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Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens für zunderfreie
Erhitzung von Metallgegenständen und Schachtofen zur
Durchführung desselben
Bisher verwendet man für die Erhitzung von Metallgegenständen wie z. B. Stahldorne, Ingots u. dgl., die eine grössere Länge haben, Schachtöfen mit Direktbeheizung. Die Gegenstände werden in den Ofen eingelegt, wobei der Arbeitsraum durch einen ausgemauerten Deckel verschlossen wird, oder es werden die Gegenstände mittels Zangen aufgehängt. Bei dieser Art der Erhitzung kommt es jedoch infolge Einwirkung höherer Temperaturen und einer langen Erhitzungsdauer zu einer starken Oxydation (Verzunderung) der Gegenstände, u. zw. sowohl durch Einwirkung einer bestimmten Sauerstoffmenge als auch infolge Einwirkung des in den Verbrennungsprodukten enthaltenen Kohlendioxyds.
Die Zunderschicht beträgt bei einer Normalerhitzung 3-4 Gew.-% des erhitzten Gegenstandes bzw. 2-3le bei einer stark reduzierenden Verbrennung. Dadurch entstehen grosse Verluste an erhitztem Material und grosse Brennstoffverluste, da der auf den Boden des Schachtofens herabgefallene Zunder entweder durch Ausschmelzung oder auf eine andere Art beseitigt werden muss.
Nachteil des bisherigen Erhitzungsverfahrens ist die Erhitzung mit einem starken Abbrand der erhitzten Stähle, was durch Gewichtsverluste zum Vorschein tritt. Die Oberfläche des Werkstoffes wird infolge Einwirkung von Zunder angegriffen und wird rauh. Nachteilig ist weiter, dass bei der Zunderbeseitigung vom Boden des Schachtofens der Betrieb unterbrochen werden muss und dass hiebei der Brennstoffverbrauch ansteigt ; schliesslich wird durch chemische Einwirkung der Schlacke die Lebensdauer der Ofenausmauerung herabgesetzt.
Die angeführten Nachteile werden durch den Gegenstand der Erfindung beseitigt ; deren Wesen darin besteht, dass Schutzgas in den Arbeitsraum des Ofens unter einem höheren Druck als jenem der Verbrennungsprodukte gebracht wird, derart, dass eine Schutzschicht um den erhitzten Gegenstand ausgebildet wird, an deren Berührungsfläche an der Seite der tangential strömenden Verbrennungsprodukte ein Teil des brennbaren Schutzgases verbrannt wird und der Rest vor dem keramischen Rekuperator nachbrennt. Der die Durchführung dieses Verfahrens ermöglichende Schachtofen ist dann derart beschaffen, dass sein Arbeitsraum durch eine Reihe übereinander angeordneter Heizringe mit einer im Querschnitt parabolisch gekrümmten Fläche gebildet wird, in welche tangential die Heizbrenner und Abzugkanäle einmünden.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel deserfindungsgemässenSchachtofensistin den Fig. 1-5 der Zeichnungen dargestellt.
Hiebei stellt Fig. l einen Längsschnitt durch den Schachtofen dar, in welchem der Arbeitsraum mit den Heizringen dargestellt ist, Fig. 2 stellt einen Seitenriss des Schachtofens dar, mit der Aufteilung der Tangentialöffnungen für die Zuführung der heissen Verbrennungsprodukte in die Heizringe, Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch den Grundriss des Schachtofens dar, aus welchem die Anordnung der Heizbrenner ersichtlich ist, Fig. 4 stellt einen Querschnitt durch den Grundriss des Schachtofens dar, aus welchem die Aufteilung der Öffnungen in den herausgeschobenen Rippenringen und die Verteilung des Schutzgases ersichtlich ist, und schliesslich stellt Fig. 5 ein Schema der Aufteilung einer grösseren Anzahl von Schacht- öfen dar.
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Wie ersichtlich, bildet der Schachtofen eine selbständige Heizeinheit mit einem keramischen 8 und einem Metallrekuperator 9, deren Arbeitsraum 1 mit einer Reihe von Heizringen 2 mit im Querschnitt parabolisch gekrümmten Flächen ist, in welche die heissen Brennstoffgemische zur Verbrennung von den tangential angeordneten Brennern 3 (Fig. 3) eingeführt werden. Die heissen Verbrennungsprodukte geben ihre
Wärme an die parabolische Fläche der Heizringe 2 ab, die dann intensiv den zu erhitzenden Gegenstand 14 bestrahlen. Das aus den Öffnungen 6 der Rippenringe 5 herausströmende Schutzgas hat eine derartige Zu- sammensetzung, dass eine zunderfreie Erhitzung gewährleistet wird.
In den Arbeitsraum 1 wird das Schutz- gas mit einem bestimmten Überdruck eingeleitet, der zur Ausbildung der Schutzschicht an der Oberfläche des erhitzten Gegenstandes 14 ausgenutzt wird, während zum Scheitel der parabolischen Krümmung des
Heizringes 2 die glühenden Verbrennungsprodukte mit einem bestimmten Luftüberschuss tangential zuge- führt werden, so dass die heissen Verbrennungsprodukte eine oxydierende Zusammensetzung aufweisen.
Durch die Zentrifugalkraft der strömenden Verbrennungsprodukte und durch Druckeinwirkung des Schutz- gases entsteht in einer bestimmten Entfernung von dem beheizten Gegenstand 14 eine Schutzgasschicht. an deren Berührungsfläche auf der Seite der Verbrennungsprodukte der brennbare Anteil des Schutzgases verbrannt wird. Die Verbrennungsprodukte werden durch die Abzugkanäle 4 abgeführt, die in jedem Heiz- ring 2 vor den tangential angeordneten Brennern 3 angeordnet sind, u. zw. in die senkrechten Abzugka- näle 10 und von hier aus in den keramischen Rekuperator 8. Vor dem Rekuperator 8 sind Luftdüsen 11 an- geordnet, durch welche Verbrennungsluft für die Verbrennung des restlichen Anteiles der brennbaren
Schutzgasbestandteile zugeführt wird.
Weiters strömen die Verbrennungsprodukte über den Metallrekupe- rator 9 in den Hauptabzugkanal 15. Durch den keramischen Rekuperator 8 wird das Schutzgas eingeführt, auf eine hohe Temperatur vorgewärmt und es strömt 0weiter durch die Kanäle 7 in die Öffnungen 6 und in den Arbeitsraum 1.
In dem Metallrekuperator 9 wird die Verbrennungsluft erhitzt und dann zum Schachtofen (nicht ein- gezeichnet) und zu den einzelnen Brennern 3 geleitet. Um die Regelung der Zugverhältnisse in dem Ar- - beitsraum l vornehmen zu können, ist vor dem keramischen Rekuperator ein Schieber 12 vorgesehen. In dem oberen Teil des Arbeitsraumes ist ein wassergekühlter Dichtungsring 13 angeordnet, der den Oberteil des aufgehängten Gegenstandes 14 abkühlt. Der Schachtofen ist in der Betongrube 16 angeordnet : der freie
Raum um den Ofen herum ist mit einem Rost 17 versehen.
In Fig. 5 ist die Aufstellung selbständiger Schachtöfen für grössere Kapazität dargestellt. Die Gruppierung ist derart durchgeführt, dass alle Schachtöfen auf der einen Seite jeweils an einen Abzugkanal 15 an- geschlossen werden können. Die Anzahl der Schachtöfen hängt von der jeweiligen Kapazität des Betriebes
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens für zunderfreie Erhitzung von Metallgegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass Schutzgas in den Arbeitsraum des Ofens unter einem höheren Druck als jenem der Verbrennungsprodukte, gebracht wird, derart, dass eine Schutzschicht um den zu erhitzenden Gegenstand ausgebildet wird, an deren Berührungsfläche an der Seite der tangential strömenden Verbrennungsprodukte, ein Teil des brennbaren Schutzgasanteiles verbrannt wird und der Rest vor dem keramischen Rekuperator nachbrennt.