DE2243517C3 - Feuerfeste Wandkonstruktion - Google Patents

Description

hitzers Fugen vorzusehen. Die hieraus bekannte Wandkonstruktion mit Fugen weist jedoch ebenso wie anderweitig vielfach bekannte spezielle Wandkonstruktionen dieser Art einen ganz bestimmten Aufbau auf, um Wärmespannungsprobleme an einer hinsichtlich konstruktiver Ausbildung und Wärnuyinfall speziellen Stelle zu mindern. Ober die spezielle Problematik im Bereich der Mündung eines Anschlußstutzens und die Art und Weise, wie die speziell dort auftrete; »den Probleme durch Fugen gelöst werden könnten, geben derartige IFugenkonstruktionen an anderen Stellen keinen Aufschluß, zumal stets eine glatte Ausbildung der Oberfläche der Ausmauerung im Mündungsbereich eines Anschlußstutzens als für einen einwandfreien Betrieb wesentlich erachtet wurde.

Da sich die einzelnen Mauerschichten der Ausmauerung des Winderhitzers od. dgl beim Erwärmen relativ zueinander verschieben können, können in einer in kaltem Zustand glatten Innenfläche des Mündungsbereiches nach dem Aufheizen die Ringe aus den Endsteinen gegeneinander versetzt liegen. Dies könnte zu einem beschleunigten Verschleiß der so gebildeten vorspringenden Kanten durch Erosion führen, wobei darüberhinaus der Strömungswiderstand im Anschlußstutzen durch die vorspringenden Kanten nicht unerheblich erhöht wird Dieser Nachteil kann durch die Merkmale des Anspruchs 2 vermieden werden. Der Betrag, um den die Endsteine im kalten Zustand bezüglich der Achse des Anschlußstutzens radial nach außen versetzt werden müssen, kann ohne weiteres anhand der freien Wärmeausdehnung der Mauerschichten längs der Fugen berechnet werdea Handelt es sich um die Wand eines Winderhitzers, bei welchem im unteren Ende des Brennschachtes ein Keramikbrenner in der Wand montiert ist, berücksichtigt diese Berechnung die in den verschiedenen Mauerschichten zu erwartende Betriebstemperatur, wobei die Ausdehnung dieser Mauerschichten beim Aufheizen auf die Betriebstemperatur von der Oberseite des Keramikbrenners zum Auslaß für den Heißwind ermittelt wird.

Es ist bevorzugt, daß die Ringe aus feuerfesten Steinen eine möglichst große Stabilität besitzen und möglichst gut in der umgebenden Ausmauerung verankert sind. Dieses letztere Erfordernis ist von besonderer Wichtigkeit, da die Ringe infolge der Ausdehnung der zugehörigen Mauerschichten in Richtung auf die Achse des Anschlußstutzens gedrückt werden. In diesem Zusammenhang wird durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 eine wesentliche Erhöhung der Stabilität erreicht, während eine Relativverschiebung der einer Mauerschicht angehörenden Steine zueinander nicht möglich ist

Wenn die feuerfeste Ausmauerung des Heißgasraumes oder Brennschachtes im Mündungsbereich des Anschlußstutzens beispielsweise im Sinne einer Zylinderwand gekrümmt verläuft, so sind die feuerfesten Steine der Ringe bevorzugt gemäß dem Anspruch 5 ausgebildet und angeordnet Infolge der Krümmung der Ausmauerung ist der Ring aus feuerfesten Steinen dabei an Ort und Stelle verkeilt und in der umgebenden Mauerschicht verankert

Wenn die Breite der Fuge zwischen dem feuerfesten Futter des Anschlußstutzens und der an dessen Stirnseite anschließenden Mauerschicht der Ausmauerung des Winderhitzers od. dgl. die im feuerfesten Futter auftretenden Wärmeausdehnungen nicht vollständig aufnimmt, so kann durch die Merkmale des AnsDruchs 6 vermieden werden, daß die feuerfeste Ausmauerung bei Ausdehnung die Ringe aus feuerfesten Steinen der Ausmauerung in Richtung auf das Innere des Heißgasraumes drückt

Eine solche weitere Fuge, welche eine Ausdehnung des feuerfesten Futters in Richtung weg vom Heißgasraum erlaubt, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 7 in den Fugen ein Füllstoff wie Keramikwolle oder feuerfester FUz angeordnet ist, der eine Ausdehnung des feuerfesten Futters in Richtung auf den Heißgasraum behindert und bei einer solchen Ausdehnung zunehmend Druck auf die feuerfesten Steine der Ringe der Ausmauerung überträgt Eine solche Ausfüllung der Fugen verhindert ein Eindringen der Heißgase in die Fugen, was nachteilig sein könnte. Dennoch aber bleibt genügend Freiheit für die Verschiebung der Mauerschichten gegeneinander.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer zeichnerisch dargestellten Ausführungsform näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen horizontalen Schnitt durch den Bereich der Mündung eines Anschlußstutzens in den Heißgasraum eines Winderhitzers,

Fig.2 einen Schnitt gemäß Linie 11-11 in Fig. 1 bei kaltem Winderhitzer,

Fig.3 einen Vertikalschnitt durch die einen Ring bildenden feuerfesten Steine im Mündungsbereich in einer Ansicht aus Richtung des Pfeiles III in F i g. 2 und

F i g. 4 aus Richtung des Pfeiles IV in F i g. 3 gesehen einen Horizontalschnitt durch beide Ringe aus feuerfesten Steinen im Mündungsbereich.

F i g. 1 zeigt einen Winderhitzer, der die einem Hochofen zuzuführende Luft vorerhitzt und über einen Heißgasaustritt dem Hochofen zuführt Der Aufbau eines solchen Winderhitzers im übrigen ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Der Winderhitzer weist einen äußeren Stahlmantel 1 auf, der mit einer äußeren Stahlwand 2 eines Anschlußstutzens 4 für den Heißgasaustritt verbunden ist. Die Stahlwand 2 endet in einem Flansch 3. Mit dem Flansch 3 kann in üblicher Weise ein Steuerschieber für die Heißwindzufuhr zum Hochofen oder auch eine Dehnfuge verbunden sein. Innerhalb der Stahlwand 2 des Anschlußstutzens 4 befindet sich eine Isolierschicht 8, die entlang der Innenseite des Stahlmantels 1 weitergeführt ist

Eine innerhalb des Stahlmantels 1 und der Isolierschicht 8 befindliche feuerfeste Ausmauerung 5 umgibt den Heißgasraum oder Brennschacht des Winderhitzers. Die Ausmauerung 5 ist ebenso wie das feuerfeste Futter 13 nur schematisch vereinfacht dargestellt, mit Ausnahme der Stellen, an denen eine genauere Darstellung für das Verständnis der Erfindung erforderlich erscheint Die nicht näher veranschaulichten Teile sind nach allgemein bekannten Prinzipien aufgebaut.

Der Anschlußstutzen 4 durchsetzt die Wand des Brennschachtes und mündet in den Brennschacht oder Heißgasraum ein. Die feuerfeste Ausmauerung 5 innerhalb des Stahlmantels 1 besteht aus einer inneren Mauerschicht 14 und einer äußeren Mauerschicht 15, die nach außen zum Stahlmantel 1 hin durch die

Isolierschicht 8 abgestützt wird. Zwischen der Isolier-

. schicht 8 und der Mauerschicht 15 sowie zwischen den

Mauerschichten 14 und 15 ist jeweils eine Fuge 10 bzw. 9

vorgesehen.

Die Mauerschichten 14 und 15 werden zur Mündung des Anschlußstutzens 4 hin durch Ringe 6, 7 aus Endsteinen 11,12 begrenzt die durch Teile der Fugen 9 bzw. 10 voneinander und von der Isolierschicht 8

getrennt sind.

Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, können sich die Mauerschicht 14 mit dem Ring 6 und die Mauerschicht 15 mit dem Ring 7 in vertikaler Richtung zueinander und zur Isolierschicht 8 hin verschieben, so daß Ausdehnungsunterschiede zwischen den Mauerschichten ohne weiteres durch Relativverschiebung der Mauerschichten in im wesentlichen senkrechter Richtung aufgefangen werden können.

Im kalten Zustand besitzt die Wandkonstruktion, in Richtung der Achse des Anschlußstutzens 4 gesehen, zwei radiale Stufen 16 und 17 im Mündungsbereich des Anschlußstutzens 4. Nach der Erwärmung auf die Betriebstemperatur verschwinden jedoch die Stufen 16, 17, so daß die Wand des Anschlußstutzens 4 eine glatte, ununterbrochene Rotationsfläche darstellt Die Fugen 9 und 10 werden während des Baus der Wandkonstruktion beispielsweise mit feuerfestem Filz abgedichtet, der eine gewisse Verschiebung der Schichten relativ zueinander ermöglicht, gleichzeitig aber eine gute Abdichtung zur Vermeidung eines Eindringens von Gasen in die Fugen 9,10 gewährleistet Die durchgehende Isolierschicht 8, die mit dem Stahlmantel 1 und der Stahlwand 2 des Anschlußstutzens 4 in Berührung steht, besteht für gewöhnlich aus porösen Steinen vom Typ und der Qualität von Schamottesteinen. Zur Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Temperaturverteilung über den Stahlmantel 1 und die Stahlwand 2 hinweg, so daß unerwünschte Wärmespannungen vermieden werden, besitzt der innerhalb des Stahlmantels 1 befindliche Teil der Isolierschicht 8 durchgehend etwa gleiche Dicke, ebenso wie der im Bereich der Stahlwand 2 liegende Teil der Isolierschicht 8. Da die Wirksamkeit der Isolierung nicht durchwegs gleichmäßig ist, werden statt einer Änderung der Dicke der Isolierschicht 8 zur Berücksichtigung von Ungleichmäßigkeiten Werkstoffe mit unterschiedlichem Isolierkoeffizienten verwendet

Innerhalb der Stahlwand 2 des Anschlußstutzens 4 ist die Isolierschicht 8 mit dem feuerfesten Futter 13 aus Steinen hoher Qualität ausgekleidet Das feuerfeste Futter 13 endet an der bezüglich des Brennschachtes äußeren Fuge 10 und andernends im Bereich des Flansches 3. Dabei erstreckt sich das Futter 13 jedoch nicht ganz bis zur Außenfläche des Flansches 3, sondern bildet an dieser Stelle eine weitere Fuge, so daß das ίο Futter 13 sich ausdehnen kann, ohne den Füllstoff in den Fugen 9 und 10 und die Endsteine 11 und 12 der Ringe 6 und 7 unter Druck zu setzen.

Wie in Fig.3 veranschaulicht ist, weisen einander

benachbarte Steine 11 des Ringes 6 in ihren anstoßenden Flächen Vorsprünge 18 und 19 auf, die in komplementäre Ausnehmungen eingreifen, so daß eine gute Verblockung im Ring 6 gewährleistet ist

Gemäß F i g. 4 sind Ausnehmungen und entsprechende komplementäre Vorsprünge 18 und 19 nicht nur in den Steinen 11 des Ringes 6, sondern auch in den Steinen 12 des Ringes 7 vorgesehen.

Die beiden Vorsprünge 18 und 19 und auch die

entsprechenden Ausnehmungen eines Steins liegen dabei nicht parallel, sondern laufen unter einem Winkel zueinander, wodurch eine sehr sichere Verblockung der

Steine gegen Relatiwerschiebung erreicht wird.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß diejenigen Flächen der Endsteine 11 und 12, die den Teil der Begrenzungsfläche des Anschlußstutzens 4 bildenden Flächen gegenüberliegen und an den anderen Steinen der Mauerschichten 14 und 15 anliegen, sämtlich in senkrecht zur gekrümmten Innenfläche der Ausmauerung 5 verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Durch die Anordnung werden die Ringe 6 und 7 wirksam miteinander verkeilt, so daß sie an einer Verschiebung in den Heißgasraum gehindert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Feuerfeste Wandkonstruktion, insbesondere für den Heißwindaustritt eines Hochofen-Winderhitzers, mit einem in einen Heißgasraum mündenden Anschlußstutzen für den Heißgasaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Ausmauerung (5) des Heißgasraumes wenigstens eine innere Mauerschicht (14) und eine äußere Mauerschicht (15) aufweist, die von einem Stahlmantel (1) umgeben sind, daß durch Endsteine (11,12) der Mauerschichten (14,15) die Mündung des Anschlußstutzens (4) bildende Ringe (6, 7) aus feuerfesten Steinen gebildet sind, an die ein feuerfestes Futter (13) des Anschlußstutzens (4) anschließt und daß zwischen den einzelnen Mauerschichten {14, 15), zwischen der äußeren Mauerschicht (15) und ihrer Abstützung sowie zwischen der äußeren Mauerschicht (15) und dem feuerfesten Futter (13) Fugen (9,10) vorgesehen sind.

Z Wandkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (6,7) aus feuerfesten Steinen im kalten Zustand der Ausmauerung (5) quer zur Achse des Anschlußstutzens (4) gegenüber der gewünschten, mit dem feuerfesten Futter (13) fluchtenden Stellung um einen solchen Betrag bezüglich der Achse des Anschlußstutzens (4) radial nach außen versetzt sind, daß bei Betriebstemperatur infolge der Ausdehnung der Mauerschichten (14, 15) die gewünschte, bündige Betriebslage erreicht wird.

3. Wandkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endsteine (11, 12) der Ringe (6, 7) im Bereich ihrer aneinander anstoßenden Flächen mit ineinandergreifenden Vorsprüngen (18, 19) und Ausnehmungen versehen sind.

4. Wandkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einander benachbarte Endsteine (11, 12) je zwei ineinandergreifende Vorsprünge (18,19) und Ausnehmungen aufweisen, von denen das eine Paar unter einem Winkel zum anderen Paar verläuft

5. Wandkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die feuerfeste Ausmauerung des Heißgasraumes oder Brennschachtes im Mündungsbereich des Anschlußstutzens gekrümmt verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Steine (11,12) der Ringe (6,7) an denjenigen Seiten, welche den dem Anschlußstutzen (4) zugewandten Flächen gegenüberliegen, Flächen aufweisen, die in im wesentlichen senkrecht zur Innenfläche der feuerfesten Ausmauerung (5) liegenden Ebenen liegen.

6. Wandkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Futter (13) des Anschlußstutzens (4) an seiner der feuerfesten Ausmauerung (5) abgewandten Seite an einer eine Ausdehnung des feuerfesten Futters (13) in Richtung weg vom Heißgasraum erlaubende weitere Fuge anschließt.

7. Wandkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fugen (9, 10) Keramikwolle oder feuerfester Filz angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Wandkonstruktion, insbesondere für den Heißwindaustritt eines Hochofen-Winderhitzers, mit einem in einen Heißgasraum mündenden Anschlußstutzen für den Heißgasaustritt

Konstruktionen, auf welche die Erfindung speziell anwendbar ist, sind solche, bei denen so hohe Temperaturen herrschen, - daß die Innenwand der Konstruktion eine feuerfeste Ausmauerung benötigt Ein spezielles Beispiel für eine solche Konstruktion ist ein Hochofen-Winderhitzer, der einem Hochofen Luft mit einer Temperatur von 800° C bis 1400° C zuführt

Bei solchen Winderhitzern, spezieil bei einem Betrieb bei sehr hohen Temperaturen, treten häufig Schwierigkeiten im Bereich des Anschlußstutzens für den Heißgasaustritt auf. Diese Schwierigkeiten sind auf eine Beschädigung oder sogar ein Zusammenbrechen der feuerfesten Ausmauerung in demjenigen Bereich zurückzuführen, i:i welchem die Mündung des Anschlußstutzens liegt; hier werden die Temperaturen des den Ofen umschließenden Stahlmantels außerordentlich hoch. Häufig ist die Problematik in diesem Bereich ein entscheidender Faktor im Betrieb der gesamten Hochofenanlage, da wesentliche Schaden in diesem Bereich Notmaßnahmen oder sogar eine vorübergehende Unterbrechung der Produktion erfordern.

Bei üblichen Wandkonstruktionen in diesem Bereich erstreckt sich die Ausmauerung des Anschlußstutzens bis zur Innenseite der Ausmauerung des Winderhitzers. Hierdurch wird die Zahl der Steine, die von der genormten Form zur Ausmauerung dieses Verschneidungsbereiches abweichen müssen, auf ein Mindestmaß reduziert

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese bekannte Art der Anordnung der feuerfesten Steine mit einer Durchführung der Ausmauerung des Anschlußstutzens bis zur Innenfläche der Ausmauerung des Winderhitzers zu einem großen Teil für die in diesem Bereich auftretenden Probleme ursächlich ist Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, daß die Ausmauerung des Anschlußstutzens, die sich in den Winderhilzer hinein erstreckt, ein Hindernis für Verschiebungen der Ausmauerung der Wand des Winderhitzers infolge von Wärmedehnungen ist Dies ist umso nachteiliger, je höher der Anschlußstutzen an der Wand des Winderhitzers angesetzt ist

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wandkonstruktion der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welche auf möglichst einfache Weise ungehinderte Verschiebungen der einzelnen Mauerschichten der Ausmauerungen gestattet und so thermische Spannungen und daraus resultierende Zerstörungen vermeidet

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Dadurch wird erreicht daß die einzelnen Mauerschichten der Ausmauerung des Winderhitzers od. dgl. sich unabhängig voneinander je nach ihrem Aufheizungsgrad quer zur Achse des Anschlußstutzens ungehindert verschieben können. Zugleich kann sich das feuerfeste Futter des Anschlußstutzens in Richtung der Achse des Anschlußstutzens im erforderlichen Umfang ebenfalls frei verschieben, so daß die Gleitmöglichkeit der Schichten der Ausmauerung nicht auf Kosten eines entsprechenden Aufbaus von Wärmespannungen im feuerfesten Futter des Anschlußstutzens geht

Beispielsweise aus der US-PS 35 50 918 ist es zwar an sich bekannt zwischen Mauerschichten eines Winder-