DE2825932C3

DE2825932C3 - Kühlvorrichtung für Schmelzanlagen

Info

Publication number: DE2825932C3
Application number: DE2825932A
Authority: DE
Inventors: Axel 4200 Oberhausen Kubbutat
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1981-04-02
Also published as: LU81267A1; FR2428807A1; IT7921631A0; GB2023265A; DE2825932B2; IT1111233B; FR2428807B3; JPS54162604A; DE2825932A1; US4249723A; NL7902329A; CA1125503A; GB2023265B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Schmelzanlagen mit feuerfesten Auskleidungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Kühlvorrichtung ist beispielsweise durch die DE-OS 14 33 332 bekannt geworden. Die mit eingegossenen Rohren für das Kühlmittel versehenen Plattenelemente werden hierbei in Neben- und Übereinanderanordnung mit Abstand zur Innenseite des Stahlmantels eines Hochofens am Stahlmantel befestigt Das Festlegen erfolgt jeweils durch vier Schraubbolzen, welche von der dem Ofeninneren zugewendeten Seite der Plattenelemente her durch in den Plattenelementen vorgesehene Ausnehmungen, die eingegossen oder gebohrt sein können, hindurchgesteckt werden, bis sie mit ihren Köpfen in radialen Erweiterungen dieser Ausnehmungen einliegen. Die Enden der Schraubbolzen durchfassen dann Durchbrechungen im Stahlmantel, wobei auf die außenseitig vorstehenden Gewindeabschnitte Muttern aufgeschraubt werden, durch die die Plattenelemente über die Schraubbolzen an den Stahlmantel herangezogen und an diesem befestigt werden. Die Distanzierung der Plattenelemente zum Stahlmante! erfolgt durch eingebrachte Konsolen.

Infolge der hohen Temperatur im Innern des Hochofens einerseits und durch die niederrutschenden Möllerstoffe andererseits ist die Ofenseite der Kühlmittel führenden Plattenelemente aber erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese Beanspruchungen äußern sich zunächst während des Verschleißes der die Plattenelemente schützenden feuerfesten Auskleidung in einer mittelbaren Belastung und letztlich nach Verlust der Auskleidung in einer unmittelbaren Belastung. Ein solcher nacl·. einer gewissen Betriebsdauer zwangsweise eintretender Zustand führt dann dazu, daß schließlich auch die Köpfe der Schraubbolzen diesen hohen Beanspruchungen direkt ausgesetzt werden, relativ schnell verschleißen und damit ihre Befestigungsfunktion verlieren. Dieser Sachverhalt hat jedoch zur Folge, daß die Plattenelemente ihren Halt am Stahlmantel verlieren, wodurch ihre Lebensdauer vorzeitig beendet wird.

Nun wäre es zwar möglich, die Köpfe der Schraubbolzen tiefer in die Plattenelemente zu versenken und zugleich hochwarmfeste Werkstoffe für die Schraubbolzen zu verwenden. Derartige Maßnahmen beheben indessen nicht die grundsätzlich bestehenden Nachteile, sondern ermöglichen nur eine geringe, das heißt völlig unzureichende Verlängerung der Lebensdauer der Plattenelemente. Außerdem ist mit dem tieferen Versenken der Schraubbolzen in die Plattenelemente hinein der Nachteil verbunden, daß der Wärmefluß zu den innenseitig liegenden Kühlrohren an diesen Stellen empfindlich gestört wird und örtlich höhere Betriebstemperaturen der Plattenelemente zur Folge hat.

Schließlich besteht ein Nachteil der bekannten Kühlvorrichtung noch darin, daß die ofenseitig der Plattenelemente befindliche feuerfeste Auskleidung zumindest im Bereich der zur Festlegung der Plattenelemente dienenden Schraubbolzen erst nach der Montage der Plattenelemente eingebracht werden kann und damit den Mon'.ageaufwand erhöht.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der vorausgesetzten Bauart derart zu verbessern, daß die Standzeit der Plattenelemente ihrer vorausberechneten Lebensdauer unter Aufrechterhaltung einer einwandfreien Kühlfunktion entspricht und gleichzeitig der Montageaufwand rationalisiert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Die wenigstens teilweise Integrierung der Befestigungsmittel zur Festlegung der Plattenelemente am

Stahlmantel in den mantelseitigen Bereich der Plattenelemente hat zunächst den großen Vorteil, daß die Lebensdauer der Plattenelemente dem natürlichen ofenseitigen Verschleiß auch tatsächlich angepaßt werden kann. Da die Befestigungsmittel selber keinen ofenseitigen Verschleißbeanspruchung^n mehr ausgesetzt werden, ist auch keine Beeinträchtigung ihrer Befestigungsfunktion zu befürchten. Sie behalten diese Befestigungsfunktion so lange, bis der natürliche ofenseitige Verschleiß die Brauchbarkeit der Plattendemente beenüet. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme der Zugänglichkeit der Befestigungsmittel ausschließlich vom Außenumfang des Stahlmantels her ist darüber hinaus der bedeutende Vorteil verbunden, daß die feuerfeste Auskleidung auf der Ofenseite der Plattenelemente ohne Rücksicht auf irgendwelche Befestigungsmittel nunmehr schon vor der Montage der Plattenelemente vollständig eingebracht werden kann und demzufolge eine zügige rationelle Montage erzielt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Befestigungsmittel einen unr, UeI-baren Bestandteil von den Plattenelementen au! der dem Stahlmantel benachbarten Seite zugeordneten Distanznocken bilden. Solche Distanznocken üben folglich nicht nur eine Funktion dahingehend aus, die Plattenelemente im Abstand von der Innenseite des Stahlmantels zu halten, um in diesen Zwischenraum gegebenenfalls Wärmedämmstoffe einzubringen, sondern ihnen obliegt als integraler Bestandteil der Plattenelemente darüber hinaus wenigstens mittelbar auch eine Befestigungsfunktion für die Plattenelement. Zusätzliche Befestigungsmittel sind demzufolge entbehrlich.

In diesem Zusammenhang kann es dann nach der Erfindung von Vorteil sein, daß die Endabschnitte der Distanznocken als Öffnungen im Stahlmantel mindestens zum Teil durchfassende Gewindeschäfte ausgebildet sind. Die im Querschnitt im Vergleich 7\i den Distanznocken kleineren Gewindeschäfte sind so bemessen, daß sie über die Außenseite des Stahlmantels vorkragen, so daß hier Muttern aufgeschraubt werden können, durch die die Plattenelemente in dem durch die distanzierende Länge der Distanznocken vorgegebenen Abstand an die Innenseite des Stahlmantels herangezogen und am Stahlmantel befestigt werden. Gegebenenfalls können die Endabschnitte der Distanznocken nicht über den gesamten Längenabschnitt als Gewindeschäfte ausgebildet sein. Ferner können sie in den gewindelosen Längenabschnitten einen Querschnitt aufweisen, der sie befähigt, innerhalb der Öffnungen im Stahlmantel eine Zentrierfunktion für die Plattenelemente auszuüben.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, daß die Distanznocken mit eine." nicht durchgehenden Bohrung versehen sind. Diese Bohrung kann dann zum Beispiel zum Einsetze;; entsprechend geeigneter Befestigungsmittel dienen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens ist es jedoch auch möglich, daß die Distanznocken mit Innengewinden zum Eindrehen von Befestigungsschrauben versehen sind. ^V :,:"estigungsschrauben werden dann vom Außenumfang des Stahlmantels her durch dazu geeignete Öffnungen im Stahlmantel in die Innengewinde hitieingedreht, wodurch die Plattenelemente ebenfalls an die Innenseite des Stahlmantels im gewünschten Abstand herangezogen werden. Die Befestigungsschrauben können beispielsweise als Stiftoder Kopfschrauben ausgebildet sein. Da sie nur im Bereich des Ofenmantels zum Einsatz gelangen, kann auf den Einsatz von Schrauben aus huchwarmfesten Werkstoffen vollkommen verzichtet werden. So ist es zum Beispiel jetzt möglich, normale lagerhahige Schrauben mit Sechskantköpfen als Befestigungsschrauben für die Plattenelemente zu verwenden.

Sofern die Distanznocken mit Innengewinden versehen sind, kann ein weiteres Merkmale der Erfindung darin bestehen, daß die mit Innengewinden versehenen

ίο Bohrungen in den Distanznocken über die Gewindeabschnitte hinaus verlängert sind. Die verlängerten Bohrungen, die im Querschnitt kleiner als die Gewindebohrungen sind, ragen dann beispielsweise bis in diejenigen Bereiche der Plattenelemente hinein, wo die Kühlmittelleitungen liegen. Eine solche Ausbildung schafft dann die Voraussetzung dafür, daß in die verlängerten Mittenbohrungen Thermoelemente für die Messung der Betriebstemperatur der Plattenelemente eingeführt werden können. Mit einer derartigen Maßnahme ist darüber hinaus der Vorteil einer erhöhten Wirtschaftlichkeit verbunden, weil nunmehr das Eingießen von Meßstutzen in die Platteneiemente und zusätzliche gepanzerte Durchiritte für die Thermoelemente n.it den damit \erbundenen Abdicht-

2"> Schwierigkeiten entfallen.

In diesem Zusammenhang kann es dann nach der Erfindung ferner von Vorteil sein, daß die Befestigungsschrauben mit axialen Durchgangsbohrungen versehen sind. Die Thermoelemente sind folglich in einfacher

i» Weise direkt über die Befestigungsschrauben zugänglich.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich unter Verwendung von gegossenen, insbesondere gußeisernen, Plattenelementen dadurch.

i) daß die Distanznocken durch von der Stahimantelseite her in die Plattjnelemente eingegossene Ankerbolzen gebildet sind. Die Distanznocken bestehen folglich nicht aus demselben Material wie die Plattenelemente. Das Eingießen der Ankerbolzen auf der Stahlmantelseite

■"' gewährleistet die Festlegung der Plattenelemente am Stahlmantel über ihre gesamte vorgesehene Standzeit, da die Ankerbolzen und damit die jeweiligen Befestigungsmittel den ofenseitigen ^v'erschleißbeanspruchungen entzogen sind.

Zur Erhöhung des Haltes der Ankerbolzen in den Plattenelementen sieht die Erfindung darüber hinaus vor, daß die Ankerbolzen mit im wesentlichen radial abstehenden krallenartigen Verzapfungen versehen sind. Durch diese Verzapfungen werden zugleich

'(ι benachbarte Vertiefungen gebildet, die eine einwandfreie Befestigung der Ankerbolzen in den Plattenelenienten gewährleisten.

Schließlich sieht ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung noch vor, daß die Ankerbolzen mit einem beim Gießvorgang Karbide bildenden metallischen Überzug versehen sind. Eine derartige Beschichtung der Mantelfläche der Ankerbolzen verhindert eine Aufkohlung und damit eine Versprödung des Ankerwerkstoffs. Zugleich wird die feste Verbindung zwischen den

Mi Plattenelementen und den Ankerbolzen erhöht. Die Beschichtung kann zum Beispiel aus Chrom sein. Es wird die Einwanderung von Kohlenstoff in den Ankerwerkstoff verhindert und außerdem eine gute Wärmeübertragung gesichert.

·>> Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen

Höhenbereich einer Hochofenwand und durch eine in die Hochofenwand eingegliederte Kühlvorrichtung;

Fig.2 einen sektorweisen Horizontalschnitt durch die Hochofenwand sowie die Kühlvorrichtung der Fig. !,gemäßder Linie H-Il;

Fig.3 in vergrößerter Darstellung einen Vertikalschnitt durch eine Befestigungsstelle der Kühlvorrichtung, gemäß einer ersten Ausführungsform;

F i g. 4 in vergrößerter Darstellung im Vertikalschnitt eine Befestigungsstelle der Kühlvorrichtung, gemäß einer zweiten Ausführungsform und

Fig.5 ebenfalls in vergrößerter Darstellung im Vertikalschnitt eine Befestigungsstelle der Kühlvorrichtung, entsprechend einer dritten Ausführungsform.

Aus den Fig. 1 und 2 ist bei gemeinsamer Betrachtung zu erkennen, daß sich die in die Hochofenwand 1 eingegliederte Kühlvorrichtung aus einer Vielzahl von Plattenelementen 2 zusammensetzt, die in Umfangsrichtung nebeneinander und vertikal übereinander angeordnet sind. Die Plattenelemente befinden sich zwischen einer dem Ofeninneren 3 zugewendeten feuerfesten Auskleidung 4 und einem umfangsseitigen Stahlmantel 5. Zwischen den Plattenelementen und dem Stahlmantel ist eine Schicht 6 aus einem Wärmedämmstoff vorgesehen.

Die vertikalen und horizontalen Spalte zwischen den Plattenelementen 2 sind durch einen entsprechenden Kitt 7 abgedichtet. Ofenseitig besitzt jedes Plattenelement Vorsprünge 8 und Ausnehmungen 9. In die Ausnehmungen ist weiteres feuerfestes Material 10 eingegliedert.

Die Plattenelemente 2 selber bestehen aus Gußeisen und sind mit vertikal verlaufenden Kühlrohren 11 versehen. Die Kühlrohre sind in Vertikalrichtung der jeweils benachbarten Plattenelemente durch außenseitig des Stahlmantels 5 liegende Rohrkrümmer 12 miteinander verbunden.

Die Befestigungsstellen der Plattenelemente 2 am Stahlmantel 5 sind in den Fig. 1 und 2 durch strichpunktierte Linienführungen 13 bis 16 nur angedeutet, um dort die zeichnerische Übersichtlichkeit nicht zu mindern. Sie werden jedoch nachstehend näher erläutert.

Die aus Fig. 3 erkennbare Ausführungsform einer Befestigungsstelle, zum Beispiel 13, eines Plattenelements 2 am Stahlmantel 5 weist einen Ankerbolzen 17 aus Stahl auf, der bei der Herstellung eines Plattenelements direkt mit eingegossen wird. Der Querschnitt des Ankerboizens kann rund oder eckig sein. Zum besseren Halt besitzt der Ankerbolzen umfangsseitig krallenartige Verzapfungen 18, die weitgehend radial abstehen. Ferner ist der Ankerbolzen mit einem metallischen Überzug 19 versehen, zum Beispiel einem Überzug aus Chrom, der beim Gießvorgang Karbide bildet, wodurch die Einwanderung von Kohlenstoff in den Werkstoff des Ankerbolzens verhindert und damit eine Versprödung des Ankerwerkstoffs vermieden wird.

Der Ankerbolzen 17 steht in Form eines Distanznokkens 20 stahlmantelseitig aus dem Plattenelement 2 vor und liegt an der Innenseite 21 des Stahlmantels 5 an. Der im Querschnitt dünner bemessene freie Endabschnitt

K) des Ankerbolzens ist als Gewindeschafl 22 ausgebildet und durchfaßt eine Öffnung 23 im Stahlmantel 5. Aul dem Gewindeabschnitt ist außenseitig des Stahlmantels unter Eingliederung einer Scheibe 24 eine Mutter 25 aufgeschraubt. Die Mutler liegt unter einer Schutzhaube

26. Fig. 3 zeigt, daß die Einsatztiefe des Ankerbolzens etwa bis in Höhe der Kühlmittelleitung 11 reicht.

Bei der Ausführungsform der Fig.4 ist die Außenkontur des Ankerbolzens 17' und seine Befestigung in dem Plattenelement 2 wie bei der Ausführungsform der F i g. 3 gestaltet, indessen besitzt der an der Innenseite 21 des Stahlmantels 5 anliegende Ankerbolzen 17' endseitig keinen Gewindeschaft. An die Stelle des Gewindeschafts ist nunmehr ein Innengewinde 27 getreten. In das Innengewinde ist eine Stiftschraube 28

eingesetzt, welche durch eine öffnung 23 im Stahlmantel geführt ist. Auf das über den Stahlmantel vorstehende freie Gewindeende 29 der Stiftschraube ist unter Zwischerschaltung einer Scheibe 24 ebenfalls eine Mutter 25 aufgedreht. Auch diese Mutter liegt unter

jo einer Schutzhaube 26.

Im Falle der Ausführungsform der F i g. 5 besitzt der Ankerbolzen 17" wiederum ein Innengewinde 27. In dieses Innengewinde ist jedoch nunmehr eine Befestigungsschraube 30 eingedreht, die aus einer lagerüblichen Maschinenschraube mit Sechskantkopf 31 besteht. Die Maschinenschraube besitzt eine Längsbohrung 32, die koaxial zu einer im Querschnitt kleineren Bohrung 33 verläuft, die in Verlängerung der Gewindebohrung 27 im Ankerbolzen 17" vorgesehen ist. Diese Verlängerungsbohrung dient zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Thermoelements, das durch die Längsbohrung in der Befestigungsschraube und durch einen rohrförmigen Ansatz 34 auf der außenseitig des Stahlmantels 5 vorgesehenen Schutzhaube 26 zugäng-Hch ist. Das Thermoelement dient zur Messung der Betriebstemperatur des Plattenelements 2. Die Bohrung 33 ist bis etwa in Höhe der Kühlmittelleitung 11 geführt. Selbstverständlich ist auch bei der Ausführungsform der F i g. 5 der Ankerbolzen 17" so gestaltet, wie es anhand der Ausführungsform der F i g. 3 beschrieben worden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für Schmelzanlagen mit feuerfesten Auskleidungen, insbesondere für Schachtofen, wie zum Beispiel Hochöfen, welche zwischen der feuerfesten Auskleidung und einem umfangsseitigen Stahlmantel eingegliederte, kühlmittelleitende Plattenelemente aufweist, die an dem Stahlmantel befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmitte! (22, 25, 27, 28, 30) zur Festlegung der Plattenelemente (2) am Stahlmantel (5) einen wenigstens zum Teil fest in d^;e Plattenelemente (2) integrierten Bestandteil der Plattenelemente (2) auf der dem Stahlmantel (5) benachbarten Seite bilden und ausschließlich vom Außenumfang des Stahlmantels (5) her zugänglich sind.

?.. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (22, 27) einen unmittelbaren Bestandteil von den Plattendementen (2) auf der dem Stahlmantel (5) benachbarten Seite zugeordneten Distanznocken (20) bilden.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte der Distanznocken (20) als Öffnungen (23) im Stahlmantel (5) mindestens zum Teil durchfassende Gewindeschäfte (22) ausgebildet sind.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanznocken (20) mit einer nicht durchgehenden Bohrung (33) versehen » sind.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanznocken (20) mit Innengewinden (27) zum Eindrehen von Befestigungsschrauben (28,30) versehen sind. ^

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Innengewinde (27) versehenen Bohrungen (33) in den Distanznokken (20) über die Gewindeabschnitte (27) hinaus verlängert sind. ^4(|

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (28, 30) mit axialen Durchgangsbohrungen (32) versehen sind.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem ⁴' der folgenden unter Verwendung von gegossenen, insbesondere gußeisernen, Plattenelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanznocken (20) durch von der Stahlmantelseite her in die Plattenelemente (2) eingegossene Ankerbolzen (17, 17', 17") gebildet sind.

9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbolzen (17, 17', 17") mit im wesentlichen radial abstehenden krallenartigen Verzapfungen (18) versehen sind.

10. Kühlvorrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbolzen (17, 17', 17") mit einem beim Gießvorgang Karbide bildenden metallischen Überzug (19) versehen sind.

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