NL8602492A - Koelbare bemetselde wandconstructie en koelplaten als deel uitmakende daarvan. - Google Patents

Description

HO 622 NL

b- · ' 4 t ; KOELBARE BEMETSELDE WANDCONSTRUCTIE EN KOELPLATEN ALS DEEL UIT- 1 ! MAKENDE DAARVAN.

t *

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Frank KAPTEIN te BEVERWIJK

De uitvinding heeft betrekking op een koelbare bemetselde wandconstructie, bijvoorbeeld voor een hoogoven, omvattende een stalen mantel met tegen de binnenzijde een vuurvaste bekledings-laag, waarbij op regelmatige afstanden openingen in de mantel, met 5 daarachter uitsparingen in de bekledingslaag, zijn aangebracht, waarin holle, plaatvormige elementen (de "koelplaten") kunnen reiken, welke losneembaar zijn verbonden met de mantel en welke zijn voorzien van toe- en afvoeropeningen voor koelvloeistof.

Een dergelijke wandconstructie wordt veelvuldig toegepast bij 10 schachtovens, in het bijzonder bij hoogovens, doch de toepasbaar heid van de uitvinding beperkt zich niet tot deze installaties.

Met name bij een hoogoven dienen de koelplaten voor het afvoeren van warmte uit het inwendige van de oven, teneinde oververhitting van de bekledingslaag en van de stalen mantel te voorkomen.

15 Tevens hebben de, meestal uit koper gegoten, koelplaten een steunende functie, teneinde relatieve verplaatsing van de bekledingslaag en de mantel te beperken.

Bij moderne hoogbelaste en onder overdruk bedreven hoogovens dienen de koelplaten gasdicht aan de mantel bevestigd te zijn, 20 waarbij hetzij flensverbindingen of lasverbindingen worden toegepast.

Een bezwaar van de beschreven bekende constructie bestaat daarin dat de mantel op vele plaatsen verzwakt wordt door de openingen. De constructie die in de praktijk vaak wordt toegepast 25 en voldoende sterkte heeft, is het resultaat van een afweging tussen enerzijds de kosten van een aanmerkelijk dikkere mantel- 8602492 4 t

- 2 - HO 622 NL

constructie en anderzijds de toepassing van minder koelplaten, waarbij met een geringere koeling genoegen wordt genomen. Speciaal indien een hoogoven op hoge produktie wordt bedreven, zal de daarbij benodigde koelcapaciteit een extra dikke en dus kostbare 5 mantelconstructie noodzakelijk maken. Bij het moderniseren van bestaande hoogoveninstallaties is men veelal gebonden aan de aanwezige mantelconstructie. Een vergroting van de koelcapaciteit door het extra bijplaatsen van koelplaten stuit daarbij op het bezwaar dat dit een ontoelaatbare verzwakking van de mantel tengevolge zou 10 hebben. De uitvinding heeft daarom allereerst ten doel om een constructie te verschaffen waarbij de dikte van het mantelmateriaal beperkt kan blijven.

Een verder doel van de uitvinding is het de mogelijkheid te geven in hoogovens met een bestaande mantel de koelcapaciteit te 15 vergroten.

Nog weer een verder doel van de uitvinding is het om met vergroting van het koelvermogen de gewichtshoeveelheid benodigd koper voor de koelplaten te verminderen. Verdere voordelen van de uitvinding zullen hierna nog worden toegelicht.

20 De uitvinding is in haar doelstelling geslaagd door de wand- constructie zo uit te voeren dat tenminste een deel van de uitsparingen in de richting vanaf de mantel een verwijding heeft, en dat in elk van zulke uitsparingen een samenstel van meerdere aan elkaar grenzende koelplaten passend is aangebracht, waarvan ten-25 minste een eerste evenwijdige tot licht taps toelopende zijwanden bezit, terwijl van ieder der overige koelplaten de grootste breedte toestaat dat zij na de eerste koelplaat achtereenvolgens door een mantelopening naar buiten toe uitgenomen kunnen worden.

Dit heeft de volgende voordelen. Bij bestaande ovens kan het 30 koelend vermogen vergroot worden, zonder dat de mantel verstevigd hoeft te worden.

Bij nieuw te ontwerpen ovens kan, bij een gewenste koelcapaciteit, volstaan worden met de toepassing van dunner mantelmateriaal. Verder blijkt dat een geringere hoeveelheid koper voor de koel-35 platen vereist is. De verwijding kan bijvoorbeeld de vorm hebben van een afgeknotte gelijkbenige rechthoekspiramide, waarbij het bovenvlak gevormd wordt door de opening in de mantel. Onder een gelijkbenige rechthoekspiramide wordt een piramide verstaan met een grondvlak in de vorm van een rechthoek, waarop zijvlakken staan in 8602492 ψ

- 3 - HO 622 NL

« de vorm van gelijkbenige driehoeken. De koelplaten dienen passend in deze ruimte te worden aangebracht, maar moeten tevens weer verwijderd kunnen worden.

Te dien einde is een eerste koelplaat met evenwijdige tot 5 licht taps toelopende zijwanden uitgerust. De verwijding wordt begrensd door de vuurvast bekledingslaag. De verwijding in de vorm van de afgeknotte piramide vraagt een vrij gecompliceerde construc-tiewijze.

Een eenvoudiger constructie wordt verkregen door de verwijding 10 uit te voeren met een in breedterichting trapeziumvormig verloop. In deze opening kunnen meerdere koelplaten aangebracht worden. Teneinde deze passend in de opening aan te brengen, moet de maatvoering van de koelplaten die in eenzelfde opening worden gebruikt, nauwkeurig op elkaar afgestemd zijn. Bij een daarentegen slechte 15 passing neemt het koelend vermogen af. De toepassing van extra koelplaten betekent verder dat meer aan- en afvoerpijpen toegepast moeten worden, wat tot hoge kosten leidt.

De voordelen van de uitvinding worden nochtans op eenvoudige wijze en tegen beperkte kosten bereikt, indien het samenstel uit 20 slechts twee koelplaten bestaat. Moderne ovens worden onder hoge druk bedreven. Deze omstandigheid eist een gasdichte afdichting van de mantel. De koelplaten die in de uitsparingen achter de openingen in de mantel steken, dienen derhalve zodanig met de mantel te worden verbonden dat een gasdichte afdichting verkregen wordt.

25 Aanlassen van de koperen koelplaten aan de stalen mantel is niet goed mogelijk. Ook aanlassen van naastliggende koelplaten is niet goed mogelijk.

Deze problemen zijn echter opgelost doordat de koelplaten van het type zijn met een om het achtereinde aangegoten staalband, 30 welke via een enkele aangelaste dekplaat zijn verbonden met de mantel, en waarbij de aangrenzende delen van de staalbanden voor de verschillende koelplaten direct tegen elkaar zijn gelast.

Bij aanlassen van de naastliggende koelplaten kan de aanhechting van de staalband aan het koper aangetast worden. Dit kan 35 voorkomen worden door de aangrenzende delen van de staalbanden voor naastliggende koelplaten naar achteren verlengd uit te voeren. Doordat de koelplaten doorgaans afgeronde hoeken hebben, blijkt het gasdicht aanlassen ter plaatse van de aangrenzing der koelplaten en de dekplaat moeilijkheden te geven. Dit kan worden verbeterd door 8602492 r

- 4 - HO 622 NL

ter plaatse waar aangrenzende koelplaten tegen elkaar raken» extra afdichtingsstrippen op de dekplaten en aan de staalbanden te lassen. Dit heeft verder het voordeel dat het lassen sneller kan gebeuren.

5 Het blijkt verder een voordelige wandconstructie te geven indien de eerste koelplaat een enkelvoudig heen en terug verlopend vloeistofkanaal, en de tweede koelplaat een tweevoudig heen en terug verlopend vloeistofkanaal bevat.

Het heeft de voorkeur dat de twee koelplaten met hun toe- en 10 afvoeren in serie doorstroomd gekoppeld zijn, waarbij de koppel-leiding op de koelplaten aansluit ten weerszijden van de toe- en afvoerleidingen naar het samenstel van de twee koelplaten.

Het extra benodigde pijpenwerk kan zodoende beperkt gehouden worden. De verwijdering van koelplaten uit de uitsparingen kan door 15 de soms nauwe passing op moeilijkheden stuiten. Een en ander valt te vergemakkeijken door de koelplaten te voorzien van naar achteren uitstekende demontage-ogen.

Voorts verdient het de voorkeur dat het demontage-oog voor de eerste koelplaat dwars op het vlak van de dekplaat is aangegoten, 20 terwijl dat voor de tweede koelplaat wordt gevormd door twee tegenoverliggende doorboorde uitstulpingen aan de staalband.

Er worden verder uitsluitende rechten gevraagd voor koelplaten zoals ze in de wandconstructie volgens de uitvinding kunnen worden toegepast.

25 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de figuren.

Figuur 1 toont een deel van een doorsnede van de wandconstructie volgens de uitvinding, ter hoogte van enkele uitsparingen.

30 Figuur 2 toont een uitsparing met de daarin opgenomen koel- platen in doorsnede.

Figuur 3 toont een front-aanzicht van de koelplaten en een doorsnede volgens de lijn A-A van dit frontaanzicht.

Figuur 4 toont een perspectivisch beeld van de koelplaten in 35 een uitsparing.

In figuur 1 is een wandconstructie bestaande uit een vuurvaste bekleding 1 en een mantel 2 getoond. In de mantel 2 is op een aantal plaatsen een opening 3 aanwezig waarachter zich een uitsparing 4 in de vuurvaste bekleding 1 bevindt. De uitsparing 4 8602492 ♦

- 5 - HO 622 NL

bezit een bij voorkeur trapeziumvormige verwijding gaande in de richting van de opening 3 naar de vuurvaste bekleding 1.

In figuur 2 is aangegeven dat in de uitsparing 4 koel-platen 5, 6 zijn aangebracht die de uitsparing 4 voor een groot 5 deel opvullen. In figuur 2 is de toepassing van twee koelplaten getoond. Hierbij is koelplaat 6 uitgevoerd met evenwijdige tot licht taps toelopende zijwanden 7, 8, zodat deze koelplaat 6 op eenvoudige wijze uit de uitsparing 4 getrokken kan worden.

De grootste breedte van de koelplaat 5 is zodanig dat deze nog 10 door de opening 3 gevoerd kan worden, nadat koelplaat 6 verwijderd is. In aangebrachte toestand van de koelplaten 5, 6 in de uitsparing 4 is de opening 3 verder afgewerkt met een afdekplaat 9 die gelast is tegen de mantel 2 en tegen de staalband 10, welke is aangegoten tegen koelplaat 5 en tegen de staalband 11 van koelplaat 6 15 (zie ook figuur 3).

Verder is een afdichtingsstrip 12 tegen de afdekplaat 9 en de staalbanden 10 en 11 gelast teneinde een goede gasafdichting te verkrijgen, en zijn de staalbanden 10 en 11 met hetzelfde doel waar zij aan elkaar grenzen aan elkaar gelast .

20 In de getoonde uitvoeringsvorm in figuur 2 is koelplaat 6 voorzien van een enkelvoudig heen en terug verlopend vloeistof-kanaal 13 en is de koelplaat 5 voorzien van een tweevoudig heen en terug verlopend vloeistofkanaal 14.

Figuur 2 toont eveneens de koppelleiding 15 welke de afvoer 16 25 van koelplaat 5 koppelt met de toevoer 17 van koelplaat 6, welke toe- en af voer liggen aan weerszijden van de toevoer 18 en de afvoer 19. Door deze koppelleiding 15 kunnen de koelplaten 5, 6 in serie doorstroomd worden. Het samenstel van koelplaten 5, 6 is daarmee via de toevoer 18 en de afvoer 19 als een conventionele 30 enkele koelplaat aansluitbaar op de overige onderdelen van de niet getekende koelinrichting.

In figuur 4 is getoond dat ter plaatse waar staalband 10 van koelplaat 5 en staalband 11 van koelplaat 6 aan elkaar raken, deze staalbanden 10, 11 een verlenging 20, 21 hebben. Het aanlassen van 35 de staalbanden 10 en 11 kan hierdoor zonder gevaar voor lossen van staalband en koper, waaruit de koelplaten 5, 6 bestaan, geschieden. Koelplaat 6 is verder voorzien van een dwars op het vlak van de dekplaat 9 aangegoten demontage-oog 22, en koelplaat 5 is voorzien 8602492 4 >

- 6 - HO 622 NL

van twee doorboringen 23, 24 welke zijn aangebracht in een verlenging van de staalband 10.

Uitvoeringsvoorbeeld 5 In een toepassing bij een hoogoven met een haarddiameter van ongeveer 11 m waarin iedere opening 3 in de mantel 2 een breedte had van 500 mm, bleek het mogelijk een koelcapaciteit te realiseren behorende bij een openingsbreedte van 636 mm volgens een conventioneel ontwerp. Deze vergrote koelcapaciteit kon worden bereikt 10 bij een manteldikte welke 21% lager was dan gebruikelijk.

Een verder voordeel was dat ten opzichte van het genoemde conventionele ontwerp 18% minder koper voor de koelplaten nodig was en dat voor de dekplaten eveneens een materiaalreductie van 20% mogelijk was. De toepassing van meerdere koelplaten volgens de uit-15 vindingen maakte anderszins noodzakelijk dat meer vuurvast bekle-dingsmateriaal en enig extra pijpenwerk benodigd was.

Per opening 3 in de mantel 2 resulteerde bij de betreffende hoogovens een kostenvoordeel van ongeveer ƒ 140,-.

Voor de gehele hoogoven, welke 2000 openingen voor koelplaten 20 heeft, betekent dit een bijkomend financieel voordeel van ongeveer ƒ 280.000,-, naast het door de uitvinding gestelde doel van een verbeterde koelcapaciteit.

25 30 35 8602492

Claims (11)

1. Koelbare bemetselde wandconstructie, bijvoorbeeld van een 5 hoogoven, omvattende een stalen mantel met tegen de binnen zijde een vuurvaste bekledingslaag, waarbij op regelmatige afstanden openingen in de mantel, met daarachter uitsparingen in de bekledingslaag, zijn aangebracht, waarin holle plaatvormige elementen (de "koelplaten") kunnen reiken, welke los- 10 neembaar zijn verbonden met de mantel, en welke zijn voorzien van toe- en af voer openingen voor koelvloeistof, met het ken merk, dat tenminste een deel van de uitsparingen in de richting vanaf de mantel een verwijding heeft, en dat in elk van zulke uitsparingen een samenstel van meerdere aan elkaar 15 grenzende koelplaten passend is aangebracht, waarvan tenminste een eerste evenwijdige tot licht taps toelopende zijwanden bezit, terwijl van ieder der overige koelplaten de grootste breedte toestaat dat zij na de eerste koelplaat achtereenvolgens door een mantelopening naar buiten toe uitgenomen 20 kunnen worden.

2. Wandconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verwijding een in breedterichting trapeziumvormig verloop heeft. 25

3. Wandconstructie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het samenstel uit twee koelplaten bestaat.

4. Wandconstructie volgens één der conclusies 1-3, met het ken- 30 merk, dat de koelplaten van het type zijn met een om het achtereinde aangegoten staalband, welke via een enkele aangelaste dekplaat zijn verbonden met de mantel, en waarbij de aangrenzende delen van de staalbanden voor de verschillende koelplaten direkt tegen elkaar zijn gelast. 35

5. Wandconstructie volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de aangrenzende delen van de staalbanden voor naastliggende koelplaten naar achteren verlengd zijn uitgevoerd. 8602492

6. Wandconstructie volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat ter plaatse waar aangrenzende koelplaten tegen elkaar raken, extra afdichtingsstrippen op de dekplaten en aan de staal-banden zijn gelast. 5

7. Wandconstructie volgens één der conclusies 3-6, met het kenmerk, dat de eerste koelplaat een enkelvoudig heen en terug verlopend vloeistofkanaal, en de tweede koelplaat een tweevoudig heen en terug verlopend vloeistofkanaal bevat. 10

7. HO 622 NL

8. Wandconstructie volgens een der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat de twee koelplaten met hun toe- en afvoeren in serie doorstroomd gekoppeld zijn, waarbij de koppelleiding op de koelplaten aansluit ter weerszijden van de toe- en afvoer- 15 leidingen naar het samenstel van de twee koelplaten.

8. HO 622 NL

9. Wandconstructie volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de koelplaten zijn voorzien van naar achteren uitstekende demontage-ogen. 20

10. Wandconstructie volgens conclusie 9, in combinatie met conclusies 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat het demontage-oog voor de eerste koelplaat dwars op het vlak van de dekplaat is aangegoten, terwijl dat voor de tweede koelplaat wordt gevormd 25 door twee tegenoverliggende doorboorde uitstulpingen aan de staalband.

11. Koelplaten als deel uitmakende van de wandconstructie volgens één der conclusies 1 t/m 9. 30 35 A 8602492