SE435863B - Ugnskerl for metallsmeltugnar - Google Patents

Description

f?8a10396f~7 flagar av eller vittrar sönder till följd av de höga termiska, kemiska och mekaniska påkänningarna. När efter ett flertal charger detta skett, blir det eldfasta murverkets tjocklek så reducerad, att ugnens värmeverkningsgrad avsevärt re- duceras. Den slagg som i smält form under ugnens drift spru- tas mot murningen kan inte fylla ut de tomma ställena i denna, eftersom slaggen har låg vidhäftningsförmåga i förhållande till stenarna och under alla förhållanden stor benägenhet att fort lossna. Det är i och för sig känt att med hjälp av kyl- rör kyla termiskt utsatta delar hos metallurgiska ugnar, exempelvis genom DE-AS ll 03 952. Dessa kylrör, vilka är friliggande intill kärlets mitt, är fästa vid insidan av de ugnsdelar som skall kylas, nämligen locket och ugnskärlets sidoväggar. ' - Sedan några år har man försökt att utveckla vatten- kylda byggkomponenter för väggar och lock, vilka utanför smältzonen skall kunna ersätta den eldfasta murningen. Vägg- element av denna typ finns redan på marknaden.

Genom DT-OS 25 02 712 är tidigare kända vattenkylda metallådor för kylning av ugnskärlets väggar vid ljusbågs- ugnar. Användande av sådana lådor har den nackdelen, att vattnet inte kan tvångsstyras på ett entydigt sätt. Av denna orsak föreligger alltid risk för virvelbildning och för uppkomst av stagnerade områden, där ånga.och luftblåsor samlas. Eftersom sådana blåsor har mycket dålig värmeled- ningsförmåga, uppstår vid dessa ställen lätt lokala över? hettningar, som kan leda till genomsmältning av väggarna.

Sådana s.k. "burn outs“ medför ytterligare driftsavbrott och innebär dessutom en stor risk ur arbetarskyddsynpunkt.

En annan nackdel, som är av betydelse med hänsyn till möjlig- heten att återvinna energi ur kylsystemet, är det faktum, att man vid sådanakonstruktioner av hållfasthetsskäl saknar' möjlighet att använda kylmedel under övertryck. Detta skulle fordra begagnande av tjockväggiga lådor, som skulle bli, orimligt tunga. 7 'P81 03-96 - 7 DT-OS 26 12 659 bekantgör en annan typ av kyllådor för blåsugnar. Denna låda är försedd med horisontella mellanväg- gar, som avgränsar kylvattenkanaler i avsikt att undvika upp- komst av turbulens eller områden med stagnerad ånga. Dessa lå- dor är dock avsedda att inbäddas i ugnens murverk och därför ej av intresse i föreliggande sammanhang. Defisutom är konst- ruktionen mycket komplicerad och lådorna, vilka framställts genom gjutning, blir därför både mycket dyra och tunga.

Genom DT-OS 23 54 570 är känt ett ugnskärl för smält- ugnar, där kärlväggen är uppbyggd av kylblock. Varje kylblock består av en kropp av gjutjärn eller koppar och ett antal i dessa kroppar direkt ingjutna, utmed deras yta fördelade kyl- rör. Sådana kylblock förekommer antingen ovanför smältzonen vid de s.k. heta ställena ("hot spots") eller också är hela väggen uppbyggd av dylika kylblock.

Tillverkningskostnaden för sådana komplicerade kyl- block är hög och dessutom blir blocken relativt tunga, vilket kräver en förstärkning av ugnsunderbyggnaden. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett kärl för metallsmältugnar, vilket till sin konstruktion är enkla- re, har lägre vikt och kräver lägre investeringskostnader. ovannämnda ändamål har enligt uppfinningens kännetec- ken realiserats därigenom, att kylblocken består av minst: en, på sina båda sidor väsentligen friliggande kylrörsslinga, som är fäst vid en bärande vägg, utformad såsom en plåtman- tel eller ett skelett.

Ett på detta sätt beskaffat ugnskärl får låg vikt och låg tillverkningskostnad. Den låga vikten gör att behovet av förstärkt fundament eller stativ bortfaller. Vidare blir det möjligt att på önskat sätt tvângsstyra kylvattnet, så att värmespänningar och lokala överhettningar kan undvikas, vil- ket i sin tur innebär förlängd livslängd. Kvarvarande värme- spänningar upptas bättre av rör med cirkulär tvärsektion än av sådana med exempelvis rektangulär profil.

Rörslingan kan bestå av U- eller skruvformade sek- tioner och deras mot varandra anliggande partier kan anting- en förlöpa parallellt med ugnskärlets centrumaxel eller ock- så tvärs i förhållande till denna. 78103-96-7 4 Slingorna kan framställas genom bockning och hopskarvas genom svetsning. Enligt en föredragen utföringsform av upp- finningen är slingan uppbyggd av rörstycken, vilka är öppna vid sina båda ändar och där genom svetsning tätt anslutna till förbindelsestycken. 7 Varje slinga kan vid sin ena ände stå i förbindelse med tillförselledningen för kylmedlet och vid sin andra ände med utloppsledningen, varvid i dessa ledningar kan ingå åt- minstone etc fallrör. För förstoring av rörens invändiga yta och förbättring av de termiska förhållandena kan profilrör användas.

När ugnen är i drift, bildas på de mot kärlets mitt vända ytpartierna av rören ofrånkomligt ett slaggskikt med en tjocklek av 10-20 mm. Detta skikt verkar termiskt och elektriskt isolerande, varigenom risken för lokala överhettningar ytter- ligare minskas, värmespänningar reduceras och energiför- lusterna via kylvattnet också blir mindre. Ännu en viktig fördel med en anordning enligt upp- finningen består däri, att slagg som sprutas upp i smält form genast kommer att på nytt fylla ut de ställen där ett be- fintligt, isolerande slaggskikt avflagats. Detta beror på att slaggmaterialet utan svårighet häftar fast vid ett slaggskikt - 'till skillnad från mot eldfast tegel. Att slaggskiktet verkar elektriskt isolerande innebär ett effektivt skydd gentemot uppkomst av överslag eller s.k. sekundära ljusbågar mellan skrotet och kylrören. Sannolikheten för sådana överslag är liten, eftersom den elektriska resistansen blir mycket stor utmed rörväggens stora längd. I syfte att underlätta slagg- skiktets bildning på rörytan, kan man enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen förse kylrörens mot ugnsmitten vända partier med utsprång i form av flänsar, klackar eller liknande oregelbundenheter. I Det har visat sig vara utomordentligt fördelaktigt att låta kylvattnet cirkulera under övertryck. Genom att kylvattnet kan på detta sätt tvångsstyras, uppnås en mycket 78'10396-'? stor driftssäkerhet. Tvângsstyrningen innebär att virvlar och andra stationära strömningszoner, vilka innebär risk för lokal överhettning genom bildning av stillastående ångblåsor, undviks samtidigt som man får en likformig kylning och däri- genom mindre värmepâkänningar. Vidare låter sig strömnings- hastigheten och flödet regleras noggrant.

De enskilda rörslingorna kan lätt utbytas vid skada, i det att de kan dras ut i antingen radiell eller axiell riktning. _ Av säkerhetsskäl kan enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen kylslingans understa del genom svetsning anslutas till en ringformad avledarplât, som sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot ugnens innervägg och till vilken kan anslutas en ränna.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen består ugnsväggen i sin helhet av kylrörsslingor, vilka emellertid kan vara fästa på en bärande sfomme. Delar av detta bärande skelett kan utformas såsom svängbara eller borttagbara luckor, vardera i form av en bärande ram, som omfattar en eller flera rörslingor. 7 Rörslingorna kan genom bockning, knäckning eller hop- skarvning anpassas till ugnskärlets kontur, sedd uppifrån.

Kylrörsslingans yta förses lämpligen med ett isoler- skikt, som kan bestå av en keramisk massa, i första hand emalj.

Användning av ett ugnskärl enligt uppfinningen medger begagnande av snabbreagerande övervakningssystem. Förhållandet mellan den energimängd som bortleds av kylvattnet och den till- förda elektriska energimängden blir mycket gynnsamt.

De fördelaktiga termiska betingelserna och kärlvâggens längre livslängd är också beroende av följande omständigheter: - Till följd av den höga effektåtgângen under insmältnings- fasen kyls rörväggen av det tillförda materialet, exempelvis skrot, och skyddas härigenom mot strålning från ljusbågen. bvafozeë-7 - Bildandet av ett slaggskikt på kylslingansyta påverkar värmetransporten mellan ugnsrum, rörvägg och kylvatten. 7 - Slaggskiktet på smältan minskar värmeutstrålningen - från badet.

Några utföringsformer av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till ritningen. 7 Fig. l visar en sidovy av en del av en kärlvägg enligt uppfinningen.

Fig. ¿ visar en tvärsektion genom väggen i fig. l.

Fig. 3 visar kärlväggen utbredd. ' Fig. 4a-4c visar en del av en kärlvägg, sedd ovanifrån, enligt olika utföringsformer.

Fig. 5 visar ett principkopplingsschema för en över- vakningsanordning.

Fig. 6 visar ugnskärlets lock.

I fig. l visas en kylrörslinga l, som bildar en del av ugnskärlets innervägg och som.består av tätt intill varandra liggande, genom svetsning med varandra vid båda ändarna för- bundna, tjockväggiga rörstycken 2. Tack vare den stora vägg- tjockleken får kärlväggen större hållfasthet gentemot slag- liknande vttre mekaniska påkänningar. Skarvstyckena 3 vid rör- ändarna är formade såsom kåpor eller kupoler. Kylrörslingan 1 i är ansluten till ett fallrör 4, genom vilket kylvatten under övertryck införs i den understa grenen. Kylvattenutloppet 6 befinner sig vid den översta grenen.

Fig. 2 utvisar hur de olika rörsektionerna, eller gre- narna, 2 är hopsvetsade med varandra. Hela slingans ena sida är vänd mot ugnskärlets yttermantel 9, medan rörens motsatta sidor är öppna in mot kärlets mitt. Pâ denna sida av rören är desamma försedda med tappar 10, ordnade i ett mönster enligt fig. l. Tapparnas uppgift är att kvarhålla slagg, som sprutar upp på de kylda rören och stelnar där. Med tiden bildas på rören ett varaktigt, 10-20 mm tjockt slaggskikt. Det understa röret i slingan är genom svetsning förbundet med en ledplåt 7, vars ytterkant befinner sig ovanför en ränna 8, fastsvetsad vid yttermanteln 9. ',' "' ' - . fEVJÅ-fn. 7810396-7 Såsom framgår av fig. 3, är de olika kylslingorna 1 så orienterade, att de mot varandra anliggande rörsektionerna sträcker sig tvärs i förhållande till ugnskärlets axel. Slin- gornas storlek anpassas_efter de lokala förhållandena. Så- lunda har de slingor vilka befinner sig i närheten av ugns- luckan 12, utslagsöppningen 13 och bräddavloppet 14 lägre höjd än de övriga och de avviker även från dessa beträffande konturen. Slingornas understa partier skall befinna sig ca. -50 cm ovanför chargens yta, så att de ej kan komma i direkt kontakt med denna. De icke kylda väggpartierna intill ut- slagsöppningen 13 och ugnsluckan l2 är på konventionellt sätt försedda med beklädnad av eldfast tegel. Slingornas överkanter' befinner sigtättunder kärlets överkant 15. _ Kylslingorna kan också orienteras så, att de mot varandra anliggande raka rördelarna i stället förlöper verti- kalt. Slingorna kan också bestå av spirallindade rör.

En viktig fördel är att ett kylsystem enligt uppfinningen kan installeras även på befintliga kärl efter endast obetydliga ändringar av desamma.

Såsom framgår av fig. 4a och 4b, anbringas de olika ' slingorna så nära varandra som möjligt. I de fall man av konstruktiva skäl måste ha ett visst avstånd dem emellan - enligt fig. 4a - kan yttermanteln 9 bakom denna spalt skyddas medelst en beläggning av eldfasta stenar 16. Enligt fig. 4b uppnås denna skyddsverkan i stället med hjälp av fallröret 4.

Då kylslingans grenar förlöper vertikalt enligt fig. 4c, är det lättare att placera de olika slingorna så tätt intill varandra i omkretsriktningen, att inga särskilda skyddsåtgärder enligt ovan erfordras.

I fig. 5 har i exemplifierande syfte återgivits ett principkopplingsschema för kylsystemets övervakningsdel. Kyl- vattnet tillförs i en mängd motsvarande mellan 7 och 9 m3 per timme och kvadratmeter kylyta. Om vattnets inloppstemperatur ligger mellan 15 och 30°C, kommer utloppstemperaturen att 'i¥1à1os9s-7 överstiga 60-65°C vid ett vattentryck av 4-5 bar, varvid strömningshastigheten uppgår till 2-4 m/sek.

I fig. 5 har inritats tre kylrörslingor l. Var och en av dessa är ansluten till inloppsledningen Zl via en avstäng- ningsventil 17, vilken även innehåller en huvudventil, visad längst ned. Beteckningarna 18 och 19 hänför sig till organ för mätning av det inkommande vattnets temperatur resp. tryck.

Ledningen innehåller vidare en flödesmätare 20, vilken samr verkar med en alarmanordning, som utlöser alarm då flödet sjunker under ett förutbestämt minimivärde. I huvudutlopps- ledningen 25 och i de grenledningar via vilka rörslingorna l är anslutna till denna befinner sig temperaturmätare 22 och strömningsväktare 23. De senare övervakar flödet; om detta sjunker.under ett förutbestämt minimivärde, utlöses en logisk signal, som urkopplar ugnen. Härigenom erhålls skydd gentemot att ugnen skulle kunna startas om exempelvis kylvattenkranärna skulle vara avstängda. Efter varje väktare 23,räknat i ström- ningsriktningen, befinner sig en övertrycksventil 24, inställd att öppna för ett övertryck av ca. 6 bar i och för utsläppning av ånga i en sådan situation. Med hjälp av en temperaturmätare i utloppsledningen kan man säkerställa utlösning av en alarm- signal vid för hög utgångstemperatur på vattnet. I ett dylikt läge måste man antingen minska ugnseffekten eller öka kyl- vattenflödet.

Den beskrivna övervakningsanläggningen garanterar hög driftssäkerhet, vilken höjs ytterligare genom användning av de tjockväggiga rören, som skyddar mot skador genom överhett- ning. Om en läcka plötsligt skulle uppstå i kylsystemet, kommer läckvattnet att uppfångas av rännan 8 (fig. 2) och att avledas utåt, så att det ej kan tränga in bakom beklädnaden. När kylsystemet står under övertryck, förångas genast det utsläppta vattnet innan det kan komma i kontakt med metallbadet. Ångan bortsuges. 1310396-7 Även ugnslocket kan förses med kylrörslingor, såsom visats i fig. 6. Locket består av en yttre ring 30 och en inre ring 35, vilka sammanhålls av ekrar 32. I segmenten mellan dem befinner sig kylslingor 33, som vilar på stödorgan 34 och som lämpligen bör vara av i princip samma konstruktion som kylslingorna i själva kärlet. Utrymmet mellan innerringen och elektroderna är utfyllt med eldfast material på kon- Å ventionellt sätt. '

Claims (13)

s 17810396-'7 10 Patentkrav

1. l. Ugnskärl för metallsmältugnar, särskilt för elektro- ugnar och ljusbågsugnar, med en av ett värmebeständigt material bestående innervägg och med ovanför smältzonen anordnade, ut- bredda kylrör i form av kylblock, k ä n n e t e c k n a t »av att varje kylblock består av åtminstone en mot kärlets mitt friliggande kylrörsslinga (l), vars olika sektioner anligger mot varandra.

2. Kärl enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att varje kylrörslinga (l) är uppbyggd av U-formade rör.

3. Kärl enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att varje kylrörslinga (l) består av skruvformigt lindade rör. _

4. Kärl enligt krav l och 2, k ä n n e t e c k n a t av att de varandra närliggande delarna av kylrörslingorna (1) förlöper parallellt med ugnskärlets axel.

5. Kärl enligt något av krav l, 2 eller 4, k ä n n e- t e c k n a t av att varje rörslinga bildar en platta.

6. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att rörens innerväggar är profilerade i och för ytförstoring.

7. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att kylrörens ytterväggar är försedda med utsprång i form av tappar (10), stift, flänsar eller dylikt.

8. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n nåe t e c k- n a t av att varje kylrörslinga (l) vid sitt understa parti är genom svetsning förbunden med en avledarplât (7), vilken sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot ugnsväggen, varvid en ränna (8) befinner sig under avledarplâtens (7) ytterkant.

9. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att dess vägg i sin helhet består av kyl- rörslingor (l), sammanhållna av ett bärande skelett.

10. l0. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att delar av dess vägg består av sväng- bara eller demonterbara luckor, vardera innefattande en ram och ett antal kylrörslingor (1). 7810396-7 ll

11. ll. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att kylrörslingorna (1) är krökta i och för anpassning till kärlväggens kontur.

12. Kärl enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att kylrörslingorna (l) är försedda med ett fastsittande, isolerande skikt.

13. Kärl enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att det isolerande skiktet består av en keramisk massa, före- trädesvis emalj.