vakman bekend en behoeft geen toelichting. Een probleem bij de verdeelbak is dat de flens soms reeds bij het opwarmen van de verdeelbak, dan wel bij het gebruik van de verdeelbak voor het continugieten van staal vervormt en/of scheurt. Door veelvuldige reparatie van de flens ontstaan hoge onderhoudskosten.

Een doel van de uitvinding is een verbeterde constructie van een metallurgische installatie, tenminste omvattende een flens te verschaffen, waarbij de flens niet meer of nagenoeg niet meer vervormt of scheurt, een langere levensduur heeft, en lagere onderhoudskosten veroorzaakt.

Specifieke..doelen van de uitvinding zijn een verbeterd conver-tervat, een verbeterde topring voor een convertervat en een verbasterde verdeelbak te verschaffen.

De uitvinding berust op het inzicht, dat de genoemde problemen w* het gevolg zijn van een ongelijkmatige temperatuur van de flens als gevolg van door de flensopening ontwijkende hete gassen en stralings-warmte. Hierdoor wordt de flens aan het binnenoppervlak heet, terwijl de temperatuur van het buitenoppervlak van de flens door de omgevingstemperatuur wordt bepaald. Bij warm. worden van de flens /3 8202140 - 3 HO, 484 ’ i treedt daarom vloeien van materiaal nabij het binnenoppervlak op, en bij afkoelen van de flens treedt vloeien van materiaal nabij het buitenoppervlak opw

De gestelde doelen worden bij de uitvinding bereikt doordat de flens, die een temperatuurverschil over zijn breedte ondervindt als gevolg van een verhoogde temperatuur in de metallurgische installatie, is voorzien van een aantal over de omtrek van de flens verdeelde uitsparingen, nabij het binnenoppervlak van de flens, om de thermische spanningen in de flens te verlagen en blijvende vervormingen van de flens en/of scheuren in de flens te voorkomen. In een eerste uitvoering omvatten de uitsparingen in hoofdzaak in dik-terichting van de flens verlopende gaten om de warmtestroom door de flens van binnen naar buiten als gevolg van het temperatuurverschil over de flensbreedte te verminderen, zodat de flens van binnen naar buiten gezien voorbij de gaten een lagere temperatuur aanneemt dan zonder de gaten. In een tweede uitvoering omvatten de uitsparingen vanaf het binnenoppervlak in hoofdzaak haaks op het binnenoppervlak verlopende snedes, die zich over een deel van de flensbreedte uitstrekken. In bepaalde gevallen is een combinatie van de bij de eerste en tweede uitvoering getroffen maatregelen, waarbij tussen naburige gaten in de flens snedes zijn aangebracht zeer doeltreffend.

Door de maatregelen wordt vervorming van de flens, en scheuren van de flens voorkomen, wordt een lange levensduur van de flens bereikt en worden onderhoudskosten verminderd.

- Bij de eerste uitvoering beslaan de gaten bij voorkeur gezamenlijk tenminste 2% van de omtrek van de flens; eveneens bij voorkeur zijn de gaten sleufvormig in omtreksrichting.

Om vervuiling te voorkomen zijn bij deze uitvoering de gaten bij voorkeur aan althans een uiteinde afgesloten door nabij een de flensdikte begrenzend oppervlak in de gaten aangebrachte platen. Daarbij zijn bij voorkeur ter verdere verlaging van de temperatuur ^ van de flens van binnen naar buiten gezien voorbij de gaten, de gaten gevuld met een vuurvaste isolatiemassa.

Ter verdere voorkoming van bhjvende integrale vervorming van de flens is er bij voorkeur van het binnenoppervlak van de flens nabij de gaten materiaal weggenomen zodat er tussen een gat en het /4 8202140 ' - 4 HO 484 i * i binnenoppervlak een naar verhouding buigslappe balk is blijven staan* '

In de tweede uitvoering strekken zich de snedes bij voorkeur uit over tenminste 2jfo van de flensbreedte.

Ter voorkoming van vervuiling zijn de snede bij voorkeur * nabij het oppervlak van de flens met een lichte las afgedioht.

Bij de uitvoering met een combinatie van de gaten van de eerste uitvoering en de snedes van de tweede uitvoering strekken de snedes zich bij voorkeur, gezien vanaf het binnenoppervlak van de flens, uit tot voorbij de gaten.

Tenslotte worden uitsluitende rechten gevraagd voor een constructie volgens de uitvinding, voorzien van een extra flens die losneembaar met de andere flens is gekoppeld en die is voorzien van uitsparingen volgens de uitvinding.

De vinding wordt aan de hand van de tekening toegelicht voor enige specifieke toepassingen bij metallurgische installaties.

Fig. 1 toont een verticale doorsnede van het boveneinde van een convertervat volgens I-I in fig. 2.

Fig. 2 toont een bovenaanzicht van de converteropening, links met en rechts zonder topring, volgens pijl II in fig. 1.

Fig. 3 toont een detail van de flens volgens IIÏ in fig. 2.

Fig. 4 toont een verticale doorsnede van de flens volgens IV-IV in fig. 3.

Fig. 5 toont een verticale doorsnede van de bovenzijde van • een verdeelbak volgens V-V in fig. 6.

Fig. 6 toont een bovenaanzicht van de verdeelbak volgens pijl VI in fig. 5*

Fig. 7 toont een detail van de flens volgens VII in fig. 6.

Fig. 8 toont een verticale doorsnede van de flens volgens 71II VIII in fig. 7»

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een convertervat aange-w geven, waarvan het open boveneinde is begrensd door een flens 2.

Het convertervat is aan de binnenzijde voorzien van een vuurvaste bekleding 6. Ter opsluiting van de bekleding en ter bescherming van de flens is er een topring 3 op het bovenoppervlak 4 aangebracht, die met bouten 5 net de flens is gekoppeld. In het convertervat /5 8202140 - 5 «O 484' * l t wordt uit ruwi j zer en schrot staal hereid. Een dergelijk converter-vat is de vakman "bekend en "behoeft geen toelichting·

De genoemde problemen van de vervorming van flens en topring en van de beperkte levensduur van de topring kunnen aan vele oorzaken worden toegeschreven. Aanvraagster heeft echter de hieronder be— schreven maatregelen gebaseerd op het inzicht, dat de problemen worden ingeleid door de ongelijkmatige temperatuur van flens en topring door de bij het bereidingsproces vrijkomende en door de converter-opening ontwijkende hete gassen en door stral ingswarmt e.

De fig. 2 rechts, 3 en 4 tonen de t.a.v. de flens genomen maatregelen, waarbij in de flens 2 nabij het binnenoppervlak 7 een aantal over de omtrek verdeelde haaks op het bovenoppervlak 4 staande gaten 8 zijn aangebracht. Deze gaten vormen voor de warmte--stroom van binnen naar buiten een barrière, waardoor de flens van binnen naar buiten ge zien voorbij de gaten 8 een lagere temperatuur aanneemt dan zonder gaten en het vloeien van de flens en de daar— , door veroorzaakte krimp wordt voorkomen.

In een praktische uitvoeringsvorm beslaan de gaten 8, exclusief eventuele tussenliggende boutgaten 9» tenminste van de omtrek van hun steekcirkel. De gaten 8 zoals in fig. 2 en 3 getoond zijn sleufvormig in omtreksrichting. Zoals in fig. 4 is getoond zijn in een uitvoeringsvorm de gaten 8 door een ter hoogte van het-bovenoppervlak 4 van flens 2 in de gaten 8 bijv. door lassen bevestigd plaatje 10 of dergelijk afsluitend element, afgesloten. De gaten zijn dan tevoren gevuld met een vuurvaste isolatiemassa 18.

In fig. 3 ia nog getoond dat er in een uitvoeringsvorm van het binnenoppervlak 7 van de flens 2 nabij de gaten 8 materiaal is weggenomen, zodat e.r tussen een gat 8 en het binnenoppervlak 7 ter plaatse 11 een naar verhouding buigslappe balk blijft staan.

Fig. 2, links, toont de t.a.v. de topring genomen maatregelen , waarbij de topring 3 op een aantal plaatsen over de omtrek is voor- v<J» zien van een vanaf het binnenoppervlak 12 radiaal verlopende snede 13· Hierdoor wordt vervorming van de topring onder warmtebelasting voorkomen.

Q In een praktische uitvoeringsvorm is de diepte van de \snedes tenminste 2% van de flensbreedte. Teneinde het binnen- /« 8202140 6 HO 484 / dringen van vuil in de snedes te voorkomen, waardoor de door de snedes verkregen beweeglijkheid te niet zou gaan zijn de snedes aan het bovenoppervlak 14 en het binnenoppervlak 12 van de topring met een lichte las ter plaatse 19 dichtgelast.

De t.a.v. de topring genomen maatregelen laten het toe de top-rlng in een ongedeelde uitvoering toe te passen.

In fig. 5 is net verwijzingscijfer 15 een verdeelbak aangegeven, waarvan de open bovenzijde is begrensd door een rechthoekige flens 16. De verdeelbak is aan de binnenzijde voorzien van een vuurvaste bekleding 6. Door de flens wordt de verdéelbak verstijfd en de vuurvaste bekleding beschermd. Bij het continugieten van plakken brengt men vloeibaar staal in de verdeelbak, van waaruit hét staal naar b.v. twee gietstrengen wordt gevoerd. Een dergelijke verdeelbak is de vakman bekend en behoeft geen toelichting. Het genoemde probleem van het vervormen en/of scheuren van de flens kan aan vele oorzaken worden toegeschreven* Aanvraagster heeft echter de hieronder genoemde maatregelen gebaseerd op het inzicht dat het probleem wordt veroorzaakt door een ongelijkmatige temperatuur van de flens als gevolg van door de flensopening ontwijkende hete gassen en stralingswarmte -tijdens het gebruik van de verdeelbak.

De fig. 6, 7 en 8 tonen de t.a.v. de flens 16 genomen maatregelen, waarbj de flens lénabij het binnenoppervlak 7 is voorzien van een aantal over de omtrek van de flens verdeelde uitsparingen in de vorm van in dikterichting van de flens verlopende gaten 8, en van tussen de gaten 8 van het binnenoppervlak 7» haaks op het binnenoppervlak verlopende snedes 13, die zich over een deel van de flensbreedte, in dit geval vanaf het binnenoppervlak 7 gezien, tot voorbij de gaten 8 uitstrekken. De combinatie van gaten 8 en snedes 13 levert een zeer doeltreffende oplossing, waarbij integrale vervorming van de flens 16 wordt voorkomen door (a) de lagere temperatuur van de flens voorbij, gezien vanaf het binnenoppervlak 7» — de gaten 8, (b) het voorkomen van thermische spanningen in omtreks-richting van flens 16 door middel van de snedes 13 en (c) de buig-slappe U-vorm van het nabij het binnenoppervlak 7 hete flensgedeelte 17 liggende tussen een gat 8 enerzijds en twee snedes 13 en het binnenoppervlak 7 anderzijds.

h 8202140 * f / 7 . HO 484

Op het arrangement van de gaten 8 en de snedes 13, zoals b.v. de aantallen van elk van heide en hun onderlinge plaats en hun grootte zijn vele variaties denkbaar, die binnen de uitvinding vallen.

* Bij de flens 16 van de verdeelbak 15 zijn de gaten 8 eveneens sleufvormig uitgevoerd en nabij bovenoppervlak 4 afgesloten met een plaat 10. Be gaten zijn eveneens gevuld,met een vuurvaste isolatiemassa 18.

» t w· /8 8202140

Claims

1. Stem- en/of beschermingsconstructie ten behoeve van een metallurgische installatie, tenminste omvattende een flens, met het kenmerk, dat de flens, die een temperatuurverschil over zijn breedte ondervindt als gevolg van een verhoogde temperatuur in de metallurgische installatie, is voorzien van een aantal over de-omtrek van de flens verdeelde uitsparingen, nabij het binnenoppervlak van defLens, om de thermische spanningen in de flens te verlagen en blijvende vervormingen van de flens en/of scheuren in de flens te voorkomen.

2. Gonstructie. volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitsparingen omvatten in hoofdzaak in dikterichting van de flens verlopende gaten om de warmte stro om door de flens van binnen naar buiten als gevolg van het temperatuurverschil over de flensbreedte te verminderen, zodat de flens van binnen naar buiten gezien voorbij de gaten een . lagere temperatuur aanneemt dan zonder de gaten.

3* Constructie volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de gaten gezamenlijk tenminste Z^fo beslaan van de omtrek van de flens.

4« Constructie volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de gaten sleufvormig zijn in omtreksrichting.

5· Constructie volgens conclusie 2, 3 of 4» met het kenmerk, dat de gaten aan althans een uiteinde zijn afgesloten door nabij een de flensdikte begrenzend oppervlak in de gaten aangebrachte platen.

6. Constructie volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat de gaten zijn gevuld met een vuurvaste isolatiemassa,

7· Constructie volgens één van de conclusies 2 t/m 6, met het kenmerk, dat er van het binnenoppervlak van de flens nabij de gaten materiaal is weggenomen zodat er tussen een gat en het binnenoppervlak een naar \ verhouding buigslappe balk is blijven staan. /9 8202 1 40 • . \ 9 HO 484 1 * ƒ * t »

8. Constructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitsparingen omvatten vanaf het hinnenoppervlak in hoofdzaak haaks op het hinnenoppervlak verlopende snedes, die zich over een deel van de flensbreedte uitstrekken.

9· Constructie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de snedes zich over tenminste 23$ van de flensbreedte uitstrekken.

10. Constructie volgens conclusie 8 of 9» met het kenmerk, dat de snedes nabij het oppervlak van de flens met, een lichte las zijn afgedicht.

11. Constructie volgens één van de conclusies 2 t/m 7» met het kenmerk, dat tussen naburige gaten snedes volgens één van de conclusies 8 t/m 10 zijn aangebracht.

12. Constructie volgens één van de conclusies 8 t/m 10, met het kenmerk, , dat tussen naburige snedes gaten volgens één van de conclusies 2 t/m 7 zijn aangebracht.

13. Constructie volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat de snedes zich, gezièn vanaf het hinnenoppervlak van de flens, uitstrekken tot voorbij de gaten.

14· Constructie volgens een van de voorgaande conclusies tevens omvattende een extra flens, die losneembaar met de andere flens is gekoppeld en die is voorzien van uitsparingen volgens een van de voorgaande conclusies. O \ 8202140