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Siemens-Martin-Elektroofen.
Kombinierte Öfen, d. h. Vorrichtungen zur Herstellung von Stahl in Martinofen, die derart arbeiten, dass der Einsatz nach Vollendung des Flammofenprozesses, ohne den Ofen zu verlassen, einer Raffinierung auf elektrischem Wege unterworfen wird, indem man zwei oder mehrere, über verschliessbare Öffnungen im Deckengewölbe eines Martinofens gewöhnlicher Bauart angeordnete Elektroden, nach Vollendung des Flammprozesses, durch die Öffnungen in den Ofen senkt, sind bereits vorgeschlagen worden.
Diese Vorrichtungen verdanken ihre Entstehung dem Bestreben, die Gestehungskosten eines Stahls von der Qualität des Elektrostahls zu verringern. Es wurde nämlich gefunden, dass es nicht erforderlich ist, das Einschmelzen der Charge im elektrischen Ofen durchzuführen. Dies kann vielmehr durch andere, an sich bekannte Methoden viel billiger erfolgen. Das Ausschliessen des elektrischen
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für das Einschmelzen und nur etwa 25% für die Raffination benötigt werden.
Die bekannten Vorschläge, das Schmelzen in einem Siemens-Martin-Ofen durchzuführen und den so vorgefrischten flüssigen Stahl in den Elektroofen mittels elektrischen Stromes fertigzumachen, erscheinen demnach auch schon aus Ersparungsrücksichten gerechtfertigt.
Die nach diesem Grundsatz arbeitenden Öfen konnten jedoch bisher in die Praxis keinen Eingang finden.
Ihre Einführung in die Praxis scheiterte nämlich an den Schwierigkeiten der Schaffung von den obwaltenden Temperaturverhältnissen Rechnung tragenden Schliessorganen für den Herdraum, in dem während der Raffination eine möglichst reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten werden muss.
Keinesfalls darf durch den Ofen Luft oder Gas strömen.
Bei den bekannten Einrichtungen wurden nämlich vor Beginn der Raffination die Abschlussorgane, insbesondere Türen, oder aber feuerfeste oder wassergekühlte Rahmen in den Raum zwischen die Brennerköpfe und den Herd eingeführt.
Einrichtungen dieser Art haften folgende Mängel an :
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vorgeschlagenen Türen, feuerfesten Rahmen u. dgl. den an sie gestellten Anforderungen überhaupt nicht.
Mauerte man sie nämlich mit hochfeuerfesten Stoffen aus, dann wurden sie infolge des häufigen Temperaturweehsels alsbald rissig und gingen zugrunde. Mauerte man sie aber mit weniger temperaturwechselempfindliehen Stoffen aus, dann konnten sie den im Herd herrschenden hohen Temperaturen infolge ihrer geringeren Feuerfestigkeit nicht standhalten. In bei den Fällen gingen sie schon nach einigen Chargen zugrunde. Ein weiterer Nachteil ist darin zu erblicken, dass sie den Herdraum schon von vornherein nicht genug luftdicht abschlossen, so dass während der elektrischen Raffination eine gut reduzierende Atmosphäre überhaupt nicht zur Verfügung stand.
Es ist in Anbetracht der in den Brennerköpfen und Wärmespeiehern herrschenden grossen Züge, die durch die beträchtliche Temperatur der Wärmespeicher und die durch die vorhandene Niveaudifferenz bedingte Auftriebskraft noch begünstigt werden, unerlässlich, dass das Abschliessen des Herdraumes gegen Luftzutritt sehr dicht erfolgte, wenn die reduzierende Schlacke im Ofen ständig beibehalten werden soll.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die angeführten Mängel und besteht im Wesen darin, dass bei einem mit festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff beheizten Herdofen zum Schmelzen und Frischen von Stahl und anschliessendem Fertigmachen der Schmelze in gleichem Ofen auf elek- trischem Wege unter Luft-und Gasabschluss des Ofens mittels Absperrorgane die Anordnung getroffen wird, dass die Absperrorgane zum Fernhalten von Luft oder Gas aus dem Ofen in kältere Zonen der
Anlage, namentlich in die Ventile oder zwischen Wärmespeicher und Herd oder zwischen Ventile und
Wärmespeicher oder aber zwischen Ventile und Esse, verlegt werden.
Dabei kann das Einschmelzen in beliebiger, bekannter Weise, z. B. mittels Generator-, Gicht-Koks- oder Leuchtgas-, Naphta-, Rohöl-, Pakura-, Koks-oder Kohlenstaubfeuerung erfolgen. Das Abschliessen des Ofens hinter den Wärmespeicher bietet noch den grossen Vorteil, dass die in den Wärmespeichern angehäufte Wärme in den Ofen reflektiert wird, so dass das Abkühlen des Herdes gegen die Köpfe verhindert wird.
Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, u. zw. zeigen die
Fig. 1-2 die Vorrichtung im Querschnitt bzw. Grundriss, Fig. 3 das an sich bekannte Forter-
Ventil in seiner Anwendung gemäss der Erfindung. Die Fig. 4 und 5 zwei weitere Ausführungsformen in schematischer Darstellung.
1 ist der Herd des Martinofens, an den sich seitlich die üblichen Brennerköpfe 2 anschliessen.
3 sind die Elektroden, die in an sich bekannter Weise über verschliessbare Öffnungen im Deckengewölbe angeordnet und in Fig. 1 in den Herd gesenkt dargestellt sind. 4 und 5 sind die Gas-und Luftleitungen bzw. Wärmespeicher und Schlaekenkammern.
Das Schmelzen und Frischen des Einsatzes erfolgt unter Zuleitung von vorgewärmter Luft und Heizgasen an der einen Herdseite in den Herdraum, von wo die Abgase über den Wärmespeicher an der gegenüberliegenden Seite zur Esse führen. Während des Ablassens der Oxydschlacke wird der Ofen auf die elektrische Raffination umgestellt, die bekanntlich in einer möglichst reduzierenden
Atmosphäre stattzufinden hat.
Der hiezu erforderliche Luftabschluss, der gemäss der Erfindung vom Herd in kältere Zonen der Anlage verlegt wird, erfolgt z. B. gemäss Fig. 3 im Ventil selbst.
Während des auf das Einschmelzen und Frischen folgenden Sehlackenabzuges werden die Seitentüren des Ventils geöffnet und die Mündungen der zu den Wärmespeichern und zur Esse führenden
Kanäle R, K, R mit Platten 16 abgedeckt und mit feuerfester Masse oder einer andern geeigneten Masse verschmiert. Prinzipiell erfolgt also der Luftabschluss durch Abschliessen der Wärmespeicher- und Essenkanäle mittels Platten. Dadurch wird der Essenkanal an sich und der Wärmespeicher gleichfalls an sich luftdicht abgeschlossen. Das Ventil in der Gasleitung G ist dabei selbstverständlich auch geschlossen.
Nach Beendigung der elektrischen Raffination und Abstechen der Charge werden die Platten 16 entfernt, die Türe des Forter-Ventils wieder verschmiert und nach entsprechender Lüftung wieder Gas in den Herdraum eingelassen.
Die Mündungen der Kanäle R, K, R sind von Wasserverschlüssen 8 umgeben, in welche auch die Muschel 7 eindringt und dadurch die Aussenluft vollständig abschliesst.
Der Abschluss im Luftventil kann z. B. mittels Platten erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 4 dargestellt.
Über den Mündungen der Kanäle R, K, R sind auch hier Wasserverschlüsse 8 vorgesehen.
G ist die Gasleitung, 14 das Gaseinlassventil. Vom Ventilgehäuse 9 ragen über den beiden Mündungen des Essenkanals K je zwei vertikale Wände b nach unten. Zwischen diesen Wänden ist mittels der Stangen 10, 11 je ein stufenkolbenartiger Körper 12, 13 in senkrechter Richtung beweglich, deren oberer Teil je einen Wasserverschluss bildet, während die Mantelflächen dieser kolbenartigen Körper 12, 13 in ihrer Tiefstellung mit den feststehenden Wasserverschlüssen S zusammenwirken.
Unter dem Ventilgehäuse 9 befindet sich ein an beiden Seiten geschlossenes Rohr 15, das durch eine senkrechte, bis zum Wasserverschluss 8 reichende Wand z unterteilt ist. Jeder der beiden Körper 12, l') schliesst in seiner Tiefstellung je eine Mündung des Essenkanals K ab.
Die Vorrichtung wirkt wie folgt :
Den Körpern 12, 13 fällt dieselbe Rolle zu wie der Muschel des Forter-Ventils. In der in Fig. 4 dargestellten Stellung strömt das Gas durch das offene Ventil G in das von der Zwischenwand z rechts liegende Abteil des Ventilgehäuses, um in den rechten Wärmespeicherkanal R zu gelangen, während die rechtsseitige Mündung des Essenkanals K durch die Muschel 13 geschlossen ist. Der linke Kanal R ist dabei mit dem Essenkanal K verbunden..
Beim Wechseln wird die Muschel 13 angehoben und Muschel 12 gesenkt und dadurch die Feuerung umgekehrt.
Soll vor der elektrischen Raffination das ganze Ofensystem zugfrei abgeschlossen werden, so werden beide Muscheln in die Tiefstellung gesenkt, wodurch Kanal K zur Gänze geschlossen wird und keine Zugwirkung auszuüben vermag. Auch das Gasventil kann in die Schliessstellung gebracht werden.
Auch die Wärmespeicher sind geschlossen, so dass kein Zug entstehen kann.
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Eine weitere sehr einfache Ausführungsform stellt Fig. 5 dar, wobei die beiden Wärmespeicher- kanäle 2 und der Essenkanal um je 1200 gegeneinander versetzt sind. Das Schliessen und Umschalten erfolgt mittels einer länglichen, z. B. elliptischen Muschel ; diese ist in vollen Linien in jener Phase dargestellt, in welcher die beiden Wärmespeicher geschlossen sind ; in gebrochenen Linien ist der normale Feuerungszustand veranschaulicht, wobei die Muschel den einen Wärmespeieher mit dem Essenkanal verbindet, während das Gas in den andern Wärmespeicher strömt.
Beim Umschalten wird die Muschel aus dem Wasser Verschluss ausgehoben und um 120 umgeschaltet bzw. versetzt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Siemens-Martin-Elektroofen, der zum Schmelzen und Frischen von Stahl mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizt wird, während das anschliessende Fertigmachen der Schmelze im gleichen Ofen auf elektrischem Wege bei Luft-und Gasabschluss unter Verwendung von besonderen Absperrmitteln zum Fernhalten von Luft und Gas aus dem Ofen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrmittel in kälteren Zonen der Ofenanlage ausserhalb des Herdes angeordnet sind, z. B. in den Ventilen oder zwischen Wärmespeicher und Herd oder zwischen Ventile und Wärmespeicher oder zwischen Ventile und Esse.