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Die Erfindung betrifft eine Formbauteilanordnung aus Feuerfestmaterial zur Auskleidung einer Abstichöffnung eines Schachtofens mit einem Formbauteil, in welchem ein Stichlochkanal ausgebildet ist.
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Der Bereich des Stichlochkanals eines Schmelzofens, insbesondere eines Schachtofens, wie zum Beispiels eines Kupolofens, unterliegt sehr starkem Verschleiß. Daher muss der Stichlochkanal von Zeit zu Zeit neu aufgebaut werden. Hierzu muss der Schmelzofen heruntergefahren und ausgeräumt werden, damit der den Stichlochkanal umgebende Bereich nicht nur von außen, sondern auch von innen neu ausgekleidet werden kann. Das neu eingebrachte Feuerfestmaterial muss anschließend trocknen, bevor der Betrieb weitergehen dann. Da in der Trocknungszeit ein Betrieb des Schachtofens nicht möglich ist, entstehen erhebliche Betriebsstörungen.
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Der Stichlochkanal befindet sich innerhalb einer größeren Abstichöffnung des Schachtofens. Die Abstichöffnung wird in der Fachsprache auch als Kapelle bezeichnet.
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Aus der
EP 1 630 508 A1 ist eine Anordnung zur Auskleidung einer Kapelle eines Hochofens bekannt, wobei Formbauteile aus Feuerfestmaterial verwendet werden. Es ist ein erstes vorgefertigtes Formbauteil und wenigstens ein weiteres vorgefertigtes Formbauteil vorgesehen. Die Formbauteile greifen formschlüssig ineinander und sind so konfiguriert, dass die Auskleidung der Kapelle einfach und zeitsparend erfolgen kann. Der Stichlochkanal befindet sich im mittleren Bereich eines größeren der Formbauteile. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass durch die Verwendung vorgefertigter Formbauteile ein zeitsparenderer Wiederaufbau der Kapelle möglich ist, als es mit dem vollständigen, manuellen Ausfüllen durch Stampfmasse oder Vergießen möglich wäre.
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Die
WO 2009/003430 A1 betrifft eine Weiterentwicklung zur Reduzierung des Verschleißes im Bereich des Stichlochkanals. Es hat sich gezeigt, dass der Verschleiß reduziert werden kann, wenn sich der Querschnitt des Stichlochkanals in Strömungsrichtung erweitert. Dadurch wird die Standzeit des Formbauteils wesentlich erhöht. In fertigungstechnischer. Hinsicht ist es dabei günstig, wenn der Stichlochkanal unterseitig des Formbauteils angeordnet ist.
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Unabhängig davon, wie schnell die Kapelle wieder aufgebaut werden kann, lässt sich das grundsätzliche Problem des Verschleißes im Bereich des Stichlochkanals nicht vermeiden, da kein Feuerfestmaterial auf Dauer dem Kontakt mit der aggressiven Schlacke standhält. Daher bricht der Stichlochkanal mit zunehmenden Abstichzahlen auch von unten nach oben aus, bis schließlich das Formbauteil ausgetauscht werden muss.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Formbauteilanordnung aus Feuerfestmaterial zur Auskleidung einer Abstichöffnung eines Schachtofens mit einem Stichlochkanal aufzuzeigen, mit welcher die Standzeit des Stichlochkanals und damit der gesamten Auskleidung der Abstichöffnung erhöht werden kann. Zudem soll ein Schachtofen mit einer solchen Formbauteilanordnung aufgezeigt werden, der ohne Betriebsunterbrechung höhere Abstichzahlen zulässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Formbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Schachtofen, welcher dieser Aufgabe löst, ist Gegenstands des Anspruchs 12.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Formbauteilanordnung ist vorgesehen, dass es einen zweiten Stichlochkanal gibt, der oberhalb des ersten Stichlochkanals angeordnet ist. Durch diese beiden Stichlochkanäle kann die Schlacke getrennt von dem Eisen aus dem Schachtofen abgelassen werden, was zu einer erheblichen Reduzierung des Verschleißes im Bereich des unteren Stichlochkanals führt, aber auch am oberen Stichloch zu geringerem Verschleiß führt. Insgesamt wird dadurch die Standzeit verlängert.
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Die beiden Stichlochkanäle befinden sich unmittelbar und bei gleicher Orientierung übereinander, das heißt innerhalb derselben Formbauteilanordnung.
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Der obere Stichlochkanal befindet sich in einer Höhe, in welcher sich ausschließlich Schlacke befindet. Üblicherweise sind bei einem Hochofen nur etwa 20 cm mit Roheisen bedeckt. Darüber beginnt bereits der Schlackespiegel. An den unteren Stichlochkanal tritt mithin nur Roheisen und so gut wie kein Verschleiß auf. Er ist grundsätzlich dafür vorgesehen, nur von Roheisen durchströmt zu werden, während der obere Stichlochkanal dafür vorgesehen ist, nur von Schlacke durchströmt zu werden. Der untere Stichlochkanal kann daher auch als Roheisenkanal bezeichnet werden und der obere Stichlochkanal als Schlackekanal.
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Da der Verschleiß der Formbauteilanordnung nunmehr von dem unteren Stichlochkanal zu dem oberen Stichlochkanal verlagert worden ist, muss die Formbauteilanordnung eine bestimmte Höhe besitzen. Wenn es sich nur um ein einziges Formbauteil handelt, muss dieses entsprechend höher gestaltet werden, damit ein entsprechender Verschleiß oberhalb des oberen Stichlochkanals verbleibt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung befinden sich beide Stichlochkanäle in einem gemeinsamen, materialeinheitlich einstückig ausgebildeten Formbauteil. Ein solches Formbauteil kann eine Höhe von ca. 110 cm aufweisen, besitzt dadurch allerdings auch ein nicht unerhebliches Gewicht von mehreren Tonnen. Sofern keine geeigneten Hubmittel zur Verfügung stehen, um derart schwere Formbauteile zu bewegen, ist es auch denkbar, dass der untere Stichlochkanal in einem unteren Formbauteil und der obere Stichlochkanal in einem oberen Formbauteil ausgebildet ist. Die Formbauteilanordnung umfasst mithin mindestens zwei Formbauteile.
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Theoretisch ist es denkbar, auch mehrere Formbauteile vorzusehen, wobei diese nicht zwangsläufig übereinander, sondern auch nebeneinander angeordnet sein können. Aus fertigungstechnischen Gründen wird es jedoch als zweckmäßig angesehen, wenn zwei Formbauteile übereinander angeordnet werden, wobei der untere Stichlochkanal in einem unteren Formbauteil und der obere Stichlochkanal in einem oberen Formbauteil ausgebildet ist.
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Die Lage der Trennebene zwischen den beiden Formbauteilen ist maßgeblich dafür, ob bei vorgegebener Höhe des Stichlochkanals sich dieser eher im oberen Formbauteil oder in der Oberseite des unteren Formbauteils befindet. Es ist sogar eine Zwischenlösung möglich, wo Bereiche des oberen Stichlochkanals sich teilweise in das obere Formbauteil und teilweise in das untere Formbauteil erstrecken. Er ist mithin zwischen dem unteren und dem oberen Formbauteil ausgebildet.
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Besonders günstig ist es, wenn es sich bei den übereinander gestapelten Formbauteilen um Gleichteile handelt.
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Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass durch die Trennung der Schlacke von dem Roheisen eine Kühlung des oberen Stichlochkanals möglich ist. Hierzu können Kühlmittel in die Formbauteilanordnung eingebettet sein. Die Kühlung kann aus von Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlplatten, insbesondere Kupferplatten, bestehen, die in das Feuerfestmaterial eingebettet sind. Durch die Kühlung kann der Verschleiß erheblich reduziert werden. Die Kühlung eines reinen Schlackekanals ist ungefährlich. Würde hingegen Roheisen mit Wasser in Kontakt kommen, führt dies zu einer explosionsartigen Spritzerbildung, da das Wasser schlagartig verdampft und sein Volumen vervielfacht. Bei Kontakt von Wasser mit Schlacke ist das Verletzungsrisiko viel geringer.
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Hinsichtlich der Konfiguration der Stichlochkanäle hat sich eine rechteckige Querschnittskonfiguration bewährt, wobei die Breite der Stichlochkanäle größer gewählt werden soll als die Höhe der jeweiligen Stichlochkanäle. Zudem hat sich gezeigt, dass der obere Stichlochkanal in vorteilhafter Weise eine geringere Höhe als der untere Stichlochkanal besitzt. Ebenso ist es von Vorteil, wenn sich der obere Stichlochkanal in Strömungsrichtung verbreitert. Dabei können die beiden Stichlochkanäle an ihren ofenäußeren Mündungen dieselbe Breite besitzen.
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Je nach Konfiguration des Schachtofens sollte sich der obere Stichlochkanal mindestens 20 cm oberhalb des unteren Stichlochkanals befinden. Die genauen Abstände sind abhängig von dem jeweiligen Schachtofentyp und der Höhe des Schlackespiegels.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Formbauteilanordnung;
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2 einen Querschnitt durch eine erste Formbauteilanordnung;
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3 einen Querschnitt durch eine zweite Formbauteilanordnung;
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4 einen Querschnitt durch eine weitere Formbauteilanordnung;
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5 einen Querschnitt durch eine weitere Formbauteilanordnung sowie
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6 einen Querschnitt durch eine weitere Formbauteilanordnung.
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1 zeigt eine Formbauteilanordnung 1, die in diesem Fall ein einziges Formbauteil 2 aus einem Feuerfestmaterial umfasst. Es handelt sich um einen in der Grundform quaderförmigen Körper, der dafür vorgesehen ist, in einer nicht näher dargestellten Abstichöffnung eines Schachtofens, der so genannten Kapelle, angeordnet zu werden. Das Formbauteil 2 wird extern vorgefertigt und lediglich in die Abstichöffnung verbracht.
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Innerhalb des Formbauteils 2 befinden sich zwei unmittelbar vertikal übereinander befindliche, jedoch im Abstand zueinander angeordnete Stichlochkanäle 3, 4. Der in der Bildebene untere Stichlochkanal 3 befindet sich an der unteren Seite des Formbauteils 2. Der obere Stichlochkanal 4 befindet sich etwa in der mittleren Höhe des Formbauteils 2.
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Das in der Bildebene linke Ende zeigt die ofenäußere Seite des Formbauteils 2. Es besitzt in Strömungsrichtung, das heißt in Richtung des Längsverlaufs der Stichlochkanäle 3, 4 eine Länge von ca. 1.400 mm. Das Formbauteil 2 ist etwa 700 mm breit und besitzt eine Höhe von ca. 1.100 mm.
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Die Breite der Stichlochkanäle 3, 4 nimmt vom Ofeninneren zum Ofenäußeren hin zu. Die Zunahme erfolgt kontinuierlich. Die Stichlochkanäle 3, 4 besitzen jeweils einen rechteckigen Querschnitt. Der untere Stichlochkanal 3 nimmt in seiner Breite allerdings stärker zu als der obere Stichlochkanal 4. Das heißt nicht, dass die mündungsseitige Breite des unteren Stichlochkanals 3 größer ist als die des oberen Stichlochkanals 4. Vielmehr besitzen beide Stichlochkanäle 3, 4 mündungsseitig dieselbe Breite. Lediglich die anderen, eintrittsseitigen Enden sind unterschiedlich breit gestaltet. Das Eintrittsende des unteren Stichlochkanals 3 ist dabei etwa nur halb so breit wie das Eintrittsende des oberen Stichlochkanals 4.
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Es ist zu erkennen, dass das Formbauteil 2 mündungsseitig einen Mittelabschnitt 5 sowie gegenüber dem Mittelabschnitt 5 zurückversetzte Seitenabschnitte 6 aufweist. Der Mittelabschnitt 5 und die Seitenabschnitte 6 verlaufen in ihrer Orientierung parallel zueinander, wobei der Mittelabschnitt 5 gegenüber dem Seitenabschnitt 6 bei diesem Ausführungsbeispiel um etwa 200 mm vorsteht. Zwischen dem Mittelabschnitt 5 und den Seitenabschnitten 6 verlaufen Flankenabschnitte 7. Die ofenäußeren Mündungen 8, 9 der Stichlochkanäle 3, 4 sind genauso breit wie der Mittelabschnitt 5.
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Die Ausführungsform der 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch das Formbauteil 2 der 1. Es sind die beiden Stichlochkanäle 3, 4 zu erkennen, die im Abstand zueinander und unmittelbar vertikal übereinander liegend innerhalb des materialeinheitlich einstückig ausgebildeten Formbauteils 2 ausgebildet sind.
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In Abwandlung zu der Ausführungsform der 1 und 2 ist bei der Ausführungsform der 3 vorgesehen, zwei Formbauteile 10, 11 vorzusehen, wobei die Stichlochkanäle 3, 4 jeweils an den Unterseiten der Formbauteile 10, 11 ausgebildet sind.
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Die Ausführungsform der 4 sieht ebenfalls zwei Formbauteile 10a, 11a vor, wobei sich jedoch die beiden Stichlochkanäle 3, 4 ausschließlich in dem unteren Formbauteil 11a befinden. Das obere Formbauteil 10a ist als Quader konfiguriert.
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Die Ausführungsform der 5 zeigt eine weitere Abwandlung, bei welcher die Stichlochkanäle 3, 4 in der Höhe unverändert positioniert sind. Lediglich die Teilungsebene zwischen dem oberen Formbauteil 10b und dem unteren Formbauteil 11b wurde verlagert, so dass sich der obere Stichlochkanal 4 zur Hälfte in der Unterseite des oberen Formbauteils 10b und mit der anderen Hälfte in der Oberseite des unteren Formbauteils 11b befindet.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 befindet sich der obere Stichlochkanal 4 immer im Übergangsbereich zwischen dem oberen Formbauteil 10, 10a, 10b, 10c und dem unteren Formbauteil 11, 11a, 11b. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass der obere Stichlochkanal 4 allumseitig von einem oberen Formbauteil oder einem unteren Formbauteil umschlossen ist. Mit anderen Worten muss die Teilungsebene zwischen den beiden Formbauteilen nicht zwangsläufig im Bereich des oberen Stichlochkanals 4 liegen.
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Die Ausführungsform der 6 unterscheidet sich von derjenigen der 4 hinsichtlich der Ausgestaltung des oberen Formbauteils 10c. In diesem Formbauteil 10c befindet sich eine Kühlanordnung, die als Kühlmittel 12 bezeichnet wird. Dieses Kühlmittel 12 besteht aus kanalisierten Kupferplatten, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Hierbei handelt es sich insbesondere um Kühlwasser. Das Kühlmittel 12 ist in die Unterseite des oberen Formbauteils 10c eingelassen und etwas breiter als der darunter liegende obere Stichlochkanal 4. Durch das Kühlmittel 12 kann die Standzeit des oberen Stichlochkanals 4 weiter erhöht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formbauteilanordnung
- 2
- Formbauteil
- 3
- unterer Stichlochkanal
- 4
- oberer Stichlochkanal
- 5
- Mittelabschnitt
- 6
- Seitenabschnitt
- 7
- Flankenabschnitt
- 8
- Mündung
- 9
- Mündung
- 10
- oberes Formbauteil
- 10a
- oberes Formbauteil
- 10b
- oberes Formbauteil
- 10c
- oberes Formbauteil
- 11
- unteres Formbauteil
- 11a
- unteres Formbauteil
- 11b
- unteres Formbauteil
- 12
- Kühlmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1630508 A1 [0004]
- WO 2009/003430 A1 [0005]
