Studie zum thermodynamischen Verhalten der feuerfesten Zustellung von Herdschmelzöfen für Stahl, Kupfer und Aluminium

In der vorliegenden Arbeit wird das thermodynamische Verhalten der Zustellung von drei verschiedenen Schmelzaggregaten bei den jeweils typischen Arbeitstemperaturen für Stahl, Kupfer und Aluminium untersucht und verglichen. Es wurden ein Elektrolichtbogenofen zur Stahlerzeugung, ein Wannenschmelzofen zur Kupferherstellung, sowie ein Rundschmelzofen zur Aluminiumerzeugung betrachtet. Zunächst werden die in den Aggregaten ablaufenden Prozesse, sowie der allgemeine Aufbau der feuerfesten Zustellung betrachtet, wobei im Besonderen auf die wärmetechnischen Eigenschaften der feuerfesten Produkte eingegangen wird. Im nächsten Schritt werden Wärmedurchgang und Temperaturprofil sowie die Wandverluste der Zustellung im stationären Zustand ermittelt. Zusätzlich wird die in der Zustellung gespeicherte Enthalpie berechnet und zu der in der Schmelze gespeicherten Enthalpie ins Verhältnis gesetzt. Dies erfolgt für die Neuzustellung, so wie auch für die verschlissene Zustellung. Des Weiteren werden mittels der Finiten Differenzen Methode die instationären Temperaturprofile während des Aufheizens der Zustellung berechnet. Als Randbedingung werden Aufheizkurven aus der industriellen Praxis verwendet. Im letzten Schritt wird das instationäre Temperaturprofil und die aus der thermischen Grenzschicht abgegebene Enthalpie nach kurzen Temperatursprüngen an der feuerseitigen Oberfläche dargestellt.