NL8700526A - Gasdichte bodemconstructie voor een schachtoven. - Google Patents

Description

1 - HO 636 NL

ft.

«r

GASDICHTE BODEMCONSTRUCTIE VOOR EEN SCHACHTOVEN

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Ir. Jacobus VAN LAAR te SANTPOORT

Ing. Frank Thomas NIEMEIJER te NIEUWE NIEDORP

Ing. Ronald Johannes Maria STOKMAN te HILLEGOM

De uitvinding heeft betrekking op een gasdichte bodemconstractie voor een schachtoven omvattende meerdere horizontale lagen vuurvast materiaal, alsmede een gasdichte metalen scheidingslaag tenminste boven de onderste laag vuurvast materiaal.

5 Een dergelijke bodemconstructie is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4,157,815 waarin een metalen scheidingslaag is beschreven in combinatie met een door doorstroomde buizen gevormd koelsysteem in de bodem. Deze buizen alsmede de metalen scheidingslaag zijn daarbij aangebracht in een gestampte laag uit een vuur-10 vaste massa. Bij de bekend gestelde constructie dient de metalen scheidingslaag om gaslekkage naar het koelsysteem, respectievelijk vloeistoflekkage vanuit het koelsysteem naar het inwendige van de oven te voorkomen. Bij deze constructie bestaat de metalen scheidingslaag uit een enkele laag koperplaat of een plaat uit een ander 15 metaal welke door het solderen van stroken en het solderen van randstukken aan de stalen mantel van de oven tot éën enkel samenhangende laag is gevormd.

Veelal worden schachtovens en hoogovens in het bijzonder uitgevoerd zonder koelmiddelen in de bodem, doch is een bodemconstruc-20 tie uit vuurvast materiaal direct opgetrokken op een steunconstruc-tie uit niet-vuurvaste stenen of beton binnen een bij benadering cilindrische wandconstructie. In het bijzonder indien de oven onder een verhoogde gasdruk wordt bedreven is gebleken dat door een dergelijke bodemconstructie gas naar beneden kan weglekken, en ver-25 volgens onder de onderrand van de stalen mantel kan ontwijken.

Hierdoor kunnen gevaarlijke en vanuit de bedrijfsvoering ongewenste ¢70/)526 ·

- 2 - HO 636 NL

situaties ontstaan. De behoefte is daarom gebleken aan een gas-dichte bodemconstructie ook bij ovens welke niet van koelmiddelen in de bodem zijn voorzien, en welke dus niet noodzakelijkerwijs een uit vuurvaste massa gestampte laag behoeven te bezitten.

5 Daarnaast is gebleken dat een gasdichte metalen scheidingslaag welke uit ëén stuk bestaat, al of niet door het samen solderen van stroken verkregen, bezwaren vertoont. Allereerst is de fabricage van een dergelijke scheidingslaag en de hechting ervan aan de stalen mantel zeer arbeidsintensief en vergt een nauwkeurige con-10 trole. Verder is echter gebleken dat bij het opstoken van de oven de thermische expansie van de mantel en van de vuurvaste constructie van de bodem als geheel en in onderdelen aanleiding kan geven tot het optreden van hoge spanningen in de metalen scheidingslaag, met zeer hoge plaatselijke spanningspieken. Het falen van de gas-15 dichtheid van deze laag kan daarbij een gevolg zijn. Bij bodem-constructies welke uit vuurvaste blokken zijn opgebouwd is het zeer ongewenst om een metalen scheidingslaag te bouwen uit aaneengesol-deerde platen of stroken. Immers de plaatselijke verdikkingen welke het gevolg zijn van de soldeernaden belemmeren de stapeling van een 20 goed aanliggende vlakke laag vuurvast blokken boven de scheidingslaag. Door het slecht aanliggen van de blokken op de scheidingslaag wordt bovendien een zeer onregelmatig thermisch contactpatroon verkregen, hetgeen kan leiden tot ongewenste temperatuurverschillen door de bodemconstructie heen.

25 De uitvinding stelt zich nu ten doel al de genoemde bezwaren te voorkomen en het gebruik van een gasdichte metalen scheidingslaag ook mogelijk te maken bij een uit vuurvaste blokken opgebouwde bodemconstructie zonder stamplaag en zonder koelsysteem.

Daarbij wordt overigens opgemerkt dat de constructie volgens 30 de uitvinding het aanvullend inbouwen van een stamplaag of een koelsysteem niet in de weg staat, zodat de uitvinding eveneens toepasbaar is op een bodemconstructie met stamplaag en koelsysteem.

De uitvinding bestaat nu daarin dat de laag vuurvast materiaal onder de metalen scheidingslaag uit stenen is gevormd en aan de 35 bovenzijde is gevlakt, en dat de metalen scheidingslaag is opgebouwd uit losgelegde, op elkaar aansluitende platen, welke in drie lagen zijn gestapeld, waarbij het nadenpatroon van elk dezer lagen verspringt ten opzichte van de andere lagen.

De platen worden dus niet samengelast of gesoldeerd, doch ft "W ft ft r* ft /*· 8 / y li s l o ·'

- 3 - HO 636 NL

* liggen los naast en op elkaar. Als gevolg hiervan is de constructie ongevoelig voor thermische bewegingen en kan deze geheel volgen.

Door de afwezigheid van gesoldeerde of gelaste naden kan een volkomen vlakke scheidingslaag worden verkregen, waardoor verder een 5 uit blokken gevormde precisiebodem kan worden opgestapeld. Omdat de scheidingslaag verder uit drie lagen is samengesteld met onderling verspringende nadenpatronen tussen de samenstellende op elkaar aansluitende platen zijn er ook geen doorgangen tussen de naden. De enige ondichtheid tegen gastransport welke overhlijft wordt gevormd 10 door oppervlakte-onnauwkeurigheden in de platen, doch deze kunnen tot een volstrekt acceptabel niveau worden teruggebracht.

De afdichting van de scheidingslaag tegen de stalen mantel van de oven wordt volgens de uitvinding verkregen doordat de metalen scheidingslaag langs de omtrek naar boven is omgezet tegen en langs 15 de stalen ovenmantel en daarbij reikt tot in een, op de mantel aansluitende, rondlopende en aan de bovenzijde gesloten spleet, waarbij de omgezette scheidingslaag en de spleet met kit gasdicht op elkaar afdichten. Omdat de scheidingslaag uit losse platen is opgebouwd welke zeer veel kleinere afmetingen kunnen hebben dan de 20 ovendiameter, kan de omgezette rand van de scheidingslaag worden verkregen door de afzonderlijke platen om rechte lijnen om te zetten. Afwijkingen van de omgezette rand van de cirkelvorm kunnen daarbij eenvoudig worden opgevangen dankzij de spleetwijdte en de buigzaamheid van het dunne plaatmateriaal. Daar de afdichting 25 tussen de omgezette rand en de spleet zich bevindt op een plaats in de ovenconstructie welke koel is, blijkt een blijvende gasdichte afdichting met behulp van bijvoorbeeld een siliconencement als kit-materiaal op geen enkel bezwaar te stuiten. De scheidingslaag kan worden opgebouwd uit metaalplaten bestaande uit diverse materialen, 30 waarbij zeker materialen de voorkeur verdienen welke een zekere corrosie-bestendigheid bezitten. In aanmerking kunnen komen platen uit roestvrij staal, doch er is een voorkeur gebleken voor de keuze van het gebruik van koperplaten en wel met een dikte van tussen 0,3 en 0,5 mm. Deze zijn immers naar verhouding goedkoop en makkelijk 35 te verwerken. Zelfs indien in drie lagen gestapeld blijken deze koperplaten nog een geringere dikte te hebben dan die van de scheidingslaag zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4,157,815.

Binnen het concept van de uitvinding, zijn vele uitvoerings- 8/: ' Ί

- 4 - HO 636 NL

mogelijkheden denkbaar met verschillende nadenpatronen en afmetingen van de platen. Goede resultaten zijn volgens de uitvinding verkregen indien de metalen platen ten dele langs de wand als radiaal gerangschikte segmenten zijn gevormd, en voor de rest 5 volgens rechthoekpatronen zijn gerangschikt met afmetingen van de rechthoeken van ca. 1x2 meter. Gebleken is dat dan eenvoudig gewerkt kan worden met in de handel verkrijgbare plaatformaten.

Reeds is opgemerkt dat de vuurvast laag beneden de scheidings-laag aan de bovenzijde dient gevlakt te zijn. Dit teneinde een 10 goede vlakke ondersteuning te geven voor de metaalplaten. De beste resultaten worden daarbij verkregen indien de metalen scheidings-laag is opgesloten tussen lagen vuurvast materiaal welke uit gevlakte grafietblokken zijn samengesteld. Grafietblokken laten zich zeer goed volgens nauwkeurige dimensies bewerken, terwijl 15 zodoende een zeer goed thermisch contact met de koperen scheidings-laag wordt verkregen.

Omdat met behulp van de metalen scheidingslaag een gasdichte barrière is gevormd in de ovenbodem, kan bij het opstarten van een nieuwe ovenbodem een probleem gevormd worden door het optreden van 20 condenswater. Water uit de vuurvaste blokken verdampt van binnen de oven uit en wordt door de bodem naar beneden gedreven, waarbij, afhankelijk van de temperatuurverdeling, condensatie mogelijk is. Het gevormde condenswater kan nu niet meer door de bodem verdwijnen, en dient derhalve anderszins te worden verwijderd. Een 25 oplossing voor dit probleem wordt verkregen indien volgens de uitvinding nabij en boven de rand van de metalen scheidingslaag tenminste ëën draineerpijp uitmondt, welke boven de spleet, waarin de scheidingslaag eindigt, door de ovenmantel reikt.

De uitvinding wordt vervolgens toegelicht aan de hand van een 30 aantal figuren.

Eig. 1 toont schematisch een ovenbodem in langsdoorsnede.

Fig. 2 toont in vier quadranten de scheidingslaag in bovenaanzicht op de verschillende samenstellende lagen.

Fig. 3 toont een detail op vergrote schaal.

35 In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 het niveau van het maai veld aangegeven waarop een stalen mantel 2 van een hoogoven is opgesteld. De hoogoven is van een gebruikelijk type met de mogelijkheid om ter plaatse 3 een tapgat te boren en met blaasmonden 4 welke tot in het inwendige 5 van de oven reiken. De wand en de ^*!· /T; trr* £». Ji** O * L' U L> *

- 5 - HO 636 NL

* bodem van de oven zijn met een vuurvaste bekleding 6 bemetseld welke steunt op een fundament 7 uit niet-vuurvast materiaal. Tussen bemetseling 6 en fundament 7 bevinden zich van boven naar beneden gezien een grafietbemetseling 8, waarvan de onderste laag 9 is aan-5 gegeven, een metalen scheidingslaag 10, en vervolgens weer een grafietlaag 11. Grafietlaag 11 is uit gevlakte blokken gevormd, en is vervolgens zelf ook aan de bovenzijde gevlakt. Laag 9 bestaat eveneens uit gevlakte grafietblokken.

In fig. 2 is de metalen scheidingslaag 10 nader gedetailleerd 10 aangegeven. Fig. 2 is daarbij een bovenaanzicht volgens II-II in fig. 1. De metalen scheidingslaag 10 bestaat zelf weer uit drie lagen koperplaten met een dikte van 0,4 mm elk. De vier quadran-ten a, b en c geven respectievelijk een bovenaanzicht op de onderste, de middelste en de bovenste laag koperplaten. In qua-15 drant d is nogmaals een bovenaanzicht gegeven op de bovenste laag, waarbij echter tevens met stippellijnen de plaats van de onderliggende lagen is aangegeven. In quadrant a is met verwijzings-cijfer 11 een krans segmentvormige platen aangegeven welke tegen de wand 2 aanliggen. Daarbinnen liggen rechthoekige platen 12 met 20 afmetingen van 1x2 meter, en aanpassingsplaten 13 welke uit platen van het type 12 zijn gesneden.

In quadrant b zijn op soortgelijke wijze de platen 14, 15 en 16 aangegeven en in quadrant c de platen 17 en 18. In quadrant c zijn slechts rechthoekige en aanpassingsplaten aangebracht, dus 25 geen segmentvormige platen langs de ovenwand 2.

In fig. 3 is een detail III uit fig. 1 op vergrote schaal af geheeld. Met verwijzingscijf ers 2, 8, 9, 10 en 11 zijn overeenkomstige constructie-elementen aangegeven als in fig. 1. Verder is aangegeven dat een stalen strip 19 op enige afstand langs wand 2 is 30 geplaatst en aan de bovenzijde daaraan is vastgelast. Daardoor is een naar beneden geopende spleet gevormd, waarin de omgezette randen 20 van de metalen scheidingslaag 10 steken. Metalen scheidingslaag 10 en stalen strip 19 zijn met siliconenkit gasdicht tegen elkaar af gedicht. In de hoek welke gevormd wordt door de 35 scheidingslaag 10 en de omgezette randen 20 is buitenlaag 9 een laagje grind 21 aangebracht. Tot in dit laagje grind 21 reikt een draineerpijp 22, welke om een hoek 23 gasdicht door de ovenmantel 2 reikt. Op eind 23 wordt een af sluit systeem toegepast en kan een pompsysteem worden aangesloten.

V f\ V λ · η v· ü

Claims (6)

6. HO 636 NL <

1. Gasdiehte bodemconstructie voor een schachtoven omvattende meerdere horizontale lagen vuurvast materiaal, alsmede een gasdiehte 5 metalen scheidingslaag tenminste boven de onderste laag vuurvast materiaal, met het kenmerk, dat de laag vuurvast materiaal onder de metalen scheidingslaag uit stenen is gevormd en aan de bovenzijde is gevlakt, en dat de metalen scheidingslaag is opgebouwd uit los gelegde, op elkaar aansluitende platen, welke in drie 10 lagen zijn gestapeld, waarbij het nadenpatroon van elk dezer lagen verspringt ten opzichte van de andere lagen.

2. Bodemconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de metalen scheidingslaag langs de omtrek naar boven is omgezet 15 tegen en langs de stalen ovenmantel en daarbij reikt tot in een, op de mantel aansluitende, rondlopende, en aan de bovenzijde gesloten spleet, waarbij de omgezette scheidingslaag en de spleet met kit gasdicht op elkaar afdichten.

3. Bodemconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat als metalen platen gebruik is gemaakt van koperen platen met een dikte van tussen 0,3 en 0,5 mm.

4. Bodemconstructie volgens één der conclusies 1 t/m 3, met het 25 kenmerk, dat de metalen platen ten dele langs de wand als radiaal gerangschikte segmenten zijn gevormd, en voor de rest volgens rechthoekpatronen zijn gerangschikt met afmetingen van de rechthoeken van ca. 1x2 meter.

5. Bodemconstructie volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat de metalen scheidingslaag is opgesloten tussen lagen vuurvast materiaal welke uit gevlakte grafietblokken zijn samengesteld.

6. Bodemconstructie volgens IIn der conclusies 2 t/m 5, met het kenmerk, dat nabij en boven de rand van de metalen scheidingslaag tenminste een draineerpijp uitmondt, welke boven de spleet, waarin de scheidingslaag eindigt, door de ovenmantel reikt. ft 7 0 A S 9 &