DE2924991C2 - Wassergekühltes Ofenwandelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gekühltes Ofenwandelement insbesondere für Elektroschmelzöfen aus parallelen miteinander verschweißten Druckrohren mit wenigstens bereichsweise aufgeschweißten Stiften und/oder Flacheisenstegen und einem hiervon gehaltenen feuerfesten Futter.

Ein derartiges wassergekühltes Ofenwandelement ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 54 306 bekannt; es besteht als sogenannte Monowand aus nebeneinander sich berührend angeordneten Rohren, die mittig durch Handschweißen verbunden werden. Auf die Rohre sind Stifte aufgeschweißt, die in ein feuerfestes Futter hineinragen und dieses halten.

Als Monowand ausgebildete Ofenwandelemente sind teuer und weisen ein erhebliches Gewicht auf, da das gesamte Wandelement quasi doppelwandig ausgebildet und völlig mit Wasser gefüllt ist. Somit ergibt sich im Ofenwandelement ein verhältnismäßig großes Wasservolumen, das bei Rohrschäden mit der Möglichkeit einer Wasserstoff-Bildung erhebliche Gefahrenmomente mit sich bringt. Weiterhin erweisen sich die Handschweißnähte einer Monowand als sehr kerbempfindlich; außerdem ist ein vollständiges Durchschweißen ohne Beeinträchtigung der Rohrwandung kaum möglich und läßt sich eine Überprüfung auf Risse nicht ohne Zerstörung der Monowand durchführen. Sollte eine Reparatur an Montageschweißnähten erforderlich sein, so müssen die Rohrenden an den Schnittstellen mittels eines Doppels an beiden Enden warm oval eingehalten und dann gehämmert und wieder bearbeitet werden, um die Schweißnähte legen zu können. Jede Schweißnaht führt durch das Doppeln zu einem Querschnittsverlust und dabei an den einzelnen Rohren zu einer unterschiedlichen Beaufschlagung, was zu Instabilitäten in den Strömungsverhältnissen führt. Schließlich besteht die Gefahr von Wärmespannungen, da die Aufnahme uer Wärme im wesentlichen durch die Scheitelflächen der Rohre geschieht und daher hier gegenüber den Schweißnähten eine unterschiedliche Temperatur herrscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gekühltes Ofenwandelement zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und sich somit leicht fertigen läßt, mechanischen und thermischen Beanspruchungen ohne weiteres gewachsen ist, trotz geringer Kühlwassermenge eine erhebliche Wärmeabfuhr gewährleistet und dabei keinerlei Schwierigkeiten aufgrund von Instabilitäten im Wasserdurchfluß ergibt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Rohrwand aus mit den Druckrohren lückenlos verschweißten Flacheisenstegen und wenigstens auf die zum Ofeninnern weisenden Stegflächen aufgeschweißten Flacheisenstegen und/oder Stiften, die mit der Oberfläche des feuerfesten Futters abschließen.

FJne derartige Rohrwand ist unempfindlich gegen Schweiß- und Kerbspannungen. Außerdem ist die Summe aller Rohrquerschnitte so klein, daß sich mit hoher Geschwindigkeit entstehende Dampfblasen im Rohrinrern vor Beginn des Filmsiedens ablösen. Das in der Rohrwand befindliche Wasservolumen ist gering, so daß auch die Pumpenleistung klein bleibt. Reparaturen lassen sich einfach und schnell durchführen, da ein Reparaturschweißen ohne besondere Vorbereitungen möglich ist. Die auf die Flacheisenstege zwischen den Rohren aufgeschweißten, zum Ofeninnern weisenden Flacheisenstege und/oder Stifte dienen einerseits dazu, das feuerfeste Futter zu halten, andererseits leiten sie aber auch die Wärme zunächst auf die Stege und von dort aus zu den Druckrohren, woraus sich ein Ausgleich des Wärmeflusses ergibt, der zum Abbau von Wärmespannungsspitzen führt. Die Rohrwand ist leicht, hinsichtlich ihrer Dehnung unbehindert und elastisch ausgebildet, so daß sie den thermischen und mechanischen Beanspruchungen des Ofenbetriebs standhält.

Um ein Aufschmelzen der Wandelemente durch Lichtbogeneffekte bei etwaigen Schrottbrücken zu verhindern, können die Rohre wenigstens an den zum Ofeninnern weisenden Scheiteln mit Wärmeleitern in Gestalt von aufgeschweißten Flacheisenstegen oder Stiften versehen sein. Da nur die Rohrscheitel der Beschädigung durch einen sich einstellenden Lichtbogen ausgesetzt sind, sind die Rohre durch die Flacheisenstege oder Stifte mit guter Wärmeableitung auf ihrer ganzen Länge geschützt. Die Stege bzw. Stifte dienen ferner dazu, das feuerfeste Futter an der Rohrwand zu verankern.

Vorteilhafterweise sind die Stiftenden hakenförmig abgebogen, wodurch sich eine bessere Verankerung des feuerfesten Futters ergibt. Die Oberfläche des Ofenfutters schließt mit den Stirnflächen der Stege bzw. Stifte ab, so daß ein durch Schrottbrücken von den Elektroden abgeleiteter Lichtbogen nur auf diese Stirnflächen trifft. Im übrigen kommt ein metallischer Abbrand infolge der intensiven Kühlung auf der Rohrinnenseite bei den im Dampfkesselbetrieb üblichen Massenflüssen schnell zum Stillstand; entstehende Krater füllen sich mit Schlacke auf, wodurch die Isolierwirkung gegen eine Belastung durch Lichtbogenableitung zur Ofenwand hin wieder hergestellt wird. Durch die Reduzierung der

|i druckführenden, besonders gefährdeten Kühlflächen

M auf die Fläche der Rohre sowie infolge der Verwendung

§| von Stegen als Verbindung zwischen den Rohren und

iij den Sammlern, ist das erfindungsgemäße Wandelement

fe äußerst betriebssicher und mechanisch widerstandsfä-

ύ ^h'g-

f' Entspricht die Dicke der Flacheisenstege zwischen I den Rohren auf den Rohrscheiteln und auf den Stegen ύ zwischen den Rohren etwa der Rohrwanddicke, ergibt {I sich ein gleichmäßiger Wärmefluß, und es treten nur die j im Dampfkesselbau üblichen Wärmespannungen auf. V; Eine etwa rvischen dem halben Rohraußendurchmes- ψ ser und dem Rohraußendurchmesser liegende Stegbrei-I, te und ein Stiftabstand, der höchstens dem eineinhalbfaii chen Rohraußendurchmesser entspricht, ergeben eben- -'. falls äußerst günstige Verhältnisse.
φ Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der |, Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des nähe-Iv ren erläutert In der Zeichnung zeigt
Si V- i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Elektroofen mit schematischer Darstellung erfindu»,gsgemäßer Wandelemente,

Fi g. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1 und

Fig.3 die Teilschnittansicht eines Wandelementes ebenfalls nach der Linie H-II in Fi g. 1.

Ein Elektroofen 2 besteht aus einem mit feuerfesten Steinen ausgekleideten Herd 4, der den Schrott und nach dem Zünden des Lichtbogens die sich bildende Schmelze 6 aufnimmt (Fig. 1). Durch einen den Ofeninnenraum 7 abschließenden Deckel 8 erstrecken sich drei Elektroden 10, deren Lichtbogen den Schrott aufschmilzt. Im Deckel 8 befindet sich weiterhin eine Gasabzugsöffnung 12. Zwischen dem Herd 4 und dem Deckel 8 sind über den Umfang verteilt wassergekühlte Ofenwandelemente 14 angeordnet, die von einer äußeren, doppelten metallischen Wandung 16 umgeben sind. Die einzelnen Wandelemente 14 bilden somit ein Vieleck, das die gekühlte Ofenwand zwischen dem Ofenherd 4 und dem Deckel 8 ergibt (Fig.2). Jedes Wandelement 14 weist einen oberen Sammler 18 und einen unteren Sammler 20 für das Kühlmittel auf, die jeweils mit einem Kühlmittelabflußstutzen 22 bzw. einem Kühlmittelzuflußstutzen 24 verbunden sind. Die Wandelemente 14 stehen auf einem den Herd 4 einfassenden metallischen Tragring 26 und sind über Laschen 28 mit der doppelten Wandung 16 von außen

ίο lösbar verbunden, sie lassen sich somit be; Beschädigung leicht austauschen.

Jedes Wandelement 14 besteht aus mehreren parallelen Rohren 30, die mittels Stegen 32 untereinander verbunden sind (Fig.3). Die Stege 32 sind mit den Rohren 30 über Schweißnähte 34 ohne Restspalt verbunden. Die Dicke dieser Stege 32 entspricht bei einer vorteilhaften Ausführungsform (nicht dargestellt) mindestens der Rohrwanddicke, während die Stegbreite zwischen dem halben Rohraußendurchmesser und dem Rohraußendurchmesser liegt. Auf die zum Ofeninnern 7 weisenden Rohrscheitel sind Flacheisenstege 36 und auf die nach außen weisenden Rohrscheite] Flacheisenstege 38 aufgeschweißt. Die zum Ofeninnern 7 weisenden Flacheisenstege 36 können auch durch aufgeschweißte Stifte 42 ersetzt werden.

In ähnlicher Weise sind auf die Flacheisenstege 32 zwischen den Rohren 30 zum Ofeninnern 7 hinweisende Flacheisenstege 40 bzw. Stifte 44 aufgeschweißt. Zwischen den Stegen 36, 40 bzw. den Stiften 42, 44 befindet sich ein feuerfestes Futter 46, dessen Oberfläche mit den Stirnflächen der Stege 36, 40 bzw. Stifte 42, 44 abschließt. Um die Verankerung des Futters 46 zu verbessern, können die Stifte 42, 44 hakenförmig abgebogen sein. Durch die Rohre 30 des erfindungsgemäßen Wandelementes 14 strömt das Kühlwasser mit erheblicher Geschwindigkeit und hohem Druck, so daß sich die Wandelemente 14 als Dampferzeuger verwenden lassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wassergekühltes Ofenwandelement insbesondere für Elektroschmelzöfen aus parallelen miteinander verschweißten Druckrohren mit wenigstens bereichsweise aufgeschweißten Stiften und/oder Flacheisenstegen und einem hiervon gehaltenen feuerfesten Futter, gekennzeichnet durch eine Rohrwand aus mit den Druckrohren (30) lückenlos verschweißten Flacheisenstegen (32) und wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Stegflächen aufgeschweißten Flacheisenstegen (40) und/oder Stiften (44), die mit der Oberfläche des feuerfesten Futters (46) abschließen.

2. Ofen wandelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens auf die zum Ofeninnern (7) weisenden Rohrscheitel aufgeschweißte Stifte (42).

3. Ofenwandelement nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch hakenförmig abgebogene Stiftenden.

4. Ofenwandelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dicke der Flacheisenstege (32, 36, 38,40) von mindestens gleich der Rohrwanddikke.

5. Ofen wandelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen dem halben Rohraußendurchmesser und dem Rohraußendurchmesser liegende Stegbreite.

6. Ofenwandelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen höchstens dem eineinhalbfachen Rohraußendurchmesser gleichen Stiftabstand.