DE2808686A1

DE2808686A1 - Gasdichte ofenwand fuer einen industrieofen

Info

Publication number: DE2808686A1
Application number: DE19782808686
Authority: DE
Inventors: Winfried Gelsing
Original assignee: Oschatz GmbH
Current assignee: Oschatz GmbH
Priority date: 1978-03-01
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1979-09-06
Also published as: FR2418913B3; FR2418913A1; US4241232A; DE2808686C2; BR7901101A

Description

Gasdichte Ofenwand für einen Industrieofen

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Ofenwand für einen Industrieofen oder dergleichen mit einem Feuerraum, insbesondere für einen Elektrostahlofen, mit einer den Feuerraum begrenzenden Rohrwandung aus von einem Kühlmittel durchströmten, zueinander parallelen sowie im wesentlichen dicht an dicht gesetzten Rohren, wobei die Rohrwandung auf ihrer dem Feuerraum zugewandten Innenseite Innenkehlen und auf ihrer vom Feuerraum abgewandten Außenseite Außenkehlen zwischen den benachbarten Rohren aufweist.

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Andreiewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Bei (aus der Praxis) bekannten Ofenwänden dieser Art sind die parallel oder senkrecht zur Ofenachse verlaufenden Rohre der Rohrwandung lediglich an ihren Enden durch Rohrumlenkungen bzw. Kühlmittelverteiler- und -sammelrohre miteinander verbunden. Die Gasdichtheit und mechanische Stabilität der Ofenwandung sind durch eine zweite äußere Vollwandung sichergestellt, an der die Rohrwandung abgestützt ist. Bei hohen mechanischen Beanspruchungen, wie sie beispielsweise in einem Elektrostahlofen beim Einsetzen von Schrott und insbesondere beim Herunterdrücken des Schrotts auftreten,- besteht jedoch die Möglichkeit, daß sich die Rohre der Rohrwandung verhältnismäßig leicht verbiegen bzw. zum Feuerraum hin ausweichen. Eine größere Wandstärke der Rohre könnte hier in gewissem Umfang Abhilfe schaffen, führt jedoch zu höherem Gewicht und infolge des größeren Wärmestaus zu unerwünschten thermischen Spannungen in den Rohren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ofenwand der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß sie bei einfacherem konstruktiven Aufbau nicht nur allen mechanischen, sondern auch thermischen Belastungen ohne weiteres gewachsen ist und damit eine höhere Standzeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurciygelöst, daß die Rohre der Rohrwandung durch in den Außenkehlen angeordnete, deren Querschnitt zumindest teilweise ausfüllende Schweißnähte miteinander verschweißt sind.

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Die Erfindung nutzt hierbei zunächst die auf anderen Gebieten der Technik bekannte Erkenntnis, daß man einer Rohrwandung durch Verschweißung der Rohre in den Kehlen auch die erforderliche mechanische Stabilität und Gasdichtheit verleihen kann. Auf eine zusätzliche äußere Vollwandung zur Sicherung der mechanischen Stabilität der Rohrwandung und der Gasdichtheit des Industrieofens nach außen kann mithin verzichtet werden, weil deren Funktionen durch die Schweißnähte in den Kehlen der Rohre gleichsam in die Rohrwandung integriert worden sind. Die nun ein Stück bildende Rohrwandung nimmt die anfallenden Druck- und Stoßkräfte als Ganzes auf, so daß das einzelne Rohr weniger stark beansprucht wird und die Wandstärke der Rohre herabgesetzt werden kann, was sich wiederum auf die thermische Beanspruchung und damit auf eine längere Lebensdauer auswirkt. Dieses Ergebnis wird aber nur dann erreicht, wenn die Schweißnähte in den Außenkehlen, d.h. auf der vom Feuerraum abgewandten Seite der Rohrwandung liegen. Ordnet man die Schweißnähte in den Innenkehlen an, sind nämlich die in den Wurzeln der Schweißnähte naturbedingt vorhandenen Kerben bei hohem statischen Druck bzw. bei großem Stoß beim Schrottdrücken Ausgangspunkt für Rißbildungen. Liegen die Schweißnähte dagegen wie gemäß der Erfindung in den Außenkehlen, wird die Gasdichtschweiße durch die aus dem Ofeninneren kommenden Druck- und Stoßkräfte nur auf Zug beansprucht, so daß die Kerbwirkung der Schweißwurzel hier nicht zum Tragen kommt.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So sind nach einer bevorzugten Ausführungsform mit selbständigem Erfindüngsgehalt die Rohre der Rohrwandung zusätzlich durch auf deren Außenseite verlaufende Versteifungsprofile miteinander verbunden, welche vom Kühlmittel durchströmte Kanäle bilden. Da diese gekühlten Versteifungsprofile in die Festigkeits-

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rechnung der gesamten Rohrwandung mit eingehen, kann bei gleicher Belastung die Wandstärke der Rohre weiter herabgesetzt werden, so daß auch die Temperaturspannungen innerhalb der Rohrwandung weiter reduziert werden und somit die Lebensdauer der Gesamtkonstruktion beachtlich verlängert wird. Von großer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Kühlung der Versteifungsprofile. Schweißt man ungekühlte Versteifungsprofile auf, treten an den verschweißten Übergangsstellen durch die Temperaturdifferenz zwischen den Rohren der ^ohrwandung und dem relativ kalten Versteifungsprofil Spannungen auf, die mit steigender Rohrwandtemperatur ebenfalls zu Rißbildungen an den Schweißstellen führen können. Sind die Versteifungsprofile dagegen gekühlr., indem sie vom Kühlmittel durchströmte Kanäle bilden, haben die Rohre der Rohrwandung und die Versteifungsprofile nahezu gleiche Temperatur und kommt es somit nicht zu einem Eintragen von Spannungen. Die Bildung der beschriebenen Kühlmittelkanäle durch die Versteifungsprofile kann grundsätzlich auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Aufschweissen von offenen Versteifungsprofilen erfolgen, deren Querschnitt also von der Rohrwandung zu den Kanälen geschlossen ist. In der Praxis besonders bewährt hat sich jedoch die Ausfuhrungsform, bei der die Versteifungsprofile aus mit der Rohrwandung verschweißten Rohrprofilen., d. h. geschlossenen Versteifungsprofilen bestehen.

Im übrigen empfiehlt die Erfindung, in den Feuerraum vorkragende Schlackenhalteprofile für das wirkungsvolle Halten von Schlacke oder Stampfmasse (zur feuerseitigen Wärmedämmung der Rohrwandung) mit in die Innenkehlen geführten Enden an die Rohre der Rohrwandung anzuschweißen, weil so die Gefahr eines Abreißens beim Schrotteinsatz oder Schrottdrücken und eines Hinterlassens von

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Anrißkerben in dem ohnehin schon thermisch und mechanisch hoch beanspruchten Rohmaterial vermieden wird. Hierbei ist es vorteilhaft, die Anordnung so zu treffen, daß die in die Innenkehlen geführten Enden der Schlackenhalteprofile einen dem Querschnitt der Innenkehlen angepaßten und letzteren zumindest teilweise ausfüllenden Querschnitt aufweisen. Bei dieser Ausführungsform verzundern nämlich die angeschweißten Enden der Schlackenhalteprofile weniger schnell, weil diese an den Rohren der Rohrwandung anliegen und folglich mitgekühlt werden. Herstellungstechnisch besonders elegant und einfach ist in diesem Zusammenhang eine bevorzugte Ausführungsform, bei der sich die in die Innenkehlen geführten Enden der Schlackenhalteprofile bis in die zugeordneten Äußenkehlen erstrecken und vermittels der in den Außenkehlen angeordneten Schweißnähte mit den Rohren der Rohrwandung verbunden sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer gasdichten Ofenwand für einen Industrieofen mit einem Feuerraum, insbesondere für einen Elektrostahlofen.

Die Ofenwand besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Rohrwandung 1, die den Feuerraum 2 begrenzt. Diese Rohrwandung 1 isb aus mehreren Rohren 3 aufgebaut, die von einem Kühlmittel durchströmt, zueinander parallel angeordnet und im wesentlichen dicht an dicht gesetzt sind. Nicht dargestellt ist, daß die Rohre 3 an ihren Enden durch Rohrumlenkungen miteinander verbunden bzw. an ein Kühlmittelversorgungssystem angeschlossen sind. Da die Rohre 3 einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, weist die Rohr-

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wandung 1 auf ihrer dem Feuerraum 2 zugewandten Innenseite 4 Innenkehlen 5 und auf ihrer vom Feuerraum 2 abgewandten Außenseite 6 Außenkehlen 7 zwischen den benachbarten Rohren 3 auf.

Die Rohre 3 der Rohrwandung 1 sind durch Schweißnähte 8 miteinander verschweißt, welche in den Außenkehlen 7 angeordnet sind und deren Querschnitt zumindest teilweise ausfüllen, so daß Gasdichtheit gegeben ist. Die Rohre 3 der Rohrwandung 1 sind zusätzlich durch Versteifungsprofile 9 miteinander verbunden. Diese Versteifungsprofile 9 verlaufen auf der Außenseite 6. orthogonal zu den Rohren 3 und bilden Kanäle 10, die ebenfalls vom Kühlmittel durchströmt sind. Die Versteifungsprofile 9 können auch, was im einzelnen nicht dargestellt ist, in einem spitzen bzw. stumpfen Winkel zu den Rohren 3 angeordnet werden. Die genannten Kanäle 10 sind an dasselbe (nicht dargestellte) Kühlmittelversorgungssystem wie die Rohre 3 angeschlossen. Die Versteifungsprofile 9 bestehen aus mit der Rohrwandung 1 verschweißten Rohrprofilen, deren Inneres also die besagten Kanäle 10 darstellt. Bei horizontaler Anordnung der Versteifungsprofile 9 können letztere zum Abstützen der Rohrwandung 1 auf einem Auflager dienen.

Im übrigen entnimmt man der Figur, daß an die Rohre 3 der Rohrwandung 1 in die Innenkehlen 5 geführte Enden 11 von in den Feuerraum 2 vorkragenden Schlackenhalteprofilen 12 angeschweißt sind. Die an die Innenkehlen 5 geführten Enden 11 der Schlackenhalteprofile 12 weisen einen dem Querschnitt der Innenkehlen 5 angepaßten und letzteren zumindest teilweise ausfüllenden Querschnitt auf und erstrecken sich bis in die zugeordneten Außenkehlen 7, wo sie vermittels der dort angeordneten Schweißnähte 8 mit den Rohren 3 der Rohrwandung 1 verbunden sind.

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Claims

28Ü8686 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen - y- Patentansprüche :

1. Gasdichte Ofenwand für einen Industrieofen oder dergleichen mit einem Feuerraum, insbesondere für einen Elektrostahlofen, mit einer den Feuerraum begrenzenden Rohrwandung aus von einem Kühlmittel durchströmten, zueinander parallelen sowie im wesentlichen dicht an dicht gesetzten Rohren, wobei die Rohrwandung auf ihrer dem Feuerraum zugewandten Innenseite Innenkehlen und auf ihrer vom Feuerraum abgewandten Außenseite Außenkehlen zwischen den benachbarten Rohren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3) der Rohrwandung (1) durch in den Außenkehlen (7) angeordnete, deren Querschnitt zumindest teilweise ausfüllende Schweißnähte (8) miteinander verschweißt sind.

2. Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3) der Rohrwandung (1) zusätzlich durch auf deren Außenseite (6) verlaufende Versteifungsprofile (9) miteinander verbunden sind, welche vom Kühlmittel durchströmte Kanäle (10) bilden.

3. Ofenwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsprofile (9) aus mit der Rohrwandung (1) verschweißten Rohrprofilen bestehen.

4. Ofenwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rohre (3) der Rohrwandung (1) in die Innenkehlen (5) geführte Enden (11) von in den Feuerraum (2) vorkragenden Schlackenhalteprofilen (12) angeschweißt sind.

ORiGiNAL

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5. Ofenwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Innenkehlen (5) geführten Enden (11) der Schlackenhalteprofile (12) einen dem Querschnitt der Innenkehlen (5) angepaßten und letzteren zumindest teilweise ausfüllenden Querschnitt aufweisen.

6. Ofenwand nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in die Innenkehlen (5) geführten Enden (11) der Schlakkenhalteprofile (12) bis in die zugeordneten Außenkehlen (7) erstrecken und vermittels der in den Außenkehlen (7) angeordneten Schweißnähte (8) mit den Rohren (3) der Rohrwandung (Ϊ) verbunden sind.

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