DE2924991A1

DE2924991A1 - Wassergekuehltes ofenwandelement

Info

Publication number: DE2924991A1
Application number: DE19792924991
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: LENTJES DAMPFKESSEL FERD
Current assignee: LENTJES DAMPFKESSEL FERD
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1979-06-21
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2924991C2

Description

Die Erfindung betrifft ein gekühltes Ofenwandelement, insbe-
sondere für Elektroschmelzöfen.
Mit wassergekühlten Wandelementen versehene Elektroschmelzöfen sind bekannt. Bei derartigen Schmelzöfen besteht ein Teil der aus feuerfesten Steinen gemauerten Ofenwandung aus einzelnen, doppelwandigen Kühlkästen, die lose aneinandergereiht sind und mittels Klammern zusammengehalten werden.
Die Kühlelemente bestehen aus relativ wärmeunelastischen Stahlplatten, die über Stehbolzen und Eckschweißnähte zu doppelwandigen, ebenen Kammern zusammengefügt sind. Durch die Kammern wird druckloses Kühlwasser geleitet. Der auf diese Weise gekühlte Teil der Ofenwandung befindet sich oberhalb der Schmelz- bzw. Schlackenlinie; er unterliegt somit der vollen Einstrahlung des Metallbades und wird zusätzlich von der Wärme der aus der Kohlenstoffverbrennung resultierenden Gase mit einer Temperatur von etwa 16000C beaufschlagt.
Obwohl die bekannten Kühlsysteme normalerweise drucklos arbeiten, d.h. das Kühlmedium wird durch die wärmeaufnehmenden Wandelemente gegen den Atmosphärendruck gefördert, herrscht in den Wandelementen ein durch geodätische Höhenunterschiede bestimmter hydrostatischer Druck, demzufolge im Falle eines Risses in den Platten oder in deren Schweißnähten erhebliche Wassermengen plötzlich ausdampfen und den Schmelzprozeß empfindlich stören. Dabei kann es zu explosionsartigen Reaktionen kommen.
Derartige Risse in den Platten oder in deren Schweißnähten können dadurch entstehen, daß das die Wandelemente normalerweise zum Ofeninnern hin schützende feuerfeste Futter beim Chargieren von Schrott beschädigt wird, so daß im Falle von nicht vermeidbaren betriebsbedingten Schrottbrücken der Lichtbogen nach dem Zünden der Elektroden auf die metallisch blanke Wandung der Kühlelemente abgeleitet wird.
Die bei den bekannten Wandelementen durch das Kühlmittel aufgenommene Wärme wird zudem ohne Nutzung an die Umgebung abgegeben, so daß eine Primärenergieersparnis nicht möglich ist.
Ausgehend von der Erkenntnis, daß eine wirtschaftliche Nutzung der vom Kühlmittel aufgenommenen Wärme bei drucklosem Betrieb wegen der zu niedrigen Temperaturen nicht möglich ist, und die bekannten Wandelemente als Druckkörper ungeeignet sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gekühltes Ofenwandelement zu schaffen, das sich nach Aufbau und Formgebung unter Vermeidung der bei den bekannten Wandelementen auftretenden Nachteile als Dampferzeuger zum Einsparen von Primärenergie in einen bestehenden Dampf/Wasserkreislauf einbinden läßt. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Wandelement aus mehreren für den Kühlmitteldurchfluß miteinander verbundenen Druckrohren.
Auf diese Weise ist es möglich, die Wandelemente nach den Prinzipien des Dampfkesselbaus aufzubauen, so daß selbst höchste Systemdrücke problemlos sind. Der Wasserinhalt erreicht dabei ein Minimum, und die Kühlung läßt sich durch die Wahl des Massenflusses so intensivieren, daß die Wärmespannungen durch die einseitige Wärmebeaufschlagung auf die im Kesselbau üblichen Anteile der Innendruckspannungen reduziert bleiben.
Um ein Aufschmelzen der Wandelemente durch Lichtbogeneffekte bei etwaigen Schrottbrücken zu verhindern, können die Rohre wenigstens an den zum Ofeninnern weisenden Scheiteln mit Wärmeleitern in Form von aufgeschweißten Flacheisenstegen oder Stiften versehen sein. Da nur die Rohrscheitel der Beschädigung durch einen sich einstellenden Lichtbogen ausgesetzt sind, werden die Rohre durch die Flacheisenstege oder Stifte mit guter Wärmeableitung auf ihrer ganzen Länge geschützt. Die Stege bzw. Stifte dienen ferner dazu, das feuerfeste Futter an den Rohren zu verankern.
Vorteilhafterweise werden die Stiftenden hakenförmig abgebogen, wodurch sich eine bessere Verankerung des feuerfesten Futters ergibt. Die Oberfläche des Ofenfutters kann mit den Stirnflächen der Stege bzw. Stifte abschließen, so daß ein durch Schrottbrücken von in Elektroden abgeleiteter Lichtbogen nur auf diese Stirnflächen gelangen kann.
Ein zusätzlicher Schutz der Rohre bei gleichzeitiger Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Wandelements ergibt sich zudem, wenn zwischen den Rohren Flacheisenstege verlaufen und nach Art von Flossenrohren mit den Rohren lückenlos verschweißt sind. Auch diese Flacheisenstege sind vorteilhafterweise mit zum Ofeninnenraum weisenden, aufgeschweißten Flacheisenstegen oder Stiften versehen, so daß ein induktiver Angriff in der Masse auf den drucklosen Teil des Wandlementes konzentriert wirkt und von den Rohren ferflgehalten wird. Im übrigen kommt ein metallischer Abbrand durch die intensive KühlwitRung auf der Rohrinnenseite bei den im Dampfkesselbetrieb üblichen Massenflüssen schnell zum Stillstand; die entstandenen Krater füllen sich mit Schlacke auf, wodurch die Isolierwirkung gegen die induktive Belastung wieder hergestellt wird.
Durch die Verringerung der druckführenden, besonders gefährlichen Kühlflächen auf die Fläche der Rohre sowie durch die Verwendung von Stegen als Verbindungen zwischen den Rohren und den Sammlern ist das erfindungsgemäße Wandelement sehr betriebssicher und mechanisch widerstandsfähig.
Wird die Dicke der Flacheisenstege zwischen den Rohren auf den Rohrscheiteln und auf den Stegen zwischen den Rohren etwa gleich der Rohrwanddicke gewählt, so ergibt sich ein gleichmäßiger Wärmefluß, und es treten nur die im Dampfkessel bau üblichen Wärmespannungen auf. Eine etwa zwischen dem halben Rohraussendurohmesser und dem Rohraußendurchmesser liegende Stegbreite und ein Stiftabstand, der höchstens gleich dem eineinhalbfachen Rohraußendurchmesser beträgt, erlauben ebenfalls besonders günstige Verhältnisse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Elektroofen mit schematischer Darstellung der erfindungsgemäßen Wandelemente, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und Fi. 3 eine Teilschnittansicht eines Wandelementes ebenfalls nach der Linie II-II in Fig. 1 Der Elektroofen 2 besteht aus einem mit feuerfesten Steinen ausgekleideten Herd 4, der den Schrott und nach dem Zünden des Lichtbogens die sich bildende Schmelze 6 aufnimmt. Durch einen den Ofeninnenraum 7 abschließenden Deckel 8 erstrecken aich drei Blcktrodetl lo, zwiaohun denetl der den Schrott Lt&-schmelzende Lichtbogen brennt. Im Deckel 8 befindet sich weiterhin eine Gasabzugsöffnung 12. Zwischen dem Herd 4 und dem Deckel 8 sind ringförmig wassergekühlte Ofenwandelemente 14 angeordnet, die von einer äußeren, doppelten metallischen Wandung 16 umgeben sind. Die einzelnen Wandelemente 14 bilden somit ein Vieleck, das die gekühlte Ofenwand zwischen dem Ofenherd 4 und dem Deckel 8 ergibt. Jedes Wandelement 14 weist einen oberen Sammler 18 und einen unteren Sammler 20 für das Kühlmittel auf, die jeweils mit einem Kühlmittelabflußstutzen 22 bzw. einem Kühlmittelzuflußstutzen 24 verbunden sind. Die Wandelemente 14 stete auf einem den Herd 4 einfassenden metallischen Tragring 26 und sind über Laschen 28 mit der doppelten Wandung 16 von außen lösbar verbunden, sie lassen sich somit bei Beschädigung leicht austauschen.
Jedes Wandelement 14 besteht aus mehreren parallelen Rohren 30, die mittels Stegen 32 untereinander verbunden sind. Die Stege 32 sind mit den Rohren 30 über Schweißnähte 34 ohne Restspalt verbunden. Die Dicke dieser Stege 32 entspricht mindestens der Rohrwanddicke, während die Stegbreite zwischen dem halben Rohraußendurchmesser und dem Rohraußendurchmesser liegt. Auf die zum Ofeninnern 7 weisenden Rohrscheitel sind Flacheisenstege 30 und auf die nach außen weisenden Rohrscheitel Flacheisenstege 38 aufgeschweißt. Die zum Ofeninnern 7 weisenden Flacheisenstege 36 können auch durch aufgeschweißte Stifte 42 ersetzt werden.
In ähnlicher Weise sind auf die Flacheisenstege 32 zwischen den Rohren 30 zum Ofeninnern 7 hinweisende Flacheisenstege 40 bzw. Stifte 44 aufgeschweißt. Zwischen den Stegen 36, 40 bzw. den Stiften 42, 44 befindet sich ein feuerfestes Futter, dessen Oberfläche mit den Stirnflächen der Stege 36, 40 bzw.
Stifte 42, 44 abschließt. Um die Verankerung des Futters zu verbessern, können die Stifte 42, 44 hakenförmig abgebogen sein. Durch die Rohre 30 des erfindungsgemäßen Wandelementes 14 strömt das Kühlwasser mit erheblicher Geschwindigkeit und hohem Druck, so daß sich die Wandelemente 14 als Dampferzeuger verwenden lassen.
Das erfindungsgemäße Wandelement 14 kann bezüglich der Stege 36, 40 und der Stifte 42, 44 symmetrisch aufgebaut sein. In diesem Falle lassen sich die Wandelemente 14 nach einer gewissen Zeit umdrehen, wodurch die Standzeiten verdoppelt werden.

Claims

"Wassergekühltes Ofenwandelement" Patentansprüche: 1. Wassergekühltes Ofenwandelement insbesondere für Elektroschmelzöfen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mehrere miteinander verbundene Druckrohre (30).
2. Ofenwandelement nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Rohrscheitel aufgeschweißte Flacheisenstege (36).
3. Ofenwandelement nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Rohrscheitel aufgeschweißte Stifte (42)e
4. Ofenwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mit den Druckrohren (30) lückenlos verschweißte Flacheisenstege (32)
5. Ofenwandelement nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Stegflächen aufgeschweißte Flacheisenstege (40).
6. Ofenwandelement nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Stegflächen aufgeschweißte Stifte (44).
7. Ofenwandelement nach Anspruch 3 und 6, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h hakenförmig abgebogene Stiftenden.
8. Ofenwandelement nach Anspruch 2, 4 und 5, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine Dicke der Flacheisenstege (32, 36, 38, 40) von mindestens gleich der Rohrwanddicke.
9. Ofenwandelement nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h eine zwischen dem halben Rohraußendurchmesser und dem Rohraußendurchmesser liegende Stegbreite.
10. Ofenwandelement nach Anspruch 3, 6 und 7, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen höchstens dem eineinhalbfachen Rohraußendurchmesser gleichen Stiftabstand.
11. Ofenwandelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein zum Ofeninnern (7) gerichtetes feuerfestes Futter (46).
12. Ofenwandelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine mit den Stirnflächen der Stege (36, 40) bzw. Stifte (42, 44) abschließende Oberfläche des feuerfesten Futters (46).