NL8301178A - Schachtoven voorzien van een vuurvaste bemetseling en koellichamen. - Google Patents

Description

. <» . "·. HO 504

SCHACHTCYEM VOORZIEN ΥΑΪΙ EEi VUURVASTE BEMETSELING EN KOELLICHAMEN

2-or aanvraagster vorder, als uitvinders genoemd:

Jacobus van Laar te Santpoort ,'ucch Feltnuis ze Oudorp 5 Jacob "andersar. re Sint Par.oras

Ge uitvinding heeft betrekking op een schachtoven van hëfc type envaztar.de een metalen mantel, hieröoorheen naar binnen stekende vloeistofdoor3trocrr.de koellichamen, alsmede een tegen de binnen-11 wand van de stalen mantel er. cm de koellichamen aangebrachte vuurvaste bem.etselir.g, welke tenminste ten dele, en nabij elk der koellichamen, bestaat uit een vuurvast materiaal met een warmte-geleidir.gsccëffioiër.t A var. tenminste 10 Kcal/m.h.°C. 'A'aar in deze aanvrage sprake is van een warmtegeieidingscoëfficiënt is deze i_= steeds bedoeld bij 2Q°C. In het Amerikaanse octrooischrift 3953C07 is bijv. een constructie beschreven waarbij steeds alle kcelplater. welke rondom de over. in eenzelfde horizontaal vlak zijn gelegen in cirekt warmteccntact zijn met een ringvormige grafiet-cor.structie in de bemetseling. Hierdoor wordt een gelijkmatige temer peratuurverdeling in de bemetseling bereikt, ondanks het feit dat de koelplaten plaatselijk warmte naar buiten de bemetseling afvoeren. Deze gelijkmatigheid van de temperatuurverdeling door de bemetseling is zeer bevorderlijk gebleken voor een verlenging van dè levensduur van deze bemetseling.

25 Opgemerkt wordt dat de in de bemetseling reikende koellichamen tevens functioneren als ankers, welke een uitbreken of verschuiven var. delen van de bemetseling helpen voorkomen.

Zoals hierboven reeds ongemerkt heeft de hoge warmtegeleidingscoëfficiënt van materialen als grafiet en half grafiet 30 voordelen. Meer in het bijzonder heeft het gebruik van grafiet in benetselir.gsccnstructles voor schachtcvens ook nog voordelen vanwege de hoge temperatuurwisselbester.digheid van dit materiaal.

Deze hangt o.a. samer. met een zeer veel lagere uitzettingscoëffi-ciënt er. eer. hogere sterkte bij hoge temperaturen dan gebruikelijke 25 vuurvaste materialen voor hoogovenbekledingen zeals Chamotte.

8301178 n 2 HO 504

De bekendgestelde constructie biedt door zijn langere levensduur dan andere bemetselingsconstructies grote voordelen,

Zo is de beschikbaarheid van de oven groter en zijn de kosten voor reparaties geringer.

5 Doel van de uitvinding is het nu om met behoud van deze voordelen de bekende constructie nog verder zodanig te verbeteren dat het warmteverlies aanmerkelijk kan worden verminderd. De uitvinding bestaat nu daarin dat de koelplaten van de rest van de bemetseling, zijn afgeschermd door een eerste dunne laag van een 10 vuurvast materiaal met een Λ waarde van minder dan 5 Kcai/m.h.°C Een verdere verbetering wordt nog verkregen door eveneens de stalen mantel van de bemetseling af te schermen door een tweede dunne laag van een vuurvast materiaal met een A waarde van minder dan 5 Kcal/m.h.°C.

15 Door deze maatregelen wordt de functie van de koeilicha- men als ankers voor de bemetseling niet aangetast. Aangenomen moet worden dat het algehele temperatuurniveau in de bemetseling iets zal stijgen, waartegenover echter een aanmerkelijke vermindering ken worden verkregen van do hoeveelheid uaru:‘i;c welke via het koolwater 20 en/of via de mantel verloren gaat. Het mindere warmtetransport via de koellichamen resulteert eveneens in een nog grotere gelijkmatigheid van de temperatuurverdeling in de bemetseling. Wel heeft dit tot gevolg dat de gemiddelde temperatuur van de bemetseling enigszins stijgt, doch dat met name de temperatuurverschillen, welke 25 aanleiding geven tot thermische spanningen in het vuurvasté materiaal geringer worden. Gebleken is dat moderne hoogwaardige vuurvaste materialen zoals grafiet, half-grafiet, silicium carbide en hccg-Al chamotte materialen in hoge mate bestand zijn tegen hogere temperaturen welke aan de vuurzijde in het bemetselingsmateriaal kunnen 30 optreden.

Goede resultaten zijn verkregen door materialen te kiezen voor de eerste en tweede dunne lagen met een Λ waarde van minder dan 1,5 en bij voorkeur minder dan 0,5 Kcal/m.h.5C. In dat geval is gebleken dat volstaan kan worden met een laagdikte voor de eerste 35 dunne laag tussen 2 en 10 mm en voor de tweede dunne laag tussen 5 en 30 mm.

Uit constructief oogpunt kunnen daarbij de beste resul- 8301178 /3 3 HO 504 * < tater, -.vorder, bereik' door de dunne lagen, mei name de eerste laag render, de kcellichamen, tenminste ten delete laten bestaan uit inde handel verkrijgbars vuurvaste viIrma terlalen. Ook rijn goede resultaten bereikbaar, met name bij toepassing voor de tweede dunne laag 5 tegen de stalen .mantel bij gebruik van plaatjes vuurvast isoiatie- «s + ori· 3ai .

*.,ct xcdv-k-i- ·

Ongemerkt wordt dat vuurvast viltmateriaal veelvuldig wordt toegepast, hetwelk bestaat uit Ai2 02 /SiOa composieten.

pp De gebruikelijke soort vuurvast isolatiemateriaal in plaatvcrm bestaat bijv. uit 25 mm dikke platen uit bijvoorbeeld calcium st-icaten.

Het zal duidelijk rijn dat de keuze van de voor de bemet-seling te gebruiker, materialen mede afhankelijk is van o.a. de thermische belasting van een war.ddeel var. de schachtoven. Ter plaatse van de thermisch zwaarst belaste wanddeler., zoals bijv. de rust van een hoogoven, verdient het de voorkeur, indien nabij de koei-lichamen en de mantel de bemetseiing bestaat uit grafiet en dat de tussenliggende ruimtes zijn opgevuld met hetzij half grafiet of 2o eveneens grafiet. Ock echter zijn, met name op plaatsen welke aan een zwaar mechanische belasting van een iangsschuivende cvenvulling onderhevig zijn toepassingen met silicium carbide tussen de grafiet zeer gunstig gebleken, cf zelfs toepassingen waarbij de gehele bemet-seling uit silicium carbide bestaat, met uitzondering van de isole-rende dunne lagen met een \ waarde van minder dan 5Kcal/m.h.°C.

Opgerr.erkt wordt dat silicium carbide een warmtegeleidings-coëfficiënt ^ heeft van ca. 10 a 30, tegen grafiet van 60 a 100 V/ Kcal/m.h.°C.

Daar de kceiplaten als vaste ankers vcor de bemetseiing 30 oienst doen, werdt bij de constructie var. deze bemetseiing veelal sen expansiemogelijkheid ingebouwd, zodat bij het opstoken van de °ven het optreden van extreem hoge expansiekrachten kan worden vermeden. Indien door toepassing van de uitvinding het temperatuur-uiveau in de bemetseiing iets hoger komt te liggen, moet hiermee uiteraard rekening worden gehouden bij het berekenen van de benodig- -*e expansiemogelijkheid.

Be uitvinding wordt vervolgens geïllustreerd aan de V'SH TT'·'1 ’^ 830117 8 /4 ^ 4 HO 504

V -W

In deze figuur is schematisch een deel van de rand van een hoogoven afgebeeld. Een stalen mantel als buitenbegrenzing van de oven is met verwijzingscijfer 1 aangeduid. Op regelmatige afstanden over de hoogte en de omtrek van mantel 1 verdeeld, zijn 5 koelplaten 2 aangebracht, welke met flenzen aan mantel 1 gebout of gelast kunnen worden. Elke koelplaat heeft aansluitingen 2 er.

4 voor de toevoer en afvoer van koelvloeistof. De koelplaten 2 zijr. ingebed geconstrueerd in rondgaande constructies % uit grafiet bestaande, welke onderling zijn verbonden docr verticale wandoelen 10 9, eveneens uit grafiet bestaande, welke nabij de stalen mantel 1 zijn gelegen. De door de grafiet vrijgelaten ruimtes zijn cpgevulo met een bemetseling uit silicium carbide of half grafiet 6. Voor extreem zwaar belaste wandoelen kunnen de ccnstructiedelen S eek uit grafiet bestaan.

15 De koelplaten 2 zijn gewikkeld in een 3 mm dikke laag 7 bestaande uit vuurvast vilt. Dit vuurvaste vilt bestaat hoofdzakelijk uit een Al3 03 /S^02 composiet, en is algemeen in de handel verkrijgbaar.

Tussen constructiedelen 9 en de stalen mantel 1 is een 20 warmteisolerer.de laag 8 aangebracht ter dikte van 20 mm.

Deze laag bestaat uit platen isolatiemateriaal hetgeen zelf bestaat uit

Bij een oven van het beschreven type, echter zonder de lagen 7 en 8 werd tijdens normaal bedrijf een warmtestroom van 25 gemiddeld 50.000 Kcal/mz .h. gemeten via het koelwater en via warmteverlies door de stalen mantelwand 1. Uit berekeningen blijkt dat na het aanbrengen van de isolerende lagen 7 en 8 deze warmtestroom met ca. 50% kan worden verminderd.

Opgemerkt wordt dat bij een hoogoven via een wand 3q afgevoerde warmte aan de oven extra moet worden toegevoerd in de vorm van brandstof, hetzij cokes, olie poederkool of hete verbrandingslucht. Door nu het warmteverlies door de wand op de aangegeven wijze te verminderen kan een besparing aan toegevoerde brandstof worden verkregen, hetgeen niet slechts een besparing 35 aan brandstof betekent, doch tevens mogelijk maakt dat de ertsvulling van de hoogoven, en dus de produktie van gereduceerd ijzer, groter kan worden.

/5 8 3 0 1 1 7 8

Claims (6)

1. Schachtover. van het type omvattende een metalen mantel, hierdcor-heer. naar binnen stekende, vloeistofdccrstroomde, koeliichamen, alsmede eer. tegen de binnenwand van de stalen manos! en cm de koellicha-men aar.gebracnte vuurvaste bemetseling, welke tenminste ten dele, en nabij elk der kcellichamer., bestaan uit een vuurvast materiaal met een waruoegeleidingsccëff icier.tA van tenminste Lu Kcal/m.h.°C, met het kenmerk, dat de koelplaten var. de rest van de bemetseling ziyr. afgeschermd deer een eerste dunne laag van een vuurvast materiaal met een λ-waar da var. minder dan 5 Kcal/m.h. °C.

2. Schachtoven volgens conclusie I, met het kenmerk, dat eveneens de stalen mantel van de bemetseling is afgeschermd ccor een tweede dunne laag var. een vuurvast materiaal met eer. A -waarde van minder dan “2, ü," /"* -¾ ^ ^ ^ ^ v 3. 5cha.cnreven vclge.ns conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede dunne lager. eer.A - waarde bezitten var. minder dan 1,5 en bij voorkeur minder dar. C,5 Kcal/m.h.°C.

4. Schachtcver. volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de eerste dur.r.e laag eer. dikte heeft van tussen 2 er. 10 mm, en de tweede dunne laag var. tussen 5 en 30 mm.

5. Schachtoven vclger.s een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dunne lager, tenminste ten dele bestaan uit vuurvast vilt-

6. Schachtcver, volgens eer. der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat de dur.r.e lager, tenminste ten dele bestaan uit plaatjes vuurvast isolatiemateriaal.

7. Schachtcver. vclger.s een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ter plaatse van de thermisch zwaarst belaste wanddelen, nabij de kcellichamer. en de mantel de bemetseling bestaat uit grafiet, en dat ie tussenliggende ruimtes zijn opgevuld met haifgrafiet, sili-ciumcarbide of eveneens grafiet. S. Schachtcver. volgens een der conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat de gehele bemetseling, afgezien van de isolerende dunne lagen met eer. A -waarde var. minder dan 5 Kcal/m.h. °C, uit siliciumcarbide 83 0 1 1 7 8