Gusseisen-Bauteil für Koksöfen

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Gußeisen-Bauteil für Koksöfen, gekennzeichnet durch 2, 7 bis 2,9% Kohlenstoff, 1,6 bis 1,8% Silizium, 0,8 bis 0,9% Mangan, max. 0.1% Phosphor, max. 0,1% Schwefel. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch gute Wandstärkenunempfindlichkeit, Warmfestigkeit und Wachstumsbeständigkeit aus.

Beschreibung

[0001] Türen, Rahmen und sonstige Bauteile von Koksöfen, wie Fackelrohrverschlüsse oder Füllochdeckel, werden bisher üblicherweise aus Grauguß (GG 25) gefertigt. Im Ofenbetrieb unterliegen diese Bauteile hohen und schwankenden Temperaturen. Dabei erweist es sich, daß das bisher verwendete Gußmaterial für diese schwankenden und hohen Temperaturen (bis ca. 400°C) keine idealen Eigenschaften besitzt.

[0002] Unbefriedigend bei dem bisher verwendeten Gußmaterial ist insbesondere der Abfall der Zugfestigkeit bei größerer Wandstärke, das Absinken der Festigkeit bei zunehmender Temperatur (mangelnde Warmfestigkeit) sowie die sog. Wachstumsbeständigkeit (Volumenzunahme bei wiederholter hoher Wärmebeanspruchung).

[0003] Im Hinblick auf diese unbefriedigenden mechanischen Eigenschaften des bisher verwendeten Gußmateriales war man in der Vergangenheit genötigt, beim Bau von Koksöfen durch konstruktive Maßnahmen die Temperaturbeanspruchung der einzelnen Gußbauteile zu verringern und nach Möglichkeit zu vergleichmäßigen. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, zwischen dem Türkörper und abschirmenden bzw. isolierenden Bauteilen einen Luftspalt mittels Distanzstücken vorzusehen. Eine derartige Konstruktion bedingt jedoch einen beträchtlichen Fertigungsaufwand.

[0004] Auf der anderen Seite ist eine gute Formbeständigkeit des Türkörpers eines Koksofens auch deshalb erforderlich, da die zur Abdichtung verwendeten flexiblen Dichtsysteme nur einen begrenzten Hub besitzen und eine bei einer hohen thermischen Verformung des Türkörpers erforderliche Korrektur des Hubes nur durch eine aufwendige Verstellung der Federelemente der Dichtsysteme möglich ist.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für thermisch stark und wechselnd beanspruchte Bauteile von Koksöfen ein Gußeisen zu schaffen, das die geschilderten Nachteile vermeidet, sich insbesondere durch eine hohe Festigkeit, Wandstärkenunempfindlichkeit, Warmfestigkeit, Wachstumsbeständigkeit und hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gußeisen gelöst, das ein rein perlitisches Gefüge, feinste Graphitverteilung und folgende Richtanalyse besitzt:

[0007] Zur Stabilisierung des perlitischen Gefüges können noch weitere Legierungsbestandteile in geringer Menge beigefügt werden, insbesondere Nickel, Kupfer, Chrom und/oder Molybdän.

[0008] Je nach Gehalt an Kohlenstoff und Mangan wird ein Gußeisen mit einer Zugfestigkeit von 30 bis 40 Kp/mm2 erreicht.

[0009] Der erfindungsgemäße Werkstoff zeichnet sich durch hohe Festigkeitseigenschaften, Wandstärkenunempfindlichkeit, Warmfestigkeit, Wachstumsbeständigkeit und gute Verschleißfestigkeit aus.

[0010] Die Wandstärkenunempfindlichkeit zeigt sich darin, daß die Zugfestigkeit (zwischen 30 und 40 Kp/mm2) für Wandstärken bis zu etwa 70 mm annähernd konstant bleibt.

[0011] Hinsichtlich der Warmfestigkeit ist von Bedeutung, daß bis zu Temperaturen von etwa 400°C kein Absinken der Festigkeit eintritt.

[0012] Beachtlich ist weiterhin die Wachstumsbeständigkeit: Selbst nach zwölfmaligem Glühen bei 850°C ist das erfindungsgemäße Gußeisen nur um 2 bis 3 Vol.-% gewachsen, während normaler Grauguß (GG 20) unter diesen Verhältnissen eine Volumenvergrößerung um 8 bis 10 Vol.-% zeigt.

[0013] Trotz der hohen Festigkeiten ist das erfindungsgemäße Gußeisen gut zu bearbeiten. Die wesentlichen mechanischen und physikalischen Werte sind wie folgt:

[0014] Die Herstellung des erfindungsgemäßen Gußeisens erfolgt vorzugsweise im Induktionsschmelzofen.

[0015] Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung des erfindungsgemäßen Gußeisens für Koksofen-Bauteile besteht darin, daß die eingangs geschilderten, bei den bekannten Ausführungen erforderlichen aufwendigen konstruktiven Maßnahmen zur Verringerung oder Vergleichmäßigung der thermischen Belastung nicht erforderlich sind. So ist es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gußeisens insbesondere nicht notwendig, zwischen Türkörper und Isolierteil einer Koksofentür in aufwendiger Weise einen Luftspalt vorzusehen. Aufgrund der hohen Wachstumsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Gußeisens entsteht kaum eine Biegelinie des Türkörpers. Zum Andrücken der Dichtsysteme können ferner einfachste Bauteile verwendet werden.

[0016] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in der Zeichnung veranschaulicht.

[0017] Fig.1 zeigt den Türbereich eines Koksofens, bei dem der Türkörper 1 und der Türrahmen 2 aus dem erfindungsgemäßen Gußeisen hergestellt sind. Wegen der guten Wandstärkenunempfindlichkeit, Warmfestigkeit und Wachstumsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Gußeisens kann auf einen Luftspalt zwischen dem Türkörper 1 und einem der Ofenkammer 3 zugewandten, wärmeabschirmenden Bauelement 4 verzichtet werden; das wärmeabschirmende Bauelement 4 ist demgemäß unmittelbar an den Türkörper 1 angesetzt.

[0018] Die Abdichtung zwischen dem Türkörper 1 und dem Türrahmen 2 erfolgt durch Z-förmige Dichtleisten 5, die durch Federelemente 6 und Leisten 7 an den Türrahmen 2 angedrückt werden.

[0019] Im Hinblick auf die beschriebenen guten thermischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gußeisens bleiben die thermisch bedingten Verformungen des Türkörpers 1 und des Türrahmens 2 auch bei sehr hohen und wechselnden Wärmebeanspruchungen außerordentlich gering, so daß der Hub der Dichtleisten 5 und der Federelemente 6 ausreicht, um stets einen einwandfreien Dichtungskontakt zu gewährleisten.

[0020] Fig.2 zeigt eine weitere Variante einer Koksofentür unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gußeisens für den Türkörper 1 und den Türrahmen 2. Auch hier ist das wärmeabschirmende Bauelement 4 unmittelbar an den Türkörper 1 (ohne Luftspalt) angesetzt.

[0021] Die Abdichtung erfolgt durch Hammerschlag-Dichtleisten 8, die mittels Hakenschräuben 9 am Türkörper 1 befestigt sind. Die geringe Temperaturverformung von Türkörper 1 und Türrahmen 2 gewährleistet einen gleichbleibend guten Dichtungskontakt der.Dichtleisten 8, ohne daß ein aufwendiges Nachstellen erforderlich ist.

Ansprüche

1. Gußeisen-Bauteil für Koksöfen, insbesondere Ofentür, Ofenrahmen, Fackelrohrverschluß oder Füllochdeckel, gekennzeichnet durch ein rein perlitisches Gefüge, feinste Graphitverteilung und folgende Richtanalyse:

2. Gußeisen-Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Nickel, Kupfer, Chrom und/oder Molybdän als weiteren Legierungsbestandteil.

Zeichnung