DE69005403T2

DE69005403T2 - Schachtofenabstich.

Info

Publication number: DE69005403T2
Application number: DE90202423T
Authority: DE
Inventors: Ronald Nicolaas Molenaar; Der Hoeff Joseph Adrianus Van
Original assignee: Hoogovens Groep BV
Current assignee: Tata Steel Ijmuiden BV
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: DE69005403D1; EP0420316A1; ZA907434B; EP0420316B1; US5020992A; NL8902381A; ES2047245T3; CA2025409C; ATE98998T1; CA2025409A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochofen und insbesondere den Abstichöffnungsaufbau eines Hochofens.
Niederländische Patentanmeldung Nr. 8301862 beschreibt einen metallurgischen Hochofen, z. B. einen Gebläseofen, mit einer Außenhülle aus Stahl und einer feuerfesten Verkleidung, welche an der Innenseite und gegen die Außenhülle aus Stahl eingepaßt ist. Der Hochofen hat mindestens einen Abstichöffnungsaufbau, welcher zusammengesetzt ist aus einer Stahlhülse, auch als ein Kühlkasten bezeichnet, angebracht auf der Außenhülle, wobei innerhalb dieser Hülse eine beständige Verkleidung eingepaßt ist. Innerhalb und gegen die beständige Verkleidung befindet sich ein feuerfestes Dichtungsmaterial an der Stelle, wo die Abstichöffnung gebildet werden soll. Die beständige Verkleidung und das Dichtungsmaterial liegen direkt gegen die feuerfeste Verkleidung der Hülle. Das Dichtungsmaterial können feuerfeste Ziegel oder eine feuerfeste, zusammen gepresste Verbindung zum Abdichten der Abstichöffnung sein.
Ein Problem dieses bekannten Hochofens ist, daß er gegenüber Gaslecks anfällig ist, insbesondere Kohlenmonoxidgas, welches aus dem Ofen an der Abstichöffnung austritt. Um diese Gasundichtigkeit zu vermeiden, ist in einem bekannten Aufbau, erläutert durch Fign. 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen und im einzelnen unten beschrieben, die feuerfeste Verkleidung des Ofens in der Umgebung der Abstichöffnung mit einer doppelten Käfigstruktur mit Kupferblechen ausgestattet. Die Dichtung, die auf diesem Wege erreicht werden kann, ist nicht so, daß Gasundichtigkeit vollständig vermieden wird. In einigen Fällen kann die Gasundichtigkeit noch so groß sein, daß sich Gas, welches aus der geschlossenen Abstichöffnung austritt, direkt nach dem Entweichen aus dem Ofen entzündet. Dies ist eine unsichere und unerwünschte Situation. Aber selbst wenn das entweichende Gas nicht brennt, kann die Situation noch unsicher sein, wenn das austretende Gas reich an Kohlenmonoxid ist, was wegen der Vergiftungsgefahr das Durchführen von Arbeiten in der Umgebung der Abstichöffnung unmöglich macht, oder nur möglich ist, wenn sie unter unpraktischen Bedingungen (mit Gasmasken) durchgeführt werden. Außerdem besteht eine andere Unannehmlichkeit. Das austretende CO-Gas greift das Bindemittel der verdichteten Verbindung an, so daß die Nutzungsdauer der Abdichtung der Abstichöffnung begrenzt ist.
Japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. JP-A-52-7308 (1977) offenbart ein Verfahren zur Vermeidung von Gasundichtigkeit an der Abstichöffnung durch Anbringen eines temporären Metallkastens an der Außenseite der feuerfesten Verkleidung und Einspritzen von feuerfestem Material, um die Verkleidung abzudichten.
Aufgabe der Erfindung ist es, das oben beschriebene Problem der Gasundichtigkeit zu verhindern oder zu reduzieren.
Dieses Problem wird durch die Merkmale des vorliegenden Anspruchs 1 oder Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den unabhängigen Ansprüchen 2-9 und 11 gezeigt.
Gemäß der Erfindung ist der Abstichöffnungsaufbau mit einer Schließplatte aus Metall ausgestattet, welche gegen die feuerfeste Verkleidung des Ofens eingepaßt ist. Die Schließplatte ist mit einer Öffnung für den Durchtritt von heißem Metall während des Abstichs ausgestattet und ist gasdicht mit der Stahlhülse des Abstichöffnungsaufbaus verbunden. Mittel zum Abführen von Wärme von der Schließplatte sind vorgesehen.
Es wurde gefunden, daß das Vorsehen dieser Schließplatte quer zur Stahlhülse Lecks ganz beträchtlich reduziert. Außerdem hat der Hochofen gemäß der Erfindung den Vorteil, daß der doppelte Käfigaufbau des oben beschriebenen bekannten Aufbaus überflüssig wird. Der Aufbau der Abstichöffnung wird daher sehr vereinfacht und weniger teuer. Die Schließplatte kann dauerhaft vorliegen, d. h., sie muß nicht für jeden Abstich entfernt werden.
Bevorzugt ist der Abstichöffnungsaufbau der Erfindung auch mit einer Schließhülse aus Metall ausgestattet, die gasdicht mit der Schließplatte um die Öffnung der Schließplatte verbunden ist, wobei sich die beständige Verkleidung und das Material der Dichtungsverbindung für die Abstichöffnung innerhalb der Schließhülle befinden. Die Mittel zum Abführen der Wärme aus der Schließplatte sind auch zum Wärmeabführen aus der Schließhülle wirksam. Dies hat den Vorteil, daß der Abstichöffnungsaufbau zuverlässiger und widerstandsfähiger ist, so daß weniger Wartung erforderlich ist. Auch das Risiko des Gasaustritts wird weiter reduziert, weil die Öffnung für den Durchtritt des heißen Metalls besser abgegrenzt ist und als ein Ergebnis wird die Oberfläche, über welche das Austreten des Gases auftreten kann, noch weiter verringert.
Im Hochofen gemäß der Erfindung ist es wichtig, daß Mittel zum Entfernen von Wärme aus der Schließplatte und, wo anwendbar, der Schließplatte ist zur Verfügung gestellt werden. Dies ist, um das Verziehen dieser zu vermeiden, was ihre Gasabdichtwirkung zerstören kann. Ferner ist dieses Abkühlen erwünscht, um so viel wie möglich der Expansion des feuerfesten Materials in der Nachbarschaft entgegenzuwirken, wodurch dessen Lebensdauer verbessert wird.
Es ist vorstellbar, einen Wasserfilm als Kühlmittel kontinuierlich an der Außenseite der Schließplatte und der Schließhülse zu verwenden. Es ist jedoch bevorzugt, daß das Wärme entfernende Mittel feuerfeste Ziegel mit einem Wärmeleitkoeffizienten höher als ca. 25 kcal/mºC.h sind, wobei die Ziegel an der Außenseite der Schließplatte und Schließhülse angebracht sind und direkt die äußere Stahlhülse des Abstichöffnungsaufbaus berühren. Bevorzugt werden Graphitziegel verwendet.
Gasabdichten des Hochofens gemäß der Erfindung wird weiter verbessert, wenn an der Seite der Schließplatte, die der feuerfesten Verkleidung des Ofens zugewandt ist, mindestens ein Labyrinthdichtungsring vorliegt, welcher mindestens teilweise die Öffnung für den Durchtritt des heißen Metalls umschließt. Wenn einer oder mehrere Labyrinthdichtungen verwendet werden, hat jedes austretende Gas einen größeren Weg zurückzulegen. Beständigkeit gegenüber Gasundichtigkeit wird dadurch erhöht. Ein einfacher und wirksamer Weg einen solchen Labyrinthdichtungsring anzubringen wird erreicht, wenn die Schließhülse verlängert wird, so daß ein Labyrinthdichtungsring an der Innenseite der Schließplatte gebildet ist, indem er ein Teil der Schließhülse ist. Dieser Dichtungsring ist dann eine Labyrinthdichtung mit dem kleinstmöglichen Durchmesser.
Es ist auch für die Schließplatte erwünscht, mit mindestens einer Öffnung zum Einpressen von feuerfestem Material auf der Seite der Schließplatte, die der feuerfesten Verkleidung des Ofens zugewandt ist, ausgestattet zu sein. Dieses erlaubt optimale thermische Verbindung von der Schließplatte zur feuerfesten Verkleidung.
Die Schließplatte aus Metall kann zum Beispiel aus Stahl sein. Dieses Material stellt hohe Anforderungen an die Qualität der Kühlung, um Temperaturunterschiede entlang der Schließplatte soweit wie möglich auszugleichen, so daß Expansionsunterschiede auch des umgebenden feuerfesten Materials vermieden werden.
Die besten Ergebnisse werden jedoch erreicht, wenn als Material für die Schließplatte ein essentielles (essentially) Kupfer verwendet wird. In diesem Fall ist die Schließplatte mit einem umschließenden Stahlring ausgestattet, welcher gasdicht an der Schließplatte angebracht ist. Dies hat den Vorteil, daß die schwierige Verbindung zwischen Stahl und Kupfer irgendwo hergestellt werden kann, bevor die Schließplatte in den Hochofen eingepaßt wird, und daß Installation des Ofens mittels einer einfachen Stahl/Stahl-Schweißverbindung durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird durch Beschreibung einer nicht beschränkenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnitts des bereits genannten bekannten Hochof ens;
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts des Hochofens aus Fig. 1 als Daraufsicht der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Querschnitts des Hochofens aus Fig. 1 als Vorderansicht der Linie B-B in Fig. 1;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Hochofenausführung der vorliegenden Erfindung als Seitenansicht; und
Fig. 5 einen Ausschnitt eines Querschnitts des Hochofens aus Fig. 4 in der Linie A-A in Fig. 4.
In allen Figuren sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf die Fign. 1 bis 3 befindet sich innerhalb der Außenhülle aus Stahl 1 die übliche feuerfeste Verkleidung 2 des Hochofens. Eine nach außen ragende Abstichöffnungshülse aus Stahl oder ein Kühlkasten 3 ist an der Außenhülle aus Stahl 1 als eine Komponente des Abstichöffnungsaufbaus angebracht. Die Hülse 3 endet an einem Flansch. Innenseitig und gegen die Hülse 3 ist beständige Verkleidung 5 und eine feuerfeste, verdichtete Verbindung 6 vorgesehen, wobei letztere die Abstichöffnung abdichtet (siehe Fign. 1, 2 und 3). Die feuerfeste, verdichtete Verbindung 6 wird teilweise entfernt, wenn eine Abstichöffnung gebildet wird, um den Ofen abzustechen. Die beständige Verkleidung 5 und die verdichtete Verbindung 6 sind direkt mit der feuerfesten Verkleidung 2 im Hochofen verbunden. Ferner ist eine doppelte Käfigstruktur 7 aus Kupferblech und mit größeren Ausmaßen als die Hülse 3 in der feuerfesten Verkleidung 2 eingearbeitet, mit dem Ziel, Gasundichtigkeit durch den Aufbau der Abstichöffnung 4 zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Abstichöffnung 4 nun ohne diesen doppelten Käfigaufbau hergestellt werden (siehe Fign. 4 und 5). Gasabdichtung wird unter Verwendung einer Schließplatte aus Kupfer 8 erhalten werden, auf welcher in dieser Ausführungsform eine Schließhülse 9 aus Kupfer angebracht ist. Die Schließplatte 8 erstreckt sich quer zur Richtung der Abstichöffnung und dessen Außenumfang ist gasdicht mit der Stahlhülse 3 wie unten beschrieben verbunden. Die beständige Verkleidung 5 und die feuerfeste, verdichtete Verbindung 6 befinden sich innerhalb der Schließhülse 9 und sie liegen wieder direkt gegen die feuerfeste Verkleidung 2. Anstelle der feuerfesten, verdichteten Verbindung 6 können im Rahmen der Erfindung auch feuerfeste Ziegel zum Abdichten der Abstichöffnung verwendet werden.
Die Schließplatte 8 liegt direkt gegen die feuerfeste Verkleidung 2 und ist mit einer Öffnung für den Durchtritt des heißen Metalls aus dem Hochofen während des Abstichs ausgestattet, mit welcher Öffnung die Schließhülse 9 durch Schweißen verbunden ist. Schließhülse 9 erstreckt sich um die Stelle der Abstichöffnung von der Platte 8 weg und kann, wie gezeigt, gefertigt sein, um nach innen etwas verlängert zu sein, so daß das Teil 12, welches hinter der Schließplatte 8 herausragt, einen Labyrinthdichtungsring mit dem kleinstmöglichen Durchmesser bildet. Außerdem kann die Schließplatte 8 auch mit weiteren Labyrinthdichtungsringen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) mit einem größeren Durchmesser ausgestattet sein, um den Gasaustritt stärker zu behindern.
Zwischen und neben den verwendeten Labyrinthdichtungsringen gibt es eine oder mehrere Drucköffnungen oder Muffen 15 zum Einpressen von feuerfestem Material auf die Seite der Schließplatte 8, die der feuerfesten Verkleidung 2 zugewandt ist. Auf diesem Wege kann optimale thermische Verbindung der Schließplatte 8 mit der feuerfesten Verkleidung 2 erreicht werden. In Fig. 4 ist gerade eine solche Druckmuffe 15 illustriert. Nach dem Einpressen des feuerfesten Materials können diese Druckmuffen dann verschlossen werden, z. B. mit einer flachen Muffenschraubenmutter.
Schließhülse 9 und Schließplatte 8 werden durch feuerfeste Ziegel 10 gekühlt, welche direkt auf der Außenseite der Schließhülse 9 und Schließplatte 8 angebracht sind. Diese Ziegel haben einen hohen Wärmeleitkoeffizienten (höher als 25 kcal/mºC.h) und bilden eines thermische Brücke zur Stahlhülse 3. Die feuerfesten Ziegel sind aus Graphit und geben optimalen Temperaturausgleich zwischen der Schließhülse 9 und Schließplatte 8. Die Schließhülse 9 und Schließplatte 8 sind in dieser Ausführungsform aus Kupfer gefertigt. An seiner Peripherie ist die Schließplatte 8 gasdicht an einen Stahlring 11 geschweißt, welcher selbst gasdicht an die Stahlhülse 3 geschweißt ist.
Dieser Aufbau ist einfach und erlaubt einfaches Abdichten der Abstichöffnung nach dem Abstechen. Die Dichtung ist gut und ist bis zum nächsten Abstechen besser zu erhalten.

Claims

1. Hochofen mit

a) einer Außenhülle aus Stahl (1)

b) einer feuerfesten Verkleidung (2) an der Innenseite der und gegen die Außenhülle (1),

c) mindestens einer abgedichteten Abstichöffnung mit

i) einer Stahlhülse (3), die in die Außenhülle (1) eingesetzt ist und aus dieser nach außen vorsteht,

ii) einer beständigen Verkleidung (5) innerhalb der Hülse (3),

iii) einem feuerfesten Dichtungsmaterial (6) in der beständigen Verkleidung (5), wobei das Dichtungsmaterial zumindest teilweise entfernt sein soll, wenn eine Abstichöffnung gebildet wird,

wobei die beständige Verkleidung (5) und das feuerfeste Dichtungsmaterial (6) gegen die feuerfeste Verkleidung (2) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Abstichöffnungsaufbau weiterhin gehören:

(iv) eine Schließplatte (8) aus Metall mit einer Öffnung, an der die Abstichöffnung ausgebildet werden soll, wobei die Platte (8) in der Hülse (3) und gegen die feuerfeste Verkleidung (2) angeordnet und gasdicht mit der Hülse (3) verbunden ist und

(v) Mittel (10) zum Entfernen von Wärme von der Schließplatte.

2. Hochofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Abstichöffnungsaufbau weiterhin eine Schließhülse (9) aus Metall gehört, die gasdicht mit der Schließplatte (8) um ihre Öffnung verbunden ist und sich zumindest aus der Schließplatte (8) in der Richtung weg von der Außenhülle (1) erstreckt, daß die beständige Verkleidung (5) und das feuerfeste Dichtungsmaterial (6) in der Schließhülle (9) vorgesehen sind, und daß das Wärme entfernende Mittel (10) auch Wärme aus der Schließhülle (9) entfernt.

3. Hochofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Wärme entfernenden Mittel feuerfeste Ziegel (10) mit einem Wärmeleitkoeffizienten von mindestens 25 kcal/m.ºC.h. gehören, und daß die feuerfesten Ziegel (10) die Schließplatte (8) und die Stahlhülse (3) sowie die Schließhülse (9) , wenn diese vorhanden ist, berührt.

4. Hochofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Ziegel (10) Graphitziegel sind.

5. Hochofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Labyrinthdichtungsring (12) um die Öffnung der Schließplatte (8) an der Seite, die der feuerfesten Verkleidung (2) zugewandt ist, vorgesehen ist.

6. Hochofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließhülse (9) einen Bereich (12) aufweist, der nach innen von der Schließplatte (8) in der Richtung auf die feuerfeste Verkleidung (2) der Außenhülle abragt, um einen Labyrinthdichtungsring um die Öffnung der Schließplatte vorzusehen.

7. Hochofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließplatte (8) mindestens eine Öffnung (15) aufweist, die von der anderen Öffnung von dieser beabstandet ist, um feuerfestes Material auf der Seite der Schließplatte, die der feuerfesten Verkleidung zugewandt ist, einzupressen.

8. Hochofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließplatte (8) aus Kupfer gefertigt ist.

9. Hochofen nach Anspruch 8 mit einem Stahlring (11), dessen Innenumfang gasdicht mit dem Umfang der Schließplatte (8) verbunden ist und dessen Außenumfang gasdicht mit der Stahlhülse (3) verbunden ist.

10. Hochofen mit

a) einer Außenhülle (1) aus Stahl,

b) einer feuerfesten Verkleidung (2) innerhalb der und gegen die Außenhülle (1)

c) mindestens einer abgedichteten Abstichöffnung mit

(i) einer Stahlhülse (3), die in die Außenhülle (1) eingesetzt ist und nach außen von dieser vorsteht,

(ii) einer beständigen Verkleidung (5) innerhalb der Hülse (3),

(iii) einem feuerfesten Dichtungsmaterial (6) in der beständigen Verkleidung (5), wobei das Dichtungsmaterial zumindest teilweise entfernt wird, wenn eine Abstichöffnung gebildet sein soll,

gekennzeichnet durch

(iv) eine Schließplatte (8) aus Metall mit einer Öffnung, an der die Abstichöffnung ausgebildet werden soll, wobei die Platte (8) innerhalb der Hülse (3) angeordnet und ihr Umfang gasdicht mit der Hülse (3) verbunden ist,

(v) eine Schließhülse (9) aus Metall, die gasdicht mit der Schließplatte (8) um deren Öffnung herum verbunden ist und die zumindest aus der Schließplatte (8) in der Richtung weg von der Außenhülle (1) abragt, wobei die beständige Verkleidung (5) und das feuerfeste Dichtungsmaterial (6) zumindest teilweise in der Schließhülse (9) angeordnet sind, und

(vi) Mittel (10) zum Entfernen von Wärme von der Schließplatte (8) und der Schließhülse (9).

11. Hochofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeentfernungsmittel (10) thermisch leitende, feuerfeste Ziegel aufweist, die die Stahlhülse (3), die Schließplatte (8) und die Schließhülse (9) berühren.