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Kontinuierlich von außen nachzustellende Ofendecke Es sind verschiedene
Konstruktionen und Vorschläge bekannt, die darauf hinzielen, den Ofendecken von
Siemens-Martin-öfen eine möglichst lange Haltbarkeit zu geben. Bei diesen bekannten
Maßnahmen gelingt es aber nur, die Zeit, bis die feuerfesten Steine der Ofendecke
bis zu einem gewissen Rest aufgebracht sind, mehr oder minder zu verlängern. Danach
muß die Ofendecke unter Außerbetriebnahme des Ofens in jedem Fall erneuert werden.
Demgegenüber erscheint es zweckmäßig, permanente Ofendecken herzustellen, bei denen
die feuerfesten Steine vollständig aufgebraucht werden und in dem Maße, wie sie
an der Unterseite der Decke abschmelzen, kontinuierlich von oben ergänzt und nachgeschoben
werden. Eine solche Konstruktion ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Die permanente und kontinuierlich zu ergänzende Ofendecke nach dieser
Erfindung besitzt eine eiserne Stützkonstruktion für das feuerfeste Material, die
die gesamte Last der Ofendecke zu tragen hat. Die Steine selbst sind unbelastet
und unterliegen insbesondere keinem Gewölbedruck. Sie haben lediglich die Aufgabe,
die Stützkonstruktion vor der Hitzeeinwirkung und dem chemischen Angriff der Ofengase
zu schützen. Die eiserne Stützkonstruktion besteht aus einem starren, im wesentlichen
aus eisernen Profilen aufgebauten Rahmen, der auf den Seitenstützen der Ofenwände
aufliegt. Von diesem Rahmen aus sind über den Herd eiserne Traglamellen gespannt,
die parallel zueinander verlaufen. Zwisehen diesen Traglamellen sind die feuerfesten
Steine hindurchgesteckt, so daß ihre dem Badraum zugewandte Innenfläche etwa
300 mm unterhalb der Unterkante der Traglamellen liegt. Die Fixierung der
feuerfesten Steine in dieser Höhe erfolgt durch besondere eiserne Tragorgane. Diese
Tragorgane bestehen aus Querblechen, die zwischen den eisernen Lamellen in gleichmäßigem
Abstand angeordnet und auf diesen abgestützt sind. Die Querbleche haben an ihren
Unterkanten aufgesetzte horizontale Leisten. Auf diesen Leisten stützen sich horizontal
verlaufende vorspringende Kanten der feuerfesten Steine ab, so daß ein Abstürzen
der feuerfesten Steine in den Ofenraum unmöglich ist.
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Entsprechend dem Abschmelzen der feuerfesten Steine an ihrer dem Herdraum
zugewandten Fläche werden diese von oben in den Herdraum nachgeschoben. Die Kanten
an den feuerfesten Steinen, mit denen diese sich auf den Querleisten der Tragbleche
abstützen, können durch einen von oben auf den Stein ausgeübten Druck abgebrochen
werden, so daß dieser bis zum Aufliegen der nächsten in etwa 50 mm Entfernung
an dem Stein angeordneten Kante in den Ofenraum verschoben werden kann. Auf die
in den Ofenraum hineinzuschiebenden Steine können oben weitere Steine gleicher Art
aufgelegt und mit diesen fest verbunden werden, so daß auf diese Weise die Ofendecke
entsprechend ihrem Verschleiß beliebig lange ergänzt werden kann.
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Für die praktische Durchführung des oben dargestellten Grundgedankens
der kontinuierlichen Ofendecke sind eine Reihe wichtiger Maßnahmen erforderlich.
Einmal muß damit gerechnet werden. daß die feuerfesten Steine Herstellungsungenauigkeiten
besitzen. Die kontinuierliche Ofendecke muß den üblichen Toleranzen der Steine angepaßt
werden. Diese Anpassung erfolgt derartig, daß jeder Steinblock, der von zwei eisernen,
den Badraum überspannenden Lamellen, und von zwei zwischen diesen Lamellen angeordneten
Querblechen begrenzt ist,
aufgeteilt wird in zwei Platten, die an den aneinanderliegenden
Seiten stufenförmig oder mit Nut und Feder übereinandergreifen. Diese Platten können
jeweils dicht an die Querbleche mit den Tragleisten herangeschoben werden, so daß
die Tragkanten der Steine mit Sicherheit auf den Tragleisten der Querbleche aufliegen.
Es bleibt dann in der Mitte zw-ischen den beiden Platten jeweils ein mehr oder minder
größerer Spalt offen, der aber durch die Stufenform der Steine keinen freien Hindurchtritt
der Ofengase ermöglicht.
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Des weiteren ist es notwendig, daß die unteren Steine jeweils an den
oberen Steinen, die mit ihren Tragkanten auf den Traglei-sten der Bleche aufliegen,
durch besondere Organe festgehalten werden. Für diesen Zweck ist vorgesehen, daß
die übereinanderliegenden
Platten durch jeweils mindestens zwei
keramische Bolzen verbunden werden. Der Bolzen hat einen konischen Fuß, der in einer
entsprechenden konischen Durchführun- des unteren Steines zu lieaen kommt. An seinem
oberen Ende hat der Bolzen eine Nut, in die eine eiserne Feder eingelegt werden
kann, die einrastet, wenn der Bolzen durch die entsprechende öffnung des oberen
Steines hindurchgesteckt wird. Das Einbringen der Steine ist sehr einfach, da die
Platten mit den Bolzen praktisch nur jeweils von oben auf die unteren Platten aufgelegt
zu werden brauchen.
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Die feste Verbindung der unteren mit den oberen Steinen sowie der
nebeneinander in einem gleichzeitig abzusenkenden Steinblock angeordneten Steine
wird des weiteren erreicht durch das Einbringen von Kitt- und Sintermassen zwischen
den Steinen. Mit solchen Massen werden auch alle aus der Konstruktion sich ergebenden
Hohlräume innerhalb der einzelnen Steinblöcke ausgefüllt, z. B. der freie Raum unterhalb
des Bolzenfußes und der freibleibende Mittelspalt.
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Besondere Aufmerksamkeit muß der Notwendigkeit geschenkt werden, das
Hindurchtreten der Ofengase durch die Decke zu verhindern. Es wird zunächst dafür
gesorgt, daß die unterhalb der Lamellen und der Querbleche bestehenden Spalte an
der Innenfläche der Decke möglichst weitgehend geschlossen sind. Dies wird z. B.
dadurch erreicht, daß man als feuerfestes Material rohe Silikasteine verwendet,
die eine sehr große Wärineausdehnung haben und infolge dieser Wärmeausdehnung die
Spalte verschließen. Des weiteren ist vorgesehen, nach Möglichkeit den Hindurchtritt
von Ofengasen durch Füllen der Spalte mit Gesteinsmehl oder durch Vergießen derselben
mit einer Mischung von Gesteinsmehl und Teer zu verhindern.
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Das Absenken der feuerfesten Steine in den Ofenraum hinein erfolgt
derartig, daß jeweils immer ein Steinblock, der von zwei Lamellen und zwei Querblechen
begrenzt ist, in den Ofenraum hineinbewegt wird. Zu diesem Zweck wird auf die Oberfläche
des Steinblockes eine Eisenplatte gelegt, die an den Stellen, wo die Verbindungsbolzen
der Steinplatten aus der Oberfläche herausragen, Aussparungen besitzt. Auf diese
Eisenplatte wird durch Schraubspindeln, deren Widerlager die eisernen Lamellen oder
die Querbleche sind, von oben ein Druck ausgeübt, durch den die seitlichen Tragkanten
an den Steinen abgebrochen werden.
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An Stelle der Querbleche können auch die den Badraum überspannenden
Traglamellen mit den horizontalen Tragleisten für die Steine versehen sein, oder
es können diese Tragleisten sowohl an den Lamellen wie auch an den Querblechen angebracht
sein.
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Bei allen Ausführungsformen dieser kontinuierlichen Ofendecke erhalten
die feuerfesten Steine kantenarti-e horizontale Vorsprünge auch an den C,
CD
Seiten der Steine, die nicht gegen die Tragorgane angrenzen, sondern gegen
die glatten, nicht mit Tragleisten versehenen Flächen der Lamellen oder der Querbleche,
je nachdem, welche der beiden Bauelemente des eisernen Traggerüstes als Tragorgane
für die Steine mit den Tragleisten versehen sind. Diese Maßnahme hat den Vorteil,
daß das Zusammenschmelzen oder -sintern der Steine an der Innenfläche des Gewölbes
rings um die Steinblöcke nur im C
Bereich der vorspringenden Kanten erfolgt,
so daß beim Abwärtsdrücken eines Steinblocks dieser nur an der untersten vorspringenden
Kante von seinen Nachbarsteinen durch Druck von oben gelöst zu werden braucht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Tra-kanten
an den Steinen nicht abgebrochen,sondern federnd an den Tragleisten der einsernen
Halteorgane vorbeigeschoben. Die Tragkanten und die Leisten werden in diesem Fall
so ausgerundet, daß sie bei Druck von oben unter federndem Zurückweichen entweder
des Steines oder des Querbleches aneinander vorbeigleiten können. Das federnde Organ
ist entweder das Querblech, an dem die Tragleisten in horizontaler Richtung federnd
angebracht sind oder der Steinbock, in dessen Mittelspalt eine eiserne Feder eingelegt
ist.
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An die Stelle der Bolzen als Verbindungsorgan zwischen übereinander
angeordneten Steinen können auch Schwalbenschwanzverbindungen od. dgl. treten. Gleichzeitig
abzusenkende Steinblöcke können auch aus einer größeren Anzahl nebeneinander angeordneter
Steine bestehen, von denen die nicht an die eisernen Lamellen oder die Querbleche
angrenzenden Steine keilförmig ausgebildet sein können und die außen liegende Steine
gegen die eisernen Lamellen und/oder die Querbleche andrücken.
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Es sind bereits perinanente bzw. kontinuierliche Ofendecken für Herdöfen,
wie Siemens-Martin-Öfen u. dgl., vorgeschlagen worden (Patent 1149 499 und
deutsche Ausleggeschrift 1188 765), die aus einem eisernen, gegebenenfalls
wassergekühlten Traggerüst bestehen und aus von diesem Traggerüst gehaltenen feuerfesten
Baustoffen, wobei die feuerfesten Baustoffe entsprechend ihrem Verbrauch an der
Innenseite der Ofendecke an der Außenseite derselben ergänzt und in Richtung auf
das Ofeninnere nachgesetzt werden. Es ist als vorteilhaft erkannt, daß das Nachstellen
der feuerfesten Baustoffe in Richtung auf das Ofeninnere, möglichst in vertikaler
Richtung erfolgt und es war bisher als notwendig angesehen worden, um diese vertikale
Verschiebbarkeit zu ermöglichen, das feuerfeste Material in eine eiserne Haltevorrichtung
zu hängen, die es gestattet, es in seiner Höhenlage zu fixieren, und die mit dem
feuerfesten Material zusammen nachgestellt wird. Die Verwendung einer solchen Haltevorrichtung,
die z. B. in einem mit Warzen versehenen Eisenblech bestehen kann, das mit den feuerfesten
Steinen zusammen in den Ofenraum bewegt wird und an der Innenseite laufend abschmilzt,
macht derartige kontinuierliche Ofendecken verhältnismäßig kompliziert. Die vorliegende
Erfindung bedeutet deshalb eine wichtige Weiterentwickhm 'g des Grundgedankens
der kontinuierlichen Ofendecke, da sie es ermöglicht, auf solche besonderen Haltevorrichtungen
zu verzichten.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindun- werden
an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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Ab b. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine kontinuierlich zu
ergänzende Ofendecke, senkrecht zu den Traglamellen. Bei dieser Ausführungsforin
der Erfindung sind die. Tragleisten für die Steine an den den Ofenraum überspannenden
Traglamellen angeordnet, und es sind die übereinanderliegenden Steine durch Schwalbenschwänze
miteinander verbunden. 1 sind die Traglamellen; 2 sind die am unteren Ende
der
Traglamellen aufgesetzten horizontalen Leisten; 3 sind die horizontalen Tragkanten
an den Steinblöcken; 4 sind die Bruchkanten an den Steinblökken, nachdem die Tragkanten
abgebrochen sind; 5 sind die den Traglamellen zugewandten Teilsteine der
Steinblöcke mit den Schwalbenschwanzverbindungen 6; 7 sind die keilförmigen
mittleren Teilsteine der Steinblöcke; 8 sind die Querbleche, die die Traglamellen
1 verbinden; 9 sind Aussparungen in den Querblechen, die als Widerlager
für den Abdrückmechanismus dienen.
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In der Ab b. 2 ist die Ausführungsform der Erfindung gemäß
Abb. 1 als Vertikalschnitt senkrecht zu einer Traglamelle dargestellt. An
diesem Schnitt ist noch erkennbar der Strahlungsschutz 10, der die übermäßige
Temperaturerhöhung der Traglamelle infolge der Einwirkungen aus dem Ofenraum verhindert.
Des weiteren ist erkennbar die Abdichtung 11,
die das Austreten von Gasen
aus dem Ofenraum. verhindert. Diese Abdichtung erfolgt durch Einbringen eines pulverförmigen
Materials, wie z. B. Gesteinsmehl, in den Spalt zwischen dem Steinblock und der
Traglamelle.
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Die in den Abb. 1 und 2 dargestellte einfache Schwalbenschwanzverbindung,
mit der jeweils ein ganzer, aus drei Teilsteinen aufgebauter Steinblock mit dem
unter ihm liegenden Steinblock verbunden wird, setzt die Einbringung einer auch
bei hoher Temperatur wirksamen Sintermasse voraus, die die Flächen der verschiedenen
Steine fest miteinander verbindet. Wenn man die an die Lamellen angrenzenden Steine
einzeln mit einem vollständigen Schwalbenschwanz mit den darüber- und darunterliegenden
Steinen verbindet, ist man von der Wirksamkeit der Kleb- oder Sintermasse zwischen
den Flächen weitgehend unabhängig.
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Abb. 3 ist eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Ofendecke
in der Ausführungsform gemäß Ab b. 1 und 2. 1 sind die Traglamellen;
8 sind die die Traglamellen verbindenden Querbleche; 12 ist eine eiserne
Platte, mit der die von den Traglamellen 1
und den Querblechen 8 begrenzten
Steinblöcke abwärtsgedrückt werden. Dieser Abdrückmechanismus besteht des weiteren
aus den Schraubenspindeln 13
und dem Balken 14. Dieser Balken 14 enthält die
Schrauben 15, mit denen der Balken 14 beim Anziehen der Spindeln
13 gegen die Widerlager 9 in den Querblechen 8 cedrückt wird.
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Die A b b . 4 stellt einen Vertikalschnitt durch eine erfindlungsgemäße
Ofendecke dar, der parallel zu den Traglamellen geführt ist. An diesem Vertikalschnitt
ist noch erkennbar, daß die Traglamellen 1 an ihrer Unterkante Einschnitte
16 aufweisen. Diese Einschnitte haben die Aufgabe, an der Unterkante der
Traglamellen eine größere Wärmeausdehnung zu ermöglichen als an der Oberkante, ohne
daß ein Verwerfen der Tragelemente eintritt.
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Die Ab b. 5 und 6 stellen ein Beispiel für die besonders
wichtige Ausführungsform der Erfindung dar, bei der nicht die den Badraum überspannenden
eisernen Lamellen, sondern die diese verbindenden Querbleche als Tragorgane für
die Steine ausgebi#ldet sind. Die Ab b. 5 ist ein Schnitt durch eine kontinuierliche
Ofendecke nach der Erfindung senkrecht zu den Querblechen. 8 sind die Querbleche
mit den an ihrem unteren Ende aufgesetzten horizontalen Leisten 2; 5 sind
die jeweils einen Steinblock zwischen zwei Querblechen 8 bildenden feuerfesten
Steine mit dtn abbrechbaren horizontalen Tragkanten 3. Die Steine
5 haben an den Seiten, die gegen die Nachbarsteine anliegen, Stufen 22. Diese
Stufen ermöglichen eine Verschiebbarkeit der Steine zwischen den Querblechen
8, so daß trotz der Herstellungsungenauigkeiten in den Abmessungen der Steine
immer ein genaues Anliegen derselben an den Querblechen erreicht werden kann. Lediglich
der Spalt 23
zwischen den Nachbarsteinen bleibt mehr oder minder weit geöffnet.
Infolge der Stufen 22 ist aber trotzdem ein Hindurchtreten. von Gas durch das Gewölbe
durch die Spalten 23 unmöglich. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die untereinanderliegenden
Steine miteinander durch Bolzen verbunden, die normalerweise aus dem gleichen Material
bestehen, aus dem die feuerfesten Steine sich zusammensetzen. Mit Hilfe dieser Bolzen
sind die unteren Steine an den oberen angehängt, so daß diese nicht in den Ofenraum
abstürzen können. Die Bolzen 17 haben an ihrem unteren Ende eine konische
Erweiterung 18, die in eine entsprechende Erweiterung der Steine
5 hineinpaßt. An ihrem oberen Ende haben sie einen ringförmigen Schlitz
19, in den eiserne Federn 20 eingelegt werden, die den Bolzen an dem oberen
Stein befestigen. Für die Aufnahme des Bolzenkopfes mit den eisernen Federn haben
die Löcher in den Stellen eine Erweiterung 24. Jeder Stein 5 hat zwei Löcher
für die Durchführung der Bolzen 17,
von denen jeweils das eine Loch mit der
konischen Erweiterung für die Aufnahme des konisch erweiterten Bolzenfußes und der
zylindrischen Erweiterung für die Aufnahme des von unten hineinragenden Bolzenkopfes
versehen ist, während das andere zylindrische Loch weiter gehalten ist als der Bolzendurchmesser,
um eine gewisse Verschiebbarkeit zu ermöglichen. Dieses Loch dient für die Hindurchführung
des von unten kommenden Bolzens, der den Stein mit dem unter ihm liegenden Stein
zusammenhält. Das Loch mit der konischen Erweiterung dient für die Hindurchführung
des nach oben herausstehenden Bolzens, mit dem der Stein an dem über ihn gelegten
Stein angehängt wird. Die zwischen den Nachbarsteinen vorhandenen Spalten
23 sowie die zwischen den übereinander angeordneten Steinen vonhandenen Spalten
21 sind mit einem hochschmelzenden Sintermörtel ausgefüllt, der den gesamten Steinblock
zwischen je zwei Querblechen 8 bei hoher Temperatur zu einem einheitlichen
Block zusammensintern läßt. Mit demselben Sintermörtel sind auch alle übrigen Hohlräurne
zwischen den Bolzen und den Steinen ausgefüllt.
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Abb. 6 gibt eine Aufsicht auf eine kontinuierliche Ofendecke
nach der Erfindung, wobei 1 wiederum die den Ofen überspannten eisernen Lamellen
und 8 die als Tragorgane ausgebildeten Querbleche sind. Ein Steinblock zwischen
je zwei Traglamellen 8 besteht in der Aufsicht aus je zwei
feuerfesten Steinen 5, die durch je zwei Bolzen 17a mit den unter
ihnen liegenden Steinen und durch je zwei Bolzen 17b mit den über
ihnen liegenden Steinen verbunden sind. Bei den nach unten führenden Bolzen 17a
sieht man in der Aufsicht die zylindrische Erweiterung des Steines 24. Die Bolzen
17 a und 17 b
sind in bezug auf den zwischen zwei Querblechen
8
liegenden Steinblock diagonal zueinander angeordnet.
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Die Vorteile der zuvor beschriebenen permanenten und kontinuierlich
zu ergänzenden Ofendecke
sind die folgenden: Der Ofen kann praktisch
beliebig lange in Betrieb gehalten werden, ohne daß er mit Rücksicht auf den Verschleiß
der Ofendecke still-esetzt zu werden braucht.
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Das feuerfeste Material bei einer solchen kontinuierlichen Ofendecke
wird restlos aufgebraucht, während bei den bisher üblichen Deckenkonstraktionen
ein erheblicher Teil verlorengegeben werden Im
muß. Die Innenfläche der Ofendecke
behält praktisch immer den gleichen Abstand über der Herdsohle, während bei den
üblichen Decken durch das Ab-
schmelzen dieser Abstand immer größer und damit
die Flammenfährung immer ungünstiger wird.
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Wegen der leichten Ergänzbarkeit der Deckensteine ist es nicht erforderlich,
eine, solche Decke aus teuren Spezialsteinen aufzubauen. Es genügt, wenn
man z. B. für die Decke normale Silikasteine verwendet.
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Da bei der kontinuierlichen Ofendecke die feuerfesten Steine keinem
Gewölbedruck ausaesetzt sind, kann an ihre Festigkeit eine geringere Anforderung
gestellt werden als bei den üblichen Gewölbekonstruktionen. Die Steine können mehr
in die Richtung auf Feuerfestigtkeit und auf höchste Wärinedämmung entwickelt werden
unter Vernachlässigung der Festigkeit. Es können auch ungebrannte Steine Verwendung
finden.
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Wegen der leichten Erggänzungsmöglichkeit der kontinuierlichen Ofendecke
braucht auf die Deckenhaltbarkeit bei dem Schmelzprozeß eine geringere Rücksicht
genommen werden, insbesondere hinsichtlich Temperaturhöhe und chemischen Angriffes.
Forcierter Ofenbetrieb, insbesondere auch mit Sauerstofflanze, ist möglich.
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Die kontinuierliche Ofendecke ermöglicht wegen ihres starken eisernen
Rahmens eine gewisse Verfahrbarkeit, so daß die Möglichkeit besteht, die Decke des
Siemens-Martin-Ofens durch seitliches Verschieben der ganzen Decke oder von Teilen
derselben oder durch Herausheben von Teilen zu öffnen und den Ofen von oben zu beschicken
(Korbbeschickung).