NL8301862A - Tapgatconstructie in de haard van een schachtoven. - Google Patents

Description

- 1 - HO 521 TAPGATCONSTRUCTIE IN DE HAARD VAN EEN SCHACHTOVEN Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd: ir. Jacobus van Laar te Santpoort-Noord Jacob Felthuis te Oudorp 5 Johannes Adrianus Maria Butter te Uitgeest

Jacob Rengersen te Sint-Pancras Albert Sannes te Broek op Langendijk 10

De uitvinding heeft betrekking op een tapgatconstructie in de haard van een schachtoven, omvattende een uitsparing in een ovenpantser met daarachter een uit ten minste één vuurvaste steen bestaande bemet-seling en daarvoor, door de uitsparing in het ovenpantser reikend, een 15 vuurvaste stop, waarbij een geboord tapgat door de stop en de bemetse-ling verloopt.

Een dergelijke tapgatconstructie is gebruikelijk bij hoogovens voor de productie van vloeibaar ijzer, hoewel hij in principe ook bij andere typen smeltovens kan worden gebruikt. De vorm van de uitsparing 20 kan wisselend zijn al naar gelang de constructie van de oven zelf. Als regel is de gehele tapgatconstructie groter uitgevoerd bij grotere hoogovens met een grotere aftapcapaciteit. Veelal is de vorm van de uitsparing in hoofdzaak rechthoekig, danwel rechthoekig met aan de bovenzijde een boogvormige afronding. Voor een goed begrip van de uitvinding is 25 deze specifieke vormgeving échter niet wezenlijk. Gebruikelijke afme tingen in de breedte resp. de hoogte van de uitsparing variëren tussen 40 en 60 cm voor de breedte en 80 a 120 cm voor de hoogte. Als regel is het pantser ter plaatse van de uitsparing van een naar buiten uitstekende kraag voorzien, waarin de stop is aangebracht. Bij veel con-30 structies wordt het tapgat om praktische redenen van buiten naar binnen hellend omlaag geboord.

, Hoogovens worden onder overdruk bedreven, hetgeen betekent dat ze slechts periodiek kunnen worden afgetapt. Ten behoeve van een aftap wordt het tapgat geopend. Na het einde van een aftap wordt dan vervol-35 gens het tapgat weer gesloten.

Het sluiten van het tapgat geschiedt door het inbrengen van een verharde tapgatmassa in het gat, welke bij een volgende aftap vervolgens weer moet worden weggeboord, gebrand of gestoten. Dergelijke tapgatmassa's bestaan daartoe in het algemeen uit een vuurvaste compo-40 nent en een verhardende bindercomponent. Tijdens het vullen van de 8301862 - 2 - tapgat-opening is de temperatuur van de tapgat-wand van belang. Is deze temperatuur nl. te hoog, dan bestaat het gevaar dat vluchtige bestanddelen in de binder als het ware explosief verdampen, en de dichting van het gat belemmeren. Is daarentegen de temperatuur van het tapgat te 5 laag, dan verhardt de binder onvoldoende snel, en gaat daardoor be drijfstijd van de oven verloren, resp. ontstaat het gevaar van een doorbraak van het tapgat. Als regel wordt daartoe gestreefd naar een omstandigheid waarbij de temperatuur van de tapgat-wand tijdens bedrijf, dus na enkele aftappen, een waarde binnen het temperatuurgebied van 500 a 10 800°C aanneemt.

Bij een uitvoeringsvorm van de tapgatconstructie waarbij de vuurvaste stenen, zoals gebruikelijk uit chamotte of vergelijkbaar materiaal bestaan wordt na verloop van enige tijd het probleem van scheurvorming in de tapgaten ondervonden, danwel van vergruizing van de tapgat-15 steen. Dit als gevolg van de sterke wisselingen in temperatuur tijdens en na het tappen, en de slechts beperkte temperatuurswisselbestendigheid van het gebruikte materiaal. Daar de tapgatsteen zich bij de meeste constructies deels achter het ovenpantser bevindt, is vervanging van een defecte tapgatsteen niet mogelijk anders dan tijdens een grote reparatie 20 van de oven. Eerder zijn daarom wel pogingen gedaan om tot tussentijdse reparaties van defecte tapgatstenen te komen, doch deze brengen in de praktijk problemen met zich mee.

Eerdere pogingen van aanvraagster om tapgatstenen te vervaardigen uit materiaal met een betere temperatuurwisselbestendigheid heb-25 ben niet tot een oplossing geleid, daar dergelijke materialen, zoals grafiet, als regel een zeer veel betere warmtegeleiding bezitten. Hierdoor vindt een zeer intensieve koeling van de tapgatsteen plaats vanaf het ovenpantser, resp. vanuit de omliggende bemetseling van de oven, hetgeen op zijn beurt weer oorzaak is van problemen bij het uitharden 30 van de tapgatmassa.

Dankzij de uitvinding is voor deze problemen nu echter een oplossing gevonden. De uitvinding bestaat daarin dat tenminste een deel van de vuurvaste steen (stenen) van genoemde bemetselingen ter plaatse waar het tapgat daardoorheen verloopt, uit grafiet, half-grafiet, of een qua 35 warmtegeleiding daaraan gelijkwaardig materiaal bestaat, waarbij deze grafiet of half-grafiet steen (stenen) is (zijn) afgeschermd van het ovenpantser door vuurvast materiaal met een aanzienlijk kleinere warmte-geleidingscoëfficiënt "λ . Waar in deze beschrijving verder sprake is van een warmtegeleidingscoëfficiënt , is deze uitgedrukt in de 40 dimensie Kcal/m°Ch. Ter oriëntatie kunnen voor diverse materialen de 8301862 -~v - 3 - volgende waarden van Λ worden genoemd, waarbij echter zij opgemerkt, dat, in afhankelijkheid van de kwaliteit van de materialen vrij grote verschillen hierin kunnen optreden: grafiet A = 90 a 100; 5 chamotte 'A = 1 a 2; koolstof Γ\ = 4 a 12; half-grafiet A = 12 a 30.

Onder een qua warmtegeleiding aan grafiet of half-grafiet gelijkwaardig materiaal wordt een materiaal verstaan met een tussen 10 12 en 100.

In deze beschrijving wordt verder onder half-grafiet verstaan een koolstof en grafiet houdend materiaal met een "X = 12 a 30.

Door de goed geleidende grafiet of half-grafiet thermisch af te schermen door een vuurvast materiaal met een aanzienlijk kleinere 15 warmtegeleidingscoëfficiënt ^ , wordt de warmtestroom vanuit de grafiet of half-grafiet steen sterkt beperkt, zodat de temperatuur van de steen uit grafiet of half-grafiet meer wordt beïnvloed door de warmte welke er tijdens iedere aftap door het erdoor stromende vloeibare ijzer in wordt gebracht. Door een geschikte keuze van de afschermende 20 laag, in afhankelijkheid van de rest van de ovenconstructie en de frequentie van het tappen, is het zodoende mogelijk om de tapgatwand binnen het gewenste temperatuurgebied van 500 a 800° te houden.

Dankzij de nieuwe constructie volgens de uitvinding is het nu mogelijk, met behoud van een beheerste snelle uitharding van de tapgat-25 massa, de tapgatsteen (stenen) vrijwel onbeperkt onbeschadigd te houden. Hierdoor wordt ook het optreden van gaslekkage vanuit de oven door de steen naar buiten aanzienlijk verminderd. Deze gaslekkage kan geheel worden uitgesloten door de tapgatbemetseling, incl. de afscherming ervan t.o.v. het ovenpantser van de rest van de ovenbekleding af te scher-30 men door een metalen ommanteling, welke gasdicht aan het ovenpantser is bevestigd. Deze bevestiging kan het beste d.m.v. lassen, lijmen of solderen worden uitgevoerd. De metalen ommanteling kan zelf bestaan uit bijv. uit een gelegeerde staalplaat, danwel uit koperplaat.

Diverse uitvoeringsvormen van de tapgatconstructie volgens de 35 uitvinding zijn verder mogelijk. Bij een eerste uitvoeringsvorm bestaat volgens de uitvinding de bemetseling, van buiten naar binnen verlopend, uit een steen uit grafiet of half-grafiet, gevolgd door een steen uit koolstof of chamotte, waarbij de (half) grafiet steen van het ovenpantser en van de omringende ovenbekleding is afgeschermd door een chamottelaag. Door-40 dat de steen uit koolstof of chamotte aan de binnenzijde van de oven is 8301862 - 4 - aangebracht, blijft hij op zodanig hoge temperatuur, dat de temperatuurwisselingen erin gering zijn, en er ook geen gevaar is voor scheuren of verpulveren. De grootste temperatuurwisselingen vinden plaats aan de buitenzijde in de steen uit grafiet of half-grafiet, welke echter tegen 5 deze wisselingen bestand is. Zelf wordt deze steen op temperatuur gehou den door de isolatie ervan naar het ovenpantser en de omringende ovenbekleding door een slecht geleidende chamottelaag.

Volgens een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding bestaat de bemetseling van buiten naar binnen verlopend, uit eerst een JO steen uit koolstof, gevolgd door een steen uit grafiet of half-grafiet.

In dit geval wordt de grafietsteen aan de binnenzijde van de bemetseling op temperatuur gehouden doordat de koolstofsteen hem thermisch afschermt t.o.v. het ovenpantser. Hierbij is dan geen aparte isolatielaag uit chamotte of overeenkomstig materiaal nodig, terwijl de kool-15 stofsteen door zijn betere warmtegeleiding dan van chamotte, dikker kan zijn uitgevoerd dan de chamottelaag volgens de hierboven besproken uitvoeringsvorm. Daar in dit geval de koolstofsteen aan de buitenkant in de bemetseling is aangebracht, blijft hij op gemiddeld lagere temperatuur dan de grafietsteen. Overigens heeft ook koolstof een behoor-20 lijke temperatuurwisselbestendigheid en loopt in deze constructie geen gevaar voor scheuren of vergruizen.

Een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat de bemetseling bestaat uit een koolstof-blok, met een naar het inwendige van de oven gericht, zich verwijdend, 25 doorlopend gat, waarin een blok grafiet of half-grafiet past. Bij deze constructie verloopt het tapgat in de tapgatsteen geheel door grafiet, en heeft daardoor, als gevolg van de zeer goede warmtegeleiding van grafiet, over de gehele lengte een vrijwel gelijke temperatuur. Over de gehele lengte van het tapgat in de tapgatsteen zal de verharding 30 van de tapgatmassa daardoor vrijwel gelijktijdig plaatsvinden. Door dat het gat in de koolstofsteen zich naar het inwendige van de oven toe verwijdt, wordt de grafietsteen door de overdruk in de oven, in het koolstofblok op zijn plaats gehouden. Daarbij kan het gat zowel conisch als getrapt verlopen. Speciaal in het laatste geval is het verder denk-35 baar om de grafietsteen en het koolstofblok in de richting van het tap gat in twee of drie elementen op te delen.

Bij voorkeur wordt daarbij de kern van grafiet of half-grafiet van een verdikte rand voorzien die zich tot achter het pantser uitstrekt en daarvan geïsoleerd is als de rand uit grafiet bestaat.

40 Ook is een min of meer spiegelbeeldige constructie denkbaar 8301862 - 6- 10 en 11 is hiertussen chamottelaag 16 aangebracht.

Fig. 4 tenslotte toont een variant op de uitvoeringsvorm volgens fig. 1. Hierbij is echter een half-grafiet stop 17 door de gehele lengte van het tapgat, inclusief de voorstop 3 aangebracht.

5 Blok 4 is nu als een ring 18 uitgevoerd, terwijl de stop 17 een rand 19 bezit. Rand 19 strekt zich uit tot achter ovenpantser 1. Door de keuze van de dikte van rand 19 is het mogelijk de bedrijfstemperatuur van de tapgat-wand te beïnvloeden.

8301862 - 5 -

V

waarbij de bemetseling bestaat uit een grafietblok met een naar het inwendige van de oven gericht, zich verwijdend,, doorlopend gat waarin een chamotteblok past, en waarbij het grafietblok van het ovenpantser geïsoleerd is.

5 De uitvinding wordt vervolgens toegelicht aan de hand van een viertal figuren.

Fig. 1 toont in langsdoorsnede een tapgatconstructie volgens een eerste uitvoeringsvorm.

Fig. 2 toont een deel van een tapgatconstructie volgens een 10 andere uitvoeringsvorm.

Fig. 3 en 4 tonen nog weer andere uitvoeringsvormen.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 het stalen pantser van een hoogoven afgebeeld, hetwelk ter plaatse van het tapgat een uitsparing vertoont.Aan de rand van deze uitsparing verloopt het pantser eerst 15 naar buiten en gaat vervolgens over in een flens 2. Binnen deze uitstul ping van het ovenpantser is een voorblok 3 aangebracht.

De eigenlijke tapgatsteen bestaat uit een koolstofblok 4 met daarin een grafietprop 5. Grafietprop 5 past in een conisch gat in het koolstofblok. Een tapgat 6 is door het voorblok 3, de grafietprop 5, en 20 achterliggende bekleding 7 geboord tot de rand van de bemetseling 8.

Koolstofblok 4 is omgeven door een kopermantel 9 welke is bevestigd aan pantser 1. Buiten de mantel 9 is tegen het ovenpantser 1 eerst een laag stampmassa 11 uit grafiet aangebracht. Daarbinnen is een bemetseling uit stenen 10 opgetrokken, welke aansluit aan de bescherm-25 laag 7.

Bij een typische uitvoeringsvorm van dit tapgat gelden de volgende maten; hoewel deze bij andere uitvoeringsvormen anders kunnen worden gekozen: - diameter tapgat ca. 100 mm - lengte tapgat ca. 1700 mm 30 - hoogte en breedte van de opening in het pantser 1 bedragen ca. 1000 mm en 800 mm - in het afgebeelde geval heeft de voorstop 3 een lengte van 500 mm.

In fig. 2 is een uitvoeringsvorm afgebeeld waarbij i.p.v. het 35 koolstofblok 4 en de grafietprop 5 van buiten naar binnen achter elkaar een koolstofblok 12 en een grafietblok 13 zijn geplaatst.

In fig. 3 is het grafietblok 14 aan de zijde van het ovenpantser geplaatst en een koolstofblok 15 aan de vuurzijde van de bemetseling. Ten einde achter, in dit geval, het grafietblok 14 voldoende 40 thermisch te isoleren van ovenpantser 1 en de bemetselingselementen 8301862

Claims (8)

1. Tapgatconstructie in de haard van een schachtoven, omvattende een uitsparing in een ovenpantser met daarachter een uit tenminste één vuurvaste steen bestaande bemetseling en daarvoor, door de uitsparing in 5 het ovenpantser reikend, een vuurvaste stop, waarbij een geboord tap- gat door de stop en de bemetseling verloopt, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de vuurvaste steen (stenen) van genoemde bemetseling ter plaatse waar het tapgat daardoorheen verloopt, uit grafiet, half-grafiet of een qua warmtegeleiding daaraan gelijkwaardig materiaal 10 bestaat, waarbij deze grafiet of half-grafiet steen (stenen) is (zijn) afgeschermd van het ovenpantser door vuurvast materiaal met een aanzienlijk kleinere warmtegeleidingscoëfficiënt *X .

2. Tapgatconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tap-15 gatbemetseling, inclusief de afscherming ervan t.o.v. het ovenpantser, van de rest van de ovenbekleding zijn afgeschermd door een metalen ommanteling, welke gasdicht aan het ovenpantser is bevestigd.

3. Tapgatconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 20 bemetseling, van buiten naar binnen verlopend, bestaat uit een steen uit grafiet of halfgrafiet, gevolgd door een steen uit koolstof of chamotte, waarbij de (half) grafiet steen van het ovenpantser en van de omringende ovenbekleding is afgeschermd door een chamottelaag.

4. Tapgatconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bemetseling, van buiten naar binnen verlopend, bestaat uit een steen uit koolstof, gevolgd door een steen uit grafiet of halfgrafiet.

5. Tapgatconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 30 bemetseling bestaat uit een koolstofblok, met een naar het inwendige van de oven gericht, zich verwijdend, doorlopend gat, waarin een blok grafiet of halfgrafiet past.

6. Tapgatconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 35 bemetseling bestaat uit een grafietblok met een naar het inwendige van de oven gericht, zich verwijdend doorlopend gat, waarin een chamotte-blok past, en waarbij het grafietblok van het ovenpantser geïsoleerd is. 1 8301862 Tapgatconstructie volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat het 40 gat conisch verloopt. ψ - 8 - *

8. Tapgatconstruetie volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat het gat getrapt verloopt.

9. Tapgatconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de kern 5 van grafiet of half-grafiet een verdikte rand heeft welke zich tot achter het pantser uitstrekt en daarvan geïsoleerd is indien de rand uit grafiet bestaat. % V 8301862