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Kupolofen
Die Erfindung betrifft einen Kupolofen mit einem Schacht, der oberhalb eines feuerfest ausgekleideten Dfenunterteiles aus gekühlten, eisernen Formkörpern zusammengesetzt und im Ofenunterteil mit einem Ringkanal für die Windzuführung ausgestattet ist. Ferner betrifft sie ein Verfahren zum Betriebe eines solchen Ofens.
Es ist bekannt, dass die Schmelzung in Kupolöfen vielfach nicht mitsicherheit einen Guss erwünschter Zusammensetzung ermöglicht und dass der angestrebten Güte und Zusammensetzung des Produktes durch Roheisenzusätze im Ofen und bzw. oder durch Pfannenzusätze nähergekommen wird.
Es wurde nun gefunden, dass diese Unsicherheit bei der Herstellung des Gusses überwiegend auf die übliche Bauweiseder Kupoldfen zurückzuführenist und dass die erfindungsgemässe Ausführung eines solchen Ofens überraschend gute Ergebnisse ohne Roheisen- oder sonstige Zusätze erreichen lässt.
Bei den bisherigen Kupolöfen konnte die Schmelzzone nicht scharf auf einem bestimmten Niveau erhalten werden. vielmehr traten schon in dem oberhalb der eigentlichen Schmelzzone liegenden Ofenschacht infolge seiner wärmespeichernden, feuerfesten Auskleidung Temperaturen auf, die dort ein Schmelzen oder einen viskosen Zustand des Eisens hervorriefen.
Bei längerem Betrieb von Kupolöfen der bekannten Ausführung wird nämlich die feuerfeste Auskleidung bis nahezu zur Setztüre glühend und bewirkt, dass das Setzmaterial-abwechselnd Koks-und Eisenlagen- bis hoch hinauf, ja bis an die Setztüre heran glühend und so heiss wird, dass das Eisen nicht nur in der eigentlichen, gewünschten und tiefer gelegenen Schmelzzone, sondern schon weit oberhalb derselben zum Schmelzen kommt und in flüssiger oder zähflüssiger Form mit dem Koks der aufgegebenen Lagen und sonstigen Bestandteilen derselben in Kontakt steht und dadurch in seiner Zusammensetzung verändert wird. Naturgemäss erfährt hiedurch auch der Guss gegenüber dem auf Grund der Gattierungen zu gewärtigenden und erwünschten Ergebnis erhebliche Abänderungen, u. zw. in vollständig unkontrollierbarer Weise.
Ver- itärkt wird dies ferner durch Abschmelzen der Ofenausmauerung oder Ausbröckeln derselben, was viel Schlacke anfallen lässt und zu ständigen Reparaturen des Ofens und damit zu hohen Kosten führt. Schliessich bedingt das Glühen der feuerfesten Auskleidung bis hoch hinauf in den Ofenschacht infolge des dabei ;stattfindenden, dort noch unnötigen, ungleichmässigen und jedenfalls vorzeitigen Schmelzens des Eisens ind Glühens des Kokses einen grösseren Aufwand an Brennstoff. Es verändert sich dabei ständig auch die Höhenlage und die Höhe der eigentlichen Schmelzzone, was wieder die Qualität des flüssigen Eisens ver- ichlechiert. Meist wird mit einem hohen Winddruck gearbeitet und dadurch entsteht häufig ein Übersitzen, ja ein "Verbrennen" des Eisens.
Man hat bereits bloss einen Teil eines Kupolofenschachtes mit einer feuerfesten Schamotteauskleidung versehen, einen andern Teil des Ofens mit einer metallischen Auskleidung ausgestattet und letztere zur lorwärmung des für den Betrieb des Ofens notwendigen Windes benützt.
Auch im vorliegenden Fall wird der Oberteil des Ofens aus eisernen Formkörpern gebildet. Erfindungs- emäss werden dünnwandige, sektorförmige Formkörper verwendet, die aus je einer Bodenwand, zwei ; eitenwänden und einer Stirnwand bestehen. Diese hohlziegelartigen Formkörper werden so verlegt, dass mter Belassung von freien Wärmeabzugswegen sowohl zwischen den Seitenwänden benachbarter als auch wischen den einander benachbarten Flächen übereinander befindlicher Formkörper bis zur Innenwand des :
) fens reichende Öffnungen für den Abzug der Warmluft frei bleiben, und es ist in dem im Ofenunterteil angeordneten, die Windeinblasdüsenmit zugeführtem Luftstrom speisenden Ringkanal nächst der Einmündung ier Windzuleitung eine seinen Querschnitt sperrende Sperrwand vorgesehen, welche den Wind in eine einzige Richtung zwingt. Dadurch wird erreicht, dass die zum Schmelzen des Einsatzes notwendige
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Temperatur ausschliesslich in einer begrenzten Zone des Schachtes geschaffen und aufrechterhalten wird, während oberhalb desselben diese Temperatur niemals, auch nicht zeitweilig erreicht wird.
Ein erfindungsgemässer Ofen kennzeichnet sich ferner dadurch, dass inder Windzuleitung ein verstell- und austauschbarer Schieber vorgesehen ist, der mit einer das Mindestmass des Windzutrittes regelnden, freien Durchtrittsöffnung versehen ist. Insbesondere sind in die Windzuleitung wahlweise verschiedene Schieber einführbar.
Bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung des Ofens kann der Wind mit einem relativ niedrigen Druck zugeführt werden, wobei er zufolge der Sperrwand in alle Windeinblasdüsen in gleicher Richtung und mit im wesentlichen gleichem Druck eintritt.
In der Zeichnung ist ein Beispiel eines erfindungsgemässen Kupolofens bei weggelassenem Gasabzug in Fig. 1 in einem lotrechten Schnitt veranschaulicht ; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Ofenschacht, Fig. 3 die Untersicht auf zwei benachbarte Eisenhohlziegel, Fig. 4 ein Schnitt durch den Ofen in der Zone des Windringes und Fig. 5 ein Schnitt durch die Windzuleitung mit einem Schuber aus Blech.
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B.sämtliche Wandungen von geringstmöglicher Fleischstärke. Diese Elemente sind aufeinander bzw. nebeneinander zur Bildung eines Schachtes 6 so verlegt, dass sie mit ihren Wandungen nicht dicht aneinander schliessen, u. zw. so, dass sie sich an der Innenwand des Schachtoberteiles fast berühren und von dort sich nach aussen erweiternde Spalten 24 bilden und/oder unter Belassung von Durchzugsöffnungen aufeinander aufgesetzt sind.
Diese Öffnungen ergeben sich von selbst, wenn die Oberflächen der Hohlziegel unbearbeitet bleiben. Ihre unterste Reihe sitzt auf dem wie üblich gemauerten oder mit feuerfester Stampfmasse ausgekleideten Ofenunterteil 7 mit Ausgussrinne 8 und Windring 9. Der Ofen ruht, wie üblich, auf Füssen 10. Aussen sind die Elemente von einem zylindrischen Mantel 11 umgeben. In diesem Mantel können Luftlöcher 12 vorgesehen sein, durch welche Kühlluft eintritt, welche die einzelnen Hohlziegel durchstreicht.
Die erste Ringlage dieser eisernen Elemente ist knapp oberhalb des gemauerten Ofenunterteiles nächst des oberen Randes der eigentlichen Schmelzzone 4 angeordnet. Unterhalb der Schmelzzone und oberhalb des mit glühendem Koks gefüllten Bodenabschnittes ist der Windring 9 mit der Luftzuleitung 14 eingebaut. Der Abstand der unteren Formkörperschicht von der Oberkante des Windringes 9 beträgt etwa 60 cm. In der Nähe des oberen Schachtende ist die Setztüre 15 vorgesehen.
Wird, wie üblich, mit erheblichem Winddruck gearbeitet, so macht sich zwar eindruckabfall hauptsächlich in dem dem Zuführungsrohr 14 gegenüberliegenden Ringbereich bemerkbar der Winddruck reicht aber trotzdem aus, etwa verlegte, ins Ofeninnere führende Düsenöffnungen freizublasen und genügend Luft einzuführen. Der erwähnte Druckabfall entsteht dadurch, dass die zutretende Druckluft hinter der Eintrittsstelle in den Ring 9 in zwei Äste mit entgegengesetzter Strömungsrichtung geteilt wird, die im vorgenannten Bereich zusammenstossen und sich dabei schwächen.
Man kann nun aber auch mit stark verminde : tem Druck der in den Ring 9 eingeblasenen Luft auskommen, wenn man erfindungsgemäss durch Anordnung eines Sperrorganes im Windring eine nur in einer Richtung verlaufende Luftströmung erzwingt.
So ist daher gemäss der Erfindung im Windring 9 nächst der Zuleitung 14 an einer Seite derselben ein Sperrorgan, z. B. ein Schieber 16, eingebaut, duch den eine günstigere Verteilung der Luft zu den im Dfenmauerwerk vorgesehenen düsenartigen Zutritts Öffnungen 1*7 erreicht wird.
Für die Regelungder Windführungwurde bereits vorgeschlagen, Ventile od. dgl. einzubauen, die ein Drosseln oder Absperren des Windzutrittes ermöglichen ; erfindungsgemäss erfolgt diese Regelung durch sinen in das Windzuführungsrohr 14 einführbaren Schieber, der, wie aus der Fig. 5 ersichtlich, aus einem in einen Schlitz 18 des Zuleitungsrohres 14 einschiebbaren Blech 18 besteht, das den Rohrquerschnitt nie vollkommen abschliesst, den Windzutritt sohin nie sperren kann, sondern auch bei vollständigem Einschub In das Rohr immer noch Luftdurchzüge20 freilässt, deren Grösse durch Verstellung bzw. Auswechslung des Schiebers änderbar ist.
Zu Beginn wird der Ofen mit Wind unter vollem Druck so lange beschickt, bis der im Bodenabschnitt des Ofens befindliche Füllkoks sowie die erste Setzkokslage die Temperatur erreichen, welche für das
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erwünschtmehr in der Menge einströmt, die für die Aufrechterhaltung der Schmelzzonenhöhe und ihrer Temperatur erforderlich ist. Unterstützt wird dieses Einströmen des Windes durch den Eigenzug des Ofens, der daher : ine gewisse Höhe beibehalten muss.