DE2825528C2 - Wasserkühlkasten für einen Schmelzofen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wasserkühlkasten für einen Schmelzofen, insbesondere Lichtbogenofen, gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, zum Schutz der Gefäßwand Feuerfestmaterialien einzusetzen. Solche Feuerfestmaterialien
unterliegen aber einem hohen Verschleiß und müssen daher regelmäßig teilweise oder vollständig ersetzt
werden. Jede Reparatur bzw. Neuzustellung bedeutet somit eine Produktionsunterbrechung.
Ferner zählt es zum Stand der Technik, die Ofengefäßwand vor der Wärmestrahlung der Schmelze
sowie insbesondere des Lichtbogens durch Wasserkühlkästen zu schützen. Die Wasserkühlkästen sollen dabei
eine längere Lebenserwartung als die Feuerfestmaterialien besitzen. Hierdurch will man die Nutzungszeit des
Schmelzofens erhöhen und ein größeres Produktionsvermögen erreichen. Die Wasserkühlkästen dienen
außerdem dazu, die von den Feuerfeststeinen über das Gefäßblech an die Umgebung des Ofens abgegebene
Wärmemenge über das Kühlwasser abzuführen. Dadurch sinkt die Ofenumgebungstemperatur. Die Arbeitsbedingungen
des Bedienungspersonals werden
ίο verbessert
Der zum Einsatz bei einem Hochofen bestimmte Wasserkühlkasten der DE-PS 26 38 990 besteht aus
einem vom Fluid durchströmten hohlplattenförmigen Kühlelement aus einem Rahmen, der aus zwei
gekrümmten und unter Zwischenschaltung von Trennblechen Stoß auf Stoß zusammengeschweißten Rohrelementen
gebildet ist, und aus einem hohlen, ebenen, doppelwandigen Mittelteil, dessen Wandbleche mit der
Innenseite des Rahmens verschweißt sind, so daß das Innenfeld einen abgeschlossenen Raum bildet, wobei die
beiden gebogenen Rohrelemente und der hohlplattenförmige Mittelteil je einen geschlossenen Fluidkreislauf
bilden.
In einem solchen Kühlelement sind also insgesamt drei voneinander unabhängige Wärmeträgerfluidströme
verfügbar, nämlich zwei in den beiden Rohrelementen des Rahmens, die durch das Trennblech voneinander
getrennt sind, und der dritte im Inneren des doppelwandigen
Mittelfeldes der Austauscherplatte. Diese drei voneinander unabhängigen Wärmeträgerfluidströme
verlaufen kontinuierlich aufsteigend, so daß sich in der Austauschplatte weder Ablagerungen noch Gasblasen
noch Lufttaschen bilden können.
Dieser Wasserkühlkasten ist mithin relativ kompliziert aufgebaut und dadurch in der Herstellung
kostenaufwendig.
Da der Wasserkühlkasten im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann sich Wasserdampf bilden,
wodurch der Druck in dem Wasserkühlkasten beträchtlieh erhöht wird. Üblicherweise wird in einem solchen
Fall ein Dampfablaß vorgesehen, durch den der gebildete Wasserdampf entweichen kann. Bei dem
Wasserkühlkasten der hier in Rede stehenden Art jedoch besteht eine besondere Schwierigkeit im
Vj Hinblick auf den sich bildenden Wasserdampf insofern,
als das Sammeln des Wasserdampfs an einer Austrittsstelle erheblich durch die Leitbleche erschwert wird,
d. h.: der sich an verschiedenen Stellen des Kühlkastens bildende Wasserdampf muß einen großen Teil des
Kühlwasserwegs zurücklegen, um zu einer Stelle gelangen zu können, an der der Wasserdampf
abgelassen werden kann. Für einen sicheren Betrieb ist es jedoch erforderlich, daß der Wasserdampf so rasch
wie möglich gesammelt und abgeleitet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserkühlkasten der eingangs angegebenen Gattung
so zu verbessern, daß er mit geringem Aufwand zu fertigen ist und der sich im Kühlkasten bildende
Wasserdampf rasch und einfach abgelassen werden
bo kann. Hierbei soll gewährleistet sein, daß der für das
Ablassen des Wasserdampfs vorzusehende Aufwand klein gehalten werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen des
t>5 Anspruchs 1.
Das Kühlwasser strömt z. B. mit einer Temperatur von 20 bis 25°C über die Eintrittsöffnung in den
Wasserkühlkasten ein, um über die Austrittsöffnurg mit
einer Temperatur von 25 bis 300C abzufließen. Dabei
beträgt der Wasserdruck vor dem Wasserkühlkasten beispielsweise 2,0 bar. Der Druckverlust im Wasserkühlkasten
beträgt 0,5 bar. Betragen die Abmessungen des Wasserkühlkastens beispielsweise
1650 · 1600 · 150 mm, kann der Kühlv*asserdurchsatz beispielsweise 20 m3/h sein.
Die vertikale Anordnung der Leitbleche hat den Vorteil, daß Leitbleche in Rechteckform verwendet
werden könnest. Bei dieser Geometrie der Leitbleche ist ihre Fertigung einfacher, als wenn die Leitbleche
gekrümmte Wandungsbereiche besitzen würden, wie es im Falle der bekannten Horizontal erstreckten Leitbleche
zwangsläufig notwendig ist
Speziell sieht die Erfindung vor, daß ein Dampfablaßrohr durch die Rückwand nach außen geführt ist,
welches innenseitig in der Nähe der Oberwand endet, und daß das zweite, vierte,... Leitblech jeweils in der
Nähe der Oberwand eine Abströmöffnung für Wasserdampf aufweist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet
daß sich an irgendeiner Stelle des Wasserkühlkastens bildender Wasserdampf, der zunächst noch oben
steigt, im Bereich der Oberwand sammeln kann, ohne daß der Wasserdampf durch die durch die Leitbleche
gebildeten »Schikanen« hindurchlaufen muß. Hierdurch wird der entstehende Wasserdampf auf kürzestem
Wege über das Dampfablaßrohr nach außen geleitet.
Dem Dampfablaßrohr ist vorzugsweise ein Überdruckventil zugeordnet Ist der Wasserdruck vor dem
Wasserkühlkasten zum Beispiel auf 2 bar eingestellt, wird ein Überdruckventil gewählt, das sich bei einem
Druck von 2,5 bar automatisch öffnet. Das Dampfablaßrohr sowie die Abströmöffnungen schützen den
Wasserkühlkasten damit vor einer Zerstörung im Falle von Dampfbildung in seinem Inneren.
Die Abströmöffnungen des zweiten, vierten, sechsten, ... Leitblechs bilden gleichzeitig Durchtrittsöffnungen
für das Kühlwasser. Der Öffnungsbereich ist so gewählt, daß nur höchstens 5% der in den Wasserkühlkasten
eingeleiteten Kühlwassermenge durch die Abströmöffnungen hindurchtritt, also den Kurzschlußweg unmittelbar
durch die Abströmöffnungen nimmt.
Da bei der vorerwähnten Gestaltung der Abströmöffnungen die Möglichkeit besteht, daß die Abströmöffnungen
bei der Fertigung des Wasserkühikastens unterschiedlich groß, insbesondere mit einem zu hohen
Durchtrittsbereich, ausgelegt werden, empfiehlt es sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,
daß das zweite, vierte, sechste... Leitblech an die Oberwand geschweißt ist und die oberen Abströmöffnungen
durch aus dem Vollmaterial der Leitbleche gebohrte oder gefräste Bohrungen bzw. Nuten gebildet
sind. Diese Ausbildung der Abströmöffnungen für den Wasserdampf ist auch deshalb vorteilhaft, weil damit die
mechanische Festigkeit der Leitblechanordnung und damit die des Kastens in seiner Gesamtheit vergrößert
ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Lichtbogenofens
näher erläutert. Es zeigt
Fi g. 1 eine Hälfte des Lichtbogenofens ohne Deckel und Elektroden im vertikalen Axialschnitt;
F i g. 2 eine Frontalansicht auf die Rückwand eines Wasserkühlkastens, teilweise im vertikalen Längsschnitt;
F i g. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie EII-III:
F i g. 4 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie IV-IV;
Fig.5 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der F i g. 2 gemäß der Linie V-V;
Fig.6 einen vertikalen Querschnitt durch den Wasserkühlkasten der Fig.3 gemäß der Linie VI-VI
und
F i g. 7 bis 9 in vergrößerter Darstellung den oberen Endabschnitt eines Wasserkühlkastens gemäß dem
Ausschnitt VII in F i g. 5 in verschiedenen Ausführungsformen.
F i g. 1 zeigt einen Lichtbogenofen mit einem aus Feuerfeststeinen gemauerten Herd 1 und einer feuerfest
ausgekleideten Wand. Auf die obere Wandlage, die ca. 40—50 cm von dem Schmelzbadspiegel 2 entfernt ist
sind vom Kühlwasser durchströmte Wasserkühlkästen 4 gesetzt Jeder Wasserkühlkasten 4 ist aus Stahlblech
geschweißt wobei für das Stahlblech alterungsbeständiges, schweißbares, warmfestes Material in Form von
z.B. AST41 verwendet wird. Die Vertikalausdehnung des Ofens ist in den Figuren allgemein mit dem
Richtungspfeil X veranschaulicht
Wie die F i g. 2 ff. veranschaulichen, ist jeder Wasserkühlkasten 4 im wesentlichen rechteckig als Wandelement-Kasten,
jedoch der Krümmung der Ofenwand entsprechend, hohlringsektorförmig ausgebildet.
Der obere Teil der Ofenwandung wird aus einem Ring 3 von entsprechend angeordneten Wandelementkästen
4 gebildet. Diese Wasserkühlkästen 4 besitzen eine dem Ofeninneren zugewendete, entsprechend der
Krümmung der Ofenwand gebogene Vorderwand 5 und eine zur Vorderwand 5 parallel verlaufende Rückwand 6
sowie zwei parallel sich gegenüberliegende schmalere Seitenwände 9 und je eine parallel zueinanderüegende
Oberwand 7 und Unterwand 8.
Die Wasserkühikästen 4 sind jeweils über eine Eintrittsöffnung 10 und eine Austrittsöffnung 11 unter
Zwangsumlauf mit Kühlwasser beaufschiagbar. An die Eintrittsöffnung 10 schließt sich außenseitig ein
Zulauf rohr 12, an die Austrittsöffnung 11 ein Ablauf rohr 13 an.
Im Inneren des Wasserkühlkastens 4 befinden sich sieben vertikale Leitbleche 14, bis 14? mit parallelem
Abstand zueinander, durch die mit Kühlwasser zu beaufschlagende vertikale Teilräume A\ bis As
4> gebildet werden. Die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist durch Pfeile 5 kenntlich gemacht.
Die Eintrittsöffnung 10 und die Austrittsöffnung 11 sind weit voneinander entfernt im unteren Bereich der
Rückwand 6 angeordnet und führen in die vertikalen >·' Teilräume A\ und Λ8.
Die Leitbleche 142 bis 146 sind an die Rückwand 6 des
Wasserkühlkastens 4, nicht aber an die Vorderwand 5 geschweißt. An der Vorderwand 5 kommen die
Leitbleche 142 bis 146 unter Andruck zur Anlage. Die
Leitbleche 14i und 147 sind sowohl an die Rückwand 6
als auch an die Vorderwand 5 geschweißt.
Das in Strömungsrichtung S erste, dritte, fünfte, und
siebte Leitblech 14|, 14s,14s und Hj ist oberseitig unter
Freilassen je eines Durchtrittsspalts 15 für das Kühlwasser mit Abstand a\ zur Oberwand 7 angeordnet.
Andererseits ist das in Strömungsrichtung zweite, vierte und sechste Leitblech 142, 14^ und 14β unterseitig unter
Freilassen je eines Durchtrittsspalts 15 für das Kühlwasser mit Abstand a2 zur Unterwand 8 angeordnet.
Durch die Rückwand 6 des Wasserkühlkastens 4 ist nach außen ein Dampfablaßrohr 17 geführt, das
innenseitig im oberen Bereiche des Wasserkühlkastens
4 endet, und zwar etwa mittig seiner Oberwand 7. An das Dampfablaßrohr 17 ist außenseitig .ein nicht
dargestelltes Oberdruckventil angeschlossen.
Das zweite, vierte und sechste Leitblech 142,144 und
14e besitzt an seinem oberen Ende eine kleine Abströmöffnung 18, durch welche im Inneren des
Wasserkühlkastens 4 sich eventuell bildender Wasserdampf auf kürzestem Wege zum Dampfablaßrohr 17
gelangen kann.
Im Falle der in den F i g. I bis 7 dargestellten Ausführungsform eines Wasserkühlkastens 4 sind die
Abströmöffnungen 18 jeweils dadurch gebildet, daß das zweite, vierte und sechste Leitblech 142, 144 und 146
obenseitig mit einem geringen Abstand az zur Oberwand
7 des Wasserkühlkastens 4 angeordnet ist. Bei den beiden in den F i g. 8 und 9 veranschaulichten Ausführungsbeispielen
eines Wasserkühlkastens 4 sind das zweite, vierte und sechste Leitblech 142, 144 und 146
unmittelbar an die Oberwand 7 geschweißt; hier sind die Abströmöffnungen 18' bzw. 18" durch in den oberen
Endbereichen der drei Leitbleche 142, 144, 14e
vorgesehene, aus dem Vollmaterial der Leitbleche 142, 144, 146 gefräste Aussparungen (Fig.8) bzw. gebohrte
Bohrungen (F i g. 9) gebildet.
Die Vorderwand 5 besitzt auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite Haftmittel 19 (Fig.4 bis 9), damit
aufgebrachte Feuerfestmassen 20 oder die vom Lichtbogen an die Vorderwand 5 geschleuderten
Schlackenspritzer 21 (Fig. 1) an dieser gut haften können. Die Haftmittel 19 werden dadurch gebildet, daß
in das Vollmaterial der Vorderwand 5 eine Vielzahl horizontal verlaufender Vertiefungen in Form von
Nuten gefräst werden.
Die Feuerfestmasse 20 und die Schlackenschicht 21 sind in den Fig.2 ff. nicht noch einmal veranschaulicht
worden.
Mit 16 sind in den Fig. 2, 3 und 5 Distanzbleche zur
Befestigung der Wasserkühlkästen 4 an der Gefäßwand des Lichtbogenofens bezeichnet.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Wasserkühlkasten aus Stahlblech, der im oberhalb des Badspiegels liegenden Wandbereich
eines Schmelzofens, insbesondere Lichtbogenschmelzofens, teilweise die feuerfeste Auskleidung
ersetzt und aus einer für das Anhaften einer feuerfesten Masse bzw. der Ofenschlacke geeigeneten,
entsprechend der Krümmung der Ofenwand gebogenen Vorderwand, einer zur Vorderwand
parallel verlaufenden Rückwand, zwei sich parallel gegenüberliegenden schmalen Seitenwänden sowie
einer Ober- und Unterwand, die parallel zueinander liegen, zusammengesetzt ist, wobei sein Innenraum
durch mehrere in parallelem Abstand zueinander angeordnete Leitbleche in aufeinanderfolgende, mit
S-förmiger Kühlwasserführung beaufschlagte Teilräujne
unterteilt ist, dadurcn gekennzeichnet, daß sich die Leitbleche (14t, ..„ 147) in
vertikaler Anordnung im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden (9) erstrecken, daß jeweils das in
Strömungsrichtung (S) des in vertikal ausgerichteten Teilräume (Au Ai, ..^ /48) nacheinander in Ofenumfangsrichtung
(Y) durchströmenden Kühlwassers erste, dritte, fünfte,... Leitbleche (14t, 143, H5,...)
oberseitig unter Freilassen eines Durchtrittsspalts (15) für das Kühlwasser mit Abstand (a{) zur
Oberwand (7) angeordnet ist, während jeweils das in Strömungsrichtung (S) zweite, vierte, sechste, ...
Leitblech (142, 14.», 14β, ...) unter Freilassen eines
Durchtrittsspalts (15) für das Kühlwasser mit Abstand (a$ zur Unterwand (8) angeordnet ist, daß
ein durch die Rückwand (6) nach außen geführtes Dampfablaßrohr (17) vorgesehen ist, das Innenseitig
in der Nähe der Oberwand (7) endet, vorzugsweise etwa mittig von dieser, und daß das zweite, vierte,
sechste,... Leitblech (142,144, 14b, ■ · ·) jeweils in der
Nähe der Oberwand (7) eine Abströmöffnung (18) für Wasserdampf aufweist.
2. Wasserkühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen (18)
dadurch gebildet sind, daß das zweite, vierte, sechste ... Leitblech jeweils mit geringem Abstand (aj) zur
Oberwand (7) angeordnet ist.
3. Wasserkühlkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, vierte, sechste, ...
Leitblech (142, 144, 146, ...) an die Oberwand (7)
geschweißt ist und die oberen Abströmöffnungen (18', 18") durch aus dem Vollmaterial der Leitbleche
(142,144,146,...) gebohrte oder gefräste Bohrungen
bzw. Nuten gebildet sind.
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Owner name: BENTELER AG, 4790 PADERBORN, DE |
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