Die Erfindung betrifft eine Anschlussleitung für ein Kühlelement für einen Schachtofen, insbesondere für einen Hochofen, das mindestens einen in seinem Inneren angeordneten Kanal, der von einem Kühlmittel durchströmt wird, aufweist, wobei die Anschlussleitung das Verbindungsstück zwischen dem ihr zugeordneten Mündungsbereich des Kühlmittelkanals und einem Rohrsystem jenseits der Schachtofenwand ist und sich durch einen Durchbruch in der Schachtofenwand erstreckt. Zudem betrifft die Erfindung ein Kühlelement.
Zum Schutz der Wandung von Schachtöfen bzw. des Hochofenpanzers bei Hochöfen gegen die im Inneren des Ofens herrschenden Temperaturen werden Kühlelemente, zum Beispiel die sogenannten Staves, eingesetzt, die mit Kühlmittel, meist Wasser, beaufschlagt werden. Als Verbindungsstück zwischen dem jeweiligen Kühlkanal und dem Rohrsystem, das üblicherweise mit einem Aufbereitungssystem für das Kühlmittel verbunden ist, sind bei herkömmlichen Staves starre Kühlrohranschlüsse mit entsprechenden Rohrstutzen am Mündungsbereich, d.h. am Eintritts- oder Austrittsbereich des Kühlmittelkanals, verschweißt. Bedingt durch die Einsatzbeanspruchung der Kühlelemente kann es zu Wärmedehnungen kommen. Da die starren Anschlussleitungen bzw. Zu- und Abführungsrohre über direkte oder indirekte, d.h. unbeabsichtigte Festpunkte am Panzer, fixiert sind, können diese Wärmespannungen zu Spannungsrissen vor allem in den Anschlussstellen zwischen Kühlelement und Rohren führen, die für Leckagen verantwortlich sind.
Um diesen Defekten vorzubeugen, werden Kompensatoren zwischen dem Hochofenpanzer und den fest im Stave verschweißten Anschlussrohren angebracht. Dadurch wird eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem Hochofenpanzer und dem Kühlelement gewährleistet. Derartige Kompensatoren sind beispielsweise aus der DE 296 08 464 U1 bekannt.
Bei bestimmten, durch die Ofenfahrweise vorgegebenen Bedingungen, reicht die aufgrund der Kompensatoren erzielte Bewegungsfreiheit allerdings nicht aus. Zudem wird die Bewegungsfreiheit der Anschlussrohre durch weitere nicht direkt beeinflussbare Kriterien, wie beispielsweise das Zusetzen der Kompensatoren durch Ablagerungen aus dem Ofeninneren, zunehmend eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine Anschlussleitung eines Kühlelementes, insbesondere eines Staves, zu schaffen, die eine weitestgehende Vermeidung von Zwangspunkten zwischen der Anschlussleitung bzw. den kühlmittelfördernden Bauteilen und dem Hochofenpanzer gewährleistet. Dabei sollen die Kosten zur Realisierung den bisherigen Rahmen für die bekannten Anschlussleitungen bzw. - rohre nicht wesentlich übersteigen.
Diese Aufgabe wird mittels einer Anschlussleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels eines Kühlelementes mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Kerngedanke der Erfindung ist, das Anschlussstück bzw. die Anschlussleitung zwischen dem Kühlkanal und dem Kühlmittelaufbereitungssystem nicht als starre Rohrverbindung sondern als flexibles Leitungsstück auszubilden.
Dieses Leitungsstück ist von seiner Form und Art heraus in sich flexibel und bleibt auch während des Einsatzes im eingebauten Zustand flexibel.
Auf diese Weise werden Festpunkte jeder Art der Anschlussleitung zum Hochofenpanzer gänzlich vermieden. Da nur die Anschlussleitungen, d.h. die Zu- bzw. Abführrohre, durch ein flexibles Leitungsstück ersetzt werden, kommt es zu keinerlei Veränderungen der Wärmeabfuhrleistung des Kühlelementes.
Da der Kompensator als Bauteil der bekannten Lösung mit starren Anschlussrohren wegfällt und ein starres Rohr durch ein flexibles Leitungsstück ersetzt wird, kommt es insgesamt zu einer Kostensenkung durch Verringerung der Anzahl der notwendigen Bauteile.
Zudem kann das flexible Leitungsstück montagefreundlich installiert werden.
Das flexible Leitungsstück besteht insbesondere aus einem hitzebeständigen metallischen Material, beispielsweise aus einem hitzebeständigen Edelstahl. Insbesondere handelt es sich bei dem Leitungsstück um einen metallischer Wellschlauch, beispielsweise mit einer Wendelwellung. Dieser verbindet die Eigenschaften der Flexibilität bzw. Elastizität mit einer Hitzebeständigkeit.
Das flexible Leitungsstück wird vorzugsweise in eine elastische Masse eingebettet. Diese gewährleistet bei flexibler Lagerung eine Abdichtung gegenüber unbeabsichtigten Ablagerungen von Ofenstaub oder Abrieb von Hinterfüllmassen auf dem Leitungsstück.
Eine gasdichte Abdichtung des Teils des flexiblen Leitungsstücks, das sich jenseits, d.h. außerhalb, der Schachtofenwand, nachfolgend als Hochofenpanzer konkretisiert, befindet, erfolgt mittels einer Haube. Sie wird gasdicht mit der Aussenseite des Hochofenpanzers verschweißt.
Der Teil des flexiblen Leitungsstücks, der sich zwischen der (kalten) Außenseite des Kühlelementes und der Innenseite des Hochofenpanzers erstreckt, ist mittels eines Schutzrohres zwecks Schutz gegen mechanische Beschädigung umgeben.
Der sich dann zwischen dem flexiblen Leitungsstück und dem Schutzrohr, dem Durchbruch in dem Hochofenpanzer sowie der Haube ergebende Ringraum wird mit der elastischen Dichtungsmasse bzw. -packung aufgefüllt, die das flexible Leitungsstück während des Einsatzes elastisch lagert und umgibt.
Zur schnellen und dichten Verbindung in den Mündungsbereichen des Kühlmittelkanals ist an dem inneren Ende des flexiblen Leitungsstücks ein Rohrstück im Sinne eines Kupplungselementes angeordnet. Dieses ist so geformt, dass es passgenau in den Mündungsbereich des Kühlmittelkanals einsetzbar ist. Von außen erfolgt dann ein Verschweißen des Rohrstücks mit der Rückseite des Kühlelementes. Die Verbindung kann auch durch eine Flansch- oder Schraubverbindung mit entsprechendem Gewinde oder durch eine Steckverbindung erreicht werden. Das Kupplungselement kann aus dem Wellschlauch selbst geformt sein oder endseitig an diesen angesetzt sein.
Am anderen Ende des flexiblen Leitungsstücks, das jenseits des Hochofenpanzers liegt, ist ebenfalls ein Rohrstück angeordnet. Dieses dient zur Verbindung mit den Rohren des Rohrsystems des Hochofens. Aufgrund des inneren und äußeren Rohrstücks des flexiblen Leitungsstücks ist eine schnelle und einfache Montage möglich.
Die Montage des flexiblen Leitungsstücks an das Kühlelement kann fern der Baustelle in Werkstätten oder am Hochofen selbst erfolgen. Im ersten Fall werden dann bereits mit erfindungsgemäßen Anschlussleitungen ausgerüstete Kühlelemente am Hochofen zur Verfügung gestellt. Es ist auch möglich, ggfs. bereits montierte Kühlelemente mit ursprünglich starren Anschlussleitungen mit den vorgeschlagenen flexiblen Leitungen umzurüsten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in der Figur dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittansicht eines Teils des Kühlelementes mit einer Anschlussleitung aus einem flexiblen Leitungsstück nach der Erfindung;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht eines Teils des Kühlelementes mit einer Anschlussleitung aus einem starren Rohr nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt schematisch den oberen Teil eines Kühlelementes 1. Dieses Kühlelement kann aus einem gegossenen oder einem gewalzten oder geschmiedeten Grundkörper 2 hergestellt worden sein. Es handelt sich beispielsweise um GGG-Staves mit eingegossenen Kühlrohren oder Staves mit eingefrästen Kanälen, die mit rückseitig aufgeschweißten Abdeckungen verschlossen sind. Es kann sich auch um Stavelets handeln.
Eine Ausführungsform mit Kühlkanälen als Sackbohrungen wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, wobei die Erfindung - wie ausgeführt - hierauf nicht beschränkt ist.
Nach Fig. 1 sind in den Grundkörper des Kühlelementes vertikal verlaufende Sackbohrungen 3 durch Tiefbohren eingebracht, die in horizontal verlaufende Sackbohrungen 4 übergehen, wobei die vertikalen und die beiden horizontalen Sackbohrungen den Kühlkanal 5 bilden. In einem Cu-Stave können beispielsweise mehrere von diesen Kühlkanälen 5 nebeneinander angeordnet sein. Die horizontal verlaufenden Sackbohrungen 4 werden nicht wie die vertikalen Sackbohrungen 3 randseitig verschlossen, sondern bilden Mündungsbereiche 6 zur Außenseite 7 des Staves. Wenn in diesem Zusammenhang von vertikalen Sackbohrungen gesprochen wird, dann sollen diese parallel zur Längserstreckung des Staves im noch nicht montierten Zustand verlaufen. Wie auch aus den Fig. ersichtlich, werden die Staves entlang der Schachtofenwand 8, nachfolgend als Hochofenpanzer bezeichnet, montiert. Der Verlauf der Kühlkanäle 5 entspricht dann der Ausrichtung des Hochofenpanzers.
Derartige Staves werden mit Kühlmittel, üblicherweise Wasser, durchflossen, das von einem außerhalb des Hochofenpanzers angeordneten Rohrsystem (nicht gezeigt) heran- und wieder abtransportiert wird.
Zwischen den Mündungsbereichen 6 des Kühlkanals, d.h. den Austritts- bzw. Eintrittsbereichen des Kühlkanals 5, und einem solchen Rohrsystem jenseits des Hochofenpanzers ist jeweils als Verbindungsstück ein flexibles Leitungsstück 9, hier in Form eines flexiblen Wellschlauchs 10 aus Stahl, angeordnet. Der Wellschlauch 10 ist flexibel gelagert und erstreckt sich ohne weitere Kontaktpunkte durch den Durchbruch 11 bzw. die Öffnung im Hochofenpanzer. Zur Arretierung weist der Wellschlauch 10 jeweils endseitig einen Rohrstutzen 12, 13 als Kupplungselement auf. Mit Hilfe des inneren Rohrstutzens 12 wird der Wellschlauch 10 in dem Mündungsbereich 6 des Kühlkanals 5 eingesetzt und verschweißt. Der äußere Rohrstutzen 13 ist Verbindungselement zum (nicht gezeigten) Rohrsystem für die Kühlwasseraufbereitung. Gleichzeitig dient der äußere Rohrstutzen 13 als Verbindungselement zwischen dem Wellschlauch 10 und einer Abdichtungshaube 14, die mit ihrem anderen Ende 15 an der Außenseite 16 des Hochofenpanzers verschweißt wird und die gasdichte Abdichtung zum Hochofenpanzer übernimmt. Zwischen Stave und Innenseite 17 des Hochofenpanzers ist ein Schutzrohr 18 bzw. eine Manschette angeordnet. Der Wellschlauch 10 selbst ist über seine gesamte Länge in eine elastische Dichtungsmasse 19 eingebettet, die den Schlauch 10 dicht und frei von Ablagerungen hält und vor allem dessen Flexibilität nicht beeinflusst. Aufgrund des flexiblen bzw. elastischen Wellschlauchs 10 und der elastischen Dichtungsmasse 19 zwischen dem Wellschlauch und dem Ringraum des Durchbruchs 11 des Hochofenpanzers wird erreicht, dass keine Festpunkte im Anschlussstück entstehen. Gefahrenpunkte für mögliche Leckagen werden verhindert.
Im Gegensatz hierzu ist nach der bisher bekannten Lösung die Anschlussleitung als starres Anschlussrohr 20 ausgebildet, wie aus Fig. 2 ersichtlich. In Fig. 2 sind der Fig. 1 entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Anschlussrohr wird starr im Mündungsbereich 6 des Kühlkanals 5 oder an einem Rohrstutzen des Staves verschweißt. Mittels eines Kompensators 21 wird das Rohr nur mittelbar mit dem Hochofenpanzer verbunden und abgedichtet. Ein Rohr 22 dient als mechanischer Schutz.
Nach der Erfindung wird diese Festverrohrung durch ein flexibles Leitungsstück, insbesondere einen Wellschlauch, ersetzt. Festpunkte werden vermieden und damit der Aufbau von kritischen Spannungen bei der Wärmedehnung des Kühlelementes bzw. die daraus resultierenden Leckagen. Zudem ist die Montage schnell und einfach.
Bezugszeichenliste:
- 1
- Kühlelement
- 2
- Grundkörper des Kühlelementes
- 3
- vertikal verlaufende Sackbohrung
- 4
- horizontal verlaufende Sackbohrung
- 5
- Kühlkanal
- 6
- Mündungsbereich des Kühlkanals
- 7
- Außenseite des Kühlelementes
- 8
- Schachtofenwand
- 9
- flexibles Leitungsstück
- 10
- Wellschlauch als flexibles Leitungsstück
- 11
- Durchbruch in der Schachtofenwand
- 12
- innerer Rohrstutzen
- 13
- äußerer Rohrstutzen
- 14
- Abdichtungshaube
- 15
- ein Ende der Abdichtungshaube
- 16
- (kältere) Außenseite der Schachtofenwand
- 17
- (wärmere) Innenseite der Schachtofenwand
- 18
- Schutzrohr
- 19
- elastische Dichtungsmasse
- 20
- starres Anschlussrohr
- 21
- Kompensator
- 22
- Rohr