DE2804544A1 - Kuehlplatte fuer einen huettenwerksofen - Google Patents
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Description
GUTEHOFFNUNGSHÜTTE STERKRADE Oberhausen 11, den 24. Januar 1978
Aktiengesellschaft
PA.LIZ-Bri/R
2430
2430
Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen
Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen aus Gußeisen
mit für die Aufnahme des Kühlmittels einqoqossenen
Rohren aus Stahl und einem, zwischen den Rohren und dem Gußkörper der Kühlplatte befindlichen,
die Rohre einhüllenden Mantel aus
einer oder mehreren Schichten.
einer oder mehreren Schichten.
Kühlplatten dieser Art sind dem Panzer eines
Ilüttenwerksof ens, insbesondere eines Hochofens, dem-Ofeninneren zu vorgelagert und schützen ihn gegen die durch das feuerfeste Ofenfutter nach
außen abfließende Wärme. Hierzu sind in die
gußeisernen Kühlpla-tten vertikal aufsteigende
Rohre eingegossen, die das Kühlmittel zur Abfuhr des aus dem Ofen abfließenden Wärmestromes führen. Zur Erhaltung der Viiderstandsf änigkeit
der das Kühlmittel führenden Rohre muß der
Rohrwerkstoff gegen die aufkohlende Wirkung
des während des Gießvorganges mit hohen Tempe-
Ilüttenwerksof ens, insbesondere eines Hochofens, dem-Ofeninneren zu vorgelagert und schützen ihn gegen die durch das feuerfeste Ofenfutter nach
außen abfließende Wärme. Hierzu sind in die
gußeisernen Kühlpla-tten vertikal aufsteigende
Rohre eingegossen, die das Kühlmittel zur Abfuhr des aus dem Ofen abfließenden Wärmestromes führen. Zur Erhaltung der Viiderstandsf änigkeit
der das Kühlmittel führenden Rohre muß der
Rohrwerkstoff gegen die aufkohlende Wirkung
des während des Gießvorganges mit hohen Tempe-
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raturen das Rohr umgebenden Gußeisens geschützt werden. Dazu ist es bekannt, zwischen den Rohren
und dem Gußkörper der Kühlplatte einen die Rohre einhüllenden Mantel aus einer keramischen Masse
vorzusehen, die aus einem Gemisch von Siliziumdioxid und Dimethylpolysiloxan besteht (DE-OS
21 28 827). Als weitere Basisstoffe sind Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkonoxid schon verwendet
worden.
Im praktischen Einsatz der Kühlplatten, deren eingegossene Stahlrohre mit einer keramischen
Umhüllung versehen waren, hat sich herausgestellt, daß dieser Schutz nicht immer ausreichend ist.
Risse in der Beschichtung, die sich bei der plötzlichen Erwärmung beim Gießen infolge der
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahlrohr und keramischer Schicht bilden
können, führen an diesen Stellen zu einer Aufkohlung des Stahlrohres und damit zu einer Herabsetzung
der Duktilität. Dies wirkt sich besonders nachteilig in den gekrümmten, mechanisch
hoch beanspruchten Rohrteilen aus.
Ferner läßt sich nicht ausschließen, daß die durch Anstrich oder Spritzen aufgebrachten keramischen
Schichten feinste Hohlräume und Luftkissen
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.6.
eil thai ten, die den Wärmeübergang durch Luftspaltbildung
nachteilig beeinflussen.
Die Abführung der auf die heiße Seite der Kühl platte aufgebrachten Wärmemenge durch die
Platte in die Kühlrohre ist aber für die Haltbarkeit der Platte entscheidend. Eine zu langsame
Ableitung der Wärme kann zu einem vorzeitigen Verschleiß der Platte und eventuell
zu einem Bruch des durch Aufkohlung in seiner Zähigkeit geminderten Stahlrohres führen.
Der optimalen Wärmeableitung steht die Dicke der schlechter-leitenden keramischen Umhüllung
der Rohre in Verbindung mit dem Luftspalt entgegen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen mit einer
guten Wärmeableitung aus dem Gußeisenkörper in die Stahlrohre durch verbesserte Wärmeübergangszahl
zu schaffen, eine Aufkohlung aus dem umgossenen Gußeisen in die Stahlrohre
weitgehend zu verhindern und außerdem auf die Duktilität der eingegossenen Stahlrohre verbessernd
einzuwirken.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kühlplatte, in der der die Rohre einhüllende
Mantel aus einer ersten (obligaten) direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachten
Schicht aus einem karbidstabilisierenden Metall und einer weiteren darauf abgeschiedenen
Schicht aus einem thermisch widerstandsfähigen
Metalloxid oder einer Mischung von Metal!oxiden und einer Metallegierung oder einem weiteren
Metall bzw. einer Metall-Legierung besteht.
Die Aufkohlung des Stahlrohres beim Umgießen mit Gußeisen wird verhindert, wenn die erste,
direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht aus einem der Metalle Cr, Mo, V, W,
Ti, Zr, Nb, Ta, die der Gruppe der karbidstabilisierenden Metalle zugehören, aufgebracht
wird. Diese Metalle besitzen eine hohe Affinität zum Kohlenstoff, d. h. ihre freie
Bildungsenthalpie reicht gegenüber Fe3C tief in den negativen Bereich. Hierdurch wird an
der Berührungsebene zwischen Guß und Metallschicht eine Abblockung des Kohlenstoffes erreicht.
Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn die Schicht aus einer Legierung einzelner oder
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mehrerer der Metalle besteht. Die Metalle können durch Flammspritzen, Plasmaspritzen,
elektrolytische Abscheidung oder andere bekannte Verfahren auf das Rohr aufgebracht
werden. Die Schichtstärke beträgt vorzugsweise
0,10 - 0,20 mm.
Eine metallische Verbindung zwischen dem Gußkörper und dem Stahlrohr wird verhindert, wenn
auf die zuerst aufgetragene Schicht aus einem karbidstabilisierenden Metall, z. B.
Chrom, eine zweite Schicht aus einem thermisch widerstandsfähigen Metalloxid oder Oxidgemischen
oder einer Mischung von Metalloxiden und einer Metallegierung besteht. Vorzugsweise
besteht die zweite Schicht aus Aluminiumoxid AL2O3, Titanoxid TiO,, Zirkonoxid ZrO2 oder
einer Mischung aus Al2O3 und TiO2 und einer
Nickellegierung.
Der Auftrag der Metalloxide kann durch Flammspritzen, Naßspritzen, Plasmaspritzen oder
andere bekannte Verfahren erfolgen.
Da durch die zuerst aufgebrachte Chromschicht die Rohraufkohlung vermieden wird, genügt
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für den keramischen oder mischkeramischen Überzug eine Schichtstärke von 0,1 - 0,2 mm.
Der mögliche Luftspalt zwischen Rohr und Gußplatte wird im Vergleich zu der bisher üblichen
keramischen Beschichtung auf ein Kleinstmaß reduziert und damit der Wärmeübergang von dem
Gußkörper auf die vom Kühlmittel durchströmten Stahlrohre wesentlich verbessert.
Eine erste, auf die. Stahlrohre aufgebrachte Chromschicht verhindert nicht nur die Aufkohlung
derselben, sondern es tritt außerdem eine Entkohlung der äußeren Bereiche der Stahlrohre
ein, d. h. es wird eine zusätzliche zähe Ferritschicht gebildet. Eine solche zusätzliche
ferritische Schicht in den äußeren Wandbereichen der Rohre hat den Vorteil, daß z. B.
in den Außenbögen der Krümmer, die bei der bekannten ke'ramischen Beschichtung zu stärkerer
Aufkohlung neigen und die während des Betriebes der Kühlplatte mechanisch besonders hoch beansprucht
werden, ein zusätzlicher Schutz gegen Risse durch die verbesserte Duktilität der Rohre
erreicht wird.
Die Umhüllung der Stahlrohre kann auch so aufgebaut sein, daß die erste karbidstabilisierende
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metallische Schicht und eine weitere Schicht nur auf die Krümmer der Rohre aufgebracht, die
geraden Rohrstücke dagegen mit einer Beschichtung aus stabilen Metalloxiden umhüllt werden.
Der Vorteil einer derartigen Beschichtung liegt darin, daß bei den Krümmern der erfahrungsgemäß
vermehrt auftretenden Aufkohlung beim Gießen wirksam begegnet wird und daß die geraden Rohrabschnitte mit Hilfe von Vorrichtungen
mit einer gleichmäßigen Umhüllung versehen werden können. Da für diese Bereiche die
Schichtstärke an der unteren Grenze ausreichend ist, ergibt sich damit ein guter Wärmeübergang
und zugleich eine Kosteneinsparung.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeabführung von der heißen Seite der Kühlplatte wird erreicht,
wenn der metallische Kontakt zwischen dem Gußkörper und den Rohren durch die keramische
Schicht nicht unterbrochen wird. Bei der Umhüllung der Rohre mit nur einer Schicht Chrom
wird beim Gießen ein Teil des aufgebrachten Metalls vom Gußeisen aufgenommen, wobei sich
ledeburitische, d. h. spröde Zonen um das Rohr bilden.
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Die Diffusion von Chrom in das Gußeisen wird ausgeschlossen, wenn die erste, direkt auf die
Rohraußenwand aufgebrachte Schicht aus Chrom und die zweite Schicht aus Eisen besteht.
Anstelle des Eisens kann die zweite Schicht auch aus anderen Metallen gebildet v/erden. Es
ist vorteilhaft, für die zweite Schicht Nickel oder eine Nickel-Legierung zu verwenden, das
der Bildung ledeburitischen Gefügcs im Gußeisen entgegenwirkt und außerdem eine kohlenstoffdämmende
Wirkung hat.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im einzelnen zeigen
Fig. 1: einen Querschnitt der Kühlplatte mit eingegossenem Stahlrohr
Fig. 2: eine Draufsicht auf die Kühlplatte auf der Rohranschlußseite
Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1
Die Kühlplatte besteht aus einem Gußeisenkörper der auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite
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zumeist Aussparungen 2 für die Aufnahme feuerfester Steine hat. In den Gußeisenkörper 1
sind Stahlrohre 3 eingegossen, deren Enden 4 auf der den Aussparungen 2 gegenüberliegenden
Seite aus dem Gußeisenkörper herausgeführt sind.
Die Stahlrohre 3 sind von einem aus einer oder mehreren Schichten 6 und 7 bestehenden Mantel 5
eingehüllt, der die Rohrwand von dem sie umgebenden Gußeisenkörper 1 trennt. Die erste, direkt
auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht 6 besteht aus einem karbidstabilisierenden Metall,
insbesondere Chrom, Molybdän, Vanadin, Zirkon, Titan oder deren Legierungen. Auf diese erste
Schicht 6 ist die zweite Schicht 7 aus thermisch widerstandsfähigem Metalloxid oder deren Gemische
aufgetragen.
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Claims (7)
1. Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere
Hochofen aus Gußeisen mit für die Aufnahme des Kühlmittels eingegossenen Rohren aus Stahl und
einem zwischen den Rohren und dem Gußkörper der Kühlplatte befindlichen, die Rohre einhüllenden
Mantel aus einer oder mehreren Schichten dadurch gekennzeichnet,
daß die erste,direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachte
Schicht (6) aus einem karbidstabilisirenden Metall, und eine weitere darauf abgeschiedene
Schicht (7) aus einem thermisch widerstandsfähigen Metalloxid oder einer Mischung
von Metalloxiden und einer Meta11-Legierung
oder einem v/eiteren Metall bzw. einer Metall-Legierung besteht.
2. Kühlplatten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht (6) aus einem der Metalle
dadurch gekennzeichnet, daß die erste direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht (6) aus einem der Metalle
INSPECTED
Cr, Mo, V, W, Ti, Zr, Nb, Ta oder einer Legierung einzelner oder mehrerer der Metalle besteht.
3. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
uaß die zweite Schicht (7) aus Aluminiumoxid Al2O3, Titanoxid TiO2, Zirkonoxid ZrO2 oder
einer Mischung aus Al2O3, TiO2 und Nickellegierungen
besteht.
4. Kühlplatte nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht (6) aus Chrom und die zweite Schicht
(7) aus Eisen besteht.
5. Kühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste, direkt auf die Rohraußenwand aufgebrachte Schicht (5) aus Chrom und die
z'.-ieite Schicht (7) aus Nickel oder einer Nickellegierung
besteht.
6. Kühlplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennezeichnet, daß die metallischen Schichten (6 und 7) des die
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Rohre einhüllenden Mantels (5) durch Flammspritzen, Plasmaspritzen oder elektrolytische Abscheidung,
die oxidischen Schichten (7) durch Maßspritzen, Flammspritzen, Plasmaspritzen oder andere bekannte
Verfahren auf das Rohr aufgebracht werden.
7. Kühlplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste karbidstabilisierende metallische
Schicht (6) und eine weitere Schicht (7) nur auf die Krümmer der Rohre aufgebracht, die
geraden Rohrstücke dagegen mit einer Beschichtung aus stabilen Metalloxiden umhüllt werden.
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Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| DE2804544A DE2804544C3 (de) | 1978-02-03 | 1978-02-03 | Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen |
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| DE2804544A1 true DE2804544A1 (de) | 1979-08-09 |
| DE2804544B2 DE2804544B2 (de) | 1980-06-12 |
| DE2804544C3 DE2804544C3 (de) | 1981-05-07 |
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ID=6031030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2804544A Expired DE2804544C3 (de) | 1978-02-03 | 1978-02-03 | Kühlplatte für einen Hüttenwerksofen, insbesondere Hochofen |
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