DE19726540C2 - Pralltopf - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kipprinne mit
mindestens einem im Eingießbereich der Kipprinne eingesetzten Pralltopf und ein
Verfahren zum Einsetzen eines neuen Pralltopfes in eine Kipprinne.
Vorrichtungen wie Schmelzöfen in der Eisen- und Stahlindustrie und in anderen
Schmelzverfahren sind mit feuerfester Auskleidung versehen. Diese Vorrichtungen
werden allgemein als Aggregate bezeichnet. Das Material der feuerfesten
Auskleidung wird durch sehr heißen Inhalt, wie flüssiges Metall und geschmolzene
Schlacke sehr stark belastet.
In Aggregaten, wie in den Rinnensystemen der Hochöfen, kommt es bei den
feuerfesten Bauteilen zu lokal begrenzten Zonen von Verschleiß. Der Verschleiß wird
hervorgerufen durch relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten flüssiger Metalle und
Schlacken. In begrenzten Zonen wird die feuerfeste Auskleidung geschwächt, was
zu einer Reparatur oder zum Ausfall führt. Das gilt besonders gfür die Kipprinnen, die
das von den Roheisenrinnen angelieferte Roheisen aufnehmen und in die
Transportpfanne leiten.
Es ist oft nicht möglich, feuerfeste Auskleidung der Kipprinne zu reparieren, da diese
entleert und einer Abkühlung unterzogen wird, um an die beschädigten Stellen zu
kommen. Die Abkühlung eines aufgeheizten Feuerfest-Systems ist mit
physikalischen Spannungen und Materialschwächungen verbunden.
Es wurden besondere gegen den hohen Erosionseinfluß resistentere Materialien
entwickelt, die in der Regel über den gesamten Bereich des feuerfesten Systems
eingebracht werden müssen, um Inhomogenitäten im Gesamtsystem zu vermeiden.
Nachteilig sind die hohen Kosten.
Es wurden besonders für die Beeinflussung der erosiven Strömung innerhalb von
Feuerfest-Systemen Fertigteile entwickelt, die einer besonderen
Temperaturbeaufschlagung bei ihrer Herstellung unterzogen wurden. Die
Temperaturbeaufschlagung zieht eine höhere keramische Bindung nach als die
normal gegossene oder gemauerte feuerfeste Auskleidung. Durch diese höhere und
festere keramische Bindung ist der Widerstand gegen die Erosion größer, so daß das
gesamte feuerfeste System insgesamt gleichmäßiger verschließt. Der Verschleiß
durch Erosion wird durch die höhere Festigkeit der Fertigteile so aufgefangen, daß
der geringere Verschleiß des umgebenden Bereiches durch die relativ geringere
Feuerfestigkeit aufeinander angepaßt wird.
Es ist auch in der Eisen-, Stahl und Gießereiindustrie bekannt, den Bereich eines
Pfannenbodens oder eines Stranggießverteilers mit einer sogenannten Prallplatte
auszukleiden. Nachteilig bei Prallplatten ist, daß sie nicht homogen in das System
eingebaut werden können, wodurch eine Nahtstelle zwischen Fertigteil und
Umgebung entsteht. Die Nahtstelle wird durch Korrosion und Errosion geschwächt.
Das flüssige Medium kann in die geschwächte Nahtstelle eindringen und
durchbrechen. Die Strömung der aufprallenden Gießstrahlen flüssiger Medien, wie
Metalle oder Schlacken werden umgeleitet und in benachbarte Bereiche abgelenkt.
Die benachbarten Bereiche werden stärker angegriffen als das sonst relativ
unbelasteten Teile der feuerfesten Auskleidung.
Aus DE-A-11 82 679 und US-A-5,169,591 sind Pralltöpfe in der Roheisenherstellung
bekannt. Aus EP-B-0 175 675 ist eine Kipprinne zur Führung von schmelzflüssigen
Material wie Schlacke bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Betreiben
einer Kipprinne bereitzustellen, wobei der Verschleiß einer Kipprinne vermieden wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kipprinne mit mindestens
einem im Eingießbereich der Kipprinne eingesetzten Pralltopf gelöst, der ein
Auffanggefäß und an den entgegengesetzten Rändern je eine Aussparung zum
Auslaufen von flüssigerem Metall und Schlacke enthält, wobei das eingefüllte
Roheisen in den Pralltopf fällt und das Roheisen nach Überfüllung des Pralltopfes
durch die Aussparung in eine gewünschte Richtung kanalisiert und mengenmäßig
dosiert in die Kipprinne abläuft.
Die Aufgabe wird weiter mit einem Verfahren zum Einsetzen eines neuen Pralltopfes
in eine Kipprinne gelöst, wobei der verschlissene Pralltopf aus der Rinne
herausgehoben wird, der entstandene Hohlraum gereinigt wird und ein neuer
Pralltopf in den Hohlraum eingesetzt und mit einem schnell abbindenden Beton in
der Kipprinne fest verankert wird.
Der Pralltopf, enthält ein Auffanggefäß und an den entgegengesetzten Rändern je
eine Aussparung zum Auslaufen von flüssigerem Metall und Schlacke. Der Pralltopf
kann zur Erhöhung der Stabilität ein Bodenfundament enthalten.
Der Pralltopf wird in ein Primärgefäß, wie eine Kipprinne, eingesetzt insbesondere im
Eingießbereich der Kipprinne eingesetzt.
Im Bereich des durch Erosion bevorzugt verschleißenden Eingießbereich einer
Kipprinne wird ein vorgefertigtes Sekundärgefäß eingebaut. Das Sekundärgefäß ist
auf die im Eingießbereich vorherrschenden physikalischen Bedingungen
ausgerichtet. Bei dem erfindungsgemäßen Sekundärgefäß oder Pralltopf handelt es
sich um ein dreidimensionales Gefäß und nicht um ein Palattensystem. Es zeigt eine
starke Feuerfestigkeit und kann schnell ausgewechselt werden. Das Sekundärgefäß
ist so beschaffen, daß auftretende Strömungen nicht nur mechanisch aufgefangen
werden, sondern gleichzeitig so abgelenkt werden, daß die feuerfeste Auskleidung
deutlich weniger belastet wird, als dies bei herkömmlichen Prallplatten der Fall ist.
Nach Beendigung des Abstiches bleibt innerhalb des Sekundärgefäßes ein Sumpf
aus flüssigem Roheisen. Der Sumpf fängt den mechanischen Impuls zu Beginn des
nächsten Abstiches auf und gewährleistet während des laufenden Abstichs, daß das
einströmende flüssige Eisen durch die im Sekundärgefäß befindliche Flüssigkeit
aufgefangen und der mechanische Impuls abgefedert wird.
Die Kipprinne kann konventionell mit preiswertem Material gegossen oder gemauert
werden. In das so hergestellte Gefäß, wird ein zweites, geometrisch entsprechend
gestaltetes Sekundärgefäß, nämlich ein Pralltopf, eingebaut. Durch den Einbau des
hochfeuerfesten Sekundärgefäßes wird eine große Menge der feuerfesten
Auskleidung vor Verschleiß geschützt. Durch die einfache Auswechselbarkeit des
zweiten Gefäßes wird die Betriebssicherheit dei feuerfesten Auskleidung deutlich
erhöht. Die Betriebszeit der Kipprinne wird durch die verringerte Anzahl an
Reparaturen deutlich erhöht.
Im Reparaturfall wird nur das Sekundärgefäß ausgewechselt, wodurch der materielle
und personelle Aufwand deutlich reduziert wird. Das verschlissene Sekundärgefäß
wird mittels eines Krans herausgezogen. Der entstandene Hohlraum wird gereinigt
und ein neues Sekundärgefäß wird in den Hohlraum eingesetzt und mit einem
schnell abbindenden Beton in der Kipprinne fest verankert.
Das Sekundärgefäß hält das in die Kipprinne eingefüllte Roheisen von der Wand
der Kipprinne fern. Wenn das Sekundärgefäß überläuft, wird die Kipprinne mit
flüssigen Roheisen gefüllt. Die Füllung der Kipprinne verläuft ohne größere
Strömung und Erosion ab. Das aus dem Sekundärgefäß austretende flüssige
Roheisen wird durch eine besondere Ausbildung des Überlaufs direkt in eine
gewünschte Richtung kanalisiert und mengenmäßig dosiert.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der Verringerung der erosiven
Belastung des primären Feuerfestsystems einer Kipprinne. Die erosive Belastung
wird auf das erfindungsgemäße Sekundärgefäß reduziert. Das Primärgefäß kann mit
preiswerter feuerfester Auskleidung versehen werden. Die Betriebsbereitschaft der
Kipprinne wird erhöht. Der Anfall an verschlissener feuerfester Auskleidung wird
verringert, wodurch Kosten für die Deponie gespart werden. Das Betriebsrisiko
älterer, verschlissener Kipprinnen wird durch einfaches Auswechseln des Pralltopfes
oder des Sekundärgefäßes verringert. Die Kipprinne kann mit dem
erfindungsgemäßen Pralltopf wesentlich einfacher repariert werden.
Der Pralltopf ist von 300 mm bis 700 mm breit und von 500 mm bis 700 mm tief
sowie von 1000 mm bis 2000 mm hoch. Der Pralltopf eignet sich besonders für den
Einbau in die feuerfeste Auskleidung einer Kipprinne.
Der Pralltopf enthält die Bestandteile Al2O3, SiO2, SiC und C, bevorzugt 55 Gew.-%
bis 90 Gew.-% Al2O3, 3 Gew.-% bis 9 Gew.-% SiO2, 3 Gew.-% bis 45 Gew.-% SiC
und 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% C und besonders bevorzugt 65 Gew.-% bis 80 Gew.-%
Al2O3, 4 Gew.-% bis 7 Gew.-% SiO2, 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% SiC und 3 Gew.-% bis
5 Gew.-% C. Der Pralltopf mit dieser Zusammensetzung ist besonders gut zum
Einbau in die feuerfeste Auskleidung einer Kipprinne geeignet.
Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Auskleidung einer Kipprinne, wobei die
Auskleidung aus monolythischem Beton gegossen oder aus einzelnen Platten
gesetzt wird und ein Pralltopf in die Kipprinne eingesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung eines Pralltopfes insbesondere in einer
feuerfesten Auskleidung einer Kipprinne vorgesehen.
Beim Abstich eines Hochofens wird das flüssige Roheisen über die Haupt- und
Roheisenrinne in eine Kipprinne geleitet. Die Kipprinne leitet das Material in die
Transportpfanne mit der das Roheisen in die Stahlwerke transportiert wird. Da
unterhalb der Kipprinne zwei Eisenbahngleise verlegt sind, kann je nach
Kippstellung die Kipprinne einmal die linke Transportpfanne und einmal die rechte
Transportpfanne füllen. Beim Einfüllen des Eisen von der Roheisenrinne in die
Kipprinne wird das flüssige Eisen mit einer Fallhöhe von 2 m bis 4 m gekippt. Der
Aufprall auf den Boden der Kipprinne ist mit einem sehr hohen Verschleiß an der
Aufprallstelle verbunden. Nach dem erosiven Aufprall auf den Boden der Kipprinne
ströhmt das flüssige Eisen in eine vertikale Komponente über, welche die
Seitenwände der Kipprinne im Eingießbereich stark angreift.
Als Folge muß die Kipprinne ausgewechselt werden. Da die Kipprinne mit einem
teueren verschleißfesten Feuerbeton ausgegossen oder sehr personalintensiv mit
feuerfesten Steinen zugestellt werden muß, wird viel Material verbraucht und hohe
Materialkosten entstehen. Hinzu kommt das Betriebsrisiko eines Durchbruches,
wenn diese lokalen voreilenden Verschleißerscheinungen eine gewisse
Grenzbelastung überschreiten. Da oftmals diese ungewollten Zwangsstillstände
auch noch die gesamte Produktionsplanung eines integrierten Hüttenwerkes
durcheinanderbringen, können die Folgekosten hoch sein.
Lösen lassen sich all diese Probleme durch den Einbau eines erfindungsgemäßen
vorgefertigten Sekundärgefäßes, Pralltopfes, in die Kipprinnen. Dieser Pralltopf
besteht wie bereits beschrieben aus einem getemperten, hochfeuerfesten, speziell
zur Bekämpfung der Erosion entwickelten Material. Die größe dieses Pralltopfes ist
der Größe des aus der Roheisenrinne herunterfallenden Strahles aus flüssigem
Eisen angepaßt.
Da der Gießstrahl in ein regelrechtes Gefäß hineinfällt, kann das flüssige Eisen
dieses Gefäß nur nach oben verlassen und kann nicht durch das Ausweichen über
den Boden an der Wand der Kipprinne nach oben umgelenkt werden. Die Wand der
Kipprinne kann somit nicht mehr durch die aufwärts gerichtete Flüssigkeitsströmung
erosiv belastet werden.
Durch eine geeignete, den örtlichen Gegebenheiten angepaßte Gestaltung der
jeweiligen Überläufe kann die Fließrichtung des austretenden Eisens so zu den
Schnäbeln der Kipprinne geleitet werden, daß auch diese nur minimal durch die
kinetische Energie des abfließenden flüssigen Eisens erosiv belastet werden.
Der permanent in dem Sekundärgefäß befindliche Sumpf aus flüssigem Roheisen
federt jeglichen Impuls des neu eintreffenden Strahles des aus der Roheisenrinne
austretenden und in die Kipprinne eintreffenden Roheisens ab, so daß das
Feuerfestmaterial des Sekundärgefäßes seinerseits deutlich geschützt bleibt.
Irgendwann ist allerdings auch der Pralltopf durch die Erosion und Korrosion des
Roheisens verschlissen. In diesem Fall wird zwischen zwei Abstichen dieser alte
verschlissene Topf mittels dafür bereitstehender Ausbruchmaschinen ausgebrochen
und entfernt. In das entstehende Loch wird mittels eines Kranes ein neuer Topf
eingesetz und mit einem normalen, handelsüblichen Spritzbeton auf dem Boden der
Kipprinne befestigt.
Sollte zwischen den Abstichen ein Auswechseln dieses Topfes nicht möglich sein,
läßt man den Pralltopf einfach bis zu seiner totalen Vernichtung verschleißen. In
diesen Fällen sind auf jeden Fall der Boden und die Wände des Eingießbereiches
der Kipprinne so weit geschützt, daß die gesamte Lebensdauer der Kipprinne und
damit zwangsläufig auch die Einsatzbereitschaft der Kipprinne um die Lebensdauer
des Sekundärgefäßes verlängert wird.
Die Kosten für diesen Pralltopf sind verglichen mit den Material - und Personal -
bedingten Reparaturkosten vernachlässigbar. Die Ersparnis wird deutlich gesteigert,
wenn für außerhalb des Eingießbereiches befindliche Feuerfestmaterialien einfache
und kostengünstige Materialien eingesetzt werden. Die durch den verlängerten
Betriebszyklus erreichte betriebsbedingte Senkung der Folgekosten ist ein weiterer
positiver Effekt beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Sekundärgefäßes noch
deutlicher.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung des Pralltopfes weiter in feuerfester
Auskleidung in Stranggießanlagen, insbesondere als Verteiler, als Wandelement
eines Stranggießverteilers, als Rinnensystem eines Hochofens oder Kupolofens und
als Schnäbel von Rinnen, Schikanen sowie Barrieren vorgesehen. Im Rinnensystem
eines Hochofens oder Kupolofens können die erfindungsgemäßen Fertigteile
eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand von einer Zeichnung und von Beispielen näher erläutert.
Die Zeichnung besteht aus einer Fig. 1. Es zeigt:
Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Pralltopf, der als Sekundärgefäß in eine Kipprinne
eingesetzt wird.
Fig. 1 zeigt im einzelnen einen Pralltopf (A), der ein Auffanggefäß (1) und an den
entgegengesetzten Rändern je eine Aussparung (2) zum Auslaufen von flüssigerem
Metall und Schlacke aufweist. Der Pralltopf (A) enthält ein Bodenfundament (3). Der
Pralltopf wird im Eingießbereich einer Kipprinne eingesetzt. Der Pralltopf (A) ist 800 mm
lang, 400 mm hoch und 700 mm tief. Der Pralltopf (A) hat eine Wanddicke in der
Längsrichtung (a) von 200 mm und in der Tiefenrichtung (b) von 100 mm. Die
Wände (b) weisen am oberen Ende eine Aussparung (2) auf, durch die ein
kanalysiertes und portioniertes Abfließen des flüssigen Metalls und Schlacke
möglich ist. Das Bodenfundament (3) ist 100 mm hoch und steht in der horizontalen
Ebene allseitig uni 100 mm hervor.
Eine 7 m lange Kipprinne aus monolithischem Beton wurde bei einer
Betriebstemperatur von 1500°C betrieben. In der Rinne wurde im Eingießbereich
ein Pralltopf wie in der Fig. 1 beschrieben eingesetzt. Die Kipprinne wurde 7 Tage
betrieben und es wurde kein Verschleiß an feuerfester Auskleidung der Kipprinne
festgestellt. Erst nach einer Betriebsdauer von 5 Tagen mußte der Pralltopf
ausgetauscht werden, wobei die feuerfeste Auskleidung der Kipprinne immer noch
unbeschädigt war. Ein neuer Pralltopf wurde eingesetzt und mit schnell
abbindendem Beton fest verankert. Die gesamte Reparatur dauerte eine halbe
Schicht und wurde von drei Personen durchgeführt. Die Lebensdauer der Kipprinne
dauerte insgesamt sechs Wochen.
Eine 7 m lange Rinne aus monolithischem Beton wurde bei einer Betriebstemperatur
von 1500°C betrieben. Die Kipprinne wurde 7 Tage betrieben und es wurde ein
erheblicher Verschleiß an feuerfester Auskleidung der Kipprinne festgestellt. Die
feuerfeste Auskleidung der Kipprinne mußte durch Spritzen repariert werden. Die
gesamte Reparatur dauerte drei Stunden und wurde von drei Personen
durchgeführt. Die Spritzreparatur mußte bis zum frühzeitigen Auswechseln der
Kipprinne nach 14 Tagen jeden Tag wiederholt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zum Betreiben einer Kipprinne mit mindestens einem im
Eingießbereich der Kipprinne eingesetzten Pralltopf, der ein Auffanggefäß (1)
und an den entgegengesetzten Rändern je eine Aussparung (2) zum
Auslaufen von flüssigerem Metall und Schlacke enthält, wobei das eingefüllte
Roheisen in den Pralltopf fällt und das Roheisen nach Überfüllung des
Pralltopfes durch die Aussparung (2) in eine gewünschte Richtung kanalisiert
und mengenmäßig dosiert in die Kipprinne abläuft.
2. Verfahren zum Einsetzen eines neuen Pralltopfes in eine Kipprinne, wobei der
verschlissene Pralltopf aus der Rinne herausgehoben wird, der entstandene
Hohlraum gereinigt wird und ein neuer Pralltopf in den Hohlraum eingesetzt
und mit einem schnell abbindenden Beton in der Kipprinne fest verankert wird.
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- 1997-06-23 DE DE19726540A patent/DE19726540C2/de not_active Expired - Fee Related
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