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Schlackenkammer für Siemens-Martin-Öfen
Die Erfindung betrifft eine Schlackenkammer für Siemens-Martin-Öfen und zielt darauf ab, die
Nachteile, die sich bei den bisher bekannten Schlackenkammern von Siemens-Martin-Öfen hinsichtlich der Reinigung ergeben, zu beseitigen.
Das Reinigen der Schlackenkammern von Siemens-Martin-Öfen ist bekanntlich eine zeitraubende und schwere Arbeit. Sie wird im allgemeinen während der Zeit, in der eine Reparatur des Oberofens statt- findet, durchgeführt, doch erfordert sie meist einen höheren Zeitaufwand, so dass ihre Dauer sehr häufig die Länge des Ofenstillstandes bestimmt. Es gibt nun heute Konstruktionen, die eine sehr rasche Reparatur des Oberofens ermöglichen, aber dieser Vorteil in zeitlicher Hinsicht kann vielfach deshalb nicht ausge- nützt werden, weil das Reinigen der Schlackenkammer eine längere zeit beansprucht als die Reparatur des Oberofens.
Es ist daher ein alter Wunsch der Stahlwerke, die Schlackenkammern ausfahrbar auszubilden, und es sind diesbezuglich im Laufe der Entwicklung des Siemens-Martin-Ofens mehrmals Vorschläge gemacht worden. Dabei ging man stets von dem Gedanken aus, dle bchiackenkaiPmer als Ganzes, d. h. den gesamten Teil der Schlackenkammer unterhalb der Feuerbrücke, ausfahrbar zu gestalten (vgl. z. B. Stahl und Eisen 1908, S. 171, und Stahl und Eisen 1922, S. 1134). Solche Konstruktionen wurden auch mehr- mals in der Praxis versucht, doch zeigte sich, dass sie einige wesentliche Nachteile haben, die derart schwerwiegend sind, dass sich die Verwendung von ausfahrbaren Schlackenkammern bisher nicht durchsetzen konnte.
Bei Schlackenkammern dieser bekannten Art ist der ausfahrbare Teil sehr gross und schwer und der Wegtransport dieses Teiles durch die Giesshalle ist ausserordentlich schwierig, weil die vorhandenen Krananlagen meist nicht ausreichen. Ein weiterer Nachteil von ausfahrbaren Schlackenkammern aller bisher bekannten Konstruktionen ist darin gelegen, dass unter dem fixen Gewölbe, zum ausfahrbaren Teil hin, ein sehr langer Spalt entsteht, der nur von innen abgedichtet werden kann.'Auf Grund dieses Umstandes kann eine solche Schlackenkammer nur bei einem Stillstand des Ofens ausgewechselt werden, wobei der Unterteil des Ofens so weit abgekühlt sein muss, dass den Maurern das Verweilen in der neu eingebrachten Schlackenkammer, zur Abdichtung der Trennfuge von innen her, möglich ist.
Besonders schwierig ist in den meisten Fällen das Abdichten der Fuge zwischen der ausfahrbaren Schlackenkammer und dem anschliessenden Mauerwerk der Feuerbrücke.
Bei den bisher bekannten Konstruktionen liegt die Trennfuge zwischen der ausfahrbaren Schlackenkammer und dem darüber befindlichen feststehenden Teil etwa in Höhe der Oberkante der Feuerbrücke. Beim Wechseln der Schlackenkammer, d. h. beim Ausfahren der gefüllten Kammer und Einfahren einer neuen, leeren Kammer, wird daher der Fluss der Ofengase zwangsläufig unterbrochen und der Ofeh muss somit schon aus diesem Grunde während des Wechselns der Schlackenkammer abgestellt werden. Ein weiterer Nachteil der versuchten Konstruktionen bestand darin, dass es schwierig war, das Gewicht und den Druck der die Schlackenkammer überdeckenden Gewölbe abzufangen, und dass durch das Abschmelzen der früher verwendeten sauren Schlackenkammergewölbe der Trennspalt zum ausfahrbaren Wagen verklebte und dadurch das Ausfahren erschwert wurde.
Ganz allgemein kann in diesem Zusammenhang schliesslich noch gesagt werden, dass ein grosser Nach-
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teil aller derzeit bekannten Schlackenkammerkonstruktionen, u. zw. unabhängig davon, ob es sich dabei um ausfahrbare oder um feststehende Schlackenkammern handelt, folgender ist : Am Beginn einer Ofen- reise ist der Raum über der Schlackenkammersohle gross genug, um eine gute Staubabscheidung aus den
Rauchgasen zu gewährleisten, doch im Laufe der Ofenreise füllt sich die Schlackenkammer bis zur Ebene der Feuerbrücke mit Staub und Schlacke. Je höher nun der Schlackenberg in der Kammer ansteigt, umso weniger Raum steht für die Staubabscheidung zur Verfügung, d. h. umso schlechter wird die Staubabschei- dung aus den Rauchgasen.
Als Folge dieser Erscheinung bleibt das Gitterwerk am Beginn der Ofenreise im allgemeinen sauber, verstopft sich jedoch sehr rasch gegen Ende der Ofenreise, u. zw. umso rascher, je weniger Platz für die Staubabscheidung in der Schlackenkammer zur Verfügung bleibt.
Alle diese Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Schlackenkammer unterhalb der Ebene der Feuerbrücke aus zwei Teilen, nämlich einem oberen Teil, der dazu dient, den
Staub aus den Rauchgasen abzuscheiden (Abscheideraum) und einem unteren Teil, der für die Sammlung des abgeschiedenen Staubes bzw. der Schlacke (Sammelraum) bestimmt ist, aufgebaut ist, wobei der obere, für die Abscheidung des Staubes bestimmte Teil fix, also feststehend, der untere Teil hingegen ausfahrbar ausgebildet ist. Die beiden Teile sind durch eine vorzugsweise ebene Fuge voneinander ge- trennt. Diese Fuge ist auf allen vier Seiten von aussen leicht zugänglich und kann demnach von aussen leicht abgedichtet und stets überprüft werden. Dies gilt auch für den der Feuerbrücke zugekehrten Teil der Fuge.
Das Abdichten der Fuge wird in keiner Weise durch die Temperatur im Unterofen beeinflusst bzw. behindert und kann somit während des Betriebes des Ofens vorgenommen werden.
Die aus dem Oberofen abströmenden Rauchgase werden im Abscheideraum umgelenkt und zur Gitterkammer hin abgeführt. Zur Umlenkung der Rauchgase ist eine gewisse Höhe unterhalb der senkrechten Schächte notwendig. Die Umlenkung wird begünstigt durch den Auftrieb, der dem Abwärtsströmen der Rauchgase entgegenwirkt. Der fixe Abscheideraum der Schlackenkammer wird gemäss der Erfindung so hoch ausgeführt, dass die Umlenkung der Rauchgase innerhalb desselben erfolgen kann. Sinngemäss gelten dieselben Grundsätze für den Fluss der heissen Luft von der Gitterkammer in den Oberofen. Das Wechseln des Sammelraumes bzw. Schlackensammlers unterbricht daher weder den Durchgang der Rauchgase, noch den Durchgang der heissen Verbrennungsluft.
Somit wird der Ofenbetrieb nicht unterbrochen und der Schlackensammler kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt und beliebig oft ausgefahren werden.
Die Schlackenkammer gemäss der Erfindung wird durch eine Hängekonstruktion aus basischen Steinen abgedeckt. Dadurch entfällt einerseits jener Druck, der bei nicht aufgehängter Konstruktion durch das Gewölbe hervorgerufen wird, anderseits wird das bei saurer Zustellung auftretende Abfliessen von Schmelzmassen und das feuerseitige Verfritten der Fuge ausgeschaltet.
Die Wände des Staubabscheideraumes und zweckmässig auch des Schlackensammlers werden gleichfalls basisch zugestellt und haben eine Neigung zur Senkrechten, die vorzugsweise nicht mehr als 200 beträgt. Auf Grund der basischen Zustellung wird die Schlacke in einer sehr leicht entfernbaren Form abgeschieden und durch die Neigung der Wände wird vermieden, dass sich Schlacke an den schräggestellten Wänden ansetzt. Durch die Schrägstellung der Wände wird ausserdem der im oberen Teil des Staubabscheideraumes gewünschte grosse Querschnitt nach unten hin verringert und die Länge der Trennfuge sowie die Grösse des ausfahrbaren Schlackensammlers werden entsprechend verkleinert.
Die erfindungsgemässe Teilung der Schlackenkammer in einen fixen Abscheideraum und einen beweglichen Sammelbehälter erfolgt in einem bestimmten Verhältnis. Der Abscheideraum soll mindestens ebenso gross, vorzugsweise jedoch grösser als der Raum des ausfahrbaren Schlackensammlers sein. Der Staubabscheideraum je Ofenseite soll mindestens 0, 50 m3/m 2Herdfläche betragen, weil Staubabscheider bei einem kleineren Volumen sehr an Wirksamkeit verlieren.
Die Teilung der Schlackenkammer in einen oberen Abscheideraum und in einen unteren Sammelraum gibt die Gewähr, dass die Schlacke niemals so hoch ansteigen kann, dass der Abscheideraum verringert wird. Es bestehen demnach bei der Konstruktion gemäss der Erfindung nicht nur am Anfang, sondern auch am Ende der Ofenreise die gleichen günstigen Bedingungen für die Staubabscheidung. Dadurch wird die Haltbarkeit des Gitterwerkes ganz wesentlich verbessert und in Folge davon die Vorwärmung der Luft und die Wärmewirtschaft des Ofens über die ganze Ofenreise auf gleichbleibend guter Höhe erhalten und schliesslich kann das Ausräumen des Gitterwerkes, das immer einige Zeit beansprucht, in grösseren Abständen als bisher erfolgen, so dass der Ofenausnützungsgrad wesentlich erhöht wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellen,
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Fig. l zeigt eine Schlackenkammer gemäss der Erfindung mit dem anschliessenden Teil des Oberofens in einem Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2, und Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. l.
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Die aus dem Herdraum 1 eines Siemens-Martin-Ofens kommenden Rauchgase strömen über die Bren- nerköpfe 2 und den Schacht oder die Schächte 3 in die Schlackenkammer ab. Die Schlackenkammer ist überdeckt durch eine Hängekonstruktion 4 aus basischen Steinen und besteht aus einem oberen, fixen Teil
5 (Staubabscheideraum) und einem unteren, ausfahrbaren Teil 6 (Staubsammler bzw. Schlackensamm- ler). Die Fuge. 7 trennt die beiden Teile der Schlackenkammer. Die Fuge 7 kann in einer waagrechten oder schrägen Ebene liegen, doch ist im Rahmen der Erfindung auch eine andere Ausführung möglich.
Die basischen Innenwände 8 des oberen Teiles 5 der Schlackenkammer sind geneigt und mit einer Schicht
9 von Isolier- oder Schamottesteinen isoliert. Das Gewicht der Schlackenkammerwände wird durch ein starkes Winkeleisen 10 abgefangen, das an der Feuerseite mit einer Wasserkühlung versehen sein kann.
Die Rauchgase strömen durch einen Kanal 11 über die Feuerbrücke 21 in den anschliessenden Regenerator.
Der ausfahrbare, untere Schlackenkammerteil 6 ist vorzugsweise kleiner als der unterhalb der Ebene der Feuerbrücke 21 zu liegen kommende, feststehende obere Schlackenkammerteil 5 und hat die Form einer oben offenen Kiste mit senkrechten oder vorzugsweise schräg gestellten Wänden 12 und einem Bo- den 13 ; er ist entsprechend armiert, wobei insbesondere der Boden eine starke Stahlkonstruktion 14 erhält.
Dieser ausfahrbare Teil 6 ruht auf einem Fahrgestell 15 mit Rädern 16, die sich auf Schienen 17 bewe- gen können. Zum Entleeren der Schlacke wird der kistenförmige Schlackenkammerteil 6 mit dem Fahr- gestell 15 herausgezogen, die volle Kiste mit dem Kran abgehoben, eine neue auf das Fahrgestell aufge- setzt und in die Betriebslage zurückgeschoben.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, stehen die Tragsäulen 20, auf welchen die Längsträger 19 des Oberofens aufliegen, einzeln und in gewissen Abständen voneinander, so dass die ausfahrbare Schlak- kenkiste, also der Schlackenkammerteil 6, von allen Seiten zugänglich ist.
Im gezeigten Beispiel ist die Trennfuge horizontal und leicht von Hand aus von aussen abzudichten.
Eine provisorische Abdichtung der Fuge 7 kann sehr rasch mit einer Asbestschnur erfolgen, so dass für das nachfolgende endgültige Abdichten genügend Zeit bleibt. Es ist ersichtlich, dass die Fuge 7gut von aussen zugänglich ist. Zur Kontrolle und zum leichteren Arbeiten an der Fuge 7 ist ein Laufsteg 18 an drei Sei- ten des ausfahrbaren Schlackenkammerteiles 6 angeordnet. Die Fuge 7 kann auch auf mechanischem We- ge abgedichtet werden, z. B. durch Anheben der eingefahrenen, leeren Schlackenkiste und durch Anpres- sen dieser an den oberen, fixen Teil der Schlackenkammer. Es ist ferner auch möglich, der Schlacken- kiste in der Bewegungsrichtung eine keilförmige Gestalt zu geben, wodurch beim Einfahren der Kiste die
Fuge durch Anpressen des beweglichen Unterteiles an den fixen Oberteil zwangsläufig geschlossen wird.
Die Trennfuge kann in diesem Falle in einer waagrechten oder geneigten Ebene liegen ; im ersten Fall erhält das Geleise ein entsprechendes Gefälle.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schlackenkammer für Siemens-Martin-Öfen, die mit basischen Steinen zugestellte Wände und eine aus aufgehängten basischen Steinen aufgebaute Abdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie unterhalb der Ebene der Feuerbrücke (21) aus einem feststehend angeordneten oberen Teil (5) und ei- nem unter diesem oberen Teil (5) angeordneten ausfahrbaren unteren Teil (6) gebildet ist.