Abstichrinne für einen Schachtofen

Abstract

 Um die Lebensdauer einer Abstichrinne, insbesondere eine Abstichrinne für Schachtöfen, die aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung besteht, zu erhöhen, wird vorgeschlagen, innerhalb der feuerfesten Auskleidung oder angrenzend an die feuerfeste Auskleidung mindestens ein plattenförmiges Kühlelement aus Kupfer (Kupfer-Stave) mit in seinem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen vorzusehen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstichrinne für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung.

[0002] Ebenso wie die Dauer einer Hochofenreise hauptsächlich von der Lebensdauer des Hochofenpanzers bestimmt wird, bestimmen die Verschleißeigenschaften der Auskleidung einer Abstichrinne deren Lebensdauer.

[0003] Zur Erhöhung der Lebensdauer einer Abstichrinne ist es bekannt, bei einer Abstichrinne für einen Schachtofen, die aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall führenden Auskleidung besteht, innerhalb der feuerfesten Auskleidung hohle Kühlelemente mit Anschlußrohrleitungen für den Zu- und Abfluß von Kühlwasser vorzusehen. Diese Kühlelemente sind ihrerseits von Platten begrenzt. Parallel zu diesen Platten verlaufen weitere Kupferplatten, die aber nicht in Verbindung mit dem Kühlelement stehen. Bei diesen Kühlelementen handelt es sich um Rohrschlangen aus warmfesten Stahl, die in an sich bekannter Weise mit Ankern im Verschleißfutter der Abstichrinne fixiert sind. Es ist weiterhin bekannt, geschweißte Kupferprofile als Kühlelemente für Abstichrinnen vorzusehen.

[0004] Bei der Wandkühlung im Hochofen kommen bekanntermaßen zwei Systeme zum Einsatz. Dies sind zum einen Kühlkästen, zum anderen plattenförmige Kühlelemente, sogenannte Staves. Es gibt Kühlplattensysteme aus Kupferplatten sowie Plattenkühler aus Shäroguß. Staves kühlen flächenhaft den gesamten Hochofenpanzer und erfordern wenig Durchtritte. Grauguß-Staves sind üblicherweise Kühlelemente, in die Kühlrohre eingegossen werden.

[0005] Kupfer-Staves sind seit mehr als 15 Jahren für die Kühlung von Hochöfen bekannt. Als Ausgangsmaterial wurden gewalzte Kupferbrammen gewählt. Das Kühlelement stellte man durch Bohren der Kühlkanäle, Anschweißen von dickwandigen Kupferrohren für die Wasserzuführung durch den Hochofenpanzer und eine geeignete mechanische Bearbeitung der Stave-Oberfläche her. Kupfer-Staves sind üblicherweise 150mm dick und gestatten bei gegebener Dicke des Mauerwerks eine Volumenvergrößerung des Hochofens von 3 bis 5%. Üblicherweise werden Kupfer-Staves bei ihrem Einbau mit Feuerfeststeinen kombiniert. Ein bekanntes Beispiel von Kupfer-Staves zeigt die DE 29 07 511 C2.

[0006] Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer einer Abstichrinne zu erhöhen.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Es wird vorgeschlagen, daß innerhalb der feuerfesten oder angrenzend an die feuerfeste Auskleidung der Abstichrinne mindestens ein plattenförmiges Kühlelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (Kupfer-Stave) mit in seinem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen vorgesehen ist. Es wird die Verwendung der bei der Kühlung des Hochofenpanzers bereits bekannten Kupfer-Kühlplatten, d.h. Kupfer-Staves, für die Kühlung von Abstichrinnen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

[0008] Durch diese überraschende und bisher nicht bekannte Verwendung von KupferStaves bei Abstichrinnen, insbesondere die von Hochöfen, ergeben sich folgende Vorteile:

[0009] Durch die optimale Kühlwirkung aufgrund der Kupfer-Staves wird die Standzeit des Feuerfestmaterials einer Abstichrinne (oder Poolrinne) erhöht und die Verschleißerscheinungen vermindert. Es wird eine Haltbarkeitssteigerung des Feuerfestmaterials erreicht und somit eine Einsparung von Feuerfestmaterialkosten. Auch kann aufgrund der Kühlwirkung die Menge an kostenintensivem Feuerfestmaterial verkleinert werden. Durch die Kühlung werden verschleißbestimmende Entkohlungs- und Oxidationserscheinungen im Feuerfestmaterial unterbunden.

[0010] Vorzugsweise ist der Kupfer-Stave auf seiner der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite teilweise mit feuerfestem Material versehen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des Kupfer-Staves eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.

[0011] Der Kupfer-Stave ist bevorzugt gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet. Bei einer gegossenen Platte sind die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet oder direkt eingegossen.

[0012] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Kupfer-Staves ist aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt, wobei die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

[0013] Die Abstichrinne besteht vorzugsweise aus einem Trog, wobei dieser Trog aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran nach innen anschließendes Dauerfutter und ein inneres Verschleißfutter aus feuerfestem Material umfaßt. Die Anordnung der Kupfer-Staves ist grundsätzlich beliebig und aufgrund thermischer Berechnungen zu bestimmen. Günstig ist eine halbringförmige Anordnung der Kupfer-Staves um die Abstichrinne herum, entweder im Bereich des Verschleißfutters oder zwischen Verschleiß- und Dauerfutter.

[0014] Zur Schaffung des Kühlmitteldurchflusses weisen die Kupfer-Staves Anschlußrohrleitungen für die Kühlmittelzu- und abfuhr auf. Es können ein oder mehrere Kühlkreise vorgesehen sein; bei der kleinsten Einheit hat jedes plattenförmige Kühlelement einen separaten Kreislauf. Das Kühlmittel ist je nach Auswahl Wasser, Öl, Luft oder Dampf.

[0015] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:

Figur 1

die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Abstichrinne mit innerhalb des Dauerfutters eingebrachten Cu-Staves;

Figur 2

den Querschnitt II-II der Abstichrinne nach Figur 1;

Figur 3

den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abstichrinne.

[0016] Die in Figur 1 gezeigte Abstichrinne 1 besteht im wesentlichen aus einem metallischen Trog 2 (vgl. insbesondere Figuren 2 und 3), welcher von einer Stützkonstruktion 3 umgeben ist. Zur Kühlung des Einlaufbereichs der Abstichrinne sind entlang der Längsachse der Abstichrinne 1 etwa in Höhe des Abstichkanals 4 auf jeder Seite eine Lage von zwei hintereinander angeordneten plattenförmigen Kühlelementen 5 vorgesehen. Bei diesen plattenförmigen Kühlelementen handelt es sich um Cu-Staves aus Cu-Massivkörpern mit durch Sackbohrungen eingebrachten Kühlkanälen 6. Jeder der Cu-Staves ist beidseitig mit einem dreieckförmigen Endstück 7a, 7b verlängert. Die dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b sind dabei so ausgebildet, daß die Kanten zweier Endstücke diagonal aneinanderstoßen. In den ungefähren Schwerpunktbereichen der dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b bleibt genug Platz für den Anschluß von Rohrstutzen bzw. Anschlußrohrleitungen 8a, 8b zur Zu- und Abfuhr des Kühlmittels. Hierzu sind die Rohrstutzen bzw. Anschlußrohrleitungen 8a, 8b mit ebenfalls in die Endstücke eingebrachten Sammelleitungen (nicht gezeigt) versehen, die das Kühlmittel in die - hier vier parallelen - Kühlmittelkanäle 6 einspeisen bzw. abführen. Aufgrund der komplementär zueinander ausgebildeten dreieckförmigen Endstücke 7a, 7b wird eine geeignete Kühlung selbst an den Stoßbereichen zweier Kühlplatten 5 erreicht, weil jeweils die Fläche mit dem kühlmitteldurchflossenen Anschlußstutzen seine Wirkung zu der benachbarten Kühlplatte hin ausdehnt.

[0017] Figur 2 zeigt den Querschnitt der Abstichrinne nach Figur 1 in ihrem Einlaufbereich. Der metallische Trog 2, der von der Stützkonstruktion 3 umgeben ist, ist mit einem Dauerfutter 9 aus Feuerfestmaterial sowie mit einem sich daran anschließenden Verschleißfutter 10 ausgekleidet. Die längs der Längsachse der Abstichrinne angeordneten Cu-Staves 5 sind etwa in Höhe des Abstichkanals 4 angeordnet. Es sind die wegen der dreieckförmigen Endstücke in der Höhe zueinander versetzt angeordneten Rohrstutzen 8a, 8b zum Zu- und Abfluß des Kühlmittels erkennbar. Die Cu-Staves weisen auf der dem Abstichkanal und somit der Schmelze- bzw. Schlacke zugekehrten Seite horizontal verlaufende Nuten 11 auf, in deren Zwischenräume feuerfestes Material eingearbeitet ist.

[0018] Mit der Figur 3 wird der Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abstichrinne dargestellt. Die Höhe des Querschnitts entsprucht ungefähr dem Schnitt III-III. Bei dieser Ausführungsform sind die Cu-Staves über den Einlaufbereich der Abstichrinne hinaus entlang deren Längsseite innerhalb des Dauerfutters angeordnet (in Figur 1 nicht dargestellt). Des weiteren unterscheidet sich die Abstichrinne nach Figur 3 hinsichtlich der Ausbildung des metallischen Troges 2.

Ansprüche

1. Abstichrinne für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen zur Erzeugung von Roheisen, bestehend aus einem Trog mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung,
dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der feuerfesten oder angrenzend an die feuerfeste Auskleidung mindestens ein plattenförmiges Kühlelement (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (Kupfer-Stave) mit in seinem Innern angeordneten Kühlmittelkanälen (6) vorgesehen ist.

2. Abstichrinne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das plattenförmige Kühlelement auf der der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite zum Teil mit feuerfestem Material versehen ist.

3. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das plattenförmige Kühlelement (6) gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet ist.

4. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der gegossenen Platte die Kühlkanäle entweder durch eingegossene Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind.

5. Abstichrinne nach den Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das plattenförmige Kühlelement aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

6. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des plattenförmigen Kühlelementes eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme von feuerfestem Material aufweist.

7. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trog (2) aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran anschließendes Dauerfutter (9) und ein inneres Verschleißfutter (10) aufweist und wobei die plattenförmigen Kühlelemente halbringförmig zwischen Dauerfutter und Verschleißfutter bzw. innerhalb des Verschleißfutters angeordnet sind.

8. Abstichrinne nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die plattenförmigen Kühlelemente oder Einheiten aus mehreren plattenförmigen Kühlelementen Anschlußrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- und abfuhr aufweisen.

9. Abtichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der metallische Trog (2) mit dem Dauerfutter (9) und sich daran anschließenden Verschleißfutter (10) ausgekleidet ist, wobei in das Verschleißfutter (10) der Kanal (4) für die abgestochene Schmelze eingearbeitet ist, und daß eine Mehrzahl von plattenförmigen Kühlelementen (5) mit längs der Abstichrinne verlaufenden Kühlmittelkanälen (6) nebeneinander einlagig in Höhe des Abstichkanals (4) innerhalb des Dauerfutters (9) angeordnet ist.

10. Abstichrinne nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes plattenförmige Kühlelement (5) der Kühlelementlage an seinen beiden Enden mit dreieckfömigen Endstücken (7a, 7b) verlängert ist, die jeweils komplementär zueinander ausgebildet sind, so daß zwei benachbarte Kühlplatten mit diagonal verlaufenden Kanten aneinanderstoßen und daß im Schwerpunktbereich der dreieckförmigen Endstücke (7a, 7b) jeweils die Anschlußrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- oder -abfuhr vorgesehen sind, die mit einem Sammelkanal zur Speisung der Kühlmittelkanäle bzw. zur Abfuhr des Kühlmittels verbunden sind.

11. Verwendung mindestens eines plattenförmigen Kühlelementes aus Kupfer (Kupfer-Stave) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Kühlung einer Abstichrinne, insbesondere für Schachtöfen.

Zeichnung