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Verfahren zur Herstellung von Gewölben für Industrieöfen, insbesondere Siemens-
Martin-Öfen
Die Gewölbe von Industrieöfen, insbesondere
Siemens-Martin-Öfen, sind ausser dem Angriff durch Flammengasen noch starken mechanischen
Beanspruchungen ausgesetzt, die durch Druck- kräfte infolge des Eigengewichtes der Decke und durch Wärmespannungen infolge der
Temperaturschwankungen während der Ofen- reise hervorgerufen werden. Diese doppelte
Beanspruchung verursacht eine schnelle
Lockerung des Steinverbandes und einen starken
Verschleiss der Steine, so dass ein Gewölbe im allgemeinen nur etwa halb so lange hält wie das übrige Mauerwerk des Oberofens.
Man hat versucht, das Steigen und Arbeiten des Gewölbes bei Temperaturschwankungen durch eine möglichst feste Absteifung zu unterdrücken, um so die mechanischen Beanspruchungen zu verringern. Zu diesem Zwecke wurden in das
Gewölbe Versteifungsrippen eingebaut und diese durch fest aufgelegte Ankereisen abgestützt. Durch diese Anordnung gelingt es zwar, ein
Steigen des Gewölbes beim Anheizen zu vermeiden ; durch das Aufbringen der Ankereisen auf die Rippensteine vor dem Anheizen des Ofens treten aber in dem Gewölbe sehr hohe Druckkräfte auf, die zu einem Absplittern der Steine oder zu einem Reissen der Anker führen können.
Um die schädlichen Druckkräfte in dem Gewölbemauerwerk möglichst ganz auszuschalten, wurden die Siemens-Martin-Öfen mit einer Hängedecke ausgestattet, wie sie ähnlich bereits bei Walzwerks-und Schmiedeöfen gebaut worden sind. Einzelne Steine werden in ihrem oberen Teil mit Aussparungen versehen, durch welche die Tragstangen gesteckt sind, die infolgedessen durch die Aussenluft gekühlt werden.
Es ist ferner bereits bekannt, sämtliche Gewölbesteine einer Schar auf einer Metallstange aufzureihen, die dann in der Bewehrung der Vorder-oder Rückwand gelagert sind. Durch die Aufreihung der Steine auf Stangen und deren seitliche Lagerung wird aber eine gewisse Erstarrung des Gewölbesystems bestimmt und einer selbstwirkenden Einstellung der Gewölbesteine entgegengearbeitet.
Es ist ferner bekannt, besondere Rippensteine entweder zu mehreren zusammen oder in einer
Schar mit einer besonderen Klammer zu versehen und diese Klammern an mehreren Punkten an der Tragkonstruktion aufzuhängen. Bei dieser
Anordnung ergibt sich vor allem der Nachteil, dass, wie vordem schon ausgeführt, die ganze Schar quer zum Gewölbe einen steifen Verband bildet, der dann den, durch das Anheizen auftretenden
Spannungen nicht mehr gewachsen ist. Diese
Spannungen führen zumindestens an zwei
Punkten, nämlich in der Nähe der Auflagerenden, zu einer Lockerung des Gewölbes, wodurch dessen späterem Abbrand gerade an seinen schwächsten
Punkten Vorschub geleistet wird.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Verfahren zur Herstellung von Gewölben für
Industrieöfen, insbesondere Siemens-Martin- Öfen, mit aus Rippensteinen bestehenden, in der Gewölbes pannrichtung verlaufenden und durch darüberliegende Ankereisen abgestützten Rippen, durch das die aufgezeigten Übelstände der bekannten Industrieofengewölbe und deren Herstellungsverfahren vermieden werden und das im wesentlichen darin besteht, dass erst nach dem Anheizen des Ofens die Ankereisen der äusseren Wölbung der Rippen angepasst, dann auf diese aufgelegt und schliesslich die Rippen in der auf dem Ankereisen sich abstützenden Lage durch Aufhängen von Steinen der Rippen gesichert werden.
Zweckmässig erfolgt die Sicherung der Rippen in ihrer, an den Ankereisen sich abstützenden Lage durch Verhängung von Rippensteinen mit dem Ankereisen und durch Anziehen der Rippensteine gegen das aufliegende Ankereisen vermittels der Verhängemittel.
Das erfindungsgemässe Verfahren ergibt vor allem den Vorteil, dass der Steinverband der Rippensteine die selbsttätige Einstellung seines endgültigen Zustandes während der Anlaufperiode des Ofens vornehmen kann, während die Sicherung dieses Zustandes erst nach Beendigung der selbsttätigen Einstellung vorgenommen wird. Durch das Anheizen des Ofens ändern die Steine zufolge der auftretenden Wärmespannungen ihre Lage zu einem Zeitpunkt, zu welchem noch kein
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gehalten, die sie während der ganzen künfdgen Ofenreise einnehmen, so dass Zerstörungen des Gewölbes hintan gehalten werden. Es wird damit mit den bisherigen Anschauungen gebrochen, dass das Ofengewölbe schon fertig abgestützt sein muss, wenn das Anheizen beginnt.
Die Sicherung geschieht eben durch Auflegen der Anker auf die Steine des Gewölbes, das durch Verschalung aufgemauert wird und durch Anziehen der Steine an die Ankereisen, wobei letztere dem Endzustand des Ofengewölbes entsprechend angepasst sind.
Für das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich als Ankereisen insbesondere Walzeisenprofile mit mindestens einem Flansch. Diese Walzeisenprofile werden dann entsprechend dem Verlauf der Aussenwölbung der Rippen nach dem Anheizen des Ofens gebogen, mit diesem Flansch auf die heissgehenden Rippen aufgelegt und schliesslich durch quer zu diesem Flansch verlaufende, spannbare Verhängemittel mit Steinen der Gewölberippen verbunden. Ferner ist für das erfindungsgemässe Verfahren eine Ausbildung der Rippendecken vorteilhaft, bei welchem die Rippen aus paarweise angeordneten Sondersteinen bestehen, deren die Gewölbesteine aussen überragenden Teile keilförmig sich verjüngen und mit einer Stützfläche enden, gegen welche die aufgelegten Ankereisen durch spannbare Verhängemittel angezogen werden.
Zur Aufnahme der Verhängemittel weisen die Rippensteine an ihren, die Gewölbesteine nach aussen überragenden Teilen, Öffnungen und Aussparungen solcher Weite auf, dass zu den Verhänge-und Verankerungsmitteln freier Luftzutritt besteht.
Die Zeichnung zeigt ein nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestelltes Industrieofengewölbe in einer beispielsweisen Ausführung, u. zw. stellt Fig. 1 einen Gewölbeschnitt in der Ofenachse, Fig. 2 einen Gewölbeschnitt in der Gewölberichtung und Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 2 in vergrössertem Massstabe dar.
In die aus üblichen Gewölbesteinen 1 aufgemauerte Ofendecke werden in Abständen von mehreren Steinstärken Rippen eingebaut, die aus paarweise angeordneten Sonderformsteinen 2, "Rippensteine", bestehen und ein leichtes Einfügen von Isolierungen oder Nachsetzsteinen in die Zwischenrippen gestatten. Wenn sich das
Gewölbe beim Anheizen des Ofens auf die Abmessungen ausgedehnt hat, die es während der ganzen Ofenreise behält, werden über die Rippen Ankereisen 3 aus z. B. je zwei U-Profilen fest aufgelegt und jedes einzelne oder zweite oder dritte Rippensteinpaar mit Hilfe eines Bolzens 4, einer Haken- oder Ösenschraube 5 und einer Unterlagscheibe 6 aufgehängt.
Zum Befestigen der Bolzen 4 und zur Aufnahme der Hakenschrauben weisen die Steine 2 in ihrem oberen Teil Löcher 7 und einseitige, nach aussen offene Aussparungen 8 von solcher Weite auf, dass hiedurch ein freier, ungehinderter Luftzutritt zu den genannten Tragelementen ermöglicht wird.
Die erfindungsgemässe Bauweise besitzt gegen- über den bisher üblichen Aufführungen von Industrieofengewölben folgende Vorteile :
Durch das Auflegen der Ankereisen auf die Gewölberippen erst nach dem Aufheizen des Ofens können in dem Gewölbe keine übermässig hohen Druckkräfte auftreten, die zu einer Schädigung des Mauerwerkes führen würden. Man erhält dadurch ein weitgehend entlastetes Gewölbe, das aber trotzdem durch die Rippen und durch die Ankereisen so weit versteift ist, dass weitere Verformungen nicht auftreten können. Durch das Aufhängen der Rippensteine wird es auch möglich gemacht, das in den Zwischenlagen durch Einsatzsteine verstärkte Gewölbe ohne Gefahr von Betriebstörungen bis zur äussersten Grenze auszufahren.
Durch die Aufhängung der Rippensteine wird nicht nur eine Einsturzsicherung für die Rippen selbst, sondern auch für die Zwischenlagen mit den Einsatzsteinen geschaffen, da diese von den am oberen Ende keilförmigen Rippensteinen mitgetragen werden. Bei der erfindunggemässen Bauart erübrigt sich auch der Aufbau eines besonderen Traggerüstes für die aufgehängten Steine, wie er bei den bisher ausgeführten Hängegewölben erforderlich war. Die Decke ist daher für Ausbesserungsarbeiten sehr leicht zugänglich. Das bei Hängegewölben oft beobachtete Ausbrechen der Steinköpfe infolge seitlicher Zugkläfte ist bei der erfindungsgemässen Bauart nicht möglich, da durch die Aufhängung nur Kräfte in Richtung der Steinachse ausgeübt werden.
Dadurch, dass die Öffnungen und die seitlichen Aussparungen in den Steinen zur Aufnahme der Verhängemittel sehr weit gehalten sind und die durch die Aussparungen gebildeten Schlitze eine durchlaufende breite Fuge über die ganze Gewölbebreite bilden, erreicht man eine vorzügliche Luftkühlung der Steinköpfe sowie der Bolzen und Hakenschrauben. Diese ungehinderte Wärmeableitung an der Aussenfläche des Gewölbes übt auf die Haltbarkeit der Decke einen sehr günstigen Einfluss aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gewölben für Industrieöfen, insbesondere Siemens-Martin- Öfen, mit in der Wölbungsrichtung verlaufenden und auf den Rippen aufliegenden Ankereisen, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anheizen des Ofens die Ankereisen der äusseren Wölbung der Rippen angepasst, dann auf diese aufgelegt werden, worauf schliesslich die Rippen in der Lage, wie sie sich an den Ankereisen abstützen, durch Aufhängung der Rippensteine fixiert werden.