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Für Schmelzöfen, insbesondere Phosphatreduktionsöfen, bestimmte gekühlte
Düse als Schlackenform Bei Schmelzöfen, z. B. Phosphatreduktionsöfen, ist es üblich,
zum Abziehen der Schlacke Düsen (Schlackenformen) einzubauen, die die Panzerung
und das Mauerwerk des Ofens durchdringen und mit ihrem vorderen Teil, dem sogenannten
Düsenkopf, in das Schlackenbad hineinragen.
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Der am höchsten beanspruchte Teil der Schlackendüse ist naturgemäß
der Düsenkopf, der nicht nur den chemisch aggressiven Einflüssen der Schlacke am
meisten ausgesetzt ist, sondern der dazu auch den höchsten im jeweiligen Fall vorkommenden
Betriebstemperaturen widerstehen muß. Trotz der normalerweise vorhandenen Wasserkühlung
ist daher die Lebensdauer der Schlackendüsen recht beschränkt, und dies gibt wiederum
Veranlassung zu mancherlei Betriebsstörungen mit Ofenstillständen und hohem Reparaturbedarf.
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Als häufigste Störungsursache werden unter diesen Verhältnissen örtliche
Überhitzungen, insbesondere am Düsenkopf, festgestellt. Es wurde gefunden, daß in
der Regel schlecht definierte Strömungsverhältnisse, d. h. schlecht bemessene und
oder gerichtete Strömungen des Kühlwassers im Düsenkopf, die zu Ablösungserscheinungen
des strömenden Kühlwassers führen müssen, als unmittelbare Ursache der lokalen Wärmestauungen
anzusehen sind. Begünstigt wird das Auftreten solcher Wirbelbildungen und Ablösungen
der Strömung offensichtlich durch die mit der Herstellung der Düsenköpfe in der
gebräuchlichen Form durch Gießen verbundenen Ungenauigkeiten und die unvermeidliche
Rauhigkeit der vom Kühlwasser benetzten Oberflächen.
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Diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäß ausgeführten Düse nachweisbar
vermieden. Erfindungsgegenstand gemäß Patentanspruch ist eine für Schmelzöfen, insbesondere
Phosphatreduktionsöfen, bestimmte gekühlteDüse alsSchlackenform mit definierter,
d. h. richtungs- und größenmäßig bestimmter Strömung des den Düsenkopf durch ein
im Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Düsenmantel liegendes Rohr zugeführten
Kühlwassers, wobei das Kühlwasser im Zwangslauf, dessen Richtung durch eine in den
Düsenkopf eingesetzte Trennscheibe gewiesen wird, zuerst den Düsenkopf durchströmt,
anschließend den Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Düsenmantel durchfließt
und schließlich austritt, wobei die Düse dadurch gekennzeichnet ist, daß Düsenkopf
und Kühlwasserzuleitungsrohr aus nahtlos gewalztem und gezogenem Rohr, Trennscheibe,
innerer und äußerer Düsenmantel sowie Deckring aus gewalztem Werkstoff gebogen bzw.
ausgeschnitten. zusammengeheftet, miteinander verschweißt und spanabhebend überarbeitet
sind.
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Dabei werden zwei Vorteile erreicht: a) Gewalztes und gezogenes Material
hat eine im Vergleich zur Oberflächenbeschaffenheit gegossener Stücke hohe Oberflächengüte.
Dadurch ist es eher als bei gegossenem Material möglich, gute Wärmeübergangszahlen
zu erreichen und mit ziemlicher Sicherheit vorauszusehen, ob, wann und wo Wirbelbildungen
und vielleicht auch Ablösungen der Strömung auftreten, die dann ihrerseits wieder
zu lokalen Überhitzungen des Werkstoffes infolge ungenügender Wärmeabfuhr Veranlassung
geben.
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b) Gewalztes und gezogenes Material weist neben einer geeigneteren
Gefügeausbildung eine größere Homogenität auf, da es frei ist von Lunkern, Seigerungen
und Schlackeneinflüssen. Es ist daher auch aus diesen Gründen zur Wärmeübertragung
weitaus geeigneter als ein gegossener Werkstoff vergleichbarer Zusammensetzung.
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Fig. 1 zeigt eine nach der Erfindung hergestellte Schlackendüse im
Längsschnitt entsprechend der Schnittlage 1-1 in Fig. 2; Fig. 2 stellt einen in
der Ebene 11-11 der Fig. 1 gelegten Querschnitt dar, während Fig. 3 eine Ansicht
auf den Deckring der Düse darstellt.
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Der Düsenkopf 2 besteht aus einem nahtlos gewalzten und gezogenen
Rohr, das zu einem Kreisring (Toroid) zusammengebogen wird. An der Stoßstelle der
beiden Rohrenden wird die Trennscheibe 3 eingesetzt.
Äußerer und
innerer Düsenmantel 7 und 8
sind Kegelstümpfe und bestehen, wie auch der Deckring9,
ebenfalls ausWalzmaterial. Diese Teile werden durch die Schweißnähte 11-12-13-14
miteinander verbunden.
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Das Kühlwasser wird mittels des Rohres 5, das in der neben der einen
Seite der Trennscheibe 3 vorgesehenen Bohrung 4 des Düsenkopfes eingeschweißt
ist, dem Düsenkopf zugeführt, durchströmt diesen und tritt durch die neben der anderen
Seite der Trennscheibe 3 sitzende Bohrung 6 in den Zwischenraum zwischen dem äußeren,
7, und dem inneren Düsenmantel 8, den es schließlich durch die Bohrung 10
des Deckringes 9 verläßt.
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Das Kühlwasser zuerst durch den mit einer Trennscheibe versehenen
Düsenkopf und anschließend durch den Kühlraum im Düsenmantel zu führen, ist an sich
bekannt. Dieser Umstand betrifft jedoch den vorliegenden Erfindungsgedanken nicht.
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Daß das Kühlwasserzuleitungsrohr 5 in Fig. 1 bis 3 als flachgedrücktes
Rohr dargestellt ist, ergibt sich aus der Anlehnung der Zeichnung an die ausgeführten
Düsen. Wesentlich für den Erfindungsgedanken ist das Flachdrücken des Rohres 5 jedoch
nicht. Aufmerksamkeit ist der Wahl des geeigneten Werkstoffes zu widmen. Beim Betrieb
von Phosphatreduktionsöfen z. B. hat sich die Verwendung desoxydierten Kupfers für
die Ausführung des Düsenkopfes, der Düsenmäntel und des Deckringes gut bewährt.