Abstichrinne für einen Schachtofen

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 und mindestens einem plattenförmigen Kühlelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ( Kupfer- Stave ) mit in seinem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen.

[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] Aus der nachveröffentlichten EP 1 047 796 A1 ist eine Abstichrinne für einen Schachtofen bekannt, die aus einem Trog mit einer feuerfesten Auskleidung besteht. Kühlelemente befinden sich - angrenzend an die feuerfeste Auskleidung - zwischen dieser und dem die Auskleidung umgebenden Trog.

[0007] Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer einer Abstichrinne zu erhöhen.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Es wird vorgeschlagen, dass der Trog aus Metall bestehende, äußere Seitenwände, ein sich daran anschließendes Dauerfutter und ein inneres Verschleißfutter aufweist und wobei die plattenförrnigen Kühlelemente halbringförmig zwischen Dauerfutter und Verschleißfutter bzw. innerhalb des Verschleißfutters angeordnet sind.

[0009] 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.

[0010] Durch diese überraschende und bisher nicht bekannte Verwendung von Kupfer-Staves bei Abstichrinnen, insbesondere die von Hochöfen, ergeben sich folgende Vorteile:

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Kupfer-Staves ist aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt, wobei die Kühlkanäle vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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 da bei 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.

[0018] 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.

[0019] 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 (2) mit einer feuerfesten, das flüssige Metall bzw. die Schlacke führenden Auskleidung und mindestens einem plattenförmigen Kühlelement (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ( Kupfer-Stave ) mit in seinem Inneren angeordneten Kühlmittelkanälen (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 (9) und Verschleißfutter (10) bzw. innerhalb des Verschleißfutters (10) angeordnet sind.

2. Abstichrinne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes plattenförmige Kühlelement (5) der Kühlelementlage an seinen beiden Enden mit dreieckförmigen 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.

3. Abstichrinne nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das plattenförmige Kühlelement (5) auf der der Schmelze bzw. Schlacke zugewandten Seite zum Teil mit feuerfestem Material versehen ist.

4. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das plattenförmige Kühlelement (5) gegossen oder gewalzt bzw. geschmiedet ist.

5. Abstichrinnne nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei dem gegossenen, plattenförmigen Kühlelement (5) die Kühlkanäle (6) entweder durch eingegossene Rohre gebildet sind oder direkt eingegossen sind.

6. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das plattenförmige Kühlelement (5) aus einem geschmiedeten bzw. gewalzten Rohblock gefertigt ist und die Kühlkanäle (6) vertikal verlaufende Sackbohrungen sind.

7. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem Schmelze- bzw. Schlackenfluß zugekehrte Seite des plattenförmigen Kühlelementes (5) eingearbeitete horizontal verlaufende Nuten (11) zur Aufnahme des feuerfesten Materials aufweist.

8. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die plattenförmigen Kühlelemente (5) oder Einheiten aus mehreren plattenförmigen Kühlelementen (5) Anschlussrohrleitungen (8a, 8b) für die Kühlmittelzu- und abfuhr aufweisen.

9. Abstichrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der metallische Trog (2) mit einem Dauerfutter (9) und sich daran anschließendem Verschleißfutter (19) 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.

Claims

1. Runner for a shaft furnace, particularly for a blast furnace for producing pig iron, consisting of a trough (2) with a refractory lining conducting the liquid metal or the slag and at least one plate-shaped cooling element (5) of copper or a copper alloy (copper stave) with coolant channels (6) arranged in its interior, characterised in that the trough (2) comprises - consisting of metal - outer side walls, an outer lining (9) adjoining thereat and an inner wear lining (10) and wherein the plate-shaped cooling elements are arranged in semi-annular form between outer lining (9) and wear lining (10) or within the wear lining (10).

2. Runner according to claim 1, characterised in that each plate-shaped cooling element (5) of the cooling element layer is prolonged at its two ends by triangular end members (7a, 7b) which are of mutually complementary construction so that two adjacent cooling plates abut one another by diagonally extending edges and that the connecting pipe ducts (8a, 8b) for the coolant feed and discharge are provided each time in the centre of area of the triangular end members (7a, 7b), the ducts being connected with a collecting channel for supplying the coolant channels or for discharge of the coolant.

3. Runner according to claim 1 or 2, characterised in that the plate-shaped cooling element (5) is provided on the side facing the melt or the slag with, in part, refractory material.

4. Runner according to one of claims 1 to 3, characterised in that the plate-shaped cooling element (5) is cast or rolled or forged.

5. Runner according to claim 4, characterised in that in the case of the cast plate-shaped cooling element (5) the cooling channels (6) are either formed by pipes cast in place or are directly cast in place.

6. Runner according to one of claims 1 to 3, characterised in that the plate-shaped cooling element (5) is made from a forged or rolled bloom and the cooling channels (6) are vertically extending blind bores.

7. Runner according to one of claims 1 to 6, characterised in that the side of the plate-shaped cooling element (5) facing the melt flow or slag flow has machined, horizontally extending grooves (11) for receiving the refractory material.

8. Runner according to one of claims 1 to 7, characterised in that the plate-shaped cooling elements (5) or units of several plate-shaped cooling elements (5) have connecting pipe ducts (8a, 8b) for the coolant feed and discharge.

9. Runner according to one of claims 1 to 8, characterised in that the metallic trough (2) is lined by an outer lining (9) and a wear lining (19) adjoining thereat, wherein the channel (4) for the tapped-off melt is machined into the wear lining (10) and that a plurality of plate-shaped cooling elements (5) with coolant channels (6) extending longitudinally of the runner is arranged, with the elements adjacent one another, in a single layer at the height of the runner (4) within the outer lining (9).

Revendications

1. Rigole de coulée pour un four à cuve, en particulier pour un haut-fourneau pour la production de fonte brute, constituée par un bac (2) avec un revêtement réfractaire, guidant le métal liquide ou les scories et au moins un élément de refroidissement (5) en forme de plaque en cuivre ou en un alliage de cuivre (plaque de refroidissement en cuivre) avec des canaux (6) pour agent de refroidissement disposés en son intérieur, caractérisée en ce que le bac (2) présente des parois latérales extérieures métalliques, auxquelles se raccorde un garnissage permanent (9) et un garnissage d'usure (10) interne et les éléments de refroidissement en forme de plaque étant disposés en forme de demi-cercle entre le garnissage permanent (9) et le garnissage d'usure (10) ou dans le garnissage d'usure (10).

2. Rigole de coulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément de refroidissement (5) en forme de plaque de la couche d'éléments de refroidissement est prolongé en ses deux extrémités par des pièces terminales (7a, 7b) triangulaires, qui ont à chaque fois une forme complémentaire l'une par rapport à l'autre, de telle manière que deux plaques de refroidissement adjacentes se touchent avec des bords en diagonale et en ce qu'au centre de gravité des pièces terminales (7a, 7b) triangulaires, on a prévu à chaque fois les tubulures de raccordement (8a, 8b) pour l'alimentation ou l'évacuation de l'agent de refroidissement, qui sont reliées avec un canal collecteur pour l'alimentation des canaux d'agent de refroidissement ou pour l'évacuation de l'agent de refroidissement.

3. Rigole de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément refroidisseur en forme de plaque (5) est pourvu en partie de matériau réfractaire sur le côté orienté vers la masse fondue ou les scories.

4. Rigole de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément de refroidissement (5) en forme de plaque est coulé, laminé ou forgé.

5. Rigole de coulée selon la revendication 4, caractérisée en ce que dans le cas d'un élément de refroidissement (5) en forme de plaqué, coulé, les canaux de refroidissement (6) sont formés par des tuyaux coulés dans l'élément ou sont coulés directement.

6. Rigole de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément de refroidissement (5) en forme de plaque est réalisé à partir d'une ébauche forgée ou laminée et les canaux de refroidissement (6) sont des trous à poche verticaux.

7. Rigole de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le côté de l'élément de refroidissement (5) en forme de plaque, orienté vers le flux de masse fondue ou de scories présente des rainures (11) usinées horizontales destinées à recevoir le matériau réfractaire.

8. Rigole de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les éléments de refroidissement (5) en forme de plaque ou des unités de plusieurs éléments de refroidissement (5) en forme de plaque présentent des tubulures de raccordement (8a, 8b) pour l'alimentation et l'évacuation de l'agent de refroidissement.

9. Rigole de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le bac (2) métallique est revêtu par un garnissage permanent (9) et un garnissage d'usure (10) qui s'y raccorde, le canal (4) pour la masse fondue percée étant usiné dans garnissage d'usure (10) et une multitude d'éléments de refroidissement (5) en forme de plaque avec des canaux (6) à agent de refroidissement s'étendant le long de la rigole de coulée sont disposés les uns à côté des autres en une couche à hauteur de la rigole de coulée (4) dans le garnissage permanent (9).

Zeichnung