NL8700293A - Wandconstructie voor een ovenwand voorzien van koelelementen. - Google Patents

Description

HO 638 NL

¥ ¥

WANDCONSTRüCTIE VOOR EEN OVENWAND VOORZIEN VAN KOELELEMENTEN

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Jacobus VAN LAAR te SANTPOORT

Nicolaas Hendrikus Maria BEENTJES te ÜITGEEST

De uitvinding heeft betrekking op een wandconstructie voor een ovenwand, voorzien van een stalen mantel, een vuurvaste bekleding en koelelementen, waarbij tenminste een deel van de koelelementen van het vloeistof-doorstroomde type is hetwelk grotendeels aan de 5 vuurzijde van de mantel is aangebracht met afzonderlijke en op afstand geplaatste vloeistofaansluitingen door de wand.

Een speciale uitvoeringsvorm van deze bekendgestelde wandconstructie is algemeen bekend onder de naam "stave-coolers" (in het Nederlands wel koelpaneel genoemd), in welk geval het 10 koelelement in principe bestaat uit een monolithisch metalen blok met vloeistofaansluitingen door de ovenmantel en met een vloeistofkanaal door het blok. Een gebruikelijke uitvoeringsvorm hiervan wordt verkregen doordat een stalen buis is ingegoten in een gietijzeren constructie.

15 Opgemerkt wordt dat deze bekendgestelde koelpanelen zich principieel onderscheiden van een koelsysteem met zogenaamde koel-platen, dat wil zeggen meestal koperen, vloeistofgekoelde plaat-constructies welke door aangepaste openingen in de stalen ovenmantel naar binnen in de vuurvaste bekleding steken. Dergelijke 20 koelplaten kunnen in geval van lekkage betrekkelijk eenvoudig verwijderd en vervangen worden door nieuwe koelplaten.

Afwijkend hiervan kan een lekkend koelpaneel niet tijdens bedrijf vervangen worden, omdat het achter de stalen mantel is geconstrueerd. In geval van een defect aan een koelpaneel kan 25 tijdens bedrijf slechts zo1n koelpaneel van de watercirculatie worden afgesloten, waarbij getracht kan worden de koelfunctie 8700293

- 2 - HO 638 NL

plaatselijk door het sproeien van water tegen de stalen mantel te benaderen.

Echter ook in geval van een stilstand van een oven, bijvoorbeeld een hoogoven, is de reparatie van een koelpaneel een tijd-5 rovende en ingewikkelde zaak. Behoefte bestaat daarom aan een wand-constructie van het bekendgestelde type welke zich beter leent voor eenvoudig onderhoud in het geval van een defect. In het bijzonder bestaat daarbij behoefte aan een constructie waarbij in een wand welke voorzien is van traditionele metalen koelpanelen plaatselijke 10 reparaties en vervangingen van koelpanelen mogelijk zijn welke eenvoudig zijn uit te voeren. Opgemerkt wordt daarbij dat, speciaal bij hoogovens, de koelpanelen tegen schuine wanden zijn gemonteerd, waardoor plaatselijke demontage en hermontage met extra problemen behept zijn. Verder wordt met de nieuwe constructie nog beoogd om 15 een verbeterde koeling tot stand te brengen door een verbeterde warmte-overdracht en warmtegeleiding door het koelelement.

De uitvinding bestaat nu daarin dat het koelelement een U-vormig buisstuk omvat, waarvan de poten door de ovenwand reiken, en waarbij het buisdeel binnen de ovenmantel is ingevat tussen 20 blokken vuurvast materiaal welke voorzien zijn van met de buisvorm overeenkomende uitsparingen en waarbij het vuurvast materiaal is gekozen uit de groep thermisch goed geleidende materialen omvattende grafiet, halfgrafiet, siliciumcarbide en hiermede gelijkwaardige materialen.

25 Opgemerkt wordt dat al naar gelang de aard van de oven en de plaats in de oven verschillende eisen aan het materiaal van de bekleding worden gesteld. Bijvoorbeeld zal in de bovenschacht van een hoogoven als eis gesteld worden dat het materiaal bestand is tegen erosie door langsschurend beladingsmateriaal, ertsen, kooks, 30 etc. In de rust van de oven worden hogere eisen gesteld aan de corrosiewerende en vuurvaste eigenschappen van het vuurvaste materiaal. Indien daarom in het bovenstaande sprake is van met grafiet, halfgrafiet of siliciumcarbide gelijkwaardige materialen, wordt daarbij voor wat betreft de gelijkwaardigheid gedoeld op 35 eisen van vuurvastheid, thermische geleiding respectievelijk erosiebestendigheid van het materiaal op de plaats waar het in een oven is ingebouwd.

In het bijzonder gaat de voorkeur uit naar een constructie waarbij het buisstuk is vervaardigd uit een metaal tenminste 8700293 9

- 3 - HO 638 NL

hoofdzakelijk bestaande uit koper. In veel gevallen zal een pijp van een handelskwaliteit koper zeer goed voldoen.

Bij de nieuwe wandconstructie kan het koelelement plaatselijk uit kleinere elementen worden opgebouwd, waardoor montage van een 5 vervangend koelelement aanmerkelijk eenvoudiger wordt. Bovendien is gebleken dat met deze nieuwe constructie door de andere materiaalkeuze, maar ook door de grotere vrijheid in materiaalkeuze het koelelement plaatselijk beter kan worden aangepast aan de aldaar te stellen eisen van vuurvastheid en bestendigheid tegen corrosie 10 en/of erosie. Algemeen kan worden gesteld dat bij de nieuwe constructie van het koelelement een aanmerkelijk betere warmte-afvoer nabij de vuurzijde van de bekleding mogelijk is dan met de bekende gietijzeren constructies.

Verder is gebleken dat de nieuwe constructie zich beter laat 15 combineren met de inbouw van aanvullende koelelementen, zoals zogenaamde sigaar-koelers. Genoemde sigaar-koelers bestaan uit min of meer penvormige koelplaten welke in de ovenwand kunnen worden aangebracht om plaatselijk een extra ondersteuning van de bekleding respectievelijk een versterkte koeling te verkrijgen. Bij de 20 bekendgestelde metalen koelpanelen is het aanbrengen van extra koeling slechts mogelijk bij de eerste installatie van de koelelementen, terwijl de nieuwe constructie van de koelelementen met behulp van blokken vuurvast materiaal toestaan dat in een bestaande constructie aanvullend sigaar-koelers worden aangebracht.

25 Het is dan ook duidelijk dat de uitvinding zich niet slechts beperkt tot een wandconstructie welke slechts is voorzien van de beschreven nieuwe koelelementen, doch ook betrekking heeft op een wandconstructie welke slechts ten dele is uitgevoerd met de nieuwe koelelementen, doch waarbij daarnaast ook metalen koelpanelen 30 kunnen aanwezig zijn, dan wel traditionele koelplaten of ook de op zichzelf bekende sigaar-koelers.

Al naar gelang de plaatselijke behoefte in de oven is het verder mogelijk om de constructie volgens de uitvinding zodanig uit te voeren dat de blokken vuurvast materiaal zijn gescheiden van de 35 stalen mantel door een relatief dunne laag bestaande uit een thermisch isolatiemateriaal. Hiermee is bereikbaar dat het koelelement tot op een temperatuur wordt gekoeld welke op zichzelf te hoog zou zijn voor de stalen mantel. Dankzij de isolatielaag kan daarbij dan de stalen mantel op een lagere temperatuur worden 8700223 t

- 4 - HO 638 NL

gehouden dan de temperatuur welke wordt gehandhaafd in het koelelement .

Ook is het denkbaar om het koelelement zodanig uit te voeren dat speciaal wordt tegemoetgekomen aan eisen welke vanaf de vuur-5 zijde van de vuurvaste bekleding hieraan worden gesteld. Daartoe verdient het volgens de uitvinding dan aanbeveling om de blokken vuurvast materiaal aan de vuurzijde te voorzien van in hoofdzaak in horizontale richting verlopende uitsparingen welke zijn opgevuld met een vuurvast materiaal van een andere samenstelling dan de 10 blokken zelf. Bijvoorbeeld is het denkbaar om blokken uit grafiet te voorzien van opvullingen in de uitsparingen bestaande uit siliciumcarbide. Op deze wijze wordt een koelelement verkregen met een uitzonderlijk goede warmtegeleiding gecombineerd met een verbeterde slijtvastheid langs de vuurzijde tegen langsschurend erts-15 materiaal.

Hoewel de uitvinding in het voorgaande hoofdzakelijk is toegelicht vanwege de verkrijgbare voordelen bij het plaatselijk repareren van een ovenwand voorzien van traditionele metalen koel-panelen, blijkt hij ook voordelen te bezitten bij de nieuwbouw of 20 de herbouw van een totale ovenwand. Dit laatste in het bijzonder vanwege de grotere flexibiliteit om de nieuwe constructie plaatselijk aan te passen aan speciaal daar vanuit de bedrijfsvoering te stellen eisen aan de constructie. In dit opzicht is de nieuwe constructie aanmerkelijk flexibeler dan de bestaande koelpanelen.

25 De uitvinding wordt vervolgens toegelicht aan een drietal figuren.

Fig. 1 toont een gemonteerd koelelement volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede volgens II-II door een deel van de constructie volgens fig. 2.

30 Fig. 3 toont een alternatieve uitvoering van de nieuwe wand- constructie.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een deel van een stalen ovenmantel aangegeven, in dit geval van de rust van een hoogoven. Een U-vormig gebogen koperen pijp 2 steekt door openingen in stalen 35 mantel 1, en is aan zijn uiteinden 3 en 4 voorzien van schroefdraad, waardoor element 2 op een (niet getekend) circulatiesysteem voor koelwater kan worden aangesloten. Het deel van element 2 is ingevat in drie paren blokken 5, waarbij de blokken 5 bestaan uit grafiet.

8700293 »

- 5 - HO 638 NL

In fig. 2 zijn de twee blokken ven een paar in dwarsdoorsnede volgens II-II afgebeeld, waarbij duidelijk is dat de blokken 5 zijn voorzien van uitsparingen welke een opening vrijlaten voor het omvatten van koperen pijp 2. Tijdens montage kunnen de blokken 5 5 met behulp van een thermisch goed geleidende kit tegen elkaar en tegen pijp 2 worden bevestigd, waardoor een goede directe warmte-geleiding vanaf de vuurzijde van de ovenwand via de grafietblokken en via de koperen buiswand naar het koelwater mogelijk is.

Zoals uit het voorgaande duidelijk zal zijn kan het materiaal 10 van de blokken 5 ook worden gekozen te bestaan uit half graf iet, siliciumcarbide of gelijkwaardig vuurvaste materialen.

In fig. 1 is verder een laag 6 afgebeeld welke uit een thermisch isolatiemateriaal bestaat. Door de keuze van de aanwezigheid van deze laag en van de dikte en de samenstelling ervan is het 15 mogelijk om een grote vrijheid aan te houden in het temperatuurverschil hetwelk tijdens bedrijf in stand kan worden gehouden tussen blokken 5 en stalen mantel 1, Uiteraard kunnen zich ook omstandigheden voordoen waarbij van de aanwezigheid van de laag 6 kan worden afgezien.

20 In fig. 3 is een verder alternatief van de constructie van een koelelement afgebeeld. Overeenkomstige verwijzingscijfers verwijzen daarbij naar overeenkomstige elementen in de constructie.

In fig. 3 is geen isolatielaag 6 afgebeeld, hoewel deze op overeenkomstige wijze kan worden aangebracht indien gewenst. Wel 25 zijn in fig. 3 uitsparingen aan de vuurzijde van blokken 5 afgebeeld waarin opvullingen 8 zijn aangebracht. In een speciaal geval kunnen de opvullingen 8 bestaan uit siliciumcarbide in een grond-materiaal voor blokken 5 bestaande uit grafiet. Hierdoor wordt voor de gehele constructie een zeer goede combinatie van erosiebasten-30 digheid en goede thermische geleidbaarheid verkregen.

Voor de bevestiging van buisstuk 2 aan de stalen mantel kunnen diverse bekende technieken worden toegepast. In de figuren is een oplossing afgebeeld waarbij stalen flenzen aan buisstuk 2 zijn bevestigd, welke op hun beurt door middel van boutverbindingen of 35 door lassen aan mantel 1 zijn vastgezet. Diverse alternatieve constructies zijn hierbij echter ook denkbaar.

870 02 S 3

Claims (4)

6. HO 638 HL

1. Wandconstructie voor een ovenwand, voorzien van een stalen mantel, een vuurvaste bekleding en koelelementen, waarbij ten- 5 minste een deel van de koelelementen van het vloeistof-door- stroomde type is hetwelk grotendeels aan de vuurzijde van de mantel is aangebracht met afzonderlijke en op afstand geplaatste vloeistofaansluitingen door de wand, met het kenmerk, dat het koelelement een U-vormig buisstuk omvat, waarvan de poten door de ovenwand reiken, en waarbij het buisdeel binnen de ovenmantel is ingevat tussen blokken vuurvast materiaal welke voorzien zijn van met de buisvorm overeenkomende uitsparingen, en waarbij het vuurvast materiaal is gekozen uit de groep thermisch goed geleidende materialen omvattende grafiet, halfgrafiet, silicium- 15 carbide en hiermede gelijkwaardige materialen.

2. Wandconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het buisstuk is vervaardigd uit een metaal tenminste hoofdzakelijk bestaande uit koper. 20

3. Wandconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de blokken vuurvast materiaal zijn gescheiden van de stalen mantel door een relatief dunne laag bestaande uit een thermisch isolatiemateriaal. 25

4. Wandconstructie volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de blokken vuurvast materiaal aan de vuurzijde zijn voorzien van in hoofdzaak in horizontale richting verlopende uitsparingen welke zijn opgevuld met vuurvast materiaal van een andere samen- 30 stelling. 35 8700293