DE2221639C3 - Ausmauerung von Seitenwandteilen eines Ofens, insbesondere eines Hochofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausmauerung von im wesentlichen lotrechten Seitenwandteilen eines Ofens, insbesondere eines Hochofens, die im Betrieb mit einer Schmelze in Berührung stehen, wobei sich diese Ausmauerung unmittelbar an den bestehenden Ofenboden anschließt und aus feuerfesten Elementen besteht.

Beim Anheizen insbesondere eines Hochofens erhöht sich die Temperatur der feuerfesten Zustellung und erreicht an deren Innenseite Werte, welche den im Ofen vorherrschenden Temperaturen entsprechen, d. h. etwa 1400° C für Eisenschmelzen. Dabei besitzt das feuerfeste Futter die Tendenz, sich unter Wärmeeinfluß auszudehnen. Die Temperatur des Ofenbodens erhöht sich ebenfalls, so daß seine Dicke zunimmt und mithin das Wandfutter in Aufwärtsrichtung zu verschieben bestrebt ist.

In vielen Fällen ist der Ofen jedoch derart ausgelegt, daß sich das feuerfeste Futter nicht frei in Aufwärtsrichtung ausdehnen kann. Insbesondere im Falle eines Hochofens stellen zahlreiche die Ofenwand durchsetzende Elemente, wie die Reihen von Winddüsen und die Eisen-Abstichlöcher, ein Hindernis für eine solche Aufwärtsausdehnung des Futters dar. Dies führt dazu, daß die Ausmauerung der Ofenwand hohen Druckkräften ausgesetzt wird. Bei kleineren öfen bewirkt dieser Druck eine gute Abdichtung der Ausmauerung, ohne schädliche Auswirkungen mit sich zu bringen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den heutigen Hochöfen mit zunehmenden Abmessungen und höheren Ausstoßleistungen die thermische Ausdehnung des feuerfesten Wandfutters schwerwiegende Probleme aufwirft. Insbesondere besteht dabei die Gefahr eines Zerquetschens der feuerfesten Elemente, aus welchen die Ausmauerung der Ofenwand aufgebaut ist. Dieses Zerquetschen, das auf die hohen lokalen Druckspannungen zurückzuführen ist, kann zu einer erheblichen Verkürzung der Betriebslebensdauer der Ausmauerung führen.

Da die feuerfesten Elemente übereinandergestapelt sind, ist es unmöglich oder sehr schwierig, eine Lösung dieses Problems dadurch zu erreichen, daß Dehnfugen zwischen den aufeinander aufliegenden Elementen

ίο vorgesehen werden. Es ist zwar denkbar, daß die feuerfesten Elemente mit etwas geneigten oder schräggestellten Ober- und Unterseiten versehen werden, so daß im kaken Zustand freie Fugen zwischen den gestapelten feuerfesten Elementen vorhanden sind, die an der Innenseite weiter sind und deren Weite bzw. 3reite zur Außenseite hin abnimmt. Bei richtiger Bemessung und Formung würde diese Lösung eine Ausdehnmöglichkeit bieten, die in jedem beliebigen Bereich der tatsächlichen beim Aufheizen auftretenden Ausdehnung entspricht In der Praxis hat es sich jedoch als unmöglich erwiesen, die Innenwand des Ofens zu annehmbaren Kosten auf diese Weise auszubilden. Außerdem besteht dabei die Gefahr, daß sich die Fugen nicht vollständig schließen, so daß die Metallschmelze.

auch infolge der in den betreffenden Bereichen des Ofen-Unterteils herrschenden hohen Drücke, zwischen den Elementen nach außen hindurchdringen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Seitenwandausmauerung der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei der ein Auftreten hoher Druckspannungen und damit ein Zerquetschen der Elemente vermieden wird, die aber dennoch fugenlos dicht ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Zwischenlagen aus geschichtetem Verbundmaterial, dessen einzelne Schichten über unterschiedliche Temperaturbereiche verlaufende Erweichungspunkte besitzen.

Dadurch wird die mit dem Anheizen des Ofens verbundene Ausdehnung der feuerfesten Elemente kompensiert und ein Aufbau schädlicher Spannungen vermieden. Es entsteht eine fugenlose Ausmauerung, in der die Zwischenlagen in unterschiedlichen Temperaturbereichen in unterschiedlichem Umfang erweichen, so daß die plattenförmigen Zwischenlagen in dem Maße erweichen, als ihr Raum zur Aufnahme der Ausdehnung der benachbarten feuerfesten Elemente benötigt wird.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung bestehen die Zwischenplatten aus mindestens zwei Schichten, von denen mindestens eine bei einer Temperatur von 200 bis 600° C und mindestens eine andere bei einer Temperatur von 600 bis 1100° C erweicht. Dadurch wird erreicht, daß bei etwa 200° C die ersten Erweichungserscheinungen der Zwischenlagen auftreten, so daß die ersten Ausdehnungen der feuerfesten Elemente aufgenommen werden können, wonach eine zunehmende Erweichung erfolgt, bis bei etwa 1100° C das Material der Zwischenlagen vollständig erweicht ist und die feuerfesten Elemente bei Betriebstemperatur

do des Hochofens fest aneinanderliegen.

Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, daß mindestens eine Schicht der Zwischenlagen eine Glasfasermatte ist und mindestens eine andere Schicht aus Asbestfasern besteht.

Zum Ausfuttern der Innenwand eines Hochofens zwischen dem Bodenstein und den Winddüsen oder den Abstichlöchern hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Zwischenlagen in einer Gesamtdicke

von bis zu etwa 0,4% der Gesamthöhe der feuerfesten Elemente in der sich zwischen den genannten Teilen erstreckenden Seitenwand vorliegen. Dies trifft insbesondere bei Verwendung von Kohlenstoffsteinen zu, wobei mit einer solchen Gesamtmenge an Zwischenlagen eine ausreichende Ausdehnungsmöglichkeit sowohl des Ofenbodens als auch der Sei ten wandteile bis hinauf zu den Winddüsen oder den Abstichlöchern in. der Ofenwand gewährleistet ist.

Aus der DE-AS 1433 509 ist zwar eine Herdraumwand, insbesondere eine Rückwand von Industrieöfen, z.B. Siemens-Martin-Öfen, bekannt, bei der an sich bekannte Einlagen zwischen die Steinreihen gelegt werden, um Unebenheiten auszugleichen, Steinbewegungen durch die Wärmedehnung zu vermindern und eine durchgehende Steinverfrittung zu unterbinden. Diese Einlagen sind jedoch zwischen die oberhalb des Bades angeordneten Steine der Innenwand gelegt Da die mittlere Badtiefe nur bis zu etwa 0,5 m bei einem Einsatz von etwa 500 t beträgt, steht die aus der DE-AS 14 33 509 bekannte Seitenwandausmauerung mil der Schmelze nicht in Berührung. Die mit der Schmelze in Berührung stehenden unteren Bereiche der Wand weisen keine Einlagen zwischen den Steinen auf, was auch im Einklang mit der bislang üblichen Praxis steht, nach der die Steine in diesem Bereich wegen der Gefahr des Eindringens von Schmelze möglichst dicht und fugenlos zugestellt werden. Außerdem erfolgt bei einem Siemens-Martin-Ofen eine regelmäßige Entleerung, so daß die Ausmauerung repariert bzw. neu zugestellt werden kann.

Aus der Literaturstelle Harders-Kienow »Feuerfestkunde«, Springer-Verlag 1960, S. 88 ist ebenfalls eine Seitenwandausmauerung eines Ofens bekannt, die nicht mit einer Schmelze in Berührung steht Die dort beschriebenen Dehnfugen können mit brennbaren Stoffen, wie Holz oder Pappe, ausgefüllt werden, die im Betrieb des Ofens verbrennen, so daß dadurch Raum für eine Wärmeausdehnung der Steine geschaffen wird. Bei einer Anwendung dieser bekannten Seitenwandausmauerung im Bereich der Schmelze würden jedoch die Einlagen sofort verbrennen, selbst wenn die Betriebstemperatur der Seitenwandausmauerung noch nicht erreicht ist, so daß keine kontinuierliche Ausdehnungsmöglichkeit für die feuerfesten Elemente bei fugenloser Wandausbildung erzielt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert

Die Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Vereinfachung einen lotrechten Schnitt durch einen Teil der Gestellwand und des Bodens eines Hochofens,

Da d«?r dargestellte Hochofenbereich mit Ausnahme der Abstichlöcher um die lotrechte Achse herum symmetrisch ausgebildet ist, sind nur die linke Seite der Gestellwand und des Bodens dargestellt

Der in der Zeichnung veranschaulichte Hochofen weist einen Stahlmantel 1 und eine Bodenplatte 2 auf. Auf der aus Stahl bestehenden Bodenplatte 2 sind Bodenschichten 3 bis 7 aufgebaut Auf der Bodenschicht

ίο 7 wiederum ist die Ausmauerung der Seitenwand aus feuerfesten Elementen in Schichten 8 bis 12 aufgebaut Die obere Schicht 12 ist von einer "Reihe von Windformen 13 umschlossen, die in verschiedenen Radialpositionen um den Ofen herum in diesen

<5 einmünden und am Stahlmantel 1 befestigt sind. Zwischen den Schichten 8 bis 12 und dem Stahlmantel 1 ist eine Schicht 14 aus Graphitmaterial angeordnet

Die feuerfesten Elemente der Schichten 8 bis 12 besitzen jeweils eine Dicke von etwa 60 cm. Zwischen diesen Elementen sind Füll- oder "iwischenlagen 15 mit einer Dicke von 2,0 mm angeordnet. Diese Zwischenlagen bestehen aus zwei Schichten, nämlich einmal einer Schicht aus Glasfasermatte und einer Schicht aus Asbestfasern. Dabei ist es unerheblich, weiche der beiden Schichten oben liegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zwischenlagen 15 aus mehr als zwei Schichten aufzubauen, bei denen sich beispielsweise Glasfasern und Asbestfasern gegenseitig abwechseln.

Es hat sich gezeigt, daß die auf diese Weise ausgefutterte Gestellwand eine wesentlich längere Betriebslebensdauer besitzt als die üblichen Gestellwände. Nach dem Abkühlen, bei Außerbetriebnahme eines solchen Ofens, zeigt es sich, daß die dem Ofeninneren zugekehrte Innenfläche der Seitenwandausmauerung keinerlei Zerquetschung oder Bruch aufweist, was auf sämtliche Schichten 8 bis 12 zutrifft.

Wenn das nicht näher dargestellte Eisen-Abstichloch ebenfalls eine nicht bewegbare, starr mit dem Stahlmantel 1 verbundene Konstruktion ist muß die lotrechte Ausdehnung des Bodens getrennt in einer unter diesem Abstichloch gelegenen Zone aufgefangen werden. In der Regel ist dies mit Hilfe nur einer einzigen, zwischen den Boden und die erste Wandschicht 8 eingefügten Zwischenlage 15 möglich.

Die Ausdehnung zwischen dem Abstichloch und den Winddüsen sollte in jedem Fall lokal getrennt durch Zwischenlagen aufgenommen werden. Waagerechte Dehnfugen oder Zwischenlagen zwischen den Bodenschichten haben sich insofern als nicht zweckmäßig erwiesen, als diese ein Hindernis für den Wärmefluß durch den Ofenboden darstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   t. Ausmauerung von im wessntlichen lotrechten Seitenwandteilen eines Ofens, insbesondere eines Hochofens, die im Betrieb mit einer Schmelze in Berührung stehen, wobei sich diese Ausmauerung unmittelbar an den bestehenden Ofenboden anschließt und aus feuerfesten Elementen besteht, gekennzeichnet durch Zwischenlagen (15) aus geschichtetem Verbundmaterial, dessen einzelne Schichten über unterschiedliche Temperaturbereiche verlaufende Erweichungspunkte besitzen.
2. 2. Ausmauerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen (15) aus mindestens zwei Schichten bestehen, von denen mindestens eine bei einer Temperatur von 200 bis 600° C und mindestens eine andere bei einer Temperatur von 600 bis 1100° C erweicht
3. 3. Ausmauerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht der Zwischenlagen (15) eine Glasfasermatte ist und mindestens eine andere Schicht aus Asbestfasern besteht
4. 4. Ausmauerung für die Seitenwand eines Hochofens zwischen dem Bodenstein und den Winddüsen oder den Abstichlöchern, nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen (15) in einer Gesamtdicke von bis zu etwa 0,4% der Gesamthöhe der feuerfesten Elemente (Schichten 8 bis 12) in der sich zwischen den genannten Teilen erstreckenden Seitenwand vorgesehen sind.