EP1193458A2 - Wandbauteil - Google Patents

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EP1193458A2
EP1193458A2 EP01890282A EP01890282A EP1193458A2 EP 1193458 A2 EP1193458 A2 EP 1193458A2 EP 01890282 A EP01890282 A EP 01890282A EP 01890282 A EP01890282 A EP 01890282A EP 1193458 A2 EP1193458 A2 EP 1193458A2
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EP
European Patent Office
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wall component
melt
outlet opening
outlet
component according
Prior art date
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Withdrawn
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EP01890282A
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English (en)
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EP1193458A3 (de
Inventor
Alfred Edlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
Original Assignee
Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
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Publication date
Application filed by Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH filed Critical Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
Publication of EP1193458A2 publication Critical patent/EP1193458A2/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2/04—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements
    • E04B2/06—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements using elements having specially-designed means for stabilising the position
    • E04B2/08—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements using elements having specially-designed means for stabilising the position by interlocking of projections or inserts with indentations, e.g. of tongues, grooves, dovetails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
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    • E04B2002/0202—Details of connections
    • E04B2002/0243—Separate connectors or inserts, e.g. pegs, pins or keys
    • E04B2002/0247—Strips or bars

Definitions

  • the invention relates to a wall component for limitation of filled with melt, in particular slag melt Rooms.
  • wall components are in particular To understand components that have a fire-resistant lining or integrate such refractory training.
  • melting units, channels and especially for one Slag tundish are thermally resistant linings required in the area of tap openings or in the case of a slag tundish in the area of Tundish outlet and in gutters in addition to the thermal stress also a shear stress caused by the flowing melt are exposed.
  • Refractory materials usually need to depend on the nature of the expected melt be matched and it is known that for acidic slags other materials must be chosen than for strong basic slags to increase wear due to to prevent chemical corrosion.
  • the invention now aims to provide wall components for a large number of different slags, and in particular for blast furnace slag, steel works slag or even glass melts, which are to be distinguished by improved resistance to chemical attacks and at the same time by a reduced thermal load.
  • the wall component according to the invention essentially consists in that the surface of the wall component facing the melt is formed with at least one outlet opening for evaporating liquids, in particular water.
  • a vapor cushion forms between hot melts and a wall wetted by liquids, such as water, which prevents the melt from coming into direct contact with the wall.
  • Such a vapor film also shows a clear lubricant effect, so that melts with a higher viscosity and a lower temperature can be used, whereby particularly thin-walled melt webs can flow off. It is therefore only necessary to arrange the outlet opening in such a way that a vapor cushion that is as uniform as possible can be maintained between the refractory lining or the wall component and the melt, so that any refractory materials such as SiC, alumina (Al 2 O 3 ), magnesite, chamotte but also steel, regardless of the chemical aggressiveness of the melt, and at the same time intensive and effective cooling of the wall component is ensured even with a correspondingly reduced thermal load.
  • any refractory materials such as SiC, alumina (Al 2 O 3 ), magnesite, chamotte but also steel, regardless of the chemical aggressiveness of the melt, and at the same time intensive and effective cooling of the wall component is ensured even with a correspondingly reduced thermal load.
  • outlet openings for evaporating liquids can be realized in that the outlet opening (s) as Outlet slot (s) is (are).
  • Such outlet slots can directly with the supply lines for the evaporating Liquids are connected, and for example as slots in a tubular wall of the feed line be formed inside the wall component. With accordingly The formation of homogeneous porosity of a surface can but can also be made so that the outlet opening (s) is (are) designed as a porous surface.
  • Essential for the dimensioning of the outlet openings, and in particular the outlet slots or the pores of the surface only the objective is to be as uniform as possible Vapor cushion between the wall component and that of the wall component to ensure limited spaces filled with melt, which, on the one hand, is based on a corresponding geometric arrangement of Outlet openings and the other by appropriate dimensioning succeeds easily.
  • the training can be made in a particularly simple manner be that the outlet openings as grooves in the melt facing surface of the wall component are formed, a corresponding feed line opening into all grooves got to.
  • the training is so made that the outlet opening (s) with at least one supply line is (are) connected, in which a the flow rate of the Liquid regulating actuator is switched on, so that in this way the corresponding steam cushion is continuously maintained can be.
  • the wall component in a preferred use of the wall component as an annular Building block for the melt outlet of a tundish or the The tapping opening of a pan is an advantage taken that the wall component has an annular cross section, that the slot-shaped outlet opening is along the Inner shell of the wall component extends and that one with the slot-shaped outlet opening connected, annular water chamber is provided in the wall component.
  • pores or grooves is the formation preferably made so that the wall component made of refractory material, for example made of SiC.
  • the wall component made of refractory material for example made of SiC.
  • slits or pores is an advantage the training taken so that the axes of the outlet openings with the surface of the melt facing Wall component pointed in the area of the outlet openings Include angles.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a Partial area of a tap opening or an outlet for molten slag
  • Fig. 2 is shown schematically modified design of the wall component
  • Fig. 3 a Tundish or stove spout for molten material
  • Fig. 4 a modified design of such a tap opening
  • FIG. 5 shows a partial view of a tundish outlet in cross section shown.
  • a wall component 1 is shown, in which a tubular channel 2 for the supply of evaporating liquids is arranged.
  • the refractory wall component 1 is made made of silicon carbide.
  • a slot 3 opening on the surface of the wall component 1 provided, via which evaporating liquids emerge can.
  • the melt flow is indicated schematically at 4. at 2 are instead of the tubular feed channels with slots grooves 5 can be seen which laterally with evaporating liquids, and in particular Water.
  • the flowing molten Medium is again indicated with 4.
  • FIG. 3 shows a pan 6, whose bottom area carries an outlet opening 7.
  • this outlet opening 7 has a particularly high shear stress and therefore there are again liquid supply channels 2 with radially inward to the axis 8 of the outlet opening 7 directed slots 3 are provided.
  • the liquid is supplied via an annular channel 2 and passes through radial slots 9 and upward Slots 10 to the molten medium 11 facing Surface of the wall component.
  • the bottom of 12 is one Tundish called.
  • the melt level is indicated at 13.
  • a dip tube 15 made of refractory Material provided in the direction of the double arrow 16 is adjustable to a regulated height
  • a driving nozzle 17 can be seen via which the flowing through the opening 14 Slag can be atomized.
  • feed lines 18 and 19 are provided, from which evaporating liquid in each case led through slots to the wall adjacent to the melt becomes.

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Abstract

Der Wandbauteil zur Begrenzung von mit Schmelze, insbesondere Schlackenschmelze, gefüllten Räumen weist an der der Schmelze zugewandten Oberfläche wenigstens eine Auslaßöffnung für verdampfende Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auf. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandbauteil zur Begrenzung von mit Schmelze, insbesondere Schlackenschmelze, gefüllten Räumen. Unter derartigen Wandbauteilen sind insbesondere Bauteile zu verstehen, welche eine feuerfeste Auskleidung tragen oder eine solche feuerfeste Ausbildung integrieren. Für Pfannen, Schmelzaggregate, Rinnen und insbesondere für einen Schlackentundish sind entsprechend thermisch beständige Auskleidungen erforderlich, welche im Bereich von Abstichöffnungen bzw. im Falle eines Schlackentundish im Bereich des Tundishauslaufes sowie in Rinnen neben der thermischen Beanspruchung auch noch einer Scherbeanspruchung durch die fließende Schmelze ausgesetzt sind. Feuerfeste Materialien müssen in der Regel auf die Natur der zu erwartenden Schmelze abgestimmt sein und es ist bekannt, daß für saure Schlacken andere Materialien gewählt werden müssen als für stark basische Schlacken, um einen erhöhten Verschleiß aufgrund von chemischer Korrosion zu verhindern.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, Wandbauteile für eine große Anzahl unterschiedlicher Schlacken, und insbesondere für Hochofenschlacke, Stahlwerksschlacke oder auch Glasschmelzen, bereitzustellen, welche sich durch eine verbesserte Beständigkeit gegen chemische Angriffe und gleichzeitig durch eine verringerte thermische Belastung auszeichnen sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungsgemäße Wandbauteil im wesentlichen darin, daß die der Schmelze zugewandte Oberfläche des Wandbauteils mit wenigstens einer Auslaßöffnung für verdampfende Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, ausgebildet ist. Entsprechend dem sogenannten "Leidenfrostschen" Phänomens bildet sich zwischen heißen Schmelzen und einer von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, benetzten Wand ein Dampfpolster aus, welcher den unmittelbaren Kontakt der Schmelze mit der Wand verhindert. Ein derartiger Dampffilm zeigt auch einen deutlichen Schmiermitteleffekt, sodaß Schmelzen mit höherer Viskosität und geringerer Temperatur eingesetzt werden können, wobei besonders dünnwandige Schmelzenbahnen abfließen können. Es ist somit lediglich erforderlich die Auslaßöffnung so anzuordnen, daß ein möglichst gleichmäßiger Dampfpolster zwischen der feuerfesten Auskleidung bzw. dem Wandbauteil und der Schmelze aufrechterhalten werden kann, sodaß als Material für die feuerfeste Auskleidung beliebige feuerfeste Materialien, wie z.B. SiC, Tonerde (Al2O3), Magnesit, Schamotte aber auch Stahl, unabhängig von der chemischen Aggressivität der Schmelze eingesetzt werden können und gleichzeitig eine intensive und wirkungsvolle Kühlung des Wandbauteiles selbst bei entsprechend verringerter thermischer Belastung gewährleistet ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Auslaßöffnungen für verdampfende Flüssigkeiten, und insbesondere für Wasser, läßt sich dadurch verwirklichen, daß die Auslaßöffnung(en) als Auslaßschlitz(e) ausgebildet ist (sind). Derartige Auslaßschlitze können unmittelbar mit den Zuleitungen für die verdampfenden Flüssigkeiten verbunden werden, und beispielsweise als Schlitze in einer rohrförmigen Wand der Zuführungsleitung im Inneren des Wandbauteiles ausgebildet sein. Bei entsprechend homogener Porösität einer Oberfläche kann die Ausbildung aber auch mit Vorteil so getroffen sein, daß die Auslaßöffnung(en) als poröse Oberfläche ausgebildet ist (sind). Wesentlich für die Dimensionierung der Auslaßöffnungen, und insbesondere der Auslaßschlitze bzw. der Poren der Oberfläche, ist hiebei lediglich die Zielsetzung einen möglichst gleichförmigen Dampfpolster zwischen dem Wandbauteil und der vom Wandbauteil begrenzten mit Schmelze gefüllten Räume zu gewährleisten, was zum einen durch entsprechende geometrische Anordnung der Auslaßöffnungen und zum anderen durch entsprechende Dimensionierung leicht gelingt.
In besonders einfacher Weise kann die Ausbildung so getroffen sein, daß die Auslaßöffnungen als Rillen in der der Schmelze zugewandten Oberfläche des Wandbauteils ausgebildet sind, wobei eine entsprechende Speiseleitung in alle Rillen münden muß. Mit Vorteil ist hiebei die Ausbildung so getroffen, daß die Auslaßöffnung(en) mit wenigstens einer Zuführungsleitung verbunden ist (sind), in welche ein die Durchflußmenge der Flüssigkeit regelndes Stellglied eingeschalten ist, sodaß auf diese Weise kontinuierlich der entsprechende Dampfpolster aufrechterhalten werden kann.
Bei einem bevorzugten Einsatz des Wandbauteiles als ringförmiger Baustein für den Schmelzenauslauf eines Tundish oder die Abstichöffnung einer Pfanne ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß der Wandbauteil ringförmigen Querschnitt aufweist, daß die schlitzförmige Auslaßöffnung sich entlang des Innenmantels des Wandbauteils erstreckt und daß eine mit der schlitzförmigen Auslaßöffnung verbundene, ringförmige Wasserkammer in dem Wandbauteil vorgesehen ist.
Prinzipiell sind für die gewünschte feuerfeste Auskleidung beliebige Materialien mit entsprechender thermischer Beständigkeit.verwendbar. Mit Rücksicht auf die geforderte exakte Bearbeitung der Auslaßschlitze, Poren oder Rillen ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß der Wandbauteil aus Feuerfestmaterial, beispielsweise aus SiC, besteht. Um bei einem entsprechend fließenden schmelzflüssigen Medium eine hinreichend rasche Ausbreitung des Dampfpolsters zwischen benachbarten Rillen, Schlitzen oder Poren sicherzustellen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Achsen der Auslaßöffnungen mit der der Schmelze zugewandten Oberfläche des Wandbauteils im Bereich der Auslaßöffnungen einen spitzen Winkel einschließen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste Ausbildung eines Teilbereiches einer Abstichöffnung bzw. eines Auslaufes für schmelzflüssige Schlacke, Fig. 2 eine schematisch dargestellte abgewandelte Ausbildung des Wandbauteiles, Fig. 3 einen Tundish- oder Herdauslauf für schmelzflüssiges Material, Fig. 4 eine abgewandelte Ausbildung einer derartigen Abstichöffnung und Fig. 5 eine Teilansicht eines Tundishauslaufes im Querschnitt dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Wandbauteil 1 dargestellt, in welchem ein rohrförmiger Kanal 2 für die Zufuhr von verdampfenden Flüssigkeiten angeordnet ist. Der feuerfeste Wandbauteil 1 besteht aus Silicumcarbid. An den rohrförmigen Zuführungskanal 2 ist ein an der Oberfläche des Wandbauteiles 1 mündender Schlitz 3 vorgesehen, über welchen verdampfende Flüssigkeiten austreten können. Der Schmelzefluß ist schematisch mit 4 angedeutet. Bei der Darstellung nach Fig. 2 sind anstelle der rohrförmigen Zuführungskanäle mit Schlitzen Rillen 5 ersichtlich, welche seitlich mit verdampfenden Flüssigkeiten, und insbesondere Wasser, angespeist werden. Das fließende schmelzflüssige Medium ist wiederum mit 4 angedeutet.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist eine Pfanne 6 ersichtlich, deren Bodenbereich eine Auslaßöffnung 7 trägt. Im Bereich dieser Auslaßöffnung 7 besteht eine besonders hohe Scherbeanspruchung und es sind daher wiederum Flüssigkeitszuführungskanäle 2 mit radial einwärts zur Achse 8 der Austrittsöffnung 7 gerichteten Schlitzen 3 vorgesehen. Bei der Ausbildung nach Fig. 4 wird die Flüssigkeit über einen Ringkanal 2 zugeführt und tritt über radiale Schlitze 9 und aufwärts gerichtete Schlitze 10 an die dem schmelzflüssigen Medium 11 zugewandte Oberfläche des Wandbauteiles aus.
Bei der Ausbildung nach Fig. 5 ist mit 12 der Boden eines Tundish bezeichnet. Der Schmelzenspiegel ist mit 13 angedeutet. Zur Erzielung eines kontinuierlichen Schlackenauslaufes über die Auslaßöffnung 14 ist hier ein Tauchrohr 15 aus feuerfestem Material vorgesehen, welches in Richtung des Doppelpfeiles 16 höhenverstellbar ist, um einen geregelten Schlackenabfluß zu erzielen. Es ist weiters eine Treibdüse 17 ersichtlich, über welche die durch die Öffnung 14 abfließende Schlacke zerstäubt werden kann. Zum Schutz des Auslaufbereiches und des Tauchrohres sind wiederum Speiseleitungen 18 und 19 vorgesehen, aus welchen verdampfende Flüssigkeit jeweils über Schlitze an die der Schmelze benachbarte Wand geführt wird.
Bei all diesen Ausbildungen lassen sich prinzipiell eine große Anzahl von nicht brennbaren Flüssigkeiten erfolgreich einsetzen. Neben nicht brennbaren Flüssigkeiten können auch brennbare Flüssigkeiten (Öle) eingesetzt werden. Diese brennen oberhalb der Schlackenphase ab und verbessern so den Wärmehaushalt und verringern die Viskosität der Schmelze. Gleichzeitig erfolgt beim Einsatz von Ölen ein Cracken unter Ausbildung einer Schicht an refraktären Kohlen an der Auskleidung, welche einen zusätzlichen Schutz bietet. Bevorzugt wird dann, wenn als schmelzflüssiges Medium Hochofenschlacke eingesetzt wird, hier Wasser zugeführt. Die Zufuhr von Wasser als Medium ist naturgemäß bei Schmelzen mit stark reduzierenden Eigenschaften, wie beispielsweise Metallschmelzen, weniger geeignet, sofern nicht eine entsprechende Absaugung für Zersetzungsprodukte von Wasser, und insbesondere von Wasserstoff und Sauerstoff, vorgesehen sind.

Claims (8)

  1. Wandbauteil zur Begrenzung von mit Schmelze, insbesondere Schlackenschmelze, gefüllten Räumen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schmelze (4) zugewandte Oberfläche des Wandbauteils (1) mit wenigstens einer Auslaßöffnung (3) für verdampfende Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, ausgebildet ist.
  2. Wandbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung(en) (3) als Auslaßschlitz(e) ausgebildet ist (sind).
  3. Wandbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung(en) (3) als poröse Oberfläche ausgebildet ist (sind).
  4. Wandbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (3) als Rillen (5) in der der Schmelze (4) zugewandten Oberfläche des Wandbauteils (1) ausgebildet sind.
  5. Wandbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung(en) (3) mit wenigstens einer Zuführungsleitung verbunden ist (sind), in welche ein die Durchflußmenge der Flüssigkeit regelndes Stellglied eingeschalten ist.
  6. Wandbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbauteil (1) ringförmigen Querschnitt aufweist, daß die schlitzförmige Auslaßöffnung (3) sich entlang des Innenmantels des Wandbauteils (1) erstreckt und daß eine mit der schlitzförmigen Auslaßöffnung (3) verbundene, ringförmige Wasserkammer (2) in dem Wandbauteil (1) vorgesehen ist.
  7. Wandbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbauteil (1) aus Feuerfestmaterial, beispielsweise aus SiC, besteht.
  8. Wandbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Auslaßöffnungen (3) mit der der Schmelze (4) zugewandten Oberfläche des Wandbauteils (1) im Bereich der Auslaßöffnungen (3) einen spitzen Winkel einschließen.
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