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Siemens-Martin-Ofen, insbesondere mit basischer Auskleidung.
Die Erfindung bezieht sich auf Siemens-Martin- öfen zum Stahlschmelzen und. betrifft insbeson-
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ausschem Material aufgebaut sind.
Die Erfindung zielt darauf'ab, Siemens-Martin- Öfen zu schaffen, bei welchen die Ofenbetriebes- temperatur gegenüber den bekannten Öfen dieser Art in wirtschaftlicher Weise erhöht werden kann.
Es ist. bereits ein Regenerator für Industrieöfen, insbesondere. Siemens-Martin-Öfen, bekannt, dessen Gitterwerk im thermisch hoch'beanspruchten
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bestehende Gitterteil räumlich getrennt vom übri- gen Gitterteil in einer-aus hochwertigem Steinma-
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angeordnet ist. Beihalb der aus thermisch hochwertigem Steinmaterial bestehenden Decke der Schlackenkammer. Die Vorkammer, das heisst also die Hochtemperaturgitterkammer, enthält eine geringere Anzahl von Gittersteinen als die von ihr räumlich getrennte,' seitlich angeordnete und mit ihr durch einen senkrechten, in einer Doppelkehre verlaufenden Kanal verbundene Niedertemperaturgitterkammer.
Bei diesem bekannten Regenerator ergeben sich aber nun verschiedene Nachteile, die darin be- stehen, dass an einigen Stellen d ! es Systems eine Umkehr der Strömungsrichtung der Gase bzw. eins Wirbelbildung erfolgt, und dass ferner die heissen Abgase in jeder der Kammern immer nur einen Teil der Gitterungen durchströmen, da diese verhältnismässig grossflächig sind, wogegen die
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nicht ausreichende Leistung des Regenerators.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, unter Vermeidung der angeführten Nachteile einen. Siemens-Martin-Ofen zu schaffen, welcher
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nen und einer Gitterung aus nichtsauren, feuerfesten Steinen, und ferner eine im Strömungsweg der Abgase vom Ofen entfernter gelegene. Niedertemperaturgitterkammer mit einer Auskleidung aus sauren, feuerfesten Steinen und mit sauren Gittersteinen ausweist, wobei die Hochtemperaturgitterkammer eine wesentlich geringere Anzahl von Gittersteinen enthält als die Niedertemperaturgitterkammer und mit dieser durch einen Kanal
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gemäss0, 05fache Ausmass der in Schaffplattenhöhe gemessenen Herdnäche ist.
Dadurch, dass gemäss der Erfindung die Querschnictsfläche der Gitterungen senkrecht zur Strömungsrichtung der Gase gering gehalten und die Höhe des Gitterwerkes entsprechend erhöht wird,
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gen eine. grössere Höhefestem Material wirkt als Teil des Wärmeruckse- winnunsssvstems und im Kanal gegebenenfalls auftretende Wärmeverluste werden durch die se- ringe Temperatur der am Ende des Systems aus-
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tretenden Gase mehr als kompensiert.
Ferner wird durch diese Bauweise des Kanals bewirkt, dass die Grösse der Hochtemperaturgitterkammer gegenüber den bisher bekannten Ausführungsformen wesentlich herabgesetzt werden kann und, da in dieser Kammer demnach eine geringere Menge an feuerfestem Material, dessen Preis sich sehr hoch stelle, verwendet zu werden braucht, kann eine beträchtliche Kostenersparnis erzielt werden ; schliesslich kann durch Anwendung des horizontalen Verbindungskanals die Hahe der Niedertemperatur-
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hohem Ausmass gesteigert wer-Querschnitt der ersten Kammer im allgemeinen et- was-grösser ist als der der zweiten und die zweite Kammer enger gegittert ist.
Diese Kammern sind jedoch mit saurem'Material zugestellt und weisen entweder eine gemeinsame Mittelwand auf oder sind knapp nebeneinander in der Weise angeordnet. dass sie durch einen kurzen senkrechten Ka-
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Ausmass der in. Schaffplattenhöhe gemessenen HerdRäche ist, ergibt sich der Vorteil, dass die abströmenden Gase auf'hoher Temperatur gehalten werden, im ersten Wärmespeicher eine hohe Betriebstemperatur erzielt und dennoch das Gesamt-
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den Herdraum einmünden, so zu bemessen, dass ihre Summe pro Ofenseite zu der als Rechteck in Schaftplattenhöhe gerechneten Herdfläche im Verhältnis von 0, 010 bis 0, 045 steht.
Die nichtsaure Gitterung kann mit durchgehenden lotrechten, parallel angeordneten Strömungs-
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nichtsaure Gitterungvetwender werden. Die nichtsauren Gittersteine können aber auch aus Chromerz, zwecksnäss mit Magnesia als hauptsächlichem Nebenbestandteil,
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geeigneten Bindemittel'hergestelltmessung des waagrechten Querschnittes grösser sein als die in Richtung dieser Leitungen liegende Abmessung des waagrechten Querschnittes.
Nach der Erfindung sollen ferner die Abgase aus der sauren Gitterkammer durch einen zweckmässig metallischen Rekuperator geleitet werden, in welchem die Abgase auf eine Temperatur von unter 400 C, vorzugsweise unter 250#300 C, abgekühlt werden können.
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den Zeichnungenim Rahmen der Erfindung möglichen Ausfüh- @ungsformen ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das unter den Gesichtspunkten einer deutli- chen Darstellung, eines zufriedenstellenden Betriebes und einer klaren Erläuterung der Grundzüge der Erfindung ausgewählt worden ist.
Fig. 1 ist ein entlang der Mittellinie geführter Vertikalschnitt durch eine Hälfte eines efindungsgemässen Siemens-Martin-Stahlschmelzofens, dessen andere Hälfte symmetrisch ausgebildet ist, nach der Li- n : c 1-1 in. Fig. 2. Fig. 2 ist ein horizontaler Schnitt nach der Linie II#II in Fig. 1 durch ein Ende eines erfindungsgemässen Siemens-MartinOfens. Fig. 3 zeigt in einein schematischen Verti-
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ein Ende eines Siemens-Martin-Ofens und ein Wärmerückgewinnungssystem nach der Erfindung.
Fig. 4 ist ein schematischer Grundriss der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion. Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab einen Schnitt nach der Linie V#V in Fis. 4 durch & e Strömungswege. Fig. 6 stellt in grösserem Massstab emen Horizontalachnitt der Gitterwerksteine eines Teiles der Hochtemperaturkammer und Fig. 7 einen Vertikalschnitt nach der Linie VII#VII in Fig. 6 dar.
Gemäss der Erfindung weist ein Siemens-MartinOfen einen. basischen feuerfesten Herd 20 mit einer Schaffplattenhöhe 21, eine mit Türöffnun- gen 23 versehene Vorderwand 22. eine Hinterwand 24 und eine Decke 25 auf. Alle feuerfesten Teile bestehen aus basischem oder nichtsaurem feuerfestem, Material. Der Ofen besitzt basische feuerfeste Endteile 26, von denen nur einer dar-
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falls aus basischem feuerfestem material aufgebaut ist, fällt bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Ende hin, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 10 gegen die Waagrechte geneigt, ab. Auf diese Weise liegt die Decke an einer Stelle oberhalb des Brük- kenkörpers 31 höher als an der Endwand.
Die Decke, die Wände und die Enden des Ofens sind zweckmässig aus feuerfesten Magne- sia-und/oder Chromitsteinen. aufgebaut, die einer
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Temperatur von 1700 C oder mehr standhalten können. Die Schächte 27 führen senkrecht nach unten zu einer ebenfalls aus basischem oder nichtsaurem feuerfestem Material bestehenden Schlackenkammer 32 und anschliessend strömen
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den Hochtemperatunwärmespeicher 34.
Die gesamte Horizontalquerschnittfläche der Strömungswege der Schächte 27 ist auf'höchstens die 0,05fache Grösse der in Schaffplattenhöhe gemessenen Schmelzherdfläche herabgesetzt. Hiedurch wird die Temperatur der abströmenden Gase erhöht. In der Praxis soll die Schlackenkammer einen Fassungsraum haben, der zur Ansammlung dar während der Ofenteise an dieser Stelle auf-
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fehlenswert.
Das ganze feuerfeste Gefüge der Schächte und des Schlackenkammer. abschlusses ist vorzugsweise aus basischem feuerfestem Material in Stützkon- struktion ausgerührt.
Der Hochtemperaturregnerator ist von einem feuerfesten Aufbau umschlossen, der aus einer basischen feuerfesten Hängedecke 35, basischen oder nichtsa. uren Seitenwänden 36 und einem basischen Rost oder Unterbau 37 an der Unterseite 'besteht. Die Gittersteine 38 in dem Hochtemperaturregenerator bestehen aus basischem oder nichtsaurem feuerfestem Material.
Die Gittersteine können zweckmässig aus
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wie ein bis zweinichtsauren Gitterstein kann-aus Magnesiumsilikat mit 1#5 Gew.-% an Kaolin oder einem anderEn.
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MotverhaltnisChromerz mit 1-5 Gew.-% Ton als Bindemittel können verwendet werden. Wenn erwünscht,
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zweckmässig 10--35sauren Gittersteine werden vorzugsweise ungebrannt verwendet, doch können gegebenenfalls auch gebrannte Steine zur Verwendung kommen.
Die in den Fig. 6 und 7 gezeigten nichtsauren Gittersteine sind in lotrechten Säulen 40 mit parallelen Durchganswegen 41 angeordnet. die sich zwischen den Steinsäulen in lotrechter Richtung erstrecken.
Die abströmenden Gase treten zweckmässig oben in den Hochtemperaturwärmespeicher 34 ein und strömen auf ihrem Weg gegen die Esse durch die lotrechten Gänge nach unten. Die Temperatur der Abgase soll beim Überströmen der Regenera- torbrückenwand 33 und beim Eintritt in den Hochtemperaturregenerator zweckmässig 1400 C überschreiten.
Es ist erwünscht, dass die beim Durchströmen der Abgase durch, die lotrechten Gänge 41 des Hochtemperaturregenerators 34 durch die Gittersteine aufgenommene Wärme-
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temperatuf wärmespeieher bei 51 austretenden Abgase während eines Arbeitszyklus jedesmal eine Temperatur von etwa 1200"C erreichen. Zu diesem Zweck wird die Masse der Gittersteine im Hochtemperaturwärmespeicher kleiner als ein Drittel der Gesamtmasse der insgesamt in einem
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und einem Niedertemperaturre-temperaturwännespeicher kann 25-30% der gesamten in einem Hochtemperatur- und einem Niedertemperaturwärmespeicher vorhandenen Steine betragen.
Die Dicke der Gittersteine im Hochtemperatur-
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che durch die Gittersteine und durch die Strömungsöffnungen gebildet wird (Querschnitt senk-
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weil bei der kleineren Länge die Neigung der abströmenden Gase, die Gänge der Gitterkammer nur entlang der entfernten Wand, welche der der Regeneratorbrückenwand 33 benachbarten Wand
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reicht werden.
Die aus dem basisch oder nichtsauer zugestellten Wärmespeicher austretenden Abgase treten in
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kleideten Kanal 52 ein, der sich'horizontal bzw. annähernd horizontal erstreckt und mit dem Boden
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2IugestelltenRegenerators 53 verbunden ist ;
der Regenerator 53 besteht aus sauren feuerfesten, eine Kammer 55 umschliessenden Seitenwanden 54, einem unten liegenden, sauren feuerfesten Rosttragwerk 56 und
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oben angeordnetenDecke 57, sowie aus sauren feuerfesten Gitter- Sternen ? S, welche, wie bereits beschrieben, parallele, lotrechte Gänge bilden. Die sauren feuer-
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sprechen der üblichen Praxis. Die Masse der sauren Gittersteine 58 soll % der gesamten, in den
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jeden Fall grösser als die Hälfte dieser. gesamten Gittersteinmasse sein.
Bei der bisher angewandten Praxis war es üblich, die in den Abgasen noch enthaltene Rest-
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ren, weil dies die Erzielung der höchsten Vorwärmtemperatur der Vesbrennungsluft beeinflussen würde. Es kann nämlich auch bei Verwendung eines basischen Wärmespeichers, der be- fähig : ist, höheren Temperaturen standzuhalten, der volle Vorteil nicht erzielt werden, wenn nicht eine zur Schaffung solcher höherer Temperaturen ausreichende Luftvorwärmung gewährleistet ist.
Zur Erklärung dieses Umstandes soll angenommen werden, dass die mittlere Temperatur der in
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peratur der abströmenden Gase kann, gemessen mit einem in den Gasstrom eingebrachten Saug- pvrometer, nach dem Austritt aus der basischen Speichereinheit noch bis etwa 12000 C. betragen
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liegtfeuerfesten Materials in der sauren Wärmespei- chereinheit unter 1250'C zu halten, um Beschädigungen durch Schmelzen des sauren feuerfesten Materials zu verhüten. Die im System abgegebene Wärmemenge ist durch das Gewicht der das System durchströmenden Gasmenge, die spezifische Wärme und den Temperaturabfall, der etwa
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C beträgt, lbesrimmt.Zu : Erreichung einer Temperatur der Verbrennungsluft von über 1250 C muss daher der Temperaturabfall in dem Wärmerückgewinnungssystem 1200 C überschreiten. Dies erfordert, dass die Temperatur der abströmenden Gase bis auf unter 400 C erniedrigt wird. Zur Erreichung dieses Zieles werden die aus dem basischen Wärmespeicher
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oder feuerfester Rekuperator an dem kalten Ende des Systems nachgeschaltet wird.
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gegenüberliegendenperators strömenden Abgase werden durch einen Kanal 63 zu einem Gebläse 63'und dann in die Esse 63" geführt.
Die eingeführte Luft strömt durch ein Gebläse 64 und anschliessend durch die Zwischenräume rund um die Rohre des Rekuperators und tritt schliesslich durch einen Gang 66 aus, welcher an eine waagrechte Querleitung 67 anschliesst, die an den gegenüberliegenden Enden
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Schiebeventile 63 undDie Veabrennungsluft strömt, gleichgültig ob ein Rekuperator verwendet wird oder nicht. durch den sauren Wärmespeicher 63 abwärts und tritt in die nach oben führenden Gänge des basischen Wännespeichers 36 mit einer Temperatur ein, die
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C überschreitenbrückenwand 33 vom basischen Wärmespeicher mit einer Temperatur aus, die im allgemeinen etwa 1075 C überschreiten soll, und bei normalem Betrieb soll die Temperatur der Luft nach ihrem Durchgang durch die Schächte 27 mehr als
12500 C'betragen. Bei der bisher üblichen Arbeits weise kann die vorgewärmte Luft nur auf eine
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C liegt.Durch eine Steigerung der Temperatur der vorgewärmten Luft um je 50-60 C kann die Zeit zur.
Erzielung d'er Ofenhitze um jeweils etwa 5% abgekürzt und eine entsprechende Brennstoff menge gespart werden.
Weiters ergibt eine stärkere Vorerhitzung der Verbrennungsluft eine bessere Wärmeübertragung auf die Ofenbeschickung und ermöglicht eine erhöhte Brennstoffzufuhr. so dass die Erzeugungs-
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leistung eines ganzbasischen Ofens um etwa 25% und mehr über die Leistung eines baulich gleichartigen Ofens mit Silikadecke gesteigert werden kann.
Die aus einem solchen heiss arbeitenden Ofen abströmenden Gase überschreiten die Temperaturen, die üblicherweise in Öfen mit Silikadecken auftreten ; gemäss der Erfindung ist es jedoch möglich, durch die bereits erwähnte Verkleinerung der Ofenschächte und die oben erläuterte Verwendung eines kleinen basischen Hochtemperatur- wärmespeicher eine noch höhere Vorwärmun. or der Verbrennungsluft mit den entsprechenden Vorteilen hinsichtlich der Ofenleistung und eines wirtschaftlichen Brennstoffverbrauches zu erzielen. Bei
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und Ergänzungwobei diese erwünschte Vorerhitzung für die Verbrennungsluft wieder ausgenützt werden kann.
Die in der Beschreibung angeführten Luft- und Gastemperaturen sind als die im allgemeinen während der Feinungsperiode vorgesehenen Tem-
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mittels Saugpyrometem gemessen.wegs in Gewichtsprozenten angegeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Siemens-Martin-Ofen, insbesondere mit basischer Auskleidung, welcher eine im Strömungsweg der Abgase liegende, dem Ofen näher gelegene Hochtemperaturgitterkammer mit einer Decke aus nichtsauren, feuerfesten Steinen und einer Gitterung aus nichtsauren, feuerfesten Steinen, und ferner eine im Strömungsweg der Abgase vom Ofen entfernter gelegene Niedertemperatur- gitterkammer mit einer Auskleidung aus sauren, feuerfesten Steinen und mit sauren Gittersteinen ausweist, wobei die Hochtemperaturgitterkammer eine wesentlich geringere Zahl von Gittersteinen enthält als die Niedertemperaturgitterkammer und mit dieser durch einen Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei nur einmaliger Umlenkung der Abgase der Kanal waagrecht bzw. annähernd waagrecht angeordnet ist und.
bei ver-
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Länge einen geringenschnitt aulweist, und dass der Querschnitt der Hochtemperaturgitterkammer senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase geringer ist als der Querschnitt in der Strömungsrichtung der Abgase, und dass die Niedertemperaturgitterkammer bei
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durchQuerschnittsfäche haben, die kleiner als das 0,05fauche Ausmass der in Schafrplattenhohe gemessenen Herdfläche ist.