Wassergekühlte Stahlpaneele

Durchschnitt und Spitzenwert unterscheiden sich stark. In den Messdaten von Toulouevski und Zinurov für einen 130-Tonnen-Ofen beträgt die je Charge über das Wasser abgeführte Wärme 77 kWh/Tonne, die gesamte Wand- und Deckenpaneelfläche etwa 80 m², was bei einer Chargenzeit von 38 Minuten eine durchschnittliche Wärmestromdichte von 199 kW/m² ergibt; moderne Öfen liegen im Bereich von 200–300 kW/m². Die Spitzenwerte liegen deutlich höher: Tabelle 12.2 derselben Quelle gibt für Wand- und Deckenpaneele 600–700 kW/m² an. Die Paneelauslegung richtet sich nach dem Spitzenwert, nicht nach dem Durchschnitt.

Die Kruste wirkt wie eine Isolierschicht und verringert den Wärmeverlust an das Wasser. Nach Toulouevski und Zinurov liegt die Krustendicke zwischen 3–5 mm und mehreren Zentimetern, und die Wärmeleitfähigkeit dieser porösen Schicht ist deutlich niedriger als die des Paneelmetalls. Die Krustenoberfläche erreicht etwa 1300 °C. Mit steigender Wärmestromdichte kann diese Temperatur jedoch den Schmelzpunkt der Kruste überschreiten; die Kruste beginnt sich zu verdünnen und kann bei sehr hoher Wärmestromdichte innerhalb weniger Minuten vollständig abschmelzen. In diesem Bereich steigt der Wärmeverlust um ein Mehrfaches, und das Paneel trägt die volle Last.

Die Rohranordnung wird geändert. Toulouevski und Zinurov nennen Danielis zweilagige Rohranordnung als Beispiel: Die dem Ofen zugewandten Rohre der inneren Lage sind deutlich weiter auseinander angeordnet als die der äußeren Lage. Diese Anordnung fördert die Bildung einer dickeren Kruste und eine bessere Haftung der Kruste an den Rohren. Mit zunehmendem Freiraumvolumen wachsen die Seitenwandfläche und damit der Wärmeverlust an das Wasser, weshalb diese Maßnahme an Bedeutung gewinnt.

DNL Mühendislik verwendet Kesselrohrqualitäten — P265GH-TC1, P235GH-TC1, A106 Gr.B und Äquivalente. Die Auswahl richtet sich nach der Feuerseiten-Oberflächentemperaturgrenze von etwa 400 °C für unlegierten Baustahl; Toulouevski und Zinurov geben an, dass oberhalb dieser Grenze der Verschleiß beschleunigt und in kurzer Zeit ein Burn-back auftreten kann.

Aus dem gemessenen Wasserdurchfluss, der Ein- und Austrittstemperatur und der Panelfläche. DasPanelkühlungs-Diagnosetool von DNL Mühendislik berechnet daraus die Wärmestromdichte, die wasserseitige Wandtemperatur und den Siedepunkt bei diesem Druck; überschreitet die wasserseitige Wandtemperatur den Siedepunkt, hat im Paneel lokales Sieden begonnen.

Wir haben verglichen, wo Stahl- und Kupferpaneele im Ofen eingesetzt werden, berechnet aus veröffentlichten Daten:Wassergekühlte EAF-Paneele: Stahl oder Kupfer?