DE2434807A1

DE2434807A1 - Metallurgisches gefaess, insbesondere konverter

Info

Publication number: DE2434807A1
Application number: DE2434807A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Eysn
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-02-13
Also published as: AT338307B; BE817870A; ATA646973A; US3963223A

Description

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7 Stuttgart N. Mena**aB* 40

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien, Österreich

Metallurgisches Gefäß, insbesondere Konverter

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere Konverter, mit einem Blechmantel, der an thermisch hochbeanspruchten Stellen, insbesondere im Bereich zwischen Tragring und Konvertermündung, von einem Kühlmittel durchflossene Rohrschlangen aufweist, die am Konvertermantel· angeschweißte offene Profile oder Halbrohre von vorzugsweise halbkreisförmigem Querschnitt umfassen, die an einem Ende an einen Kühlmittelverteiler und am anderen Ende an einen Kühlmittelsammler angeschlossen sind.

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Es ist notwendig, thermisch hochbeanspruchte Teile von Industrieöfen durch besondere Kühlvorrichtungen vor schädlicher Hitzeeinwirkung zu schützen. Bei Sauerstoffaufblaskonvertern ist es erforderlich, den sogenannten Konverterhut, d.h. den Konverterteil oberhalb des Tragringes bis zur Konvertermündung zu kühlen. Aus dem DGBm 7.127·4-Ο2 ist eine solche Konverterhutkühlung bekannt, welche aus einzelnen, in Rohrlängsrichtung gespaltenen, am Konvertermantel angeschweißten Eohren besteht, wobei mehrere Rohrschlangen zu einer Rohrschlangengruppe zusammengefaßt und an einen gemeinsamen Kühlmittelverteiler bzw. Kühlmittelsammler angeschlossen sind. Nach diesem bekannten Vorschlag sind die Halbrohre über den größten Teil des Umfanges des Konvertermantels in zur Konverterachse senkrecht stehenden Ebenen - d.h. in Horizont al ebenen, wenn der. Konverter senkrecht steht - gebogen; ein weiteres Merkmal dieser bekannten Kühlung besteht darin, daß zwecks Druckausgleich und Strömungsvergleichmäßigung des Kühlmittels die Halbrohre jeder Gruppe an mindestens einer Stelle durch Querkanäle untereinander verbunden sind.

Bei dem bekannten Kühlsystem, bei dem in der Betriebsstellung des Konverters das Kühlwasser überwiegend horizontal durch eine Vielzahl von Rohren strömt, kann es vorkommen, daß durch mit dem Kühlwasser mitgeführte Luft und andere Gase eine Korrosion der Rohrwandungen stattfindet, wobei jeweils die am höchsten liegende Umfangszone der Rohre im horizontalen Teil des Kühlsystems von dieser Korrosion betroffen ist; in einem solchen Pail muß die Kühlung des Konvertermantels außer Betrieb genommen und es müssen neue Rohrstücke eingesetzt werden. Ein anderer Nachteil besteht auch darin, daß ein Konverterhut infolge seiner Wölbung das Verlegen der Rohre in mehreren Umfangszonen von verschiedenen Durchmessern erfordert, weshalb

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die Montagearbeiten relativ umfangreich sind. Hinzu kommt, daß mehrere Rohrschlangengruppen, wenn sie übereinander angeordnet sind, durch schräge Verbindungsrohre, die in zwei. Ebenen zu. biegen sind, verbunden werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Kühleinrichtung zu schaffen, wobei der Vorteil des Biegens der Rohre bei der Montage in nur einer einzigen Ebene erhalten bleibt; der Anteil der in der Betriebsstellung des Konverters horizontal durchflossenen Rohrzonen soll dabei jedoch möglichst klein sein. Weiters soll mit einer kleineren Zahl von Bauelementen das· Auslangen gefunden werden, d.h. es wird angestrebt, möglichst viele gleichartige Bauelemente zu verwenden, was nicht nur die Herstellung erleichtert und verbilligt, sondern auch der Strömungsvergleichmäßigung des Kühlmittels, der Verminderung des Druckverlustes in den Rohrleitungen und der gleichmäßigeren Kühlung der Konverter-^ wandung dient. Das erfindungsgemäße Kühlsystem soll nicht nur im Hut von Konvertern, sondern auch an anderen, hochbeanspruchten Wandungen von metallurgischen Gefäßen verwendbar sein.

Demnach besteht die Erfindung bei einem metallurgischen Gefäß der eingangs bezeichneten Art darin, daß die Rohrschlangen U-förmig ausgebildet sind, wobei die Rohre, die die U-Schenkel bilden, entlang der Erzeugenden des Konvertermantels nebeneinander angeordnet sind und jeweils die Schenkelenden einer Schlange mit den Schenkelenden der folgenden Schlange durch Verbindungsleitungen verbunden sind.

Um mit einer kleinstmöglichen Zahl von Rohrstücken auszukommen, ist es besonders vorteilhaft, daß die Rohrschlangen mäanderförmig angeordnet sind.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform für größere Konverter, für deren Kühlung eine große Menge von Kühlwasser je Zeiteinheit benötigt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmig ausgebildeten Rohrschlangen

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gruppenweise zusammengefaßt sind, wobei jeweils die Schenkelen&en einer Gruppe mit den Schenkelenden der folgenden Gruppe durch, in einer einzigen Horizontalebene angeordnete Verteiler bzw. Sammler verbunden sind.

Es ist zweckmäßig, daß alle Verteiler bzw. Sammler in einer Ebene nahe oberhalb des Tragringes angeordnet sind, und die Zufuhrleitung und die Abflußleitung für das Kühlwasser vorzugsweise parallel zu und beiderseits einer durch die Drehzapfenachse gelegten Vertikalebene angeordnet sind.

Man kann aber auch alle Verteiler bzw. Sammler unterhalb der Konvertermündung anordnen und die Zufuhrleitung und die Abflußleitung für das Kühlwasser vorzugsweise im Bereich einer durch die Drehzapfenachse gelegten Vertikalebene anordnen.

Um eine zu starke Einspannung des Konvertermantels rundum zu vermeiden, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den am Konvertermantel angeschweißten Sammlern bzw. Verteilern jeweils ein Dehnungsspalt vorgesehen.

Selbstverständlich kann man auch die am Konvertermantel angeschweißten Sammler bzw. Verteiler in an sich bekannter Weise als Eingleitung mit vertikalen Trennwänden ausbilden; die Verwendung von Rohrleitungen, an die Rohrschlangen angeschlossen sind, wobei Trennwände eingebaut sind, so daß diese Rohrleitungen gleichzeitig eine Verteilungs- und eine Sammelfunktion für das strömende Medium haben, ist aus der französischen Patentschrift I.27O.O73» deren Gegenstand ein Wärmeaustauscher ist, an sich bekannt.

Wenn bei kippbaren Konvertern auf der sogenannten Antriebsseite, wo sich das Eestlager befindet, kein Platz oder keine Möglichkeit vorhanden' ist, durch den Tragzanfen eine Kühlwasserzu- oder -abfuhrleitung zu führen, ist es

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vorteilhaft, daß der an die Kühlmittelzufuhrleitung angeschlossene Verteiler neben dem an die Kühlwasserabflußleitung angeschlossenen Sammler angeordnet ist, vorzugsweise auf der dem Kippantrieb des Konverters gegenüberliegenden Loslagerseite. ...

Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1, 2, 3 und 4 sind Schaltpläne von verschiedenen Kühlsystemen nach der Erfindung; es ist jeweils ein Kühlsystem einer abgewickelten zylindrischen Kühlfläche in Seitenansicht vereinfacht dargestellt, Die Fig. 5 und 6 zeigen - in vergrößertem Maßstab - eine Einzelheit bei "X" der Fig. 1, und zwar jeweils in einem Schnitt senkrecht zur Kühlfläche, die der Zeichenebene entspricht, und für zwei verschiedene Ausführungsformen der zu ver- wendenden Profile bzw. Halbrohre für das Kühlmittel.

In den Fig. 7» 9 und 11 ist jeweils der Oberteil eines Konverters mit einem Kühlsystem nach der Erfindung dargestellt, teilweise im Schnitt und teilweise in einer Seitenansicht, und die Fig. 8, 10 und 12 sind dazugehörige Dr auf s i cht en.

In Fig. 1 ist mit 1 eine schematisch dargestellte Kühlwasserzufuhrleitung für einen Verteiler 2 bezeichnet, an den U-förmige Rohrschlagen 3 angeschlossen sind, und zwar mäanderförmig unter Bildung zweier Systeme A und B, wobei die Rohre, die die U-Schenkel bilden, entlang von Erzeugenden der zylindrischen Mantelfläche (Kühlfläche) des metallurgischen Gefäßes angeordnet und mit den Schenkelenden der nächsten Rohrschlange 3 durch Verbindungsleitungen 4 verbunden sind; die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist durch Pfeile gekennzeichnet. 5 ist ein für die Systeme A und B gemeinsamer Sammler, an den die Kühlwasserrücklaufleitung 6 angeschlossen ist. Bei Anwendung dieses Systems für die Kühlung eines Konverters liegen

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Verteiler 2 und Sammler 5 einander in einer durch die Tragzapfenachse gelegten Vertikalesene gegenüber.

In Fig. 2 sind an einen Verteiler 7 drei Kühlsysteme C, D und E angeschlossen, für die ein gemeinsamer Sammler 8 vorgesehen ist; jedes Kühlsystem'C, D und E "besteht aus einer Anzahl von U-f örmigen Rohrschlagen 3 mit Verbindungsleitungen 4.

Fig. 3 ist eine analoge Darstellung wie Fig. 2, wobei wieder an einen Verteiler 7¹ drei Kühlsysteme C, D¹ und E¹ angeschlossen sind, für die ein gemeinsamer Sammler 8'vorgesehen ist; der Sammler 8' befindet sich hier oberhalb der mäanderförmig angeordneten Rohrschlangen 3·

In Fig. 4 ist ein System von U-förmigen Rohrschlangen 3 dargestellt, die an einen gemeinsamen Verteiler 9 bzw. Sammler 10 derart angeschlossen sind, daß in' sich geschlossene Kühlsysteme F, G, H und J gebildet werden. ι In Fig. 5 ist ein Beispiel für die Ausbildung' einer Rohrschlange- 3 dargestellt: Sie besteht aus den Rohren 12', 12", die die beiden Schenkel des U bilden und entlang der Erzeugenden des Kühlmantels 11 angeordnet sind, und aus dem Verbindungsrohrstück 12¹"; das Rohrprofil ist ebenfalls ein U, es kann aber auch durch Halbieren eines geschlossenen Rohres von rechteckigem Querschnitt hergestellt werden.

In Fig. 6, die eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5 ist, werden halbkreisförmige Rohre 13' » 13" zur Bildung der Schenkel des U verwendet; der U-Bogen selbst ist mit 13'" und der Konvertermantel mit 14 bezeichnet.

Selbstverständlich können auch Rohre mit einem vom Rechteck oder Halbkreis abweichenden Querschnitt verwendet werden; für das Durchleiten großer Wassermengen je Zeiteinheit durch Kühlsysteme der bisher beschriebenen Art, wobei also jedes System A bis J nur aus einem einzigen Rohr besteht, ist aber ein Rohrquerschnitt nach Fig. 5 besonders vorteilhaft.

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In Fig. 7 ist mit 15 die feuerfeste Auskleidung im Hut eines Konverters bezeichnet, der einen Stahlmantel 16 aufweist. An einer Seite., vorzugsweise auf der dem Kippantrieb gegenüberliegenden Loslagerseite, befindet sich die Leitung 17 für die Kühlwasserzufuhr, die an einen am Konvertermantel angeschweißten Verteiler 18 anschließt. Daneben, d.h. in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, sind weitere Verteiler bzw. Sammler 24 rundum vorgesehen, die jeweils die Schenkelenden von U-fb'rmigen Rohrschlagen 19» 20, 21, 22 miteinander verbinden. Die Rohrschlangen 19, 20, 21, 22 bilden eine gemeinsame Rohrschlangengruppe, wobei die Rohre der U-Schenkel jeweils entlang von Erzeugenden des Konvertermantels 16 angeordnet sind; die am Kon-* vertermantel angeschweißten Rohrstücke 24 haben somit sowohl eine Sammel- als auch eine Verteilerfunktion, denn sie verbinden die Rohrschlangengruppen 23 untereinander, wobei - in Umfangsrientung gesehen - die letzte an den Sammler 25 bzw. an die damit verbundene Kühlwasserrücklaufleitung 26 angeschlossen ist; Verteiler 18 und Sammler 25 bzw. Kühlwasserzufuhrleitung 17 und Kühlwasserrücklaufleitung 26 liegen also nebeneinander. Wie man sieht, erstrecken sich die einzelnen Kühlwasserrohre im wesentlichen entlang der Erzeugenden des Konvertermantels 16, und zwar im Bereich zwischen dem nicht dargestellten Tragring und der Konvertermündung 27» wobei zwischen den horizontal angeordneten Verteilern bzw. Sammlern 18, 24, 25 jeweils ein Dehnungsspalt 28 vorgesehen wird. Durch den Dehnungsspalt 28 ergibt sich eine günstigere mechanische Beanspruchung des Kühlsystems durch unvermeidbare Wärmedehnungen des Konvertermantels 16; seine Einspannung durch die Rohrabschnitte 24 bzw. 18 und 25 wird auf relativ kurze Umfangszonen aufgeteilt, so daß Risse in den Schweißnähten des Kühlsystems nicht auftreten können; Deformationen des Kühlmantels

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können ebenfalls viel leichter aufgefangen v/erden. Grundsätzlich kann man auch eine rundum, geschlossene Ringleitung verwenden, in die zur Erzeugung der durch Pfeile in Fig. 8 gekennzeichneten Strömung Trennwände eingebaut sind. Diese Trennwände können auch Öffnungen zum Druck- und Strömungsausgleich aufweisen, wie dies in der französischen Patentschrift I.27O.O73 dargestellt ist. Schließlich können zwischen den einzelnen Rohrschlangen 19, 20, 21, 22 einzelne oder mehrere Querkanäle für denselben Zweck vorgesehen werden.

In den Fig. 9 und 10 ist eine Abänderung, des in den Fig.7 und 8 dargestellten Kühlsystems dargestellt: die Kühlwasserzufuhrleitung 29 liegt der Kühlwasserrücklaufleitung 30 gegenüber, und es werden rundum und wieder in einer einzigen Ebene gleichartige Verteiler bzw. Sammler 24 mit einem dazwischenliegenden Dehnungsspalt 28 vorgesehen.

Das Kühlsystem nach den Fig. 11 und 12 unterscheidet sich von den in den Fig. 7 "bis 10 dargestellten Kühlsystemen durch eine bis in die Nähe der Konvertermündung 27 geführte Kühlwasserzufuhrleitung 31, und die Verteiler bzw. Sammler 33 sind in einer Horizontalebene unter der Konvertermündung 27 angeordnet; die Kühlwasserabfuhrleitung ist mit 32 bezeichnet. Die eine Rohrschlangengruppe 38 bildenden U-förmigen Rohrschlangen sind mit 34-, 35_}36 und 37 bezeichnet.

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Claims

Patentansprüche

1· Metallurgisches Gefäß, insbesondere Konverter, mit einem Blechmantel, der an thermisch hochbeanspruchten Stellen, insbesondere im Bereich zwischen Tragring und Konvertermündung, von einem Kühlmittel durchflossene Rohrschlangen aufweist, die am Konvertermantel angeschweißte offene Profile oder Halbrohre von vorzugsweise halbkreisförmigem Querschnitt umfassen, die an einem Ende an einen Kühlmittelverteiler und am anderen Ende an einen Kühlmittelsammler angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (3) U-förmig ausgebildet sind, wobei die Rohre (12¹ , 12 "; 13', 13")» die die U-Schenkel bilden, entlang der Erzeugenden des Konvertermantels (16) nebeneinander angeordnet sind und jeweils die Schenkelenden einer Schlange (3) mit den Schenkelenden der folgenden Schlange (3) durch Verbindungsleitungen (4-) verbunden sind.
2. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (3) mäanderförmig angeordnet sind (Pig. 1, 2, 3 "und 4·).
3. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmig ausgebildeten Rohrschlangen (19» 20, 21, 22; 3^» 35» 36, 37) gruppenweise zusammengefaßt sind, wobei jeweils die Schenkelenden einer Gruppe (23; 38) mit den Schenkelenden der folgenden Gruppe (23; 38) durch in einer einzigen Horizontalebene angeordnete Verteiler bzw. Sammler (18, 24-, 25; 33) verbunden sind.
4·. Konverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verteiler bzw. Sammler (18, 24·, 25) in einer Ebene nahe oberhalb des Tragringes angeordnet

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sind, "und die Zuführleitung (17) und die Abflußleitung (26) für das Kühlwasser vorzugsweise parallel zu und beiderseits einer durch die Drehzapfenachse gelegten Vertikalebene angeordnet sind.
5· Konverter nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß alle Verteiler bzw. Sammler (33) unterhalb der Konvertermündung (27) angeordnet sind, und die Zufuhrleitung (31) und die Abflußleitung (32) für das Kühlwasser vorzugsweise im Bereich einer durch die Drehzapfenachse gelegten Vertikalebene angeordnet sind.
6. Konverter nach den Ansprüchen 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den am Konvertermantel (16) angeschweißten Sammlern bzw. Verteilern (18, 24-, 25; 33) jeweils ein Dehnungsspalt (28) vorgesehen ist.
7. Konverter nach den Ansprüchen 3 his 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am Konvertermantel (16) angeschweißten Sammler bzw. Verteiler in an sich bekannter V/eise als Ringleitung mit vertikalen Trennwänden ausgebildet sind.
8. Konverter nach den Ansprüchen 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß der an die Kühlmittelzufuhrleitung (17) angeschlossene Verteiler (18) neben dem an die Kühlwasserabflußleitung (26) angeschlossenen Sammler (25) angeordnet ist, vorzugsweise auf der dem Kippantrieb des Konverters gegenüberliegenden Loslagerseite·

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