NL8803103A - Ijzergoot. - Google Patents

Description

IJZERGOOT

Aanvraagster noemt als uitvinder:

Ir. Jacobus van Laar te DRIEHUIS

De uitvinding heeft betrekking op een ijzergoot voor het aftappen van gesmolten ruwijzer uit een hoogoven, tenminste omvattende een slijtvoering welke een tijdens bedrijf het ijzer voerende begrenzing vormt en een blijfvoering waarin de slijtvoering is opgenomen.

Een dergelijke ijzergoot is bekend uit de "Iron & Steel Engineer" van oktober 1988, pagina's 35 - 37. In dit artikel wordt een luchtgekoelde ijzergoot beschreven. De uitvinding is echter niet beperkt tot luchtgekoelde ijzergoten, maar heeft ook op watergekoelde ijzergoten betrekken, en op ijzergoten die op andere manieren gekoeld worden, bijvoorbeeld met een glycol/watermengsel, zoals beschreven in het artikel in de Iron & Steel Engineer van oktober 1988, pagina's 47 - 51.

De slijtvoering van een ijzergoot kan bijvoorbeeld bestaan uit een vuurvaste beton. Voor de blijfvoering kan koolstof in combinatie met aluminiumoxyde stenen genomen worden, of bijvoorbeeld aluminiumoxyde stenen alleen. Het is gebruikelijk dat de buitenzijde van de ijzergoot gevormd wordt door een stalen buitenbegrenzing. Dit staal mag uit sterkte-overwegingen geen hogere temperatuur krijgen dan circa 260°C. Het ruwijzer komt uit de hoogoven direct in contact met de slijtvoering en heeft een temperatuur van ca. 1500°C-1550°C. Dientengevolge treden in de constructie van de ijzergoot aanzienlijke thermische spanningen op en zet deze aanzienlijk uit.

Een typische ijzergoot is bijvoorbeeld twintig meter lang en drie meter breed. De slijtvoering van een vuurvaste beton zet door het contact met het ruwijzer in de lengterichting circa achttien centimeter uit en in breedterichting 2,7 centimeter.

De blijfvoering echter heeft een lagere temperatuur en is bovendien van een ander materiaal, waardoor deze veel minder uitzetting vertoont. Als gevolg van de hieruit resulterende spanningen in de slijtvoering en blijfvoering, gaan deze voeringen bijvoorbeeld ter plaatse van de bodem van de goot scheuren. Voorts treedt nog het volgende effect op. Aangezien de ijzergoot aan de bovenzijde verankerd is waardoor deze hier niet kan bewegen, en de bodem van de goot in horizontale richting wel uitzet, treedt scheurvorming vooral ook in de zijwanden op.

De eerstgenoemde scheurvorming komt eveneens voor indien de voeringen voorzien zijn van expansievoegen voor het opvangen van de expansie ten gevolge van de overgang van de koude toestand naar de bedrijfstoestand. De oorzaak daarvan is het temperatuurverloop in iedere voering waardoor deze voeringen niet een uniforme uitzetting kennen. De scheurvorming leidt voorts tot het probleem dat bij het uitbedrijfnemen van de ijzergoot voor onderhoud, ijzer in de scheuren stolt. Na het weer in bedrijf nemen van de ijzergoot vindt vervolgens verdere uitzetting plaats zodat de afmetingen van de ijzergoot nog verder toenemen. Hierdoor vinden belangrijke vervormingen plaats, waardoor de ijzergootconstructie verdere schade oploopt. Tijdens bedrijf leidt de scheurvorming tot het gevaar van doorbraken waardoor kostbare herstelwerkzaamheden aan de gehele ijzergootconstructie noodzakelijk worden.

Met de uitvinding wordt nu beoogd deze problemen op te lossen en verdere voordelen te bereiken als in het navolgende is beschreven. Daartoe is de ijzergoot volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de ijzergoot in althans een richting van tijdens bedrijf optredende thermische expansie voorzien is van aandrukmiddelen voor het uitoefenen van een drukbelasting in die richting.

Hiermee wordt bereikt dat scheurvorming wordt tegengegaan er; waar scheuren zijn ontstaan, dat deze worden dichtgedrukt zodat daar geen ijzer in kan stollen zodat schade aan de ijzergoot woi*öt voorkomen. Een eenvoudige uitvoeringsvorm is die waarbij verenpakketten worden gebruikt voer het aandrukken van de ijzergootwanden. Daarbij neemt de drukbelasting toe bij een toename var de expansie. Het heeft echter de voorkeur dat de drukbelasting nagenoeg onafhankelijk is van de variatie in afmeting var. ce ijzergoot in de expansierichting. Voor de aandrukmiddelen kan daartoe goed gebruik gemaakt worden van hydraulische of pneumatische aandrukmiddelen, welke zich beter dan verenpakketten lenen voor een regelbare instelling. Met de expansie-onafhankelijke belasting wordt bereikt dat onafhankelijk van de feitelijke afmetingen van de ijzergoot, altijd voldoende scheurdichtende belasting wordt uitgeoefend. Het is wenselijk dat de stalen buitenbegrenzing van de onderzijde van de ijzergoot zo is uitgevoerd dat deze vrij beweegbaar is ten opzichte van de stalen buitenbegrenzing aan de wanden. Ook verdient het aanbeveling dat de stalen buitenbegrenzing aan de kopzijde van de ijzergoot uit tenminste twee onderling beweegbare delen bestaat. Zodoende wordt rekening gehouden met uitzettingsverschillen in de ijzergoot en wordt het kapot expanderen van de buitenbegrenzing voorkomen.

Het is voorts gewenst dat de aandrukmiddelen voorzien in een verdeling van de drukbelasting in een doorsnede loodrecht op de expansierichting, welke drukbelasting afhankelijk is van de plaats van ieder aandrukpunt op de ijzergoot, zodanig dat de drukbelasting afneemt in de richting van een plaats ter hoogte van de goot naar een plaats ter hoogte van de blijfvoering. Zodoende wordt rekening gehouden met de verschillen in expansiekrachten samenhangend met de temperatuurgradient in de constructie. Bij toepassing van verenpakketten als aandrukmiddelen, is dit eenvoudig te realiseren door het samenstellen van verenpakketten met verschillende veerconstante afhankelijk van de plaats van aandrukken op de ijzergoot. Het is voordelig bij de ijzergoot volgens de uitvinding om tussen slijt-voering en blijfvoering ten minste een glijplaat aan te brengen, bijvoorbeeld van grafiet. Het gewicht van de slijtvoering met het daarin staande ruwijzer is dermate hoog dat deze voorziening scheurvorming ten gevolge van door wrijving geblokkeerde beweging, helpt tegengaan. In het bijzonder wordt deze gunstige werking verkregen indien tussen slijtvoering en blijfvoering twee aan elkaar grenzende glijplaten zijn aangebracht, welke dan bij voorkeur beide van grafiet zijn.

Het heeft de voorkeur om de ijzergoot zo uit te voeren dat althans de slijtvoering is opgebouwd uit tenminste twee ten opzichte van elkaar beweegbare slijtlagen. De thermische spanningen in iedere slijtlaag zijn namelijk kleiner dan in een slijtvoering uit één stuk, door het opdelen van de temperatuurgradient over de slijtvoering in een aantal kleinere temperatuurgradienten over de slijtlagen.

Bij voorkeur is althans een glijplaat uitgevoerd als een tussenvoering met een warmtegeleidingscoëfficient groter dan circa 25 Kcal/m°C.h. Hiervoor komen bijvoorbeeld in aanmerking halfgrafiet of grafiet. Hiermee wordt een adequate temperatuur-egalisatie aan de relatief koude zijde van de slijtvoering verkregen waardoor deze slijtvoering minder thermische spanningen en een geringere scheurvorming kent en dientengevolge langer meegaat. Daarenboven hoeft bij het ontwerpen van het koelsysteem van de ijzergoot minder met het afvoeren van warmte van lokale warme plekken rekening te worden gehouden.

Het is bekend om. de ijzergoot aan de zijde van de blijfvoering tegenover de slijtvoering nog van twee buitenvoeringen te voorzien, waarvan een eerste een hogere warmtegeleidingscoëfficient heeft dan de tweede. De eerste buitenvoering, welke bijvoorbeeld van half-grafiet, of grafiet is, maar ook van koper kan zijn, is daarbij dan het meest aan de buitenzijde gelegen. Zie bijvoorbeeld genoemd artikel in de Iron & Steel Engineer, pag. 48, figuur 2, welke een grafieten buitenvoering toont.

Een dergelijke buitenvoering wordt toegepast als laatste bescherming tegen een doorbraak van ijzer dat door scheuren in slijtvoering en blijfvoering tot deze buitenvoering is doorgedrongen.

Door de warmtegeleiding van deze eerste buitenvoering en bet directe contact van deze voering met de stalen buitenbegrenzing, vindt snel invriezen van het doorgesijpelde ijzer plaats. De kans op doorbraak van doorsijpelend ijzer wordt echter nog kleiner indien de eerste buitenvoering niet aan de buitenste zijde maar dicht bij de blijfvoering is aangebracht en een warmtegeleidingscoëfficient groter dan circa 25 Kcal/m°C.h. beeft. Hierdoor wordt de warmte van het ijzer ter plaatse van een scheur over een groter koeloppervlak gespreid en de veiligheid van bet systeem sterk verhoogd. Het is voorts gewenst dat de eerste buitenvoering welke is aangebracht aan de kopzijde van de ijzergoot, is doorgevoerd tot aar. de stalen buitenbegrenzing aan de zijwanden van de ijzergoot. Lokale pieken in warmtebelasting van de blijfvoering aan de kopzijde van de ijzergoot kunnen zo snel geëgaliseerd worden, hetgeen de levensduur van de blijfvoering ten goede komt.

Het is tevens voordelig gebleken dat de zijde van de slijtvoering waar de blijfvoering is gelegen in een dwarsdoorsnede van de ijzergoot, een vernauwend verloop heeft gezien in de richting van de blijfvoering naar de open zijde van de ijzergoot. Dit gaat verticale verplaatsing van de slijtvoering door uitzetting tegen.

De instelling van de aandrukmiddelen is in een bepaalde uitvoeringsvorm zo gekozen dat deze aandrukmiddelen een druk-belasting uitoefenen welke per aandrukpunt ligt in het traject 60 - 80% van de drukvastheidswaarde van de slijtvoering bij de temperatuur tijdens bedrijf ter hoogte van het aandrukpunt. Onder de drukvastheidswaarde wordt de drukbelasting verstaan, waarbij de slijtvoering juist kapot gaat.

Volgens deze uitvoeringsvorm worden niet alleen de scheuren dichtgedrukt gehouden, maar wordt scheurvorming ook tegengegaan door een zo hoge drukbelasting toe te passen dat de thermische trekspanningen in de voeringen van de ijzergoot ten minste worden gecompenseerd. Hiermee wordt tevens het voordeel bereikt dat dikkere slijtvoeringen toe te passen zijn zonder dat opdeling in onderling beweegbare slijtlagen noodzakelijk is.

De uitvinding zal in het navolgende nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 toont een dwarsdoorsnede van de ijzergoot volgens de uitvinding,

Fig. 2 toont een zijaanzicht van de ijzergoot volgens de uitvinding.

In fig. 1 wordt de ijzergoot 1 getoond, waarvan de ijzervoerende begrenzing gevormd wordt door een slijtvoering 1. Voor de slijtvoering 1, die uit een aantal lagen kan bestaan die onderling beweegbaar zijn, kunnen verschillende soorten materiaal worden gebruikt, maar gebruikelijk is het hier een vuurvaste beton toe te passen.

Direct aansluitend op de slijtvoering ?- is een tussenvoering 3 van grafiet toegepast voor snelle temperatuuregalisatie van warme plekken in de slijtvoering 2., Tussen de tussenvoering 3 en blijfvoering 5 is een grafieten glijplaat 4 aangebracht. Hiermee wordt de verschillende grootte van de expansie van slijtvoering 2 en blijfvoering 5 vergemakkelijkt en wordt schade aan de ijzergoot voorkomen.

In het bijzonder wordt dit bereikt doordat de glijplaat 4 aansluit op een tussenvoering 3 welke eveneens van grafiet is. Dit geeft een lage wrijvingscoëfficient (ca. 0,05-0,2). Bovendien heeft de grafieten tussenvoering 3 het voordeel van een hoge warmtegeleidingscoëfficient van tenminste 60 Kcal/m°C.h.

Op de blijfvoering 5, welke bijvoorbeeld van aluminiumoxide gemaakt is of van koolstof in combinatie met aluminiumoxyde, sluiten nog een eerste buitenvoering 6 en een tweede buitenvoering 7 aan. De eerste buitenvoering 6 is van grafiet, waarmee een goede temperatuuregalisatie wordt verkregen waardoor door-sijpelend ijzer dat door scheuren in slijtvoering 2. en blijfvoering 5 deze buitenvoering heeft bereikt minder kans krijgt door te breken. Voorts wordt door de goede temperatuuregalisatie van de blijfvoering 5 een gunstig effect op de levensduur daarvan verkregen.

De tweede buitenvoering 7 kan bijvoorbeeld van koolstcf zijn. Hierop sluit een stalen buitenbegrenzing aan waarvan de staalplaten aan de zijwanden 8 en aan de bodem 11 ten opzichte van elkaar vrij beweegbaar zijn. De stalen plaat aan de kopzijde 14 bestaat uit eer aantal ten opzichte van elkaar beweegbare delen 14' en 14’'.

De zijwanden 8 en de kopzijde 14 (zie fig. 2) zijn afgesteund via aandrukmiddelen 10 op zware profielen S, welke ook onderling verankerd kunnen zijn door dwarsprofielen 13.

Voor de aandrukmiddelen 10 kan gebruik gemaakt worden van verenpakketten of van hydraulische of pneumatische middelen. Met hydraulische drukdozen is het mogelijk deze instelbaar uit te voeren, zodanig dat de toe te passen aandrukkracht onafhankelijk is van de momentane expansie van de ijzergoot. Dit heeft het voordeel dat altijd voldoende belasting van de ijzergoot aanwezig is om gevormde scheuren dicht te drukken.

Het is daarbij belangrijk de constructie met de aandrukmiddelen 10 die in de lengterichting van de ijzergoot zijn aangebracht, zo uit te voeren dat de ijzergoot door uitzetting geen krachten uitoefent op de hoogovenconstructie 15. Dit kan bijvoorbeeld door een zwaar profiel 91 aan de hcogovenzijde toe te passen waar de ijzergoot voor beweging in de richting van de hoogoven 15 door geblokkeerd wordt.

Het kan dan voordelig zijn tevens een zwaar dwarsprofiel 13^, eventueel een trekstang, toe te passen. Het is wenselijk met uitzettingsversehillen in de ijzergoot rekening te houden door aan de bovengelegen deel van de constructie op de zijwanden 8 en de kopzijde 14 een grotere drukbelasting, bijvoorbeeld door bij toepassing van veren voor de aandrukmiddelen 10 extra verenpakketten of een verenpakket met grotere veerconstante, toe te passen dan op het lager gelegen deel. Voorts dient de stalen buitenbegrenzing van de bodem 11 vrij beweegbaar te zijn ten opzichte van de stalen buitenbegrenzing van de zijwanden 8 en van de kopzijdewand 14.

In een bepaalde uitvoeringsvorm kunnen de verenpakketten een drukbelasting uitoefenen welke per aandrukpunt ligt in het traject 60 - 80% van de drukvastbeidswaarde van de slijtvoering bij de temperatuur tijdens bedrijf ter hoogte van het aandrukpunt.

De aanwezige trekkrachten in de voeringen ten gevolge van uitzettingsversehillen worden zodoende tenminste gecompenseerd» waardoor de gehele constructie onder een drukbelasting komt te staan. Dit voorkomt spanningsscheuren in de diverse voeringen. Spanningen in afzonderlijke voeringen kunnen voorts tegengegaan worden door opdeling van die voeringen in twee of meer lagen. Bijvoorbeeld de slijtvoering 2 kan uit twee slijtlagen worden opgebouwd die onderling beweegbaar zijn.

Claims (13)

1. IJzergoot voor het aftappen van gesmolten ruwijzer uit een hoogoven, tenminste omvattende een slijtvoering welke een tijdens bedrijf het ijzer voerende begrenzing vormt en een blijfvoering waarin de slijtvoering is opgenomen, met het kenmerk, dat de ijzergoot in althans een richting van tijdens bedrijf optredende thermische expansie voorzien is van aandrukmiddelen voor het uitoefenen van een drukbelasting in die richting.

2. IJzergoot volgens conclusie, met het kenmerk, dat de drukbelasting nagenoeg onafhankelijk is van de variatie in afmeting van de ijzergoot in de expansierichting.

3. IJzergoot volgens conclusie 1 of 2, waarbij deze is voorzien van een stalen buitenbegrenzing, met het kenmerk, dat de stalen buitenbegrenzing aan de onderzijde van de ijzergoot vrij beweegbaar is ten opzichte van de stalen buitenbegrenzing aan de wanden,

4. Ijzergoot volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stalen buitengrenzing aan de kopzijde van de ijzergoot uit tenminste twee onderling beweegbare delen bestaat.

5. IJzergoot volgens een der conclusies 1 - 4, met het kenmerk, dat de aandrukmiddelen voorzien in een verdeling van de drukbelasting in een doorsnede loodrecht op de expansierichting, welke drukbelasting afhankelijk is van de plaats van ieder aandrukpunt op de ijzergoot, zodanig dat de drukbelasting afneemt in de richting van een plaats ter hoogte van de goot naar een plaats ter hoogte van de blijfvoering.

6. IJzergoot volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tussen slijtvoering en blijfvoering ten minste een glijplaat is aangebracht.

7. IJzergoot volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tussen slijtvoering en blijfvoering twee aan elkaar grenzende glij-platen zijn aangebracht.

8. IJzergoot volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat althans de slijtvoering is opgebouwd uit tenminste twee ten opzichte van elkaar beweegbare slijtlagen.

9. IJzergoot volgens conclusies 6, 7, of 8, met het kenmerk, dat althans een glijplaat is uitgevoerd als een tussenvoering met een warmtegeleidingscoëfficient groter dan circa

25 Kcal/m°C.h..

10. IJzergoot volgens een der voorgaande conclusies, waarbij aan de zijde van de blijfvoering tegenover de zijde waar de slijtvoering is aangebracht, tenminste twee buitenvoeringen zijn aangebracht waarvan een eerste een hogere warmtegeleidingscoëfficient heeft dan de tweede, met het kenmerk, dat de eerste buitenvoering het dichtst bij de blijfvoering is aangebracht en een warmtegeleidingscoëfficient groter dan circa 25 Kcal/m°C.h. heeft.

11. IJzergoot volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de eerste buitenvoering, welke is aangebracht aan de kopzijde van de ijzergoot is doorgevoerd tot aan de stalen buitenbegrenzing aan de zijwanden van de ijzergoot.

12. Ijzergoot volgens een der conclusies 1-11, met het kenmerk, dat de zijde van de slijtvoering waar de blijfvoering is gelegen, in een dwarsdoorsnede van de ijzergoot, een vernauwend verloop heeft gezien in de richting van de blijfvoering naar de open zijde van de ijzergoot.

13. IJzergoot volgens een der conclusies 1 - 12, met het kenmerk, dat de aandrukmiddelen een drukbelasting uitoefenen welke per aandrulcpunt ligt in het traject 60 - 80% van de drukvastheids-waarde van de slijtvoering bij de temperatuur tijdens bedrijf ter hoogte van het aandrukpunt.