DE3035299C2

DE3035299C2 - Kühlelement für Lichtbogenöfen

Info

Publication number: DE3035299C2
Application number: DE19803035299
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1986-10-16
Also published as: LU82669A1; DE3035299A1

Description

Aus der US-PS 21 79 638 ist bereits ein Kühlelement

der eingangs genannten Art vorbekannt, das zwar in erster Linie für Gaserzeuger bestimmt ist dessen An-

Die Erfindung bezieht sich auf ein nach Maßgabe des 25 Wendung für andere Einrichtungen, z. B. Kühleinrich-Industrieofenmantels gebogenes, aus durch einen Ab- tungen, oder solche zum Schutz von Bauteilen aus Stahl, Standsspalt voneinander getrennten Rohrabschnitten die innerhalb von Räumen hohen Temperaturen ausgegebildetes Kühlelement für Lichtbogenofen nach dem setzt sind, in dieser Schrift vorgeschlagen wird. Dieses Oberbegriff des Patentanspruchs. nur als geschlossener ringförmiger, und außerdem koni-

Durch die DE-OS 28 54 306 ist eine Kühlung von 30 scher Kühlmantel ausgeführte Kühlelement ist auch Lichtbogenöfenwänden mittels einer Kühlmittelzirkula- nicht als Rohrserpentinersatz ausgebildet, sondern mit tion in Rohrserpentinen bekanntgeworden, welche sich seinen Einzelrohren an beiden Enden durch ringförmige inzwischen in der Praxis so gut bewährt hat daß der Wasserkammern verbunden. Die auf der konvexen Sei-Herstellung für eine solcherart gekühlte Ofenwand eine te der Rohre aufgeschweißten längslaufenden Blech-Gewährleistung bis zu 2000 Chargen geben kann, was 35 streifen sind rinnenförmig gewölbt und gasdicht — also im Vergleich zum vorhergehenden Stand der Technik durchgehend — geschweißt.

einen entscheidenden Fortschritt bedeutet. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kühlelement der

Diese neue Ofenkühlung ist unter anderem durch die eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß die Riß-Unterteilung der Ofenwand in einzelne Segmente von neigungen bei zwei nebeneinanderliegenden Rohren Kühlelementen in Rohrserpentinenausführung und 40 vermindert werden und gleichzeitig eine optimale Haftdurch die Anordnung der einzelnen Rohre in einer söge- oberfläche für einen wärmedämmenden Schutzbelag nannten Rohr-an-Rohr-Konstruktion, d. h. einer Anord- aus Ofenschlacke gebildet wird, nung der Rohre dicht aneinanderliegend, gekennzeich- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des

net. Diese dicht aneinanderliegenden Rohre werden Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst, dann in Längsrichtung miteinander verschweißt, um auf 45 Ein die Gattungsmerkmale nach der Erfindung im diese Weise ein formsteifes, stabiles Bauteil zu bilden. wesentlichen aufweisendes Kühlelement ist zwar be-Die einzelnen Rohrsegmente mit je einem unabhängi- reits Gegenstand einer älteren Patentanmeldung (DE-gen Einlauf und einem Auslauf für das Kühlmittel sind OS 29 37 038). Im Unterschied zur Erfindung sind die bei dieser Konstruktion in feuerfeste Isoliermasse ein- Rohrabschnitte aber nicht durch aufgeschweißte Blechgebettet und bilden mit letzterer Baueinheiten, Weiche 50 streifen, sondern durch zwischen die Rohre eingebei Bedarf einzeln ausgetauscht werden können. schweißte Stege miteinander verbunden. Die Merkmale

Für dieses bewährte Kühlkonzept für Lichtbogen- des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs vorlieofenwände haben sich jedoch inzwischen verschiedene gender Anmeldung sind in der älteren Anmeldung eben-Verbesserungsmöglichkeiten herauskristallisiert, wel- falls nicht offenbart.

ehe Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind. 55 Ein wesentlicher Vorteil der gegenüber dem Stand

Es konnte z. B. festgestellt werden, daß in vereinzel- der Technik nunmehr aufgelockerten gegenseitigen Anten Fällen und bei extremer thermischer Beanspru- Ordnung der Rohre besteht in einer dadurch geschaffechung die Schweißnähte zwischen den einzelnen, anein- nen größeren »Griffigkeit« der Kühlelementinnenseite, anderliegenden Rohren zuir Teil nicht standhielten, wo- wodurch die Bildung einer wärmedämmenden Schlakdurch jedoch die Stabilität der Ofenwand keinerlei Ein- 60 kenschicht im Laufe der Betriebszeit des Ofens stark büße erlitt, aber sich mit der Zeit Kerbwirkungseffekte begünstigt wird. Die Häftling dieser Ofenschlacke am aufbauten, die schließlich zu Rissen (Leckagen) führen Kühlelement kann zusätzlichen Hafteisen unterstützt konnten. Darüber hinaus war die Verschweißung der werden. Diese Wärmedämmung hat den Vorteil, daß beiden aneinanderliegenden Rohre zur Badseite hin weniger Wärme durch das Kühlmittel abgeführt und deshalb unvorteilhaft, da einerseits ungünstige Wärme- 65 dementsprechend dem Schmelzprozeß entzogen wird, brücken durch erhöhte Materialansammlungen entstan- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

den und andererseits die Verschweißung eine Gefüge- Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beänderung im Rohrmaterial mit sich brachte. Die Überla- schrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht eines Kühlelements,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen Querschnitt durch das Element der F i g. 1.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Kühlelement 4, dessen Funktion in oben erwähnter DE-OS 28 54 306 näher beschrieben wird, mit Anschlüssen 6 und 8 für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels.

Beim Kühlelement 4 liegen zwei benachbarte Rohre, wie z. B. die Rohre 10 und 12, nicht in verschweißtem Berührungskontakt nebeneinander, sondern sind dutch ίο einen Spalt ϊ4 von bestimmter Weite voneinander getrennt. In der Praxis hat sich eine Spaltweite von ca. 3 bis 8 mm bei einem Rohraußendurchmesser von ca. 90 mm als günstig erwiesen. Um das Kühlelement nach der Ofenaußenseite 16 hin abzuschließen und zur Schaffung einer zusätzlichen mechanischen Steifheit, sind je zwei benachbarte Rohrstücke mittels längs angeordneter Blechstreifen 18 so miteinander verschweißt, daß die Blechstreifen 18 nur an einzelnen Stellen (19) mit den Rohren 10 verschweißt sind. Dabei wird zwecks Vermeidung von Materialgefügeänderungen bewußt jede überflüssige Schweißnaht und eine Anhäufung von Nähten, insbesondere zur Badseite hin, vermieden.

Durch diese Anordnung der Blechstreifen entstehen Hohlräume 20 zwischen den Rohren und den Blechstreifen, welche mit einer Torkretierungsmasse aufgefüllt sind. Die Haftung dieser Masse am Kühlelement kann durch eine geeignete Anzahl von Hafteisen 22 zwischen den zwei Rohren gefördert werden, wobei diese Hafteisen gleichzeitig als Distanzstücke fungieren. Mit 24 ist eine wärmedämmende Schlackenschicht bezeichnet.

Ein zusätzlicher Isoliereffekt ergibt sich aus der dünnen Luftschicht, welche sich mit der Zeit aufgrund der thermischen Wechselbeanspruchung zwischen der aufgebauten Schlackenschicht und der Rohroberfläche bildet.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Summe der aufgeführten Maßnahmen zur Verbesserung der Standzeit der Ofen-Kühlelemente führt und eine günstigere Wärmedämmung erreicht wird, wodurch dem Ofen nicht mehr als bedingt Schmelzwärme entzogen wird. So wurde z. B. bei einer Kühlwasser-Vorlauftemperatur von 10—20°C und einem JTwon 10 K ein Kühlwasserbedarf von nur max. 80 l/min · m² festgestellt.

Durch Aneinanderreihen einer entsprechenden Anzahl der beschriebenen Kühlelemente kann, analog zu den Kühlelementen gemäß der DE-OS 28 54 306, die ganze Seitenwand des Lichtbogenofens gebildet werden. Hierbei werden an den dafür vorgesehenen Stellen der Seitenwand bestimmte Kühlelemente in passender Gestaltung ausgeführt (nicht gezeigt), um Platz für Durchlässe zu lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

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gerung der thermischen Wechselwirkungen auf das so Patentanspruch: veränderte Rohrmaterial und sein Gefüge neigte bei

extrem hoher thermischer Belastung zur Rißbildung.

Kühlelement für Lichtbogenöfen, das nach Maß- Es hat sich desweiteren herausgestellt, daß das dichte

gäbe des Industrieofenmantels gebogen und aus s Aneinanderliegen der Rohre eine weitere Unzulänglichdurch einen Abstandsspalt voneinander getrennten keit beinhaltet in dem Sinne, daß hierdurch eine zwar Rohrabschnitten gebildet ist, wobei der Abstandss- wellenförmige, jedoch immerhin relativ glattflächige palt jeweils durch einen auf der konvexen Seite der Kühloberfläche entsteht, was den Aufbau eines wärme-Rohrabschnitte aufgeschweißten längslaufenden dämmenden Schlackenbelags zur Ofeninnenseite nicht Blechstreifen verschlossen ist und wobei ferner der io sehr begünstigt Die anfänglich vorhandene Verguß-Abstandsspalt mit einer Torkretiermasse ausgefüllt masse, mit welcher die Rohre belegt werden, erfährt ist, dadurch gekennzeichnet, nämlich im Laufe der Betriebszeiten eine Erosion, die

— daß das Kühlelement (4) in Form eines geboge- bis zur Freilegung der Rohre gehen kann. Es ist dann nen Rohrserpentinensatzes gestaltet ist, wünschenswert, wenn sich anstelle dieser freigelegten

— daß die Rohrabschnitte (10) einen Außendurch- 15 Rohroberfläche auf den Rohren bereits ein Schutzbelag messe.· von etwa 90 mm und einen Abstands- aus Ofenschlacke bildet, der die Funktion der Auskleispalt (14) von 3 bis 8 mm aufweisen, und dung zum Teil übernimmt Es ist nun klar, daß die ge-

— daß die Blechstreifen (12) eben ausgeführt und wünschte Schlackenschicht umso weniger fest in sich nur an einzelnen Stellen (19) mit den zugeord- aufgebaut ist und haftet je glatter die Oberfläche der neten Rohrabschnitten (10) verschweißt sind. 20 Kühlsegmente ist und je weniger Haftflächen sich anbieten.