DE29616509U1

DE29616509U1 - Wandkühlelement für Schachtöfen

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Publication number: DE29616509U1
Application number: DE29616509U
Authority: DE
Original assignee: REA RHEIN EMSCHER ARMATUREN GM
Current assignee: REA RHEIN EMSCHER ARMATUREN GM
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2006-09-24
Also published as: EP0837144A1; DE29715971U1

Description

Wandkühlelement für Schachtofen

Die Erfindung betrifft ein Wandkühlelement für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, ' das im wesentlichen aus einem kastenartigen, ofenseitig am Hochofenpanzer in vertikaler Anordnung neben- und übereinander befestigbaren Kühlelementen besteht, das zwischen Wasserzu- und -auslauf eine innere Wasserführung aufweist und mit einer Schutzschicht, beispielsweise einer Mauerung, versehen ist.

Wandkühlelemente werden von der Innenseite eines Ofens an dem tragenden Element des Hochofens, und zwar am Hochofenpanzer angebracht. Zur Ofenseite hin werden die Wandkühlelemente wahlweise mit Spritzbeton oder einem Feuerfestmauerwerk versehen, was zum Schutz des Panzers gegen hohe Temperaturen erforderlich ist.

Die Aufgabe der Wandkühlelemente liegt also in der Kühlung des Hochofenpanzers, wodurch einerseits das Heraustreten der Wärme aus dem Ofen vermieden und andererseits die entsprechenden Einrichtungen geschützt werden sollen.

Die gattungsgemäßen Wandkühlelemente werden im Gießverfahren aus Grauguß (GGG) hergestellt. Für die zwischen Wasserzulauf und Wasserauslauf erforderliche Wasserführung werden bei der Herstellung in die Formen Rohre aus Stahl eingelegt und die

Zwischenräume in den kastenartigen Kühlelementen werden mit Kugelgraphitguß (GGG) ausgegossen. Bei dieser Art des Herstellungsverfahrens läßt sich ein Luftspalt zwischen den Rohren und dem Gußkörper nicht verhindern, wodurch in nachteiliger Weise der Wärmedurchgang von der heißen Seite ins Kühlwasser erschwert wird.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Wandkühleiemente mit einer solchen Wasserführung ist darin zu sehen, daß der Querschnitt der Rohre nur eine kleine Fläche bildet, um die anfallende große Wärmemenge abzuführen.

Die Herstellung der im Gießverfahren hergestellten Wandkühlelemente ist sehr aufwendig, wobei ein weiterer, wesentlicher Nachteil in dem extrem hohen Gewicht der einzelnen Kühlelemente zu sehen ist, wodurch die Montage am Hochofenpanzer erheblich erschwert wird. Üblicherweise werden die Wandkühlelemente mit sogenannten Hammerkopfschrauben am Panzer befestigt. Diese Anbringung erfordert beim Gießen entsprechende Ausnehmungen für die Schrauben, insbesondere für die Hammerköpfe . Die Schrauben werden auf der dem Ofen abgewandten Seite des Panzers mit Muttern gesichert, wobei zur Erzielung einer gasdichten Schraubverbindung zusätzliche Kappen um die Muttern herum am Panzer angeschweißt werden müssen.

Da vor dem Anbringen der Wandkühlelemente die Wasserzu- und ablaufe jeweils durch den Ofenpanzer zu führen sind, ist die Montage bzw. die Befestigung der Wandkühlelemente am Hochofenpanzer äußerst aufwendig und von der Handhabung her umständlich, da die hohen Gewichte zusätzlich eine Erschwernis darstellen.

Darüber hinaus stellt die für die Montage erforderliche große Anzahl von Öffnungen im Panzer eine Schwächung desselben dar.

Um eine Bindung zwischen den Wandkühlelementen und dem, einen zusätzlichen Schutz bildenden Mauerwerk oder Spritzbeton zu gewährleisten, sind die zum Ofen hin gerichteten Oberflächen der Kühlelemente mit entsprechenden Profilierungen versehen.

Neben den aus Grauguß (GGG) herstellbaren Wandkühlelementen sind vergleichbare Kühlelemente aus gewalzten Kupferblöcken bekannt, in welche zur Bildung der Wasserführung entsprechende Bohrungen eingebracht werden. Die der Länge nach in den Kupferblock eingebrachten Bohrungen werden am oberen und unteren Ende verschlossen und mit seitlich in die Fläche für den Wasserzu- und den -auslauf eingebrachten Bohrungen verbunden. Die Befestigung derartiger Kühlelemente am Hochofenpanzer ist ebenso wie die der Graugußkörper aufwendig und montageintensiv.

Neben den vertikal am Ofenpanzer angeordneten Wandkühlelementen sind des weiteren horizontale anzuordnende Kühlelemente bekannt, die in Öffnungen im Panzer eingesteckt und verschweißt werden. Für die Verbindung der Kühlelemente mit dem Panzer sind die Öffnungen im Panzer mit einem Rahmen oder entsprechenden Flanschen versehen, um das Kühlelement mit dem Ofenpanzer zu verbinden. Die horizontal durch den Ofenpanzer in den Ofen gerichteten Kühlelemente werden in Abstand nebeneinander und übereinander versetzt angeordnet, wodurch eine sogenannte Punktkühlung entsteht. Zwischen den Kühlelementen wird der entstehende Zwischenraum mit einem sehr dicken und aufwendigen Mauerwerk ausgemauert. Ein solches Mauerwerk ist insbesondere in der Montage sehr kostenintensiv. Kühlelemente und Mauerwerk werden gleichzeitig am Panzer eingebracht, wodurch eine sehr lange Montagedauer in Kauf zu nehmen ist.

Im Laufe der Betriebszeit verschleißt das Mauerwerk im Bereich zwischen den Kühlelementen, was sich sehr nachteilig auf den Ofenpanzer auswirkt, da dieser an den verschliessenen Stellen kaum gekühlt wird. Darüber hinaus bilden die Kühl-

elemente bei Verschleiß des Mauerwerks ungeschützte Kühlspitzen im Ofen, die in nachteiliger Weise große Wärmemengen aus dem Ofen ziehen.

Darüber hinaus benötigt das System der horizontalen Kühlelemete eine sehr aufwendige und teure_ Verrohrung außerhalb des Ofenpanzers. Des weiteren sind jährlich aufwendige Ausbesserungen des Mauerwerks im'Bereich der Schachtofen durchzuführen .

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wandkühlelement mittels vertikal anzuordnender Kühlelemente zu schaffen, das, herstellungstechnisch und wirtschaftlich betrachtet, eine große Vereinfachung darstellt, das bei Bedarf einen größeren Wärmeübergang erlaubt, das in der Form und Ausbildung der inneren Fläche des Ofenpanzers anpaßbar ist, und das darüber hinaus ohne Schwächung des Ofenpanzers eine bessere Handhabung und Montagevereinfachung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kühlelement als mindestens eine Kammer aufweisender Hohlkörper ausgebildet ist.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kühlelemente ist im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren einfach, wobei die Kammer im Hohlkörper eine große Fläche gewährleistet, mit deren Hilfe das Kühlwasser einen besseren Wärmeübergang ermöglicht. Die Kühlelemente können erfindungsgemäß als Ein- oder Mehrfachkammer ausgebildet sein. Die Herstellung kann in Form einer geschweißten Konstruktion oder mittels Gießverfahren durchgeführt werden. Um die Wasserführung in dem Hohlkörper bzw. in den Kammern über die gesamte Fläche zu vergleichmäßigen, können in verschiedenen Ausführungen Strömungskörper eingebracht werden.

Als Anschluß an ein Kreislaufsystem können die Kühlelmente mit einem offenen und geschlossenen Kühlwasserkreislauf betrieben werden.

Der Vorteil einer über die Fläche gleichmäßigen Kühlung kann mit einer geringeren Mauerung oder weniger Spritzbeton verbunden werden, wodurch effektiv eine Vergrößerung des Hochofenprofils erzielbar ist. Auch bei Verschleiß des Mauerwerks oder des Spritzbetons kann das über die Fläche wirkende Kühlelement die Aufgabe der Mauerung übernehmen und durch Bildung von Ansätzen, aus Schlacken und Eisen, einen wirksamen Schutz der Kühlelemente und damit des Panzers aufbauen.

Erfindungsgemäß können die Kühlelemente in Form von Hohlkörpern als eine Kammer oder Mehrfachkammer ausgebildet sein. Ebenso können die Kühlelemente eine äußere und eine innere Kammer aufweisen, die jedoch jeweils mit einem Wasserzu- und -auslauf versehen sind.

Ein besonderer Vorteil der als Hohlkörper ausgebildeten Kühlelemente liegt jedoch in der erfindungsgemäßen Aufhängung am Hochofenpanzer. Neben der vorteilhaften Anbringung der Kühlelemente, in dem eine Vielzahl von Öffnungen oder Bohrungen im Hochofenpanzer eingespart werden, ergibt sich ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlelemente dadurch, daß jede Kammer eines Kühlelementes nur mit einem Wasserzulauf und einem Wasserauslauf verbunden ist, wodurch die Anzahl der Bohrungen oder Öffnungen im Ofenpanzer gering gehalten werden kann.

Die für den Wasserzulauf und den Wasserauslauf vorgesehenen Bohrungen am oberen und unteren Ende eines jeden Kühlelementes sind mit einem Gewinde versehen, in welches zur Vereinfachung des Montagevorganges nach dem Aufhängen der Kühlelemente Rohrstutzen für den Wasseranschluß eingeschraubt werden können. Um die Bohrungen im Panzer, durch welche die

Wasserzu- und -abführungen durchgeleitet werden, gasdicht abkapseln zu können, werden diese mit Kondensatoren umgeben, die an einem Ende am Panzer und am anderen Ende am Zuführungsrohr angeschweißt werden.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren sind erfiiidungsgemäß Kühlelemente vorstellbar, deren äußere Form im Prinzip rechteckig ausgebildet ist, die aber bei Gewährleistung einer entsprechend flächenmäßig ausgebildeten Strömung in ihrer Form den Bedingungen und dem Verlauf des Ofenpanzers anpaßbar sind.

Bedingt durch die vertikale Anordnung der Kühlelemente und der großen Wassermenge in den Kühlelementen ist eine sehr gute Notfalleigenschaft {z.B. bei Stromausfall) durch den Betrieb als Verdampfungskühlung möglich. .

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im nachfolgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes in Draufsicht mit zwei nebeneinander angeordneten Kammern,

Figur 2 eine Seitendarstellung des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes mit besonderen Strömungskörpern,

Figur 4 eine Seitenansicht des in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ,

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes mit ineinander angeordneten Kammern,

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes mit einer speziellen Wasserführung und

Figur 7 eine besondere Ausführung der Strömungskörper.

Das in Figur 1 in schematisierter Draufsicht wiedergegebene Kühlelement 1 weist einen rechteckigen Grundriß und zwei nebeneinander angeordnete flache Kammern 2, 3 auf. Die Kammern 2, 3 sind im Gießverfahren in einem Arbeitsgang hergestellt oder im Schweißverfahren miteinander verschweißt worden.

Am unteren Ende weist das Kühlelement 1 bzw. weist jede Kammer 2, 3 einen Wasserzulauf 7 und am oberen Ende, jeweils zentral angeordnet, einen Wasserauslauf 8 auf. Die über die Höhe des Kühlelementes 1 in den Kammern. 2, 3 angedeuteten Strömungskörper 9 sind nicht zwangsläufig erforderlich, können aber auch andere Formen und Anordnungen aufweisen.

Aus der in Figur 2 wiedergegebenen Seitenansicht in einem Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist in einem Ausführungsbeispiel die Aufhängung am Hochofenpanzer 6 zu entnehmen. Auf der zum Hochofenpanzer 6 gerichteten Seite weisen die Kühlelemente 1 Haken 4 auf, die in am Hochofenpanzer 6 angeschweißte Haken 5 eingreifen. Zum Einsetzen der mit dem Kühlelement 1 über das Gewinde 13 verschraubbaren Wasserrohre 14 sind an vorgegebener Stelle im Hochofenpanzer 6 Öffnungen 15 vorgesehen. Mit Hilfe des Gewindes 13 werden die Rohre 14 gasdicht mit dem Kühlelement 1 verbunden, wobei der Zwischenraum zwischen dem Kühlelement 1 und dem Hochofenpanzer 6 mit einer Feuerfestmasse 16 ausgefüllt wird.

Das in Figur 3 in einer Draufsicht und in schematisierter Form angedeutete Beispiel eines Kühlelementes 1 mit zwei Kammern 2, 3 zeigt besondere Strömungskörper 9 im Bereich des Wasserzulaufs 7 und des Wasserauslaufs 8. Die Strömungskörper 9 gewährleisten, wie die Pfeile in der rechten unteren Bildhälfte zeigen, eine gleichmäßige Verteilung der Wasserströmung auch im Bereich der abgerundeten Ecken. Die in diesem Ausführungsbexspiel geradlinig in Längsrichtung der Kühlelemente 1 angeordneten Strömungskörper 9 tragen Sorge, daß die Strömung über die gesamte Höhe des Kühlelementes gleichmäßig über die Fläche verteilt wird. Eventuell ist es ausreichend, um eine gleichmäßige Verteilung der Strömung zu erzielen, nur den Bodenbereich oder mindestens den Bodenbereich der Kühlelemente 1 mit einer Profilierung zu versehen.

Wie aus den Ausführungsbeispielen nach den Figuren nicht zu entnehmen ist, können die zum Ofen gerichteten Oberflächen der Kühlelemente 1 mit entsprechenden Profilierungen versehen sein, die einen festen Eingriff mit dem Mauerwerk 17 oder dem Spritzbeton gewährleisten.

In Figur 5 ist in einer weiteren Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes 1 dargestellt, bei dem innerhalb der vorgesehenen Kammer 2 eine weitere Kammer 3 angeordnet ist, die unabhängig jeweils einen Wasserzulauf 7 und einen Wasserauslauf 8 aufweisen. Darüber hinaus sind die Strömungskörper 9 in der Kammer 3 schräg verlaufend angeordnet.

In dem im Schnitt in schematisierter Form wiedergegebenen Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes 1 nach Figur 6 weisen die Strömungskörper 9, die abwechselnd an den Rändern 11 und 12 angeordnet sind, eine besondere gangartige Wasserführung 10 auf. Der Wasserzulauf 7 und der Wasserauslauf 8 sind entsprechend der Wasserführung am Anfang und Ende angeordnet.

In Figur 7 sind in einem zwei Kammern 2, 3 aufweisenden Kühlelement 1 weitere Ausführungsbeispiele von dem Wasserzu- und Wasserablauf 7, 8 umgebenden Strömungskörpern dargestellt. Wie der durch die Pfeile vorgegebene Wasserverlauf zeigt, werden durch die nach unten offenen Strömungskörper 9 um den Wasserzulauf 7 herum die Flächen in den Ecken in vollem Umfang gekühlt. Die unterschiedlich größen Öffnungen der Strömungskörper 9 um den Wasserauslauf 8 herum gewährleisten ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung des Wassers.

	Kühlelement
	Kammer
	Kammer
- 10 -	Haken
	Haken
	Hochofenpanzer
Bezuaszeichenliste	Wasserzulauf
1	Wasserauslauf
2	Strömungskörper
3	gangartige Wasserführung
4	Seite eines Kühlelementes
5	Seite eines Kühlelementes
6	Gewinde
7	Wasserrohre
8	Öffnungen
9	Hinterfüllmasse
10	FF-Material
11
12
13
14
15
16
17

Claims

Wandkühlelement für Schachtöfen Schutzansprüche

1. Wandkühlelement für Schachtofen, insbesondere für Hochöfen, das im wesentlichen aus einem kastenartigen, ofenseitig am Hochofenpanzer in vertikaler Anordnung neben-. und übereinander befestigbaren Kühlelement besteht, das zwischen Wasserzu- und -auslauf eine innere Wasserführung aufweist und mit einer Schutzschicht, beispielsweise einer Mauerung, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (1) als mindestens eine Kammer (2; 3) aufweisender Hohlkörper ausgebildet ist.

2. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Hohlkörper geformte Kühlelement (1) mittels hakenartiger Aufhängeelemente (4, 5) am Hochofenpanzer (6) befestigbar ausgebildet ist.

3. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (1) jeweils aus zwei nebeneinander angeordnete Kammern (2, 3) aufweisenden Hohlkörpern besteht, die eine Einheit bilden {Fig. 1, Fig. 3) .

4. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kühlelement (1) aus einer inneren und einer äußeren Kammer {2, 3) besteht, die jeweils mit einem Wasserzu- und -auslauf (7, 8) versehen ist (Fig. 5).

5. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergleichmäßigkeit der Strömung in den Kammern (2, 3) Strömungskörper (9) vorsehbar sind.

6. Wandkühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskörper (9) in Form von Strömungsblechen eine gangartige Wasserführung (10) bildend, abwechselnd an den gegenüberliegenden Seiten (11, 12) eines Kühlelementes (1) befestigt sind, wobei der Wasserzulauf (7) am Anfang und der Wasserauslauf (8) am Ende der gangartigen Wasserführung (10) vorgesehen sind (Fig. 6).

7. Wandkühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskörper (9) eine tropfenartige Form aufweisen.

8. Wandkühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskörper (9) als schräg zur Strömung zwischen Boden und Decke einer Kammer (2, 3) angeordnete Abschnitte ausgebildet sind.

9. Wandkühlelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kühlelement (1) mindestens am oberen und unteren Ende Hakenelemente (4) aufweist, die in korrespondierende, am Ofenpanzer (6) vorgesehene Hakenelemente (5) eingreifen.

10. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ofenpanzer (6) gerichteten Anschlüsse für den Wasserzu- und -auslauf (7, 8) in dem Kühlelement (1) mit Gewinden (13) versehen sind, in welche die durch entsprechende Öffnungen (15) im Ofenpanzer (6) geführten Wasserrohre (14) einschraubbar sind.

11. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kühlelement (1) im Gießverfahren aus Grauguß (GGG) oder Kupfer herstellbar ist.

12. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kühlelement (1) im Schweißverfahren aus Stahlblechen oder Kupfer herstellbar ist.

13. Wandkühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im Bodenbereich eines Kühlelementes (1) Stromungskorper (9) in Form von Profilierungen vorsehbar sind.

14. Wandkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kühlelement (1) auf der zum Ofen gerichteten Seite mit Profilierungen versehbar ist.