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Dokumentenidentifikation DE69202523T2 02.11.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0519553
Titel Verfahren zur Instandsetzung der feuerfesten Bekleidung einer Schachtofenwand.
Anmelder Hoogovens Groep B.V., Ijmuiden, NL
Erfinder van Laar, Jacobus, NL-1985 GE Driehuis, NL;
van Stein Callenfels, Johan Egenolff, NL-1981 CP Velsen-Zuid, NL
Vertreter Paul, D., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 41464 Neuss
DE-Aktenzeichen 69202523
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.06.1992
EP-Aktenzeichen 922016894
EP-Offenlegungsdatum 23.12.1992
EP date of grant 17.05.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1995
IPC-Hauptklasse C21B 7/10
IPC-Nebenklasse F27D 1/16   C21C 5/46   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines defekten Abschnitts eines feuerfesten Futters einer Wandung eines Schachtofens, das wassergekühlte Platten (auch als Korsettenstabkühler bekannt) innerhalb eines Stahlofenmantels und an der Innenseite der Platten wenigstens eine innere Schicht aus feuerfestem Material hat.

Die Erfindung ist insbesondere aber nicht ausschließlich bei der Reparatur der Gestellwand eines Hochofens anwendbar, und wird nachfolgend in dieser Verbindung beschrieben werden, aber ist auch bei anderen Schachtöfen der oben beschriebenen Art anwendbar.

Wenn die innere Schicht des Futters zu dünn wird, wird die thermische Belastung der wassergekühlten Kühlplatten zu hoch, was zu einem hohen Risiko eines Durchbruchs in der Gestellwand führt. Das Futter kann aus verschiedenen Gründen angegriffen werden. Seine Verdünnung kann das Ergebnis eines verlängerten Betriebs sein, aber sie kann auch durch eine Wasserleckage aus einer Kühlplatte oder aus einem wassergekühlten Rohr verursacht werden. Auch können die obengenannten Ursachen zu einem Durchbruch in der Gestellwand geführt haben. In allen diesen Fällen werden Reparaturen der Gestellwand erforderlich sein.

Ein herkömmliches Reparpturverfahren umfaßt die Vorgänge eines vollständigen Abkühlens des Hochofens und einer anschließenden Beseitigung der Charge aus diesem. Als nächstes kann die Gestellwand vollständig in ihren ursprünglichen Zustand gebracht werden, oder ein neuer Aufbau kann für sie gewählt werden.

Das Abkühlen und Leeren des Hochofens erfordert viel Zeit und einen beträchtlichen Materialverlust. Dann ist es häufig auch notwendig, andere Teile der Ofenanordnung zu reparieren, die durch das Abkühlen ernsthaft angegriffen worden sind. Während der gesamten Zeitdauer des Abkühlens, Leerens, Reparierens, Wiederauffüllens und allmählichen Anblasens treten beträchtliche Produktionszeitverluste auf.

Die US-A-4465648 beschreibt ein Verfahren zur Reparatur eines Hochofenfutters, in dem eine Öffnung durch die Stahlhülle und die feuerfesten Steine geschnitten wird und eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Reparaturmaterial eingesetzt wird. Die Düse trägt Verstärkungsansätze, die in radial vorstehenden Positionen gebracht werden und in das eingespritzte Reparaturmaterial eingebettet werden. Diese Offenbarung befaßt sich nicht in besonderer Weise mit dem Problem der Abnutzung eines Hochofenfutters, das wassergekühlte Platten aufweist.

Die US-A-4017960 beschreibt die Reparatur eines defekten Abschnitts eines Ofens oder einer Heißluftleitung, bei der die Außenhülle und der defekte Abschnitt mit einem Flammenstrahlschneider ausgeschnitten wird, ein feuerfester Ersatzfutterblock eingesetzt und mit demselben Flammenstrahlschneider festgeschweißt wird und die Hülle repariert wird. Dies kann vorgenommen werden, während das Futter heiß ist, aber ist auf Materialien beschränkt, die auf diese Weise geschweißt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zumindest teilweise den Nachteil der obengenannten bekannten Verfahren zu beseitigen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren, mit dem es möglich ist, die beschriebene Herdanordnung auf eine solche Weise zu reparieren, daß die genannten Material-, Zeit- und Produktionsverluste wesentlich verringert werden können.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur Reparatur eines defekten Abschnitts eines feuerfesten Futters einer Wandung eines Schachtofens, wobei das Kutter wassergekühlte Platten, die an der Innenseite eines Stahlofenmantels angeordnet sind, und zumindest eine innere Schicht aus feuerfestem Futtermaterial an der Innenseite der Platte hat, gekennzeichnet durch die Schritte des Entfernens zumindest einer der besagten wassergekühleten Platten am Ort des beschädigten Futterabschnittes, des Ersetzen der entfernten Platte oder Platten durch eine weitere feuerfeste Futterschicht mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und des Versehens des Stahlofenmantels im Reparaturbereich mit einem äußeren Wasserkühlungssystem.

Die weitere feuerfeste Futterschicht hat vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 50 W/mK und besteht vorzugsweise aus Graphitblöcken, die beispielsweise eine Leitfähigkeit von 50-1000 W/mK haben.

Das äußere Wasserkühlungssystem, das für den Stahlmantel vorgesehen ist, kann ein Sprühkühlsystem von ans ich bekannter Art sein. In einem solchen Sprühkühlungssystem wird beispielsweise ausreichend Wasser auf den Herdmantel nahe von dessen oberem Ende geprüht, sodaß ein geschlossener Wasserfilm oder -vorhang entlang diesem nach unten fließt. Gemäß diesem Reparaturverfahren wird somit ein anderes Kühlsystem an dem defekten Abschnitt als das ursprüngliche mit Wasser gekühlten Platten ausgewählt.

Es sollte bemerkt werden, daß in der Erfindung Situationen in Betracht gezogen werden, wo das ursprüngliche feuerfeste Futter nur lokal unzureichend ist. In diesem Fall kann das Reparaturverfahren nur örtlich ausgeführt werden, sodaß sich eine gemischte Anordnung mit teilweise verbleibenden Kühlplatten ergibt.

Das Verfahren der Erfindung kann einfach durchgeführt werden, während der Ofen vom Betrieb noch heiß ist, und sogar noch, falls die Sicherheitserfordernisse es erlauben, wenn er sich noch auf der Temperatur des geschmolzenen Metalls, beispielsweise Eisen, in dem Ofen befindet.

Vorzugsweise wird vor dem Einsetzen der feuerfesten Futterschicht die innere Schicht des feuerfesten Futtermaterials repariert. Es ist sogar herausgefunden worden, daß das neue Verfahren sich sogar für eine Situation eignet, in der ein Durchbruch in der Herdwandung stattgefunden hat. In diesem Fall muß jedoch vor dem Einsetzen der zweiten Schicht des feuerfesten Futters die Stelle des Durchbruchs durch das urprüngliche Futter mit einer feuerfesten Dämmasse wiederhergestellt werden.

Bei der Anordnung der Ofenwandung mit wassergekühlten Platten ist es nützlich, zunächst eine feuerfeste Dämmasse auf die Platten auf zutragen und dann Kohlenstoffblöcke gegen diese zu plazieren. Es sind jedoch auch andere Anordnungen bekannt. In jedem Fall ist es bei der Erfindung nach der Beseitigung der Platten wünschenswert, die verbleibende Schicht des feuerfesten Futters zu glätten oder flach zu machen. Die "neue" feuerfeste Schicht kann dann darauf aufgebaut werden, und zwar vorzugsweise zuerst aus Graphitblöcken und auf der Außenseite von diesen aus einer thermisch leitenden Füllung aus Sprühmasse. Diese Sprühmasse muß den Spalt zwischen den Graphitblöcken und dem Stahlmantelbett füllen, sodaß sie einen guten thermischen Kontakt zwischen dem flüssigkeitsgekühlten Mantel und dem feuerfesten Futter gewährleistet.

Wenn der Hochofen von der Säulenträgerart ist und eine ausreichende strukturelle Unterstützung von den Blasdüsen aufwärts hat, dann kann die Beseitigung des gesamten Herdmantels in Betracht gezogen werden, wenn das neue Verfahren ausgeführt wird. Ein solches Verfahren ist jedoch sicher riskant, wenn das ursprüngliche Futter vollständig in einem schlechten Zustand ist.

Gemäß der Erfindung besteht ein besseres und sichereres Verfahren darin, daß ein Abschnitt des Stahlofenmantels vor Entfernung der wassergekühlten Platte oder Platten entsprechend der Anordnung der wassergekühlten Platte oder Platten, die entfernt werden soll bzw. entfernt werden sollen, ausgeschnitten wird und daß der ausgeschnittene Abschnitt des Ofenmantels nach Entfernung der Platte oder der Platten und dem Einsetzen der weiteren feuerfesten Futterschicht wieder eingesetzt oder ersetzt wird. Der entfernte Teil des Mantels kann beispielsweise 1, 2 oder 4 Kühlplatten entsprechen.

Vor dem Ausschneiden eines Teils des Stahlmantels kann eine zusätzliche Sicherheit weiterhin erzielt werden, indem der Mantel verstärkt wird, indem Verstärkungselemente, beispielsweise Stahlprofile, benachbart dem auszuschneidenden Teil angeschweißt werden. Später können diese Elemente nach den Reparaturen entfernt werden. Dies gewährleistet eine ausreichende Unterstützung und Steifigkeit der Anordnung während der Reparaturen, und das Verfahren ist somit weniger empfindlich gegen die Art der Anordnung des Ofens als Ganzes.

Das beschriebene Verfahren ist geeignet, um sehr örtliche Reparaturen an der Ofenwandung auszuführen. Es kann jedoch auch erfolgreich in dem Fall verwendet werden, daß ein wesentlicher Teil der Ofenwandung oder sogar die gesamte Ofenwandung erneuert werden muß. In dem Fall kann das oben beschriebene Verfahren an aufeinanderfolgenden Teilen der Wandung in der Umfangsrichtung des Ofens wiederholt werden.

Wenn die gesamte Wandung oder der größte Teil von dieser in der Tat repariert wird, kann das Verfahren mit einer wesentlichen Zeitersparnis ausgeführt werden, wenn das oben beschriebene Verfahren gleichzeitig an einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Herdwandung herum begonnen wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt beispielhaft und unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen dargestellt werden, in denen :

Figur 1 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt einer Hälfte eines zu reparierenden Hochofenherdes.

Figur 2 zeigt dieselbe Ansicht wie Figur 1 nach der Reparatur.

Figur 3 bis 6 zeigen vier Stufen des Reparaturverfahrens, welches die Erfindung verkörpert.

Figur 7 zeigt schematisch eine Arbeitsabfolge in einem Fall einer mehrfachen, gleichzeitigen Anwendung des Verfahrens der Erfindung.

In Figur 1 sind das Betonfundament 1 und der feuerfeste Boden 2 des Herdes eines Hochofens dargestellt. Das Kühlsystem ist für den Boden nicht gezeigt, da es zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wichtig ist.

Die Herdanordnung ist von einem Stahlherdmantel 3 umgeben, der eine Öffnung an der Stelle eines Abstichloches 4 hat. Die Wandung des Herdes, auf welche sich die Erfindung bezieht, wird durch Kühlplatten 5, durch die Wasser fließt, innerhalb des Herdmantels 3 und eine innere feuerfeste Futterschicht 6 gebildet. Der Aufbau dieser Kühlplatten 5 ist genauso wie die Weise, wie sie mit einem Wassersystem verbunden sind, allgemein bekannt. Aus diesem Grund sind Einzelheiten von ihnen nicht dargestellt. Eine herkömmliche Form des feuerfesten Futters 6 besteht in der Form von Kohlestoffblöcken, und eine gestampfte Schicht 9 ist auch zwischen diesen Kohlestoffblöcken und den Kühlplatten 5 vorgesehen. Der Spalt zwischen den Kühlplatten 5 und dem Herdmantel 3 ist in gleicher Weise mit einer Schicht einer Füllmasse 10 gefüllt.

Das ursprüngliche Profil des Futters ist durch die Bezugsziffer 7 angedeutet, und dieses Profil kann aus verschiedenen Gründen abgenutzt sein, wie es beispielsweise durch die Linie 8 gezeigt ist.

Die Figur 2 zeigt den Aufbau nach der Reparatur. Die Stelle der Kühlplatten 5 ist jetzt durch eine Schicht 11 von gestapelten Graphitblöcken 11 von etwa der selben Dicke wie die ersetzten Kühlplatten besetzt. In der Figur nicht gezeigt ist eine dünne Schicht einer Sprühmasse, die zwischen den Herdmantel 3 und die Schicht 11 aus Graphitblöcken gepreßt ist und eine hohe thermische Leitfähigkeit von typischerweise wenigstens 50 W/mK hat. Ein äußeres Wasserkühlungssystem ist jetzt in den Mantel 3 eingesetzt. Von diesem wird Wasser von einer Ringrohrleitung (Ringleitung) 12 gegen die Außenseite des Herdmantels 3 gesprüht und in einer Rinne 13 unterhalb des Herdes gesammelt. Während es fällt, bildet das Sprühwasser einen geschlossenen Kühlfilm oder -vorhang 14 an der Außenwandung des Herdmantels 3. Das verbleibende Kohlenstoffutter 6 wird jetzt über die stark wärmeleitende Graphitschicht 11 intensiv gekühlt. Dank der intensiven Kühlung kann diese Schicht 6 noch einmal geschmolzene Schlacke von der Charge sammeln.

Die Figur 3 zeigt einen Teil des Mantels unterhalb der Gasluftöffnungen 15. Auf diese werden, während der Ofen noch heiß ist, zwei Stahlverstärkungsprofile oder -abschnitte 16, 17 zuerst aufgeschweißt, um den Herdmantel zu verstärken, sodaß ein Stück 19 dann beispielsweise mittels eines Schneidbrenners ohne eine Beschädigung des Herdmantels 3 ausgeschnitten werden kann. Wie durch die Figur 4 gezeigt ist, entsprechen die Abmessungen der gebildeten Öffnung denjenigen von vier Kühlplatten 20, die zu dem in Figur 1 gezeigten System von Platten gehören. In Abhängigkeit von dem Ausmaß der benötigten Reparatur an der Herdwand und von anderen Gesichtspunkten, die durch örtliche Faktoren bestimmt sind, kann die gebildete Öffnung alternativ so gemacht sein, daß sie 1, 2 oder möglicherweise sogar 8 Kühlplatten entspricht. Gleichzeitig zeigt die Figur 4, wie die Kühlplatten 20 durch die gebildete Öffnung entfernt werden können.

Die dieser Stufe folgende nächste Stufe besteht darin, die Außenwandung des Futters 6, die jetzt sichtbar ist, gut abzuflachen, was bedeuten kann, daß Rückstände der ursprünglichen Schicht aus Stampfmaterial entfernt werden. Falls es notwendig ist, kann eine neue Schicht aus einer feuerfesten Masse auf diese Stelle aufgebracht werden, bevor die Schicht aus Graphitblöcken 22 gegen das alte Futter aufgebaut wird (Figur 5).

Wie in Figur 6 gezeigt ist, wird die Öffnung dann wieder geschlossen, indem ein neues Herdmantelstück 23 eingesetzt wird. Als nächstes wird ein daneben liegendes Stück aus dem alten Herdmantel ausgeschnitten, nachdem ein Verstärkungsabschnitt 17 zuerst entfernt und an einer neuen Position 25 angeschweißt worden ist. Schließlich wird eine Sprühmasse unter Druck zwischen das neue Herdmantelstück und die Wand aus Graphitblöcken 22 eingespritzt. Die beschriebenen Vorgänge werden jetzt an der Stelle der neuen Öffnung wiederholt. Auf diese Weise kann die ganze Herdwand Stufe für Stufe repariert werden.

Schließlich zeigt die Figur 7 schematisch, wie dieses Reparaturverfahren gleichzeitig an einer Mehrzahl von Stellen, die in Umfangsrichtung um den Herd herum beabstandet sind, ausgeführt werden kann, sodaß eine wesentliche Zeitersparnis erzielt wird. Die Figur 7 zeigt einen Querschnitt des Herdes während der Reparaturen. In dem dargestellten Fall werden Reparaturen Stufe für Stufe in entgegengesetztem Uhrzeigersinn beginnend an den Stellen A und B ausgeführt. Bezugsziffern 20 bezeichnen die Kühlplatten, Bezugsziffer 22 die Graphitblöcke, die ihren Platz eingenommen haben, und 16 und 25 die entsprechenden Verstärkungsabschnitte. Es ist klar, daß es auch möglich ist, um den Herd herum an drei oder vier Stellen gleichzeitig zu arbeiten. Von Fall zu Fall werden unterschiedliche lokale Faktoren die Auswahl der besten Weise zur Organisierung der Arbeit bestimmen.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zur Reparatur eines defekten Abschnittes eines feuerfesten Futters einer Wandung eines Schachtofens, wobei das Futter wassergekühlte Platten (5), die an der Innenseite eines Stahlofenmantels (3) angeordnet sind, und zumindest eine innere Schicht (6) aus feuerfestem Futtermaterial an der Innenseite der Platte (5) hat, gekennzeichnet durch die Schritte des Entfernens zumindest einer der besagten wassergekühlten Platten (5) am Ort des beschädigten Futterabschnittes, des Ersetzens der entfernten Platte oder Platten durch eine weitere feuerfeste Futterschicht (11) mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und des Versehens des Stahlofenmantels (3) im Reparaturbereich mit einem äußeren Wasserkühlungssystem (12, 13, 14).

2. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 1, bei dem besagte weitere feuerfeste Futterschicht (11) eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 50 W/mK hat.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem besagtes äußeres Wasserkühlungssystem eine Wassersprüheinrichtung (12) hat, die einen Wasservorhang erzeugt, der an dem Mantel (3) herabläuft.

4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem besagte Reparatur-durchgeführt wird, während das Futter vom Betrieb des Ofens noch heiß ist.

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem vor Einsetzen besagter weiterer feuerfester Futterschicht (11) besagte innere Schicht (6) aus feuerfestem Futtermaterial repariert wird.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem vor dem Einsetzen besagter weiterer feuerfester Futterschicht (11) besagte innere Schicht (6) aus feuertestem Futtermaterial an ihrer äußeren Oberfläche geglättet wird.

7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem besagte weitere feuerfeste Futterschicht (11) aus Graphitblöcken hergestellt ist und eine Sprühmasse hoher thermischer Leitfähigkeit an der Außenseite der Graphitblöcke aufgetragen wird.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, bei dem besagte Sprühmasse nach Entfernen des Ofenmantels an der Außenseite besagter Graphitblöcke eingespritzt wird.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Abschnitt (19) des Stahlofenmantels (3) vor Entfernung der wassergekühlten Platte oder Platten (5) entsprechend der Anordnung der wassergekühlten Platte oder Platten (5), die entfernt werden soll bzw. sollen, ausgeschnitten wird und bei dem der ausgeschnittene Abschnitt (19) des Ofenmantels nach Entfernung der Platte oder Platten und dem Einsetzen der weiteren feuerfesten Putterschicht (11) wieder eingesetzt oder ersetzt wird.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, bei dem vor dem Ausschneiden besagten Abschnittes (19) des Ofenmantels Verstärkungselemente (16, 17) an den Otenmantel (3) benachbart besagten Abschnittes (19) angeschweißt werden.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem das Reparaturverfahren an den in Umfangsrichtung einander folgenden Teilen des Herdmantels wiederholt durchgeführt wird.

12. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Reparaturverfahren gleichzeitig an einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Herdwandung herum durchgeführt wird.







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