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Verfahren zur Errichtung von Schmiedeöfen Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Errichtung von Öfen, wie sie in Schmiedebetrieben, insbesondere
Gesenkschmieden, in Gebrauch sind. Diese Öfen sind entweder als Kammeröfen -auch
als Doppelkammeröfen- gestaltet und für einen diskontinuierlichen Betrieb bestimmt
oder aber, für kontinuierliche Betriebsweise, als Stoßofen oder Drehtellerofen ausgebildet.
Bei allen diesen Öfen ist der Aufbau folgender: den Ofenraum umschließt feuerfestes
Haterial in einer Stärke von 100 bis 250 mm. Hieran schließt sich nach außen die
wärmedämmende sog. Hintermauerung an. Den äußeren Mantel bildet eine Konstruktion
aus Winkel- bzw. Profileisen und Stahlblechplatten, z.T. auch Gußplatten. An einer
Seitenwand ist eine Tür zwecks Beschickung des Ofens mit dem Wärmgut vorgesehen,
die bei den Kammeröfen auch gleichzeitig zur Entnahme der aufgeheizten Stahlteile
dienen kann. In einer anderen Wand ist bzw. sind Brenner
angeordnet.
Der Abzug liegt meist im Gewölbe. Über diesem befindet sich häufig ein Rekuperator.
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Bei Anwendung des Errichtungsverfahrens gemäß der Erfindung wird an
den Grundsätzen der Schmiedeofen-Gestaltung nichts geändert. Die Erfindung bezieht
sich vielmehr auf eine neuartige und sehr zweckmäßige Methode für die Errichtung
der feuerfesten Innen-Auskleidung, d. h. der Wände und des Gewölbes.
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Bisher sind für die Gestaltung der ff. Auskleidung zwei verschiedene
Arbeitsweisen in Anwendung: 1. Alle Teile - Wände, Türgewölbe, Ofengewölbe - werden
unter Hitverwendung von ff. Mörtel aus gebrannten feuerfesten Steinen, meist Schamotte-Steinen
oder tonerdereichen Steinen (Sillinanitsteinen) aufgemauert. Hierbei finden durchweg
für die Wände Normalsteine im Format 25 x 12 x 6,5 cm und für die Gewölbe Radialsteine
entsprechenden Formates Verwendung.
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2. Der Ofen wird in allen seinen Teilen aus feuerfester Stampfmasse
aufgestampft. Hierzu wird zunächst eine stabile Schalurig errichtet, in welche die
lockere, erdfeucht bis steifplastische feuerfeste Masse in Teilmengen eingefüllt
und mit Hilfe von Preßluftstampfern -evtl. auch Elektrostampfern- verdichtet wird.
Wände und Gewölbe werden in grundsätzlich gleichartiger Weise gestaltet.
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Beide Methoden besitzen Vorzüge und Nachteile. Für die Aufmauerung
aus feuerfesten Steinen spricht die verhältnismäßig kurze Bauzeit sowie-die Möglichkeit
der relativ raschen Inbetriebnahme nach Beendigung der rZauerungsarbeit. Dagegen
spricht die vergleichsweise nur mäßige Haltbarkeit sowie auch die relativ geringe
Wärmehaltung des Ofens (verhältnismäßig hoher Wärmeaufwand).
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Der aus geeigneter feuerfester Stampfmasse aufgestampfte Ofen
weist
demgegenüber erheblich höhere Lebensdauer und bessere Wärmehaltung auf, benötigt
jedoch eine längere Errichtungszeit, was entsprechenden Produktionsausfall zur Folge
hat.
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Ein weiterer beachtlicher Unterschied zwischen diesen beiden Bau-Methoden
besteht darin, daß Form.und Abmessungen der gebrannten ff. Ziegel die Ofengestaltung
(Wandstärken,.Ofenraumgestalt usw.) einengen, während die Aufstampfung hier einen
weitergehenden Spielraum läßt.
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Neben diesen beiden klassischen Bauarten, die heute praktisch allein
angewendet werden, .sei ,der für kleinere Öfen gemachte Vorschlag erwähnt, den Ofen
aus plattenförmigen gebrannten Bauteilen zusammenzufüen, wobei jede Wand aus einer
oder zwei Platten und auch das Gewölbe aus einem oder zwei'Teilen zusammengesetzt
wurde. Dieser Vorschlag wurde kaum verwirklicht, einmal bedingt durch die große
Verschiedenheit der Öfen, zum anderen bedingt durch die Schwierigkeiten bei der
Fertigung der plattenförmigen Bauteile.
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Die vorliegende Erfindung zeigt einen neuen und eigenartigen Weg zur
Errichtung von Schmiedeöfen. Es wind. hierbei feuerfeste Stampfmasse verwendet und
zwar solche, die in verdichtetem Zustande praktisch ohne Schwindung trocknet. Die
neuartige Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Ofenauskleidung
nach der Ofenzeichnung in Einzelbaukörper von etwa 'j bis 40 dm 2 Innenfläche zerlegt,
die sich so ergebenden Einzelbauteile je für sich aus feuerfester Stampfmasse aufgestampft
und getrocknet werden, worauf sie -mit oder ohne Benutzung von J-Iörtel-, gegebenenfalls
unter Benutzung von i'ällraterial, zum Ofen zusz:,unmengefü,#t werden.
Durch
die neuartige Bauweise wird erreichte Der Ofen wird aus
verhältnismäßig großflächigen
Bauteilen zusammengefügt. Dazu sei ergänzend daß die für die Wandbildung infrage
kommenden Flächen eines feuerfesten Normal ziegels 0,65 x 1,2 bzw. 0,65 = 2,5 dm
2, d.h. 0,78 dm 2 bzw. 1,625 dm 2 betragen. Die Einzelbauteile gemäß der Erfindung
sollen möglichst groß -innerhalb des oben gezogenen Rahmens- sein undnaeh der gegebenen
Kennzeichnung mind.
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bzw. 9 Normalsteine umfassen, im Optimalf all 25 bzw. 50 Normalsteine.
Die Benutzung solcher großformatiger Bauteile bedeutet eine außerordentliche Verminderung
der Fugen, was sich auße rordentlieh günstig auf Haltbarkeit und Wärmehaltung ausfrirkt.
Die Begrenzung nach oben ergibt sich aus der Notwendigkeit der Gewichtsbeschränkung
auf ein solches Maß, daß die Bauteile schon mit einfachen Hilfsgeräten hantiert
werden können. Dies ist auch der Grund dafür, daß Wandbauteile in größeren Abmessungen,
Gewölbeteile dagegen in kleineren Formaten gefetigt werden. Für Gewölbe teile gilt
im allgemeinen eine Maximalgröße von 20 dm 2. Im übrigen besteht weitergehender
Spielraum hinsichtlich der Gestalt und der Abmessungen der einzelnen Bauteile. Nur
l ist empfehlenswert, sie in der
größten Abmessung nicht über 1 m -zu wählen.
' Der scheinbare Umweg der Benutzung von Stampfmasse und Aufstampfung
von Bauteilen, die nachträglich zum Ofen zusammengefügt Werden,
be-
deutet in Wirklichkeit eine erhebliche Vereinfachung.-
Die sonst bei
Verwendung von Stampfmasee erforderliche stabile Schalung
kann entbehrt werden. Die Einzelbauteile können außerhalb des Ofens in
Formen
erzeugt werden. Dabei können diese Formen so gestaltet sei n daß sie aus Einzelteilen
bestehen, die von Fall zu Fall zusammengefügt werden und eine Anpassung an
die jeweils vorliegenden bzw. ge-. wählten Abmessungen gestatten. Es genügt
meist, eine Form für
rechteckige bzw. trapezförmige
bzw. Flachbauteile und eine andere
für Völbteile vorrätig zu halte ng um praktisch
alle Einzelbauteile anfertigen zu können. Neben der Ersparnis der Schalung
bedeutet die Fertigung der Einzelbauteile außerhalb des Ofens eine Vereinfachung.
Es können besonders wirkungsvolle Verdichtungsgeräte benutzt werden, die
in den meist engen Räumen am Ofen nicht eingesetzt werden können und es wird
möglich, die Gesamtheit der Einzelbauteile in wesentlich kürzerer Zeit aufzustampfen
als im Ofen selbst. Außerdem bietet die Fertigung der Einzelteile außerhalb des
Ofens die Möglichkeit einer erheblich besseren Kontrolle.
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Die Zusammenfügung der großformatigen Bauteile kann in sehr kurzer
Zeit erfolgen. Sie benötigt weniger Zeit-als die Aufmauerung des Ofens mit
Normalsteinen und erst recht natürlich als die Aufstampfung des ganzen Ofens,
jag wie praktische Versuche gezeigt haben, wird Aufstaumpfung der Einzelbauteile
und spätere Zusammenfügung zum ganzen Ofen sogar in kürzerer Zeit ermöglicht als
die Aufmauerung mit Normalsteinen. - Die kurze Bauzeit und der Wegfall der bisher
stets nötigen Trocknungszeit machen es mögliehy Ofen-Renovierungen bzw. Neu-Errichtungen
in Betriebspauseng d. h. z.B. am Wochenende oder an einem Feier-J tag, durchzuführen
und so jeglichen Produktionsausfall zu vermeiden bzw. auf ein Mindestmaß zu beschränken.
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Die Einzelbauteile für den im Einzelfalle zu errichtenen Ofen werden
möglichst in der Nähe des Ofens aufgestampft und hier auch getrocknet. j)amit werden
die Transportwege sehr kurz und sind somit alle Transportschwierigkeiten sowie die
Gefahr von dadurch verursachten Schäden, wie sie beim Transport von großformatigen
Bauteilen aus einer zentralen Produktionsstätte bis zum Ofen auftreten
könntens
vermieden.
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Auf den beiliegenden Zeichnungsblättern ist versucht worden, die Grundzüge
des Verfahrens gemäß der Erfindung klarzustellen. Auf Blatt 1 ist ein gasgefeuerter
Einkammer-Schmiedeofen dargestellt. Die Größe der Herdfläche ist etwa 750 x 700
mm, die Stärke von Innenwänden und Gewölbe je 125 mm-I = Querschnitt durch den Ofen
in Höhe des Brennerag II = Längsschnitt durch den Ofeng ebenfalls durch den Brenner,
Es sind bezeichnete die Wände mit a, b, e; die ff. Hintermauerung beim Brenner mit
dx das Ofengewölbe mit e, die Türpfeiler mit f, das Türgewölbe mit g und die Wand
oberhalb des Türgewölbes mit h. Aus den Einzeldarstellungen des unteren Teiles des
Zeichnungsblattes ergibt sich di.e)iier vorgesehene Teilung des gesamten Ofens in
, Einzelbauteile. Die Wand a wird aus den drei Teilen a1, a2 und a3 zusammengesetzt,
die Wand b aus den Teilen b1 und b2, die Brennerwand aus den beiden Vorderteilen
c1 und c2 sowie dem hinteren Teil d. Für das Ofengewölbe sind die beiden Seitenteile
e1 und e2 sowie die beiden Mittelteile e3 und e4 vorgesehen. Die Türwand besteht
ausj den Türpfeilern f1 und f29 dem zweiligen Türgewölbe g1 - g2 und den Wandteilen
h1 und h2. - Um den ganzen Ofen aufzubauen sind. also 18 Einzelbauteile nötig. -
In diesem Falle sind für die Wände a9 b und c nur Horizontalfugen vorgesehen (Vertikalfugen
nur i n den Ecken)t die Türwand zeigt nur eine Längsfuge, das Ofengewölbe 2 hänge-
und eine kleine Querfuge.
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Auf Blatt 2 ist ein anderes Beispiel gegeben. Hier handelt
es sich um einen, Schmiede-Stoßofen. Am Kopf des Zeichnungsblattes ist durch I eih°h:ängsschnittg
durch II ein Querschnitt durch den Gesamtofen gegeben. In diesen Schnittzeichnungen
ist auch gleichzeitig
vermerkt, in welcher Weise die Zerlegung in
gesondert aufzustampfende Einzelbauteile erfolgen soll. Im Ge gensatz zu dem im
Blatt 1 wiedergegebenen Kammerofen mit im Wesentlichen horizontaler Teilung ist
bei dem Stoßofen eine Vertikalteilung vorgenommen. An der Einstoßtür befinden sich
die Türpfeiler mit angesetzten Wandteilen a1 und a2. Als obere Türabdeckung ist
ein Balken a1 von trapezförmigem Querschnitt (vgl. die Detailzeichnungen am Fuß
des Blattes) vorgesehen. An die Teils a2 schließen sich - in Richtung auf die Brennerwand-
die Wandteile o, und zwar auf der einen Seite 5s auf der anderen 3 Teile, an. Die
Ziehtür wird aus den Türpfeilern f1 und f2 sowie dem einteiligen Türgewölbe g (vgl.
Detailzeichnung) gebildet. Auch die Brennerwand ist vertikal geteilt in die beiden
Teile b1 und b2. Das Ofengewölbe wird gebildet aus 2 Teilen e1, 2 Teilen e2 und
2 Teilen e3.
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Insgesamt sind hier also 22 Einzelbauteile erforderlich.
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Ein drittes Beispiel ist auf dem Zeichnungsblatt 3 wiedergegeben.
Gezeigt wird hier eine Hälfte eines größeren Doppelkammerofens. Aus den beiden Längsschnitten
I und II sowie dem Querschnitt III läßt sich der Gesamtaufbau des Ofenteiles ablesen.
Die Rückwand a
des Ofens ist in 9 Teile (3 x a1; a29 a3, a4, a5 und 2 X a6)
unterteilt; die Brennerwand wird als 6 Einzelteilen gebildet. Für die Türwand werden
4 Türpfeiler aus je 2 horizontal geteilten Bauelemen-
ten gebildet. Darüber
kommen die beiden zweiteiligen Türgewölbe sowie schließlich 2 Widerl agsteine a6.
Ftir die Seitenwand zur Nachbarkammer sind vorgesehene 1 zweiteiliger Fußbalken
i (vergl. Detailzeichnung), 2 Pfeiler F1, ein zweiteiliger Türbogen und die
`beiden oueren Abschlußteile h1 und h2: Das Ofengewölbe wird aus 2 x 5 Seitenteilen
b1 und b2 sowie den- drei Mittelteilen b3eb_-@,la..@
de t. Dieser
Ofen erfordert für die dargestellte Hälfte insgesamt 50 Einzelbauteile.
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Aus den 3 Zeichnungsblättern wird auch ersichtlich, wie vom Erfinder
der Aufbau des jeweiligen Ofens vorgesehen ist. Bei den Kammeröfen nach Blatt 1
und 3 wird zweclnäßig der Aufbau von unten nach oben vorgenommen, wobei gleichzeitig
feuerfeste Innenauskleidung und wärmedämmende Hintermauerung hochgeführt werden.
Dabei erscheint es zweckmäßig, beim Hochführen der Wände die beiden oberen Teile
der Brennerwand (Blatt 3) bzw. a1 und h1 - h2 (Blatt 1) fehlen zu lassen, um das
Ofengewölbe leicht einpassen zu können. Der Ofen nach Blatt 2 wird vorteilhaft von
vorn nach hinten aufgebaut, d.h. zuerst die Brennerwand mit Hintermauerung und Brennern,
danach die v Ziehtür und die"dieser-gegenüberliegende Wand, darauf das Ofengewölbe
e3 usf. bis zur Einstoßtür mit den Bauteilen a1, a2.
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Die Zusammenfügung der-feuerfesten Wandbauteile kann in den meisten
Fällen ohne jede Benutzung von Mörteln erfolgen. Es ist hierzu lediglich :darauf
Bedacht zu nehmen, daß die.aneinander stoßenden Flächen gut abgeglichen werden,
was keine Schwierigkeiten bereitet und entweder im Anschluß an die Aufstampfung
oder auch vor dem Einbau in den Ofen erfolgen kann. Jedoch ist-Benutzung von Mörtel,
vor allem von feinkörnigem Mörtel keinesfalls ausgeschlossen und in manchen Fällen
erwünscht. Es ist weiter aber auch möglich, so zu arbeiten, daß die eine oder andere
Stoßfuge etwas breiter gehalten und beim Einbau mit erdfeuchter oder steifplaastischer
Stampfmasse verstampft wird.
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Für das Zusammenpassen mit der Hintermauerung gelten im allgemeinen
folgende Richtlinien: Im Bereich des Ofenunterteiles (Fußteiles)
sollen
Hintermauerung und feuerfeste Innenauskleidung möglichst fest miteinander verklammert
sein. Dies kann so geschehen, daß die feuerfesten Bauteile schon vor dem Einbau
in das Ofengerüst unter Verwendung von Mörtel o de:O'geeigneten anderen Klebmitteln
fest mit der-Hintermauerung verbunden und solche Verbund-Bauteile in das Ofengerüst
eingebaut werden . - Oder es wird erst die Hintermauerung dicht an die Beplattung
des Ofens gesetzt, davor -eben- , falls ganz dicht- der Bauteil der feuerfesten
Innenauskleidung und zwar so, daß Fugen in den Ecken der Innenauskleidung verbleiben,
die dann mit Stampfmasse verfüllt werden. Oder es wird absichtlich zwischen Innenauskleidung
und Hintermauerung oder zwischen Hihtermauerung und Beplattung ein Spalt belassen,
der nachträglich mit geeigneter Füllmasse verstampft wird. - In der gleichen Zleise,
wie vorbeschriebene, können die ganzen ,fände errichtet werden. In vielen Fällen
reicht es jedoch aus, nur den Fußteil kompakt,auszuführen; der Mittelteil der Wände
kann locker -auch mit Luftspalten- gehalten werden. Nur im@Bereich des Gewölbes
bzw. der Widerlager ist wieder kompakte Bauweise notwendig. Hier können exakt geschnittene
Feuerleichtsteine entsprechender Festigkeit genau ein@epaßt werden oder es kann
eine hydraulisch abbindende r11örtelmasse -evtl. gemeinsam mit gebrannten Baustoffen-
benutzt werden. - Es möge hier noch erwähnt sein, daß die Herstellung und Verwendung
von Verbund-Bauteilen, bestehend aus feuerfester verdichteter Stampfmasse und wärmedämmenden@Hintermauerungssteinen
oder -Massen, z.B. Isolierbeton, wie sie oben für den Fußteil der Öfen u.a. empfohlen
wurde, auch für alle Wandbauteile angewandt werden kann.
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Beim Arbeiten gemäß der Erfindung sollen die Schmiedeöfen aus großformatigen,
möglichst an der Baustelle aus Stampfmasse gefertigten
Bauteilen
errichtet werden. Es muß jedoch auch auf die Möglichkeit hingewiesen werden, auch
fabrikmäßig hergestellte Bauteile in getrocknetem oder gebranntem Zustande mit zu
verwenden. Dies kann z. B. für Bauteile komplizierterer Gestalt infrage kommen,
so z.B. für Brennerauskleidungen, Abzüge, Schaulöcher usw.
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Die Arbeitsweide gemäß der Erfindung erfordert, wie schon oben gesagt,
dieBenutzung von Stampfmassen, welche praktisch schwindungsfrei trocknen.Dieser
Bedingung entsprechen heute fast alle höherwertige n StaLipfmassen. Diese, insbesondere
die tonerdereichen und bindetonarmen (Bindetongehalt 10 bis 20 ), besitzen auch
in gut verstampftem und danach getrockneten Zustande eine mechanische Festigkeit,
die etwa der von guten Schamotte-Feuerleichtsteinen gleichkommt, d.h. eine Druckfestigkeit
von 80 bis 100 kg/cm2. Diese Festigkeit reicht auch für die hier zur Verwendung
kommenden großformatigen Bauteile aus, um sie ohne Gefahr eines Schadens hantieren
zu können. Für gewisse großformatige Bauteile kann es u. U. erwünscht sein, höhere
Festigkeiten zu schaffen. Dies kann durch 1,b rwendung von Kono-Aluminiumphosphat
als zusätzlichem Bindemittel neben Bindeton erreicht werden. Die Kengen von Al-Phosphat
können 3 - 5 f der Stampfmasse ausmachen. Sie können schon bei der Fertigung
der Stampfmasse in diese eingebracht werden. Es ist aber auch möglich, sie dem Anmachewasser
zuzugeben. - Derartige Massen können in getrocknetem Zustande Festigkeiten von 150
bis 250 kg/cm 2 erreichen.
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Die Erfindung bezieht sich Auf die Errichtung von Schmiedeöfen, weil
es sich hier um Öfen handelt, die in thermischer, chemischer und mechanischer Hinsicht
stark beansprucht werden und relativ häufig erneuert werden müssen. Ain weiterer
Grund für diese Kennzeichnung ist die vergleichsweise -im Vergleich zu Walzwerks-Stoßöfen,
S.M.-Öfen,
Tieföfen usw.- beschränkte Größe. Für Großöfen bietet die Arbeitsweise gemäß der
Erfindung nicht mehr die Vorzüge, die für kleinere und mittlere Öfen gelten.