DE1758562B1 - Metallurgisches Gefaess,insbesondere Stahlwerkskonverter - Google Patents

Description

eines Ringes aus besonderem Guß vorsieht. Jedes der Mündungsring-Segmente benötigt deshalb Rohrleitungen zur Zu- und Abfuhr von Kühlwasser.

Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, den dem Stand der Technik anhaftenden Mangel einer unsicheren Lage der Kühlrohre zu beseitigen, d. h. den im Betrieb auftretenden Gegebenheiten besser gerecht zu werden, also bei Beschädigungen weder die Kühlwirkung unterbrechen zu müssen noch gezwungen zu sein, das Gefäß aus dem Betrieb zu ziehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, mehrere Kühlrohre schlangenförmig nebeneinander herlaufend auf der ihnen zugeteilten Kühlfläche zu verlegen und die einzelnen Kühlschlangen jeweils für sich getrennt mit ihrem Vorlauf teil an einen ge- ¹S meinsamen Kühlmittelverteiler und mit ihrem Rücklaufteil an einen gemeinsamen Sammler anzuschließen, wobei jeder Kühlschlange ein eigenes Absperrorgan zugeordnet ist. Tritt der Ausfall einer Kühlschlange auf, so bleiben die anderen, unbeschädigten »° Kühlschlangen funktionstüchtig. Man kann nunmehr die Kühlschlangen entsprechend der ihnen zudiktierten Kühlfläche verlegen, nämlich so, daß vorübergehend die benachbarten Kühlschlangen einen Teil der ausgefallenen Kühlleistung übernehmen. Wesentlich »5 ist dabei, daß keine Abschaltung der übrigen Kühlschlangen notwendig wird. Sieht man für jede Kühlschlange Absperrorgane vor, besteht der Vorzug, auch das Auslaufen von Kühlmittel sofort zu unterbinden. Dieser Lösung kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil in der Praxis immer wieder mit Teilen der Chargiervorrichtungen gegen das Gefäß gestoßen wird oder beim Beseitigen von Konverterbären während des Abtransportes ein Anecken im Mündungsbereich in Kauf genommen werden muß.

Die zweckmäßige Verlegung der Kühlschlangen, um eine breite Kühlwirkung einer meist in Schlingenform verlegten Rohrleitung zu erhalten, erfolgt nach der weiteren Erfindung so, daß jede einzelne Kühlschlange in einer oder mehreren, zwischen den anderen mit Abstand angeordneten Windungen in Form einer sogenannten mehrgängigen Schraubenlinie um ein rundes Gefäß verläuft.

Die Erfindung verbessert aber gleichzeitig auch die Kühlwirkung solcher Schlangen, so daß die in Betracht kommenden Wände einer weitaus intensiveren Kühlung unterworfen werden können. Bei den bekannten Lösungen ist die Wahl einer Doppelwandung stets mit Gefahren der örtlichen Überhitzung verbunden. Die Gründe liegen im Mangel eines genügend schnellen Wärmeüberganges vom erhitzten Teil auf das Kühlmittel. Die Erfindung vermag eine solche nachteilige Wirkung endlich restlos zu beseitigen, wobei sich zeigt, daß die Maßnahme Hand in Hand mit den betriebsnahen Forderungen geht: Es ist vorgesehen, daß der Kühlschlangenquerschnitt einesteils aus dem Gefäßmantel und anderenteils aus einem in Rohrlängsachsrichtung gespaltenen Rohrquerschnittsprofil gebildet ist. Das Kühlmittel berührt demnach direkt den zu kühlenden Mantel. Entsprechend ist der Wärmeübergangswiderstand zum Kühlmittel geringer. Ferner bestehen nur Außenschweißnähte, die immer zugänglich sind und ohne Schwierigkeiten in Betriebspausen wiederholt werden können. Es kommt darauf an, daß der Betriebsmann ohne fremde Hilfe solche Arbeiten in zuverlässiger Weise ausführen kann.

Die Erfindung setzt sich im Gegensatz zu vielen Vorschlägen, die nicht in die Praxis Eingang gefunden haben, auch mit dem Problem der Kühlmittel-Armaturen auseinander. Eine übersichtliche, leicht zugängliche Anordnung ergibt sich aus folgender Maßnahme: Die um den Mündungshut eines Stahlwerkskonverters verlaufenden Kühlschlangen führen mit ihren Enden zu einem im Bereich des Konverter-Tragringes angeordneten Verteiler, der an eine durch den Tragring und den hohlen Kippzapfen verlaufende Hauptleitung für das Kühlmittel angeschlossen ist.

Zwar besteht zwischen Tragring und Gefäß stets eine natürliche Temperaturdifferenz, die ein Wärmedehnungsvermögen voraussetzt, um die Leitungen vor Werkstoffschäden zu schützen, jedoch weist auch hier die Erfindung einen Weg, um dieser Schwierigkeit Herr zu werden. Zwischen Verteiler und Tragring-Hauptleitung ist ein Wärmedehnungs-Ausgleicher eingefügt. Solche Kompensatoren überbrücken unterschiedliche Wärmedehnungen von Tragring und Gefäß nach mehreren Richtungen.

Der Eigenheit des Betriebes metallurgischer öfen, die oft zum Entleeren oder zu anderen Zwecken gekippt werden müssen, kommt die Erfindung derart entgegen, daß am Ausgang des Kippzapfens als Verbindung zwischen der Hauptleitung und einer ortsfesten Kühlmittelentnahmestation eine Drehdichtung dient.

Drehdichtungen können für höhere Drücke und auf längere Betriebszeit wartungsarm gehalten werden. Diese Verbesserung bildet demnach eine den ortsgegebenen Verhältnissen anpaßbare Lösung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:

F i g. 1 bildet eine Teilansicht eines Konverterhutes mit Tragring und einem Kippzapfen, alle Teile nur, soweit notwendig, im Ausschnitt gezeichnet;

F i g. 2 ist ein Achsenschnitt entsprechend F i g. 1 des gekühlten Mantels eines Konverterhutes.

Der Stahlwerkskonverter 1 besitzt unter dem Mündungsring 2 seinen sogenannten Mündungshut 3. Letzterer ist auf den zylindrischen Teil 4 des Gefäßes 5 folgend angeschlossen. Den zylindrischen Gefäßteil 4 umgibt der Tragring 6, an dem Kippzapfen 7 befestigt sind. Während der Mündungsring 2 aus hitzebeständigen Werkstoffen bestehen kann und weitaus kräftiger bemessen ist, vermag für den Mündungshut 3 nur eine Materialstärke gewählt zu werden, die mit den maschinellen Einrichtungen bewältigt werden kann. Es hat sich auch gezeigt, daß eine größere Dicke des Hutes keine Vorteile wegen der gefürchteten Wärmespannungen bringt.

Eine Kühlung des Mündungshutes dagegen vermag die Ausnutzung der natürlichen Werkstoffestigkeit zu steigern. Zu diesem Zweck verlaufen die Kühlschlangen 8 in besonderer Form um den Mündungshut 3. Vom Verteiler 9 ausgehend besitzt jede Kühlschlange 8 einen Vorlauf teil 10 und einen ebensolchen Rücklaufteil 10 (in einen ähnlichen Verteiler mündend, der im Bereich des anderen Kippzapfens liegt), so daß je nach Größe des Gefäßes 5 jede der Kühlschlangen 8 etwa drei bis vier Windungen 11 besitzt. Es entspricht eine solche Anordnung derjenigen einer mehrgängigen Schraubenlinie. Der Abstand 12 zwischen zwei benachbarten Windungen 11 kann durch Einfügen weiterer Kühlschlangen 8 vermindert werden, wodurch die Mehrgängigkeit erhöht wird und die Kühlleistung steigt.

Der Querschnitt einer Kühlschlange 8 besteht aus einem halboffenen Profil 13 und dem Mündungshut-Mantel 14. Beide können durch äußere Schweißnähte verbunden sein oder aber auch durch ein besonderes Verfahren, wonach durch elektroinduktives Erhitzen eine Preßverbindung unter Umständen sogar unter Schutzgasatmosphäre fortlaufend hergestellt wird (Fig. 2).

Vom Verteiler 9 besteht eine Hauptleitung 15, die durch eine öffnung 16 des Tragringes 6 und den hohlen Kippzapfen 7 tretend bis zu einer weiter nicht dargestellten ortsfesten Kühlmittel-Entnahmestation führt. Mit dieser steht die Hauptleitung 15 über eine Drehdichtung in Verbindung.

Der Verteiler 9 wird an Verstärkungsringen 18 und 19 befestigt. Wärmedehnungen zwischen Tragring 6 und Gefäß 5 überbrückt der Wärmedehnungsausgleicher 17, der in die Hauptleitung 15 eingeschaltet ist.

Für jede einzelne Kühlschlange 8, die aus mehreren Windungen 11 besteht, sind Absperrventile 20 vorgesehen. Das Ausführungsbeispiel zeigt demnach für acht eigenständige Kühlschlangen 8 auch ebenso viele Absperrventile 20.

Das Prinzip der selbständigen Kühlschlangen 8 kann in mannigfaltiger Ausführungsform angewendet werden. Für eine große Anzahl von Windungen 11 mit höherer Gängigkeitszahl der Schraubenlinien kann die Hauptleitung 15 beispielsweise mit zusätzlichen Verteilern 9 rings um den Tragring 6 ausgestattet sein. Die Erfindung läßt sich auch an anderen öfen, die keinen runden Querschnitt besitzen, anwenden. Es brauchen auch nicht zwingend notwendig Schraubenlinien eingehalten zu werden. Der Verlauf der Kühlschlangen 8 kann beispielsweise etwa in Richtung der Gefäßlängsachse liegen. Dann ergeben sich Bilder des Verlaufs ähnlich wie Girlanden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Das Abschmelzen des Futters im Laufe von vielen Patentansprüche: Chargen läßt eine erhebliche Wärmemenge in den Ge fäßmantel eintreten, so daß dieser an einzelnen Zonen

1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahl- bis zur bleibenden Verformung beansprucht wird. Je werkskonverter, dessen Wandung zumindest teil- 5 größer die Abnutzung des Futters ist, desto höher weise hohl und mit Kühlmittel gefüllt ist, das in steigt die Temperatur im Gefäßmantel, insbesondere Rohren an thermisch hoch beanspruchte Gef äßzo- in der Zeit des stoßweisen Wärmeanfalls der Blaspenen zu- und ableitbar ist, dadurch gekenn- riode. Die Starrheit des Gefäßmantels bildet jedoch zeichnet, daß mehrere Kühlrohre schlangen- auch den Halt für das Futter. Eine gekühlte Wandung förmig nebeneinander herlaufend auf der ihnen io bietet demnach eine geringere Beanspruchung und zugeteilten Kühlfläche verlegt sind und die einzel- eine geringere Neigung zum Verziehen.

nen Kühlschlangen (8) jeweils für sich getrennt Es sind verschiedene Maßnahmen zur Gefäßküh-

mit ihrem Vorlaufteil (10) an einen gemeinsamen lung bekannt. Zunächst kann das Gefäß im Bereich Kühlmittelverteiler (9) und mit ihrem Rücklauf teil der Mündung mit doppelter Wandung versehen weran einen gemeinsamen Sammler angeschlossen 15 den, wobei das Kühlmittel durch den Kippzapfen sind, wobei jeder Kühlschlange (8) ein eigenes Ab- selbst geleitet wird (sowjetische Patentschrift 175 989; sperrorgan (20) zugeordnet ist. USA.-Patentschrift 3 345 058). Doppelwandungen

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sind nicht nur schwierig herzustellen, sondern auch zeichnet, daß jede einzelne Kühlschlange (8) in teuer. Tritt trotz Kühlung durch örtliche Erhitzung einer oder mehreren, zwischen den anderen mit 20 der Innenwand — der Stahlwerker spricht von einer Abstand (12) angeordneten Windungen (11) in »roten Backe« — eine Verwandlung des Kühlmittels Form einer sogenannten mehrgängigen Schrau- in Dampf ein, so läßt die Kühlwirkung rasch nach, benlinie um ein rundes Gefäß (5) verläuft. und es besteht die Gefahr eines völligen Durchbru-

3. Gefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, da- ches, wobei das gesamte übrige Kühlmittel ausläuft, durch gekennzeichnet, daß der Kühlschlangen- 25 Das Gefäß bedarf dann einer Reparatur, die nicht Querschnitt einesteils aus dem Gefäßmantel während einer Blaspause durchgeführt werden kann. (Mündungshut-Mantel 14) und anderenteils aus Vielmehr erfordert das Vorkommnis die Stillegung einem in Rohrlängsachs-Richtung gespaltenen des Gefäßes, die bekanntlich mit großen Kosten ver-Rohrquerschnittsprofil (13) gebildet ist. bunden ist.

4. Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch 30 Nach einem anderen bekannten Vorschlag soll die gekennzeichnet, daß die um den Mündungshut (3) Gefäßwandung überhaupt von Rohren gebildet wereines Stahlwerkskonverters (1) verlaufenden den, die vom Kühlmittel durchflossen werden (franzö-Kühlschlangen (8) mit ihren Enden zu einem im sische Patentschrift 1 473 423). Selbst wenn man die Bereich des Konverter-Tragringes (6) angeordne- Grundform des Gefäßes aus Einzelkörpern zusamten Verteiler (9) führen, der an eine durch den 35 menfügt, verbleibt dennoch das Problem, der Verbin-Tragring (6) und den hohlen Kippzapfen (7) ver- dung zwischen zwei aneinanderliegenden Rohrringen laufende Hauptleitung (15) für das Kühlmittel an- die Last der Ausmauerung mit Gefäß-Nutzinhalt aufgeschlossen ist. zubürden.

5. Gefäß nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Eine solche Verbindung, die durch Schweißen herzeichnet, daß zwischen Verteiler (9) und Tragring- 40 gestellt ist, weist aus Herstellungsgründen schon eine Hauptleitung (15) ein Wärmedehnungs-Ausglei- Eigenspannung auf, die unter Last zum Reißen des eher (17) eingefügt ist. Rohrwerkstoffes führt. Bei Undichtheit eines Rohres

6. Gefäß nach den Ansprüchen 4 und 5, da- dringt Luft in das Rohrleitungssystem ein und verurdurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Kipp- sacht die Bildung von wärmeisolierenden Dampfblazapfens (7) als Verbindung zwischen der Haupt- 45 sen. Das gesamte Gefäß zu kühlen, ist jedoch wegen leitung (15) und einer ortsfesten Kühlmittelent- der ungleichen Erwärmung an Boden und Mündung nahmestation eine Drehdichtung dient. wenig wirtschaftlich. Die Menge des benötigten Kühlmittels, die Anzahl der Anschlüsse und der Betriebsmittel steigt unangemessen hoch im Vergleich zum be-

50 wirkten Ergebnis. Der Austausch von Einzelrohren

erscheint nahezu unmöglich, weil das Schweißen von

innen nicht stattfinden kann. Das Gefäß wird jedoch durch äußere Einflüsse stark in Mitleidenschaft gezogen, denen man im rauhen Hüttenwerksbetrieb

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, 55 schwerlich ausweichen kann.

insbesondere einen Stahlwerkskonverter, dessen Wan- Zu den bekannten Maßnahmen, Teile von Gefäßen

dung zumindest teilweise hohl und mit Kühlmittel ge- zu kühlen, zählen gekühlte Mündungsringe, die man füllt ist, das in Rohren an thermisch hoch bean- mit einem Luftspalt zum Gefäßmantel anordnet (deutspruchte Gefäßzonen zu- und ableitbar ist. sches Gebrauchsmuster 1 961136). Zusätzlich ist in

Metallurgische Gefäße unterliegen einer natürli- 60 deren Innerem ein Hohlraum vorgesehen, in den chen Belastung durch die Wärme des schmelzflüssigen Kühlwasser zu- und abgeleitet wird, um die durch Inhaltes. Der durch die Ausmauerung dringende War- Wärmeleitung aus dem Mündungsbereich zugeführte mestrom erreicht bei einzelnen Erschmelzungsverfah- Wärme abzuführen. Die Kühlung von Mündungsrinren eine besondere Größe. gen erfolgt nicht nur zum Schutz des Gefäßes, sondern

Beim Sauerstoff-Aufblasverfahren führt aus der 65 eher, um eine allzufeste Verbindung des Konverter-Raffinationsarbeit stammendes Kohlenoxydgas durch auswurfes mit dem Gefäßmantel zu verhindern. Das das Überangebot von Sauerstoff zu einer Nachver- Reißen der überbeanspruchten Mündungsringe verbrennung der Abgase teilweise innerhalb des Gefäßes. hindert man, indem man von Anfang an nur Segmente