DE1265176B

DE1265176B - Vaulted industrial furnace ceiling made of basic stones

Info

Publication number: DE1265176B
Application number: DEU6297A
Authority: DE
Inventors: Howard Alfred Parker; John Victor Salmi
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1958-06-26
Filing date: 1959-06-23
Publication date: 1968-04-04

Description

Gewölbte Industrieofendecke aus basischen Steinen Die Erfindung bezieht sich auf eine gewölbte Industrieofendecke aus basischen Steinen, vorzugsweise metallverkleideten Steinen, insbesondere für einen Siemens-Martin-Ofen. Die meisten derartigen Öfen haben ein Gewölbe aus Silicasteinen, die jedoch für die hohen Temperaturen, wie sie bei Verwendung von Sauerstoff in diesen Öfen auftreten, nicht geeignet sind.Arched industrial furnace ceiling made of basic stones The invention relates on a vaulted industrial furnace ceiling made of basic stones, preferably metal-clad Stones, especially for a Siemens-Martin furnace. Most of these ovens have a vault made of silica stones, which, however, for the high temperatures, like they occur when using oxygen in these ovens are not suitable.

Auch bevor die Verwendung von Sauerstoff für den Betrieb der Siemens-Martin-Öfen üblich war, mußten Maßnahmen gegen eine überhitzung getroffen werden.Even before the use of oxygen for the operation of Siemens-Martin furnaces was common, measures had to be taken to prevent overheating.

Die Verhältnisse bei Verwendung von basischen Steinen für derartige Öfen liegen ganz anders. Basische Steine haben ein größeres Gewicht, eine geringe Festigkeit und ein stärkeres Ausdehnungsvermögen als Silicasteine. Ein Gewölbe aus basischen Steinen kann sein Eigengewicht nicht selbst tragen. Daher ist eine Aufhängung der Steine notwendig. Die Einzelaufhängung der Steine erfordert die Verwendung von Spezialsteinen mit Ansätzen an jedem Stein.The proportions when using basic stones for such Ovens are completely different. Alkaline stones have a greater weight, a lower weight Strength and expandability than silica stones. A vault from basic stones cannot bear their own weight. Hence there is a suspension of stones necessary. The individual suspension of the stones requires the use of Special stones with roots on each stone.

In weiterer Entwicklung wurde die Ofendecke auch so gestaltet, daß Bogenrippen aus Steinen gebildet wurden, die sich gegen schrägstehende Widerlager abstützen. Auf der kalten Seite der Bogenrippen wurden dabei Niederhalter vorgesehen, die sich gegen ein obenliegendes Element abstützen, und die Anordnung der Steine so getroffen, daß die einzelnen Steine innerhalb der Bogenrippen und die Steine nebeneinanderliegender Bogenrippen gegeneinander liegen.In further development, the furnace roof was also designed so that Arch ribs were formed from stones, which are against inclined abutments prop up. Hold-down devices were provided on the cold side of the arch ribs, which are supported against an overhead element, and the arrangement of the stones so taken that the individual stones are within the arch ribs and the stones adjacent arched ribs lie against each other.

Die Erfindung geht von einem solchen Stand der Technik aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewölbte Ofendecke aus basischen Steinen unter Vermeidung von Vorkehrungen für die Dehnung des Gewölbebogens während des Erhitzens der neu errichteten Ofendecke und während des nachfolgenden Betriebs zu schaffen.The invention is based on such a prior art. Her lies the underlying task of avoiding a vaulted oven ceiling made of basic stones of provisions for stretching the arch arch while heating the new erected furnace roof and during the subsequent operation.

Sie besteht darin, daß die zur Aufnahme des Gewölbes dienenden schräggestellten Widerlager starr angeordnet sind und daß zwischen die aus den Steinen gebildeten Bogenrippen in Abständen Metallplatten eingefügt sind, die an einem Konstruktionselement hängen.It consists in the fact that the inclined ones are used to accommodate the vault Abutments are rigidly arranged and that between those formed from the stones Arched ribs are inserted at intervals metal plates attached to a structural element hang.

Bei den Ofendecken muß stets der Wärmeausdehnung Rechnung getragen werden. Das geschieht z. B. durch ein nachgiebiges Widerlager. Die Erfindung sieht eine starre Anordnung der Widerlager vor und fängt die Wärmeausdehnungen durch einen Schmelzprozeß, dank der Fähigkeit der Steine, sich zu verdichten, auf. Bei der vorzugsweisen Verwendung von metallbekleideten Steinen kann die Dehnung zusätzlieh durch Abschmelzen von Metall und/oder Eindringen des Metalls in den Stein aufgefangen werden.Thermal expansion must always be taken into account in the furnace roof will. This happens z. B. by a flexible abutment. The invention sees a rigid arrangement of the abutments and absorbs the thermal expansion through a Melting process, thanks to the ability of the stones to condense. With the preferred The use of metal-clad stones can also reduce the elongation by melting be caught by metal and / or penetration of the metal into the stone.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 eine Ansicht des Ofengewölbes in der Längsrichtung seiner Spannweite, F i g. 2 eine Ansicht nach der Linie II-II der F i g. 1 und F i g. 3 eine Ansicht nach der Linie III-III der Fig. 1.The invention is described in greater detail below in conjunction with the drawing described, namely, FIG. 1 is a view of the furnace vault in the longitudinal direction its wingspan, F i g. 2 is a view along the line II-II in FIG. 1 and F i g. 3 is a view along the line III-III in FIG. 1.

In der Zeichnung ist mit 2 ein Siemens-Martin-Ofen bezeichnet, der eine Vorderwand 4 und eine Rückwand 6 aufweist. An den Vorder- und Rückwänden erstrecken sich oberhalb des Ofengewölbes 10 Versteifungsträger 8 nach oben, die an ihren oberen Enden durch U-Schienen 12 miteinander verbunden sind, welche sich in Längsrichtung der Spannweite des Gewölbes erstrecken. U-Schienen 14, die sich in Querrichtung der Spannweite des Gewölbes erstrecken, verbinden ebenfalls die oberen Teile der Versteifungsträger B. Die vorangehend beschriebenen Teile sind mit Ausnahme der Einzelheiten des Gewölbes von üblicher Art. Quer zur Gewölbespannweite erstrecken sich eine Anzahl Stäbe 16, die sich in Längsrichtung der Spannweite in Abstand voneinander befinden. Die Stäbe 16 sind durch Hänger 18 an Stangen 20 aufgehängt, die an der Oberseite der Schiene 12 aufliegen. Die Stäbe 16 sind durch Öffnungen 22 in Stahlplatten 24 hindurchgeführt, welche sich in Längsrichtung der Gewölbespannweite erstrecken. Widerlagersteine26 sind durch Doppel-T-Schienen28 an der Vorder- und Rückwand des Ofens abgestützt. Das Gewölbe 10 ist als ein geripptes Ringgewölbe gezeigt, bei welchem die größeren Steine 30, welche die Rippen bilden, an jeder Seite der Platten 24 angeordnet sind. Zwischen den Steinen 30 sind kleinere Steine 32 angeordnet. Die Platten 24 sind auf ihrer Unterseite so geformt, daß sie der Unterseite des Gewölbebogens angepaßt sind, während sie auf ihrer Oberseite Einkerbungen 34 aufweisen, wobei die Einkerbungen 34 jeder Platte 24 sich in Ausfluchtung mit den Einkerbungen der benachbarten Platten befinden. In jedem Satz der miteinander in Ausfluchtung befindlichen Einkerbungen ruht ein Träger oder eine Schiene 36, sich quer zur Spannweite des Gewölbes erstreckend, auf. An den oberen Zugschienen 12 befestigte Streben 38 dienen dazu, die Träger 36 nach unten gegen die Platten 24 und die Steine 30 oder - im Fall eines glatten Ringbogens - gegen die Steine in allen Ringen zu drücken. Die Platten 24 dienen nicht nur zur Aufhängung der Steine, sondern auch dazu, die Gewölbeform aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise sind die Steine 30 und 32 mit Metall verkleidet.In the drawing, 2 designates a Siemens-Martin furnace which has a front wall 4 and a rear wall 6. On the front and rear walls, stiffening beams 8 extend upwards above the furnace vault 10, which are connected to one another at their upper ends by U-rails 12 which extend in the longitudinal direction of the span of the vault. U-rails 14, which extend in the transverse direction of the span of the vault, also connect the upper parts of the stiffening beams B. The parts described above are of the usual type, with the exception of the details of the vault are at a distance from one another in the longitudinal direction of the span. The rods 16 are suspended by hangers 18 from rods 20 which rest on the upper side of the rail 12. The rods 16 are passed through openings 22 in steel plates 24 , which extend in the longitudinal direction of the vault span. Abutment stones26 are supported by double T-rails28 on the front and rear walls of the furnace. The vault 10 is shown as a ribbed ring vault in which the larger stones 30 which form the ribs are arranged on each side of the plates 24. Smaller stones 32 are arranged between the stones 30. The panels 24 are shaped on their underside to match the underside of the arch, while they have notches 34 on their top, the notches 34 of each panel 24 being in alignment with the notches of the adjacent panels. In each set of the in-line notches, a beam or rail 36 rests and extends across the span of the vault. Struts 38 fastened to the upper pulling rails 12 serve to press the carriers 36 downwards against the plates 24 and the stones 30 or - in the case of a smooth ring arch - against the stones in all of the rings. The plates 24 not only serve to suspend the stones, but also to maintain the vault shape. Preferably, the stones 30 and 32 are clad with metal.

Bei der Herstellung des Gewölbes werden Bogenformen üblicher Art in den Ofen gesetzt derart, daß sich die Oberseite des Bogens zwischen den Widerlagersteinen 26 an der Ausgangslinie des Bogens erstreckt. Die Steine 30 und 32 werden trocken auf die Bogenformen in Reihen oder Ringen aufgesetzt, die sich in Längsrichtung der Spannweite erstrecken, und die Platten 24 werden zwischen benachbarten Ringen der größeren Steine 30 angeordnet. Dies kann dadurch geschehen, daß zuerst alle Platten 24 gleitend auf die Stäbe 16 aufgeschoben werden und dann jede Platte einzeln vor dem Auflegen der Steine gleitend in ihre Lage gebracht wird. Es wurde festgestellt, daß die Bogenhöhe je 30 cm der Gewölbespannweite vorzugsweise mindestens 5 cm betragen soll und daß die Steine über die Länge der Spannweite des Bogens einen geringen Abstand voneinander haben sollen. Vorzugsweise soll die Ausdehnungstoleranz am Gewölbe nicht mehr als 0,5% über die Länge der Spannweite des Bogens betragen. Obwohl vier Reihen von Steinen 32 zwischen den gerippten Steinen 30 dargestellt sind, kann diese Zahl verringert werden. In einigen Fällen kann die Zahl auch erhöht werden. Nachdem die Steine und die Platten 24 eingebaut worden sind, werden die Niederhalteträger 36 in die Schlitze 34 eingesetzt und die Streben 38 so verstellt, daß die Unterseite der Träger 36 auf der Oberseite des Gewölbes,aufruht. Hierauf wird dem Gewölbe Wärme zugeführt, wobei die Ausdehnung des Gewölbes nach oben durch die Niederhalteträger 36 begrenzt wird und die Ausdehnung über die Länge der Gewölbespannweite auf nicht mehr als 0,5 % infolge der geringen Abstände der Steine beschränkt wird. Dies hat zur Folge, daß die Steine sich miteinander vereinigen und mit den Platten 24 verschmelzen. Obwohl drei Abstandsplatten 24 dargestellt sind, kann ihre Zahl in der gewünschten Weise verändert werden.In the manufacture of the vault, arch forms of the usual type are placed in the furnace so that the top of the arch extends between the abutment stones 26 at the exit line of the arch. The stones 30 and 32 are placed dry on the arch forms in rows or rings which extend in the longitudinal direction of the span, and the plates 24 are placed between adjacent rings of the larger stones 30 . This can be done by first sliding all of the plates 24 onto the rods 16 and then sliding each plate individually into its position before the stones are placed. It was found that the arch height per 30 cm of the arch span should preferably be at least 5 cm and that the stones should have a small distance from one another over the length of the span of the arch. The expansion tolerance at the vault should preferably not be more than 0.5% over the length of the span of the arch. Although four rows of stones 32 are shown between the ribbed stones 30, this number can be reduced. In some cases the number can also be increased. After the stones and the plates 24 have been installed, the hold-down beams 36 are inserted into the slots 34 and the struts 38 are adjusted so that the underside of the beams 36 rests on the top of the vault. Heat is then supplied to the vault, the upward expansion of the vault being limited by the hold-down beams 36 and the expansion being limited to no more than 0.5% over the length of the vault span due to the small spacing of the stones. This has the consequence that the stones unite with one another and fuse with the plates 24. Although three spacer plates 24 are shown, their number can be varied as desired.

Claims

Patent claim: Vaulted industrial furnace ceiling made of basic, preferably metal-clad stones, in which the ends of the arched ribs formed from stones are supported against inclined abutments, rigid against an overhead element supporting hold-down devices on the cold side of the arched ribs and the individual stones within the arched ribs and the Stones of adjacent arched ribs lie against one another, characterized in that the inclined abutments (26) are rigidly arranged without suspension and between the arched ribs formed from stones (30) are interposed metal plates (24) which hang on a structural element. Considered publications: German Patent Specifications No. 891995, 922 665, 941809, 954 509.