DE2738879C3 - Fluiddurchströmtes hohlplattenförmiges Kühlelement - Google Patents

Description

2. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

ment ist jedoch für die Kühlung von Hochofenwänden unbrauchbar. Während der Kupolofen diskontinuierlich betrieben und nur relativ kurzfristig auf relativ niedrige Temperaturen erhitzt wird, werden Hochöfen kontinuierlich über mehrere Jahre hinweg bei Temperaturen von gut 1600^cC in der Rast betrieben. Unter solchen unvergleichbar höheren und längerfristigen mechanischen und thermischen Belastungen im Hochofen würde das bekannte gekrümmte und durch die Schlacken schicht nur unzulänglich geschützte Kühlelement nicht nur selbst reißen, sondern durch die im Kühlelement auftretenden thermischen Spannungen auch Risse in der Ofenauskleidung herbeiführen. Darüber hinaus wäre das bekannte Kühlelement auch nicht für den

is Kohlensack eines Hochofens einsetzbar, da in diesem Bereich praktisch noch keine Schlackenbildung eintritt Ein weiterer prinzipieller Nachteil des bekannten Kühlelementes liegt darin, daß seine zum Inneren des

3. Kühlelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafel (10) Teil eines eine größere Kühlflächeneinheit bildenden Verbundes aus mehreren gleichen Tafeln (10) ist.

4. Kühlelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafel (10) mit weiteren gleichen Tafeln (10) in Reihe geschaltet ist

Ofens weisende Wand wegen der hohen thermischen

zeichnet, daß die das feuerfeste Material bildenden 20 und mechanischen Belastung sehr viel stärker ausgebil-Platten (24) aus Siliciumcarbid bestehen. det sein muß als die Außenwand des Kühlelementes.

Dadurch -vird das bekannte Kühlelement teuer und schwer und ist von vornherein rißgefährdet

Der Erfindung liegt angesichts dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein fluiddurchströmtes hohlplattenförmiges Kühielement für Hochofenwände, speziell im Bereich des Kohlensacks eines Hochofens, zu schaffen, das mechanisch und thermisch hoch belastbar und dennoch kostengünstig herstellbar ist Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Kühielement der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist

Die Erfindung schafft also ein tafelförmiges Kühlelement, das als integrierten Bestandteil auf seiner dem Inneren des Ofens zugekehrten Oberfläche eine Verkleidung aus einem feuerfesten Material mit hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit aufweist Diese Innenverkleidung des Kühlelementes weist eine Waffel-

Die Erfindung betrifft ein fluiddurchströmtes hohlplattenförmiges Kühlelement für Hochofenwände, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Speziell ist das Kühlelement für den Kohlensack eines Hochofens bestimmt, also für einen Bereich des Hochofens, der sowohl thermisch als auch mechanisch ungewöhnlich hoch beansprucht ist, da er nicht durch

die erst in den tieferen Zonen des Hochofens gebildete 40 oder Wabenmusterstruktur oder eine kassettendecken-Schlacke und Schmelze umspült und dadurch geschützt artige^truktur aul i "

Eine solche Kühlplatte ist aus »Stahl und Eisen« 1976, S. 153—160 bekannt. Diese Kühlplatte besteht aus vier separaten, Kühlwasser führenden Stahlrohren, die in eine Gußeisenplatte eingegossen sind. Auf der dem Inneren des Ofens zugekehrten Oberfläche ist diese Platte mit zueinander parallel verlaufenden Rippen versehen, die zwischen sich Rinnen bilden, die ihrerseits mit feuerfestem Werkstoff ausgegossen sind.

Ein fluiddurchströmes hohlplattenförmiges Kühlelement für die flächige Innenkühlung eines Kupolofens ist aus der am 7. Mai 1953 ausgelegten deutschen Patentanmeldung ST 4 248 VIa 31a bekannt. Dieses Kühielement ist ein doppelwandiger zyÜndermantelförmiger Hohlkörper mit innerer Labyrinthführung für ein Kühlmittel. Die Krümmung dieses zylindermantelförmigen Kühlelementes ist dabei so gewählt, daß die Zylinderachse der Mantelflächen mit der Mittelachse des zu kühlenden Kupolofens zusammenfällt. Auf der dem Inneren des Ofens zugekehrten Seite trägt das bekannte Kühlelement Stifte mit pilzförmigen Köpfen, die radial in den Ofeninnenraum hineinragen, um ein besseres Halten des sich auf dem Kühlelement bildenden Schlackenüberzugs zu gewährleisten. Auf das Ofenmauerwerk kann dadurch im Bereich der Kühlelemente verzichtet werden.

Dieses bekannte, für Kupolöfen wirksame Kühlele-

Die mechanisch hochfeste feuerfeste Verkleidung des Kühlelementes besteht vorzugsweise aus Siliciumcarbid.

Das Kühlelement der Erfindung kann zu größeren Kühlflächen verbunden zusammengesetzt sein. Insbesondere in solchen Verbundstrukturen können mehrere Kühlelemente in Reihe geschaltet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel des Kühlelementes;

F i g. 2 das in F i g. 1 gezeigte Kühlelement in Draufsicht auf die Außenseite;

F i g. 3 das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Kühlelement im Längsschnitt; und

F i g. 4 das in den F i g. 1 bis 3 gezeigte Kühlelement in einer Draufsicht von der Ofeninnenseite her, teilweise weggebrochen.

Das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel

10 aus Gußstahl. Die Wände der Gußstahltafel sind dünn ausgebildet. Im Inneren dieser hohlen Tafel ist ein hermetisch abgedichtetes Kanalsystem 12 ausgebildet, in dem ein Wärmeträgerfluidstrom umläuft, genauer gesagt aufsteigt. Das Innere der Tafel 10 ist durch Trennwände 16 in mehrere rohrförmige Kanäle 14 unterteilt Die

rohrförmigen Kanäle 14 sind so angeordnet daß sie den in der Tafel 10 umlaufenden Fluidstrom sinusartig umgelenkt im Kühlelement aufwärts steigend führen. Der Wärmeträgerfluidstrom wird also unter wiederholter Umlenkung um 180° mit gegenläufigen Strömungsrichtungen quer zur Tafel allmählich über die gesamte Höhe der Tafel von unten nach oben geführt Dabei weist die Tafel an ihrem unteren Ende einen Zulaufstutzen 18 für das Wärmeträgerfluid und an ihrem oberen Rand einen Ablaufstutzen 20 für das Fluid auf. Durch diese Ausbildung des Tafelteils des Kühlelementes kann der Wärmeträgerfluidstrom im Inneren des Kühlelementes mit hoher Strömungsgeschwindigkeit geführt werden. Der Fluidstrom bespült und überstreicht dabei die gesamte Oberfläche der Tafel, die als Wärmeaustauschplatte wirkt und gewährleistet auf diese Weise eine sehr wirksame und homogene Flächenkühlung.

Das Kühlelement wird üblicherweise beim Einbau in die Hochofenwand zwischen den Ofenpanzer bzw. die äußere Ofenverkleidung, und die feuerfeste innere Ofenauskleidung eingesetzt wobei sie in die letztere eingefügt ist Dabei treten die Anschlußstutzen für den Fluidzulauf 18 und für den Fluidablauf 20 durch den Ofenpanzer hindurch nach außen aus.

Die dem Inneren des Ofens zugekehrte Oberfläche 22 der Tafel 10 ist mit einem wärmeleitenden feuerfesten Material verkleidet das gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit insbesondere gegen Abrieb, aufweist Als Werkstoff für die der Ofeninnenseite zugekehrte Verkleidung der Wärmeaustauschplatte bzw. des Kühlelementes, wird vorzugsweise Siliciumcarbid verwendet Diese Verkleidung des Kühlelementes, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiele eine Waffelstruktur aufweist besteht nach dem in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einzelnen, tafelartigen Formstücken oder Kassettenstücken 24, die zum Waffelmuster kassettendeckenartig zusammengesetzt sind. Diese einzelnen Kassetten 24 sind vorzugsweise in profükomplementäre Nester auf der dem Ofeninneren zugekehrten Oberfläche des Kühlelementes bzw. der Tafel 10, eingesetzt und durch eine Abdeckrasterplatte an ihren Rändern gehaltert Diese Abdeckrasterpiatte besteht vorzugsweise ebenfalls aus Gußstahl

Die Kühlelemente können zn mehreren in Reihe hintereinander geschaltet werden. Dabei ist die Art und Weise der Montage der Kühlelemente in den Hochofenwänden die gleiche, wie sie bereits in der DE-PS 26 38 990 vorgeschlagen ist

Durch die integrierte feuerfeste Innenverkleidung des Kühielementes kann die Tafel aus Gußstahl dünnwandig ausgebildet werden.

Die Kassettiemng der feuerfesten Innenverkleidung des Kühlelementes bzw. der Tafel 10, braucht nicht in der im Ausführungsbeispiel gezeigten Form unbedingt quadratisch zu sein, sondern kann auch in anderer geometrischer Aufteilung erfolgen. Weiterhin braucht bei Rasterelementausführung der Kassettierung die Befestigung der einzelnen feuerfesten Waffel- oder Kassettenelemente auf der Tafe> 10 nicht durch eine einheitliche Rasterblende zu erfolgen, sondern kann auch über gebräuchliche Einzelbefestigungen vorgenommen werden. Insofern erfindungswesentlich bei der Ausbildung der feuerfesten Innenverkleidung des Kühlelementes ist lediglich die waffelartige, wabenartige oder kassettendeckenartige Strukturierung der feuerfesten Innenverkleidung der Tafel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Fluiddurchströmtes hohlplattenförmiges Kühlelement für Hochofenwände, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) eine dünnwandig ausgebildete ebene Tafel (10) aus Gußstahl, die innen durch quer zum aufsteigenden Fluidstrom verlaufende Trennwände (16) sinusartig in eine Folge rohrartiger Kanäle (14) unterteilt ist, mit

b) zum Ofeninneren hin vorgesetzten, die Tafel (10) abdeckenden waffel-, waben- oder kassettendeckenartigen Platten (24) aus einem feuerfesten Material hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit