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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.
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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 stattfindet, 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
ausgenutzt werden, weil das Reinigen der Schlackenkammer eine längere Zeit beansprucht
als die Reparatur des Oberofens.
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Es ist daher ein alter Wunsch der Stahlwerker, die Schlackenkammern
ausfahrbar auszubilden, und es sind diesbezüglich im Laufe der Entwicklung des Siemens-Martin-Ofens
mehrmals Vorschläge gemacht worden. Dabei ging man stets von dem Gedanken aus, die
Schlackenkammer 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 mehrmals
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.
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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 zwangläufig unterbrochen, und der
Ofen 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 Trennspalte zum ausfahrbaren Wagen verklebte und dadurch das Ausfahren erschwert
wurde.
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Ganz allgemein kann in diesem Zusammenhang schließlich noch gesagt
werden, daß ein großer Nachteil aller derzeit bekannten Schlackenkammerkonstruktionen,
und zwar unabhängig davon, ob es sich dabei um ausfahrbare oder um feststehende
Schlackenkammern handelt, folgender ist: Am Beginn einer Ofenreise 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, um so weniger Raum steht für die Staubabscheidung
zur Verfügung, d. h. um so schlechter wird die Staubabscheidung 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, und zwar um so
rascher, je weniger Platz für die Staubabscheidung in der Schlackenkammer zur Verfügung
bleibt.
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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
getrennt. 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.
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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 von ihm 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.
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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.
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Die Wände des Staubabscheideraumes und zweckmäßig auch des Schlackensammlers
werden gleichfalls basisch zugestellt und haben eine Neigung zur Senkrechten, die
vorzugsweise nicht mehr als 20° 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.
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Die erfindungsgemäße Teilung der Schlackenkammer in einen fixen Abscheideraum
und einen beweglichen Sammelbehälter erfolgt in einem bestimmten Verhältnis. Der
Abscheideraum soll mindestens ebensogroß, vorzugsweise jedoch größer als der Raum
des ausfahrbaren Schlackensammlers sein. Der Staubabscheideraum je Ofenseite soll
mindestens 0,50 m3 je Quadratmeter Herdfläche betragen, weil Staubabscheider bei
einem kleineren Volumen sehr an Wirksamkeit verlieren.
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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 Ofenausnutzungsgrad
wesentlich erhöht wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die eine beispielsweise
Ausführungsform darstellen, näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Schlackenkammer gemäß der Erfindung mit dem anschließenden
Teil des Oberofens in einem Schnitt nach der Linie A -A der F i g. 2, und
F i g. 2 ist ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1.
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Die aus dem Herdraum 1 eines Siemens-Martin-Ofens kommenden Rauchgase
strömen über die Brennerköpfe 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 s (Staubabscheideraum) und einem
unteren, ausfahrbaren Teil 6 (Staubsammler bzw. Schlackensammler). Die Fuge 7 trennt
die beiden Teile der Schlackenkammer. Die Fuge 7 kann in einer waagerechten 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.
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Der ausfahrbare untere Schlackenkammerteil6 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 schräggestellten Wänden 12 und einem Boden 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 bewegen können. Zum Entleeren der Schlacke wird der kistenförmige
Schlackenkammerteil6
mit dem Fahrgestell 15 herausgezogen, die volle Kiste mit dem Kran abgehoben,
eine neue auf das Fahrgestell aufgesetzt und in die Betriebslage zurückgeschoben.
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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 Schlackenkiste, also der Schlackenkammerteil6,
von allen Seiten zugänglich ist.
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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 7 gut von außen zugänglich
ist. Zur Kontrolle und zum leichteren Arbeiten an der Fuge 7 ist ein Laufsteg 18
an drei Seiten des ausfahrbaren Schlackenkammerteiles 6 angeordnet. Die Fuge 7 kann
auch auf mechanischem Wege abgedichtet werden, z. B. durch mechanisches Anheben
der eingefahrenen leeren Schlackenkiste und durch Anpressen dieser an den oberen
fixen Teil der Schlackenkammer. Es ist ferner auch möglich, der Schlackenkiste in
der Bewegungsrichtung eine keilförmige Gestalt zu geben, wodurch beim Einfahren
der Kiste die Fuge durch Anpressen des beweglichen Unterteiles an den fixen Oberteil
zwangläufig geschlossen wird. Die Trennfuge kann in diesem Falle in einer waagerechten
oder geneigten Ebene liegen; im ersten Fall erhält das Geleise ein entsprechendes
Gefälle.