DE2243517C3 - Feuerfeste Wandkonstruktion - Google Patents
Feuerfeste WandkonstruktionInfo
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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
. schicht 8 und der Mauerschicht 15 sowie zwischen den
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.
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.
entsprechenden Ausnehmungen eines Steins liegen dabei nicht parallel, sondern laufen unter einem Winkel
zueinander, wodurch eine sehr sichere Verblockung der
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.
Claims (7)
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-
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