NL1008625C2 - Wandconstructie voor een metallurgisch vat en hoogoven voorzien van een dergelijke wandconstructie en metalen balken ten gebruike daarbij. - Google Patents

Description

WANDCONSTRUCTIE VOOR EEN METALLURGISCH VAT EN HOOGOVEN VOORZIEN VAN EEN DERGELIJKE WANDCONSTRUCTIE EN METALEN BALKEN TEN GEBRUIKE DAARBIJ

5 De uitvinding heeft betrekking op een wandconstructie voor een metallurgisch vat ter plaatse waar de vatwand aan de hete zijde in contact is met vloeibaar metaal, en/of vloeibare slak, in het bijzonder voor de haard van een schachtoven, omvattende een stalen pantser binnen welk pantser althans één laag vuurvaste bemetseling is aangebracht, waarbij het pantser met de laag (lagen) bemetseling door middel van 10 mortelvoegen en/of stampmassavoegen tot een samenhangende constructie is verenigd. Veelal is de bekendgestelde wandconstructie voorzien van een externe koelvoorziening. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een schachtoven, in het bijzonder een hoogoven, omvattende deze wandconstructie, in het bijzonder in het haardgedeelte, en op metalen balken ten gebruike bij de nieuwe wandconstructie.

15 Bij moderne hoogovens van grote afmetingen, waarbij onder verhoogde gasdruk steeds hogere ijzerproducties bereikt worden, is het van groot belang dat de campagne-duur tussen twee renovaties van de bemetseling zo lang mogelijk wordt. Speciaal ter plaatse van de haard kan dit tot problemen leiden.

Vooral in de haard is de bemetseling onderhevig aan zowel de inwerking van de 20 gasatmosfeer in de oven als van aldaar aanwezig vloeibaar metaal en/of vloeibare slakmaterialen. De gasatmosfeer kan leiden tot een chemische aantasting van de bemetseling, veelal een alkalische aantasting (“alkali attack”), terwijl het vloeibare ijzer een gecombineerde invloed kan hebben van de hoge temperatuur, chemische aantasting en mechanische aantasting. Deze aantasting wordt deels veroorzaakt door het feit dat 25 het vloeibare ijzer veelal onverzadigd is met koolstof, en derhalve de neiging heeft om koolstof uit bemetselingsstenen op te lossen.

Voor de constructie van de haardbemetseling is het van belang dat bij hoge temperatuur de bemetselingsstenen niet aan de hete zijde vergruizen als gevolg van de neiging tot thermische expansie. Gebleken is dat koolstofhoudende materialen zoals 30 grafiet en halfgrafiet onder die omstandigheden het best bestand zijn tegen vergruizing, maar door hun samenstelling dan ook gevoelig zijn voor aantasting door het met 1008625 -2- koolstof al of niet verzadigde vloeibare ijzer. Hoofdzakelijk uit zich deze gevoeligheid dan door het oplossen van deze koolstofhoudende materialen in het vloeibare ijzer.

Gebleken is dat de bemetselingsstenen niet door het vloeibare ijzer worden aangetast indien zich aan de binnenzijde van de bemetseling een vaste laag kan vormen 5 op basis van een mengsel, in verschillende combinaties, van gestold ijzer, slak en kooksdeeltjes. Deze zogenaamde “skull” vormt zich op de bemetseling bij een temperatuur ter plaatse van minder dan 1100 a 1150 °C . De vorming van deze skull is overigens ook nog afhankelijk van de snelheid waarmee het vloeibare ijzer zich in de haard beweegt. Daar vloeibaar ijzer uit de haard periodiek slechts ter plaatse van enkele 10 aftappunten uit de oven stroomt, heeft dit vloeibare ijzer dan niet slechts een verticale stroomcomponent maar ook een in de omtreksrichting van de oven, waardoor een hogere ijzersnelheid langs de bemetseling resulteert. Dit langsstromende ijzer heeft een neiging om de skull ter plaatse weer op te lossen. Slechts indien door een voldoend intensieve warmte-afvoer door de bemetseling de hete zijde van die bemetseling 15 voldoende koel gehouden kan worden, vormt zich te allen tijde tegen die bemetseling een voldoende skull om de bemetseling tegen aantasting te beschermen.

Opgemerkt moet worden dat in hoogovens veelal het verschijnsel van de “dode man” optreedt, dat wil zeggen dat zich binnen de haard een vaste prop vormt op basis van in hoofdzaak kooks en ijzer. Speciaal wanneer deze “dode man” omvangrijk en 20 weinig poreus is, zal de circulatiesnelheid van vloeibaar ijzer langs de bemetselingswand hoger zijn en daardoor de aantasting van de skull sterker. Ook dit verschijnsel vereist een extra intensieve warmte-afvoer via de bemetseling teneinde de temperatuur aan de hete zijde van die bemetseling voldoende laag te houden opdat een skull in stand blijft.

Warmte-afvoer vanuit de haardbemetseling door middel van diep in de bemetseling 25 reikende waterdoorstroomde koelplaten, of door middel van binnen het pantser aangebrachte zogenaamde “stave-coolers” verdient geen voorkeur. Bij het incidenteel wegvallen of wegsmelten van de skull en het plaatselijk oplossen van een deel van de bemetseling, kan zodoende vloeibaar ijzer in contact komen met bijvoorbeeld zo’n diep in de bemetseling reikende watergekoelde koperen koelplaat. In zo’n situatie kan het 30 koper van de koelplaat doorsmelten waarna het in de oven stromende water tot een explosie kan leiden met een doorbraak van de wand als gevolg. Om die redenen wordt er ^ voor de koeling van de haard dan ook veelal de voorkeur aan gegeven om het stalen m 1008625 -3 - pantser van de wandconstructie van een externe koelvoorziening te voorzien. Als regel is dit een sproeikoeling waarmee de temperatuur van het stalen pantser op circa 50 °C kan worden gehouden. Bij een pantser temperatuur van circa 50 °C zal het niet altijd mogelijk zijn om de hete zijde van de bemetseling beneden een temperatuur van circa 5 1100 °C te houden, zelfs indien thermisch goed geleidende bemetselingsstenen uit grafiet en/of halfgrafiet worden toegepast. Daarbij moet worden opgemerkt dat de bemetseling een voldoende dikte moet behouden om het gevaar van een incidentele doorbraak voldoende klein te houden.

Belangrijke belemmeringen voor de warmte-afvoer door de bemetseling blijken te 10 worden gevormd door mortelvoegen en stampmassavoegen. De buitenste laag bemetselingsstenen wordt als regel met tussenvoeging van een mortel of een stampmassa tegen het pantser geplaatst, waarbij de dikte van een mortelvoeg bijvoorbeeld 3 tot 5 mm en van een stampmassavoeg 30 tot 120 mm kan zijn. Deze voeg dient deels om de vormafwijking van het pantser te compenseren, maar ook om een warmtecontact tussen 15 pantser en buitenste bemetselingslaag tot stand te brengen. Indien in de wandconstructie in radiale richting meerdere lagen bemetselingsstenen zijn toegepast, zal daartussen ook een voeg moeten worden overbrugd, waartoe veelal stampmassa wordt gebruikt. Evenals trouwens de voeg direct achter het pantser, kan deze voeg ook als expansievoeg dienen. Bijvoorbeeld kan deze voeg 50 mm wijd zijn. Gebleken is dat de mortel- en/of 20 stampmassavoegen voor 50 tot 80 % van de totale warmteweerstand door de bemetseling naar de buitenzijde van het pantser verantwoordelijk kunnen zijn, indien de bemetseling uit stenen bestaat met een λ > 20 w/m °C. Dit kan nog erger worden indien de constructie “ademt”. Bijvoorbeeld indien er sterke temperatuurverschillen zijn in het stalen pantser, kan de mortelvoeg open gaan staan waardoor een isolerende gaslaag 25 ontstaat. Een soortgelijk verschijnsel kan optreden indien door thermische werking van de diverse bemetselingsstenen de voeg met stampmassa onvoldoende gesloten blijft.

De uitvinding stelt zich ten doel een oplossing te verstrekken voor deze problemen, en daarbij in het bijzonder de warmte-afvoer vanaf de hete zijde van de bemetseling zodanig te verbeteren dat zich aldaar permanent een skull kan blijven 30 vormen. De uitvinding bestaat nu daarin dat bij de bekend gestelde wandconstructie binnen het pantser in rondgaande richting verlopende en in de wand uitstekende metalen balken aanwezig zijn welke met bevestigingsmiddelen dóór het pantser met de 1008625 -4- buitenzijde van het pantser verbonden zijn en waarbij het samenstel van iedere metalen balk met zijn bevestigingsmiddelen en het pantser in verticale richting een voldoende elastisch geheel vormt om tijdens bedrijf een vlakcontact langs horizontale vlakken tussen de metalen balken en bemetselingsstenen in stand te houden. Door de combinatie 5 van verbeterde warmtegeleiding door de metalen balken met een direkt vlakcontact tussen deze metalen balken en de buitenste bemetselingsstenen langs horizontale vlakken, als gevolg van de elastische bevestiging van de metalen balken, wordt goeddeels de thermische weerstand van een deel van de voegen geminimaliseerd. Opgemerkt wordt dat de verticale elastische bevestiging van de balken nodig is om na de 10 montage van de wandconstructie te garanderen dat het vlakcontact tussen balken en bemetselingsstenen gehandhaafd blijft indien als gevolg van thermische expansie de bemetselingsstenen in geringe mate in verticale richting zouden kunnen bewegen.

Een verdere vermindering van de warmteweerstand van de constructie kan volgens de uitvinding worden verkregen indien de balken tevens in radiale richting voldoende ten 15 opzichte van het pantser beweegbaar zijn om tijdens bedrijf een vlakcontact langs verticale vlakken met bemetselingsstenen in stand te houden. Een eventueel aanwezige voeg kan daarbij dan tot een wijdte van vrijwel nul worden teruggebracht, waarbij dan de warmteweerstand van deze voeg ook zeer gering is. Dit laatste effect kan in het bijzonder worden verkregen indien spanorganen zijn voorzien om de balken in radiale 20 richting onder mechanische voorspanning tegen de bemetselingsstenen gedrukt te houden. Opgemerkt wordt dat ten gevolge van de verticale elastische bevestiging van de balken een mechanische voorspanning tussen de balken en de erop rustende bemetselingsstenen kan worden verkregen door middel van de zwaartekracht.

Uiteraard is er ook een thermische weerstand tussen de metalen balken en het 25 stalen pantser. De invloed daarvan echter kan buiten beschouwing gelaten worden indien volgens de uitvinding de metalen balken gekoeld worden. Een mogelijkheid daarvoor bestaat volgens de uitvinding erin dat de metalen balken en/of de bevestigingsmiddelen daarvoor, althans ten dele zijn uitgevoerd als zogenaamde “heat pipes”. Heat pipes zijn algemeen bekende constructieelementen waarbij binnen een afgesloten holte, binnen 30 deze constructieelementen een vloeistof en de dampfase daarvan aanwezig zijn. Hierdoor wordt een intensieve warmtestroom door de heat pipes mogelijk. Volgens een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding zijn de metalen balken van een kanaal en 1008625 - 5 - van aan- en afvoermid delen voorzien welke op een koelvloeistofcircuit zijn aangesloten. Door een directe koeling van de metalen balken behoeft er geen warmte van deze balken meer via het pantser te worden afgevoerd. Het verdient aanbeveling om de metalen balken uit een metaal te vervaardigen hetgeen overwegend uit koper bestaat. Daarmee 5 wordt een goede warmtegeleiding gegarandeerd, terwijl de balken met een kanaal voorzien eenvoudig uit koper kunnen worden vervaardigd. Van belang is het dat de balken individueel enige beweegbaarheid hebben. Daar de thermische bewegingen welke door deze elastische beweegbaarheid moeten worden opgenomen slechts gering zijn, levert dit geen grote constructieve problemen op. Bij een mogelijke uitvoeringsvorm 10 volgens de uitvinding zijn de balken binnen het pantser gerangschikt volgens onderbroken ringen en/of zijn ze verspringend aangebracht. Volgens een andere uitvoeringsvorm vormen de balken binnen het pantser ringen vormen welke uit ten minste 10, en bij voorkeur tussen 30 en 50 balken bestaan. Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de nieuwe wandconstructie zijn de balken aan de hete wandzijde 15 van een gekromd oppervlak voorzien hetwelk overeenkomt met de plaatselijke kromstraal van de wand. Volgens een andere uitvoeringsvorm kunnen de balken aan de hete wandzijde vlakke oppervlakken hebben, die tezamen een regelmatige veelhoek vormen. Hiermee is het dan mogelijk om de bemetselingsstenen aan hun radiale buitenzijde ook van vlakke begrenzingsvlakken te voorzien. Hierdoor is een goed 20 warmtecontact tussen de balken en de in radiale richting daartegenaan liggende bemetselingsstenen verkrijgbaar.

Voor een goed vlakcontact langs horizontale vlakken tussen de balken en de bemetselingsstenen en verder om andere constructieve redenen is het gewenst dat de balken zich over 15 a 30 cm in radiale richting vanaf het pantser uitstrekken. Verder 25 verdient het volgens de uitvinding de voorkeur dat de balken verticaal op afstanden van tussen 40 en 80 cm zijn geplaatst.

Dankzij de uitvinding is het mogelijk om bij een gelijke dikte van de bemetseling een aanzienlijk grotere hoeveelheid warmte af te voeren, waardoor een lagere temperatuur aan de hete zijde van de bemetseling kan worden gerealiseerd. Het verdient 30 aanbeveling dat het debiet van het vloeistofcircuit door de balken is ingesteld op een warmte-afvoer van > 50 % van de totale warmte-afvoer uit de wand.

1008625 -6-

Volgens een mogelijke uitvoering van de nieuwe wandconstructie bestaat de bemetseling in radiale richting uit één laag stenen welke van verschillende lengte respectievelijk tot nabij het pantser en tot tegen de balken reikend. Deze constructie heeft het voordeel dat er geen tussenvoeg met stampmassa aanwezig is.

5 Volgens een andere uitvoeringsvorm van de nieuwe wandconstructie bestaat de bemetseling in radiale richting uit twee lagen stenen waartussen de voeg per horizontale laag stenen in radiale richting verspringt. Daarbij is dus geen sprake van een doorlopende voeg, doch liggen om en om stenen van de buitenlaag en van de binnenlaag met een vlakcontact langs horizontale vlakken op elkaar. De 10 warmtegeleiding gaat daardoor direct via deze horizontale vlakken van de in radiale richting binnenste laag stenen naar de in radiale richting buitenste laag stenen.

Daar waar nog in de voorgestelde wandconstructie voegen aanwezig zijn, zoals tussen het pantser en de balken, tussen het pantser en bemetselingsstenen, respectievelijk tussen in radiale richting aansluitende stenen, kunnen volgens de 15 uitvinding deze voegen zijn opgevuld met een plastische, thermisch hooggeleidende massa. Een dergelijke massa kan worden verkregen door de aanwezigheid erin van een slechts bij hoge temperatuur verdampende teercomponent. Deze teercomponent zorgt dat de massa in de voeg plastisch blijft. Bij een vormverandering van de voeg, zonder dat daarbij een volumeverandering optreedt, blijft de op zichzelf goed geleidende massa 20 nauw contact houden met de een voeg vormende elementen. Een verdere verbetering van de warmtegeleiding kan nog worden verkregen indien de gebruikte massa tevens een metaal of een metaallegering bevat met een smeltpunt of een smelttraject tussen 200 en 1100 °C, bij voorkeur tussen 200 en 660 °C. Tin bijvoorbeeld smelt bij circa 230 °C, waardoor in de voeg dan metallische warmtebruggen worden gevormd. 25 Hetzelfde effect kan men verkrijgen door ook bijvoorbeeld tin aan te brengen in de radiaal verlopende voegen tussen bemetselingsstenen, dus in voegen van in omtreksrichting in een zelfde vlak naast elkaar liggende stenen. Veelal zullen stenen met een dunne mortellaag worden samengemetseld, doch daarbij vormt de mortellaag weer een warmtebrug. Speciaal als de warmtestroom niet zuiver radiaal verloopt, zoals 30 bijvoorbeeld het geval is als gevolg van het aftappen van de oven slechts via een beperkt aantal tapgaten, is het van belang dat er geen grote warmteweerstanden zijn in de rondgaande richting van de bemetseling.

, 1008625

“I

-7-

Dankzij de nieuwe uitvinding kan nu worden gerealiseerd dat de bemetseling vrijwel voortdurend wordt afgeschermd door een skull. Het risico van het gebruik van grafiet en/of halfgrafiet en/of koolstofhoudend materiaal met porieën ^ 1 pm en een warmtegeleidingscoëfficient λ > 15 w/m °C voor de bemetselingsstenen is daardoor zeer 5 veel geringer, en het heeft dan ook de voorkeur om dergelijke stenen toe te passen vanwege het feit dat stenen uit deze materialen eerst bij zeer veel hogere temperaturen vergruizen, onder invloed van thermische spanningen, dan andere vuurvaste materialen en daarbij een zeer hoge warmtegeleiding hebben.

De uitvinding heeft ook betrekking op een schachtoven, in het bijzonder een 10 hoogoven welke is uitgevoerd met een wandconstructie, in het bijzonder voor de haard, zoals hiervoor is beschreven.

Tenslotte heeft de uitvinding ook nog betrekking op metalen balken die geschikt zijn voor gebruik in de beschreven wandconstructie volgens de uitvinding. Deze balken zijn voorzien van bevestigingsmiddelen voor het verbinden van de balken aan de 15 buitenzijde van het pantser. Bij een mogelijke uitvoeringsvorm zijn de balk en/of de bevestigingsmiddelen, althans ten dele, als zogenaamde “heat pipes” uitgevoerd, zoals hierboven omschreven. Ook kan de balk in zijn lengterichting met een kanaal zijn voorzien en waarbij de bevestigingsmiddelen als aan- en afvoermiddelen zijn uitgevoerd die op dit kanaal aansluiten. Bij voorkeur is de balk vervaardigd uit een metaal hetgeen 20 overwegend uit koper bestaat.

De uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand van een aantal figuren.

Fig. 1 is een schematische afbeelding van een wandconstructie in het algemeen.

Fig. 2 toont een detail volgens de uitvinding in langsdoorsnede.

25 Fig. 3 is op andere schaal een dwarsdoorsnede volgens ΙΠ-ΙΙΙ in Fig. 2.

Fig. 4 toont detail IV uit Fig. 1 volgens de uitvinding.

In Fig. 1 is schematisch in langsdoorsnede weergegeven een deel van de wand van een hoogovenhaard. Met verwijzingscijfer 1 is de as van de aard aangegeven en met 30 verwijzingscijfer 2 een stalen pantser. Pantser 2 wordt gekoeld met behulp van een waterstroom 3 afkomstig van een sproeikoeling. Achter het pantser 2 zijn achtereenvolgens aangegeven een voeg 5, een, in radiale richting, buitenste laag 1 008R25 -8- vuurvaste laag bekleding 6, een tweede voeg 7, een in radiale richting binnenste laag bekledingsstenen 8 en een skull 9. Schematisch is verder aangegeven een vast lichaam van kooks en gestold ijzer 10, hetgeen wel met de naam “dode man” in de vakwereld wordt omschreven. Tijdens het aftappen van de hoogoven stroomt vloeibaar ruwijzer 5 door de haard in benedenwaartse richting “a” en in rondgaande richting “b”. Dit laatste als gevolg van het feit dat slechts op enkele plaatsen rond de omtrek van de oven wordt afgetapt. De zogenaamde skull bestaat uit gestold materiaal hoofdzakelijk bestaande uit kooks en ijzer.

Slechts ter illustratie, en zonder enige relatie met de onderhavige uitvinding, is 10 onderin Fig. 1 een temperatuurschaal aangegeven, welke illustreert hoe de temperatuur door de wandconstructie verloopt tussen de watergekoelde buitenkant van pantser 2 tot in het vloeibare metaal tussen skull 9 en “dode man” 10.

Hoewel in de praktijk geprobeerd wordt om een mortelvoeg 5 en een voeg 7 met stampmassa zo dun mogelijk te houden, blijkt uit deze temperatuursschaal dat een groot 15 gedeelte van de temperatuursprong tussen het koelwater en het vloeibare ijzer voor rekening komt van de voegen 5 en 7. Teneinde te kunnen realiseren dat ter plaatse van de skull 9 een voldoende lage temperatuur kan worden gerealiseerd, is het daarom het doel van de uitvinding om de warmte-afvoer door de wandconstructie zo goed mogelijk te verbeteren en daartoe de grote temperatuurvallen ten gevolge van de voegen 5 en 7 te 20 verminderen.

In Fig. 2 is een deel van de wandconstructie volgens Fig. 1 op vergrote schaal en volgens de uitvinding afgebeeld. Binnen het pantser 2 en binnen de voeg 5 zijn van bemetseling 6 de bemetselingsstenen 15, 16 en 17 afgebeeld. Tevens bevindt zich binnen het pantser 2 een koperen balk 11 met een doorboring 12. Deze doorboring is 25 aangesloten op een aanvoerpijp 13 en een afvoerpijp (hier niet afgebeeld). Water wordt in pijlrichting 14 toegevoerd naar een doorboring 12, waardoor de balk 11 geforceerd gekoeld wordt. Bemetselingssteen 17 ligt met contactvlak 21b aan op de koperen balk 11, waardoor hierdoor een zeer goed warmtecontact ontstaat en vanuit steen 15 een goede warmte-afvoer naar de balk en naar het koelwater dat daar doorstroomt 30 plaatsvindt. Tijdens montage van de bemetseling wordt ervoor gezorgd dat ook het bovenvlak van steen 16 en het bovenvlak van balk 11 nauwkeurig in één vlak liggen. Eventueel moet hier dan een correctie met bijvoorbeeld metaalfolie worden uitgevoerd.

1008625 -9-

Daardoor kan ook steen 15 ter plaatse van contactvlak 21a nauw op balk 11 aansluiten. De toe- en afvoerbuizen 13 passen met ruimte in een opening in het pantser, waardoor de balk 11 enige verticale bewegingsvrijheid heeft. Deze bewegingsvrijheid heeft de balk 11 verder door de elasticiteit van de verbinding van de toe- en afvoerbuizen 13 aan 5 pantser 2. Daar de stenen 15, 16 en 17 onderling gestapeld zijn, hebben zij op hun horizontale grensvlakken een goed warmtecontact, hetgeen ook tijdens het opwarmen van de constructie via contactvlakken 21a en 21b met balk 11 blijft gehandhaafd, zelfs als er enige thermische expansie in de constructie is, als gevolg van de verticale elastische bewegingsmogelijkheid van de balk 11.

10 Steen 16 is tijdens de montage tegen het voorvlak van balk 11 gelegd zodanig dat ook een goed warmtecontact tussen steen 16 en balk 11 verzekerd is. Dit goede warmtecontact kan tijdens thermische vervorming van de bemetseling tijdens het opwarmen gehandhaafd worden dankzij een borst 18 op buis 13. Door tegen deze borst 18 een voorspankracht A uit te oefenen blijft balk 11 steeds met deze voorspankracht 15 tegen steen 16 gedrukt. Opgemerkt wordt dat de voorspankracht A niet via de buizen 13 behoeft te worden overgebracht, doch dat het ook mogelijk is deze, via een aparte doorboring van het pantser, in het midden van de balk te laten aangrijpen. De gasafdichting van de hoogoven door het pantser is schematisch aangegeven met een borst 19 en een balg 20 die ook kan zorgdragen voor de elastische verbinding tussen 20 balk 11 en pantser 2. In de praktijk zijn hiervoor diverse constructies beschikbaar.

In Fig. 3 is schematisch, op verkleinde schaal, een dwarsaanzicht getoond volgens doorsnede III-III in Fig. 2. Binnen pantser 2 zijn hierbij twee balken 11 afgebeeld, welke aan de van het pantser afgekeerde zijde van platte vlakken zijn voorzien. De balken vormen binnen het pantser 2 een doorlopende ring die aan de binnenzijde de vorm van 25 een veelhoek heeft. Tegen de vlakke binnenzijden van de balken 11 liggen bemetselingsstenen 22 - 25 op de wijze als steen 16 in Fig. 2. Tussen deze stenen zijn voegen 26, 27 en 28 afgebeeld.

In Fig. 4 is detail IV uit Fig. 1 in de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding afgebeeld. De buitenste bemetselingslaag 6 (zie Fig. 1) omvat hier de bemetselingsstenen 30 15, 16 en 17 (zie ook Fig. 2). Binnen deze stenen liggen bemetselingsstenen van de bemetselingslaag 8 (zie Fig. 1). Hier betreft het de stenen 29, 30 en 31 welke afgescheiden zijn van de stenen 15, 16 en 17 door deelvoegen 7a, 7b en 7c. In plaats van 1 00862 5 - 10- dat de voeg 7 (zie Fig. 1) een totale scheiding bewerkstelligt tussen de bemetselingslagen 6 en 8, zijn bij de nieuwe constructie de lagen 6 en 8 nog in direct warmtecontact via de overlappende horizontale contactvlakken 32 en 33. De temperatuursprong ten gevolge van de voeg 7 wordt hierdoor aanzienlijk verminderd, 5 hetgeen een intensieve warmte-afvoer door de bemetseling ten goede komt.

Een verdere verbetering van de warmte-afvoer door de wand wordt verder verkregen door in de voeg 5 (zie Fig. 2) en/of in de deelvoegen 7a, 7b en 7c (zie Fig. 4) een plastische massa met een hoge thermische geleidbaarheid aan te brengen. Daartoe wordt een massa gebruikt met een bij hoge temperatuur verdampende teercomponent en 10 met metallisch tin of een metallische tinlegering. Teneinde ook in rondgaande richting een goede warmtegeleiding te realiseren wordt ook in de radiaal verlopende voegen 26, 27 en 28 (zie Fig. 3) een mortel gebruikt met tin als component. Bij het plaatsen van de stenen 22 - 25 worden deze voegen 26, 27 en 28 zo nauw mogelijk gehouden.

1008625

Claims (25)

1. Wandconstructie voor een metallurgisch vat ter plaatse waar de vatwand aan de 5 hete zijde in contact is met vloeibaar metaal- en/of vloeibare slak, in het bijzonder voor de haard van een schachtoven, omvattende een stalen pantser, binnen welk pantser althans één laag vuurvaste bemetseling is aangebracht, waarbij het pantser met de laag (lagen) bemetseling door middel van mortelvoegen en/of stampmassavoegen tot een samenhangende constructie is verenigd, met het 10 kenmerk, dat binnen het pantser in rondgaande richting verlopende en in de wand uitstekende metalen balken aanwezig zijn welke met bevestigingsmiddelen dóór het pantser met de buitenzijde van het pantser verbonden zijn en waarbij het samenstel van iedere metalen balk met zijn bevestigingsmiddelen en het pantser in verticale richting een voldoend elastisch geheel vormt om tijdens bedrijf een 15 vlakcontact langs horizontale vlakken tussen de metalen balken en bemetselingsstenen in stand te houden.

2. Wandconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de balken tevens in radiale richting voldoende ten opzichte van het pantser beweegbaar zijn om tijdens 20 bedrijf een vlakcontact langs verticale vlakken met bemetselingsstenen in stand te houden.

3. Wandconstructie volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat organen zijn voorzien om de balken in radiale richting onder mechanische voorspanning tegen de 25 bemetselingsstenen gedrukt te houden.

4. Wandconstructie volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de metalen balken en/of de bevestigingsmiddelen daarvoor, althans ten dele zijn uitgevoerd als zogenaamde “heat pipes”. 30 1008625 - 12-

5. Wandconstructie volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de metalen balken van een kanaal en van aan- en afvoermiddelen zijn voorzien welke op een koelvloeistofcircuit zijn aangesloten.

6. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de metalen balken uit een metaal zijn vervaardigd hetgeen overwegend uit koper bestaat.

7. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat 10 de balken binnen het pantser onderbroken ringen vormen en/of verspringend gerangschikt zijn.

8. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat de balken binnen het pantser ringen vormen welke uit ten minste 10 en bij 15 voorkeur tussen 30 en 50 balken bestaan.

9. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 8, met het kenmerk, dat de balken aan de hete wandzïjde een gekromd oppervlak hebben overeenkomstig de plaatselijke kromtestraal van de wand. 20

10. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 8, met het kenmerk, dat de balken aan de hete wandzijde vlakke oppervlakken hebben die tezamen een regelmatige veelhoek vormen.

11. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 10, met het kenmerk, dat de balken zich over 15 a 30 cm in radiale richting vanaf het pantser uitstrekken.

12. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 11, met het kenmerk, dat de balken verticaal op afstanden van tussen 40 en 80 cm zijn geplaatst. 30 1008625 - 13 -

13. Wandconstructie volgens één der conclusies 5 tot en met 12, met het kenmerk, dat het debiet van het vloeistofcircuit door de balken is ingesteld op een warmteafvoer van > 50 % van de totale warmte-afvoer uit de wand,

14. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 13, met het kenmerk, dat de bemetseling in radiale richting uit één laag stenen bestaat, welke van verschillende lengte respectievelijk tot nabij het pantser en tot tegen de balken reiken.

15. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 13 met het kenmerk, dat de bemetseling in radiale richting uit twee lagen stenen bestaat waartussen de voeg per horizontale laag stenen in radiale richting verspringt.

16. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 15, met het kenmerk, dat 15 de voegen tussen het pantser en balken, tussen het pantser en bemetselingsstenen, respectievelijk tussen in radiale richting aansluitende stenen zijn opgevuld met een plastische, thermisch hooggeleidende massa.

17. Wandconstructie volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de massa een bij 20 hoge temperatuur verdampende teercomponent bevat.

18. Wandconstructie volgens conclusie 14 of 15, met het kenmerk, dat de massa een metaal of een metaallegering bevat met een smeltpunt of een smelttraject tussen 200 en 1100 °C, bij voorkeur tussen 200 en 660 °C. 25

19. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 18, met het kenmerk, dat de radiaal verlopende voegen tussen bemetselingsstenen het metaal, of de metaallegering, volgens conclusie 18, en bij voorkeur tin bevatten.

20. Wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 19, met het kenmerk, dat de bemetseling bestaat uit stenen uit grafiet en/of uit halfgrafiet en/of uit 1008625 - 14- koolstofhoudende stenen met porieën < 1 pm en een warmtegeleidingscoëfficient λ > 15 w/m °C.

21. Schachtoven, in het bijzonder een hoogoven, omvattende een wandconstructie, in 5 het bijzonder voor de haard, volgens één der conclusies 1 tot en met 20.

22. Metalen balk, geschikt voor gebruik in de wandconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 20, met het kenmerk dat hij althans nabij de uiteinden is voorzien van bevestigingsmiddelen. 10

23. Metalen balk volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de balk en/of de bevestigingsmiddelen daarvoor, althans ten dele, zijn uitgevoerd als zogenaamde “heat pipes”.

24. Metalen balk volgens conclusie 22 of 23, met het kenmerk, dat de balk in zijn lengterichting met een kanaal is voorzien en dat de bevestigingsmiddelen zijn uitgevoerd als aan- en afvoermiddelen die op dit kanaal aansluiten.

25. Metalen balk volgens conclusie 22, 23 of 24, met het kenmerk, dat hij is 20 vervaardigd uit een metaal hetgeen overwegend uit koper bestaat. 1008625