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Verfahren zum Betrieb von Siemens-Martin-Öfen und Siemens-Martin-Ofen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Siemens-Martin-Öfen sowie die zur Durch- führung des Verfahrens nötigen Brenner.
& ist bekannt, beiSiemens-Martin-Öfen, besondersbei koksgasgefeuerten öfen, während desEinachmet- zens mit einer kurzen Stichflamme, beim Fertigmachen der Schmelze dagegen mit langer, tiefliegender
Flamme zu arbeiten.
Diese Massnahmen sind bedingt durch die Erkenntnis, dass beim Arbeiten mit stets gleichbleibender
Flamme eine Schädigung des Ofengewölbes besonders während der Einschmelzzeit dadurch hervorgerufen wurde, dass beim Auftreffen der Flammen auf den sperrigen Einsatz diese abgelenkt wurden und gegen das Ofengewölbe strahlen, wobei trotz eines beträchtlichen Brennstoffverbrauches nur eine unvollkommene
Wärmeübertragung auf das zu schmelzende Gut erfolgte.
Es ist auch bekannt, die Flammenführung bei Siemens-Martin-Öfen mittels verstellbarer Düsen so zu beeinflussen, dass sowohl die Haltbarkeit des Ofengewölbes erhöht als auch den Belangen in bezug auf schnelle Durchsatzzeit infolge günstiger Wärmeübertragung entsprochen wurde. Ein Erfolg der wohl rich- tig erkannten und angestrebten Arbeitsweise war mit den angegebenen Mitteln jedoch nicht zu erzielen.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben von Siemens-Martin-Öfen vorgeschlagen, bei welchem die kurze heisse Flamme mittels Pressgas dadurch erzeugt wird, dass dieses in Form feiner Strah- len in den heissen Luftstrom geblasen wird, während nach dem Niederschmelzen des Einsatzes mittels Nie- derdruckgas oder Öl in geschlossenem Strahl eine lange Flamme erzeugt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens ist in jedem Ofenkopf mindestens ein mit Pressgas betriebener Brenner mit einer Vielzahl feiner Düsen sowie mindestens ein mit Niederdruckgas oder Öl betriebener Brenner mit geschlossenem Brennstoffstrahl vorgesehen. Die Verbrennung des Gases während der E1nschmelzzeit bei Verwendung der erfindungsgemässen Brenner erfolgt auf einer kurzen Strecke, wodurch eine erhebliche Steigerung der Flammentemperatur und damit eine Steigerung der Wärmeübertragung auf das einzuschmelzende Gut erfolgt. Darüber hinaus wird die Wärmeübertragung auch dadurch verbessert, dass die kurze, aber breite Flamme einen erhöhten Wirkungsquerschnitt hat.
Durch die grosse Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird bei der starken Auflösung der Gasstrahlen weitgehend die Ablenkung von Flammenspitzen auf Gewölbe, Vorderwand oder Rückwand vermieden. Durch entsprechende Richtungsgebung einzelner Austrittsdüsen kann die Ablenkung vollständig vermieden werden, was sich in der Praxis bereits durch Erhöhung der Ofenhaltbarkeit bis zum 3-fachen bewährt hat. Weiter tritt infolge der günstigen Wärmeübertragung eine Verkürzung der Niederschmelzzeit ein, so dass die Charge in kurzer Zeit fertiggestellt ist. Der Ofen leistet mehr als im üblichen Betrieb. Man kann daher die Leistung einer vorhandenen Siemens-Martin-Ofenanlage erheblich steigern.
Von besonderem Vorteilist es, dass sich diese Leistungssteigerung durch einen einfachen nachträglichen Einbau der Brenner mit verhältnismässig geringen Kosten erreichen lässt, denen ein Vielfaches an Ersparnis durch Kostensenkung im Betrieb gegenübersteht. Die Leistungssteigerung erübrigt in vielen Fällen auch die Neuerstellung grösse- rer Öfen, zudem Ist sie in kürzerer Zeit durchführbar als die Aufstellung solcher neuer Öfen.
Die Düsen der Pressgasbrenner sind derart angeordnet, dass die äusseren Gasstrahlen annähernd parallel zur Ofenlängswand gerichtet sind, während die mehr innen liegenden Düsen mit zunehmendem Winkel fächerförmig zur Ofenlängsachse geneigt sind. Diese Anordnung ergibt eine im äusseren Bereich abgegrenz-
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te Flammenführung, während sich nach innen die Flammen intensiv entwickeln können. Die Schmelzzeit, besonders die Einschmelzzeit wird daher sehr verkürzt und Mauerwerk und Gewölbe des Ofens geschont.
Das Fertigmachen und Feinen erfolgt, wie bisher, mit langer, tiber den Herd hinwegstreichender Flamme.
Gemäss der weiteren Erfindung umschliesst der Kühlmantel einen grossen Hohlraum, der als Verteiler für das Gas dient und in welchem die Düsen in einer wassergekühlten Doppelwand untergebracht sind. Die bisher verwendeten Düsen im Siemens-Martin-Ofen werden bei der im Betrieb unvermeidlichen Verschmutzung von einer Seitenöffnung des Ofens her mit Haken gereinigt, die in die Düsenmündungen eingeführt werden. Dieses Verfahren ist an sich schon mangelhaft, weil es sehr umständlich ist und keine befriedigende Reinigung ermöglicht. Für den neuen Brenner ist es besonders ungeeignet, zumal die Düsen verhältnismässig fein sind. Nach der weiteren Erfindung wird daher eine Reinigungsvorschrift vorgeschlagen, welche die Düsen von ihrer Rückseite her durch Stossen oder Bohren oder kombinierte Verfahren von Schlackenansätzen und sonstigen Verunreinigungen befreit.
Die Reinigungsvorrichtung besteht aus langen, vorzugsweise im Inneren des Brennerraumes nochmals unterstützten und in ihrer Längsachse beweglichen Stangen, die auch drehbar angeordnet sein können. Man kann die stangenförmigen Reinigungswerkzeuge auch gleich als Stopfen für die Düsen ausbilden und so einen Teil der Düsen während des Betriebes stilllegen oder unwirksam werden lassen. Die weitere Ausbildung der Reinigungsvorrichtung. sowie Eigenheiten der Erfindung weiden an Hand der Zeichnungen erörtert.
In diesen stellen Fig. 1 ein Schema des Ofens mit den Düsensätzen dar, Fig. 2 und 3 geben Gruppierungen der Düsensätze wieder, Fig. 4 und 5 zeigen Längsschnitte durch eine Düsenkammer, Fig. 6 gibt eine Vorderansicht dazu wieder. Fig. 7 zeigt schematisch die seitliche Begrenzung der Brennerwirkung.
Der Ofenwanne 1 des Siemens-Martin-Ofens 2 wird die Luft aus der Regenerativkammer 3 über den Kanal 4 am Ofenkopf 5 vorbei zugeführt. Die Abgase ziehen am Ofenkopf 6 vorbei, durch den Kanal 7 zur Regenerativkammer 8 ab. Durch die Wandungen der Ofenköpfe 5 und 6 ragen Düsensätze 10 und 11 hindurch. Grundsätzlich sind bei der neuen Erfindung sowohl Hochdruckbrenner als auch Niederdruckbrenner, beide für die Zuleitung des Gases vorgesehen. Der Niederdruckbrenner kann auch mit Öl, unter Umständen auch mit Kohlenstaub betrieben werden.
Nach Fig. 4 ist der Hochdruckbrenner 12 mit seinen zahlreichen Düsen 15 mit dem Niederdruckbrenner 13 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 mit dem Wassermantel 17 eingeschossen. Im Inneren befindet sich ein verhältnismässig grosser HobIraum 18, dem das Hochdruckgas aus der Leitung 19 zugeführt wird. Die Niederdruckleitung 13 kann für den Fall, dass sie mit Gas betrieben wird, an die gleiche Zuführungs-
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20zen 21 zugeleitet und durch den Stutzen 22 abgeführt.
Im Inneren des Hohlraumes 18 sind rostartige Träger 24 (Fig. 5) angeordnet, welche Reinigungsstangen 25 unterstützen. die inder verlängerten Mittelachse der zu reinigenden Düsen 15 liegen. Am vorderen Ende sind diese Stangen mitReinigungswerkzeugen 26 versehen, beispielsweise nach Art eines Bohrers oder einer Bohrkrone mit einer oder mehreren Schneiden. Am rückwärtigen Ende sind diese Reinigungsstangen aus dem Gehäuse 16 herausgeführt und können beispielsweise mit einer Handhabe versehen sein. Statt dessen kann man sie auch mit einem Anschlussstück, etwa mit einem Vierkant versehen, auf welches eine Handhabe aufgesetzt wird, wie bei 27 angedeutet ist.
Mit Hilfe der Handhabe können die Stangen in rein axialer Bewegung oder kombiniert stossend und bohrend mit ihren Werkzeugen 26 in die Düsen 15 eingeführt werden, die auf diese Weise schnell und einfach gesäubert werden.
Die Betätigung der Stangen kann gewünschtenfalls auch durch Pressluft, Presswasser oder durch einen elektrisch-mechanischen Antrieb vorgenommen werden.
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Fig. 7Die Abdichtung desstangendurchtritts imgehäuse erfolgt zweckmässig mit Hilfe von Stopfen 30, z. B.
Stopfen aus Gummi oder einem Kunstharz, die an den Stangen 25 befestigt sind. Wenn die Reinigung durchgeführt ist, werden die Stangen 25 so weit nach rückwärts gezogen, dass die ventilartig ausgebildeten Stopfen 30 gegen ihr Widerlager 31 anliegen. So sind die Reinigungsstangen festgelegt und das Gehäuse ist abgedichtet.
Besonders einfach werden die Reinigungswerkzeuge, wenn man sie als Rohr ausbildet, dieses Rohr schräg abschneidet und die Schnittfläche hinterschleift, so dass eine elliptische Schneide entsteht. In diesem Fan kann die Drehbewegung des Reinigungswerkzeuges erspart werden.
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mm Wassersäulebis 600 mm Wassersäule arbeitet.
Man kann, statt durch die Reinigungsvorrichtung die Düsen von innen her ständig sauber zu halten, auch durch eine Abdeckung dafür sorgen, dass möglichst von vornherein gar kein Schmutz in die Düsenmundungen gelangt. In diesem Falle wird eine Abdeckung angewendet, die aus Fig. 6 ersichtlich ist.
Mit der drehbaren Mittelachse 40, die im vorliegenden Fall durch ein Rohr dargestellt wird. ist der Verschluss 41 drehbar, der in der Verschlusstage die Mündungen der Düsen 15 abdeckt. Dieser Verschluss besteht aus einem vorzugsweise mit Rechtecksquerschnitt versehenen Kühlrohr, das in der gezeigten eigenartigen Weise hin-und zurückgebogen ist, derart, dass Kühlwasser aus dem entsprechend geteilten Mittelrohr 40 in die den Verschluss bildende Kühlschlange gelangen kann und aus ihr wieder abgeführt wird. Durch Drehen dieses Verschlusses werden die Düsen freigelegt.
Wird die CarburierungsdUse in den gemeinsamen Düsenmantel einbezogen, so ist die Abdeckung mit entsprechenden Ausnehmungen zu versehen, damit bei abgedeckten Düsen carburiert werden kann.
Statt der in den Ausfertigungsbeispielen gezeigten Brenneranordnungen kann man die Brenner auch quer zur Ofenachse über den Kanälen 4, also in den Längswänden des Ofens statt in seinen Stirnwänden anbringen.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zumBetrieb vonSiemens-Martin-Öfen, wobei in der Einschmelzperiode mit kurzer hei- sser und später mit langer Flamme gearbeitet wird, unter Verwendung von Pressgas, dadurch gekennzeichnet, dass die kurze heisse Flamme mittels Pressgas dadurch erzeugtwird, dass dieses In Form feinerStrahlen in den heissen Luftstrom geblasen wird, während nach dem Niederschmelzen des Einsatzes mittels Niederdruckgas oder Öl in geschlossenem Strahl eine lange Flamme erzeugt wird.
2. Siemens-Martin-Ofen für Kaltgasbetrieb mit in jedem Ofenkopf durch die Kopfwand über dem aufsteigenden Luftzug eingebauten Brennem mit mehreren Düsen, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Ofenkopf mindestens ein mit Pressgas betriebener Brenner (12) mit einer Vielzahl feiner Düsen (15) sowie mindestens ein mit Niederdruckgas oder Öl betriebener Brenner (13) mit geschlossenem Brennstoffstrahl vorgesehen sind.