DE155267C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

■ Die Erfindung betrifft eine neue Anordnung der Luft- und Gaskanäle bei den Verbrennungskammern eines Flammofens zur Herstellung von Stahl (nach Art der Siemens-Martinöfen).

Bei den bisherigen öfen dieser Art benutzt man gewöhnlich einen oder mehrere Gas-' kanäle und einen oder mehrere Luftkanäle, die über diesen Gaskanälen angebracht sind,

ίο oder auch eine Reihe von Gaskanälen, die sich in derselben Höhe wie die Luftkanäle befinden und mit diesen abwechseln. Bei diesen Einrichtungen wird im allgemeinen eine innige Vermischung der Luft und des Gases zum Zwecke einer möglichst vollständigen Verbrennung des Gases erstrebt. Aber in keinem Fall hat man diese Luft- und Gaskanäle in der Weise angeordnet, daß sie die chemische Wirkung der Flamme auf der ganzen Oberfläche des im Herdraum des Ofens enthaltenen Bades in erheblichem Maße beeinflussen können. Nun hängt bekanntlich die Schnelligkeit der Reaktionen und die Güte der erhaltenen Erzeugnisse in beträchtlichem Grade von der chemischen Wirkung ab, welche durch die Flamme auf das Bad ausgeübt wird. Der ideale Ofen würde derjenige sein, bei welchem, während eine vollständige Verbrennung eines Luft- und Gasgemisches stattfindet, man in der Lage ist, die chemischen Eigenschaften des unteren Teiles der Flamme so zu verändern, daß diese Eigenschaften nach Belieben auf der ganzen Oberfläche des Bades während der verschiedenen Arbeitsstufen oxydierende oder reduzierende werden.

Dieses Ziel läßt sich jedoch mit den bisherigen Einrichtungen nicht erreichen, weil, wenn eine Gasschicht verwendet wird, über welcher sich eine Luftschicht befindet, man beim innigsten Gemisch nicht verhindern kann, daß ein Überschuß an Gas im unteren Teil der Flamme auf einer mehr oder weniger erheblichen Länge des ersteren Teiles des ganzen Durchgangs der Flamme an der Oberfläche des Bades vorhanden ist; die Flamme wird nur auf dem übrigen Teil des Durchgangs mehr oxydierend im Verhältnis zu der Entfernung vom Eintritt des Gemisches in den Herdraum. Ein analoger Übelstand besteht, wenn die Gaskanäle in derselben wagerechten Ebene wie die Luftkanäle, aber mit diesen abwechselnd angeordnet sind; denn in diesem Fall wird das Bad von einer Flamme berührt, deren oxydierende Eigenschaften sich von einem Punkte zum anderen des Querschnitts des Herdes ändern, je nachdem der betreffende Punkt sich in der Achse eines Gaskanals oder eines Luftkanals befindet. Überdies ist es in diesem Fall ganz unmög-Hch, eine reduzierende Wirkung selbst auf Kosten einer sehr unvollständigen Verbrennung zu erhalten, denn es findet stets eine Berührung zwischen den Luftschichten und dem Bad statt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht hingegen, die chemischen Eigenschaften der Flamme beliebig und in möglichst vollkommener Weise zu regeln; man kann nach Belieben eine stark oxydierende, wenig oxydierende oder reduzierende Flamme auf der ganzen Ausdehnung des Durchgangs der

Flamme erhalten und folglich die Energie und Schnelligkeit, mit welcher sich die Reaktionen vollziehen, beliebig verändern.

Zwecks Erzielung dieser Resultate besteht die Erfindung im wesentlichen darin, einen Gaskanal zwischen zwei regelbaren Schichten heißer Luft anzuordnen, von denen die. eine sich unterhalb der Gasschicht und die andere oberhalb dieser Gasschicht befindet, derart,

ίο daß, während unter allen Umständen eine' vollständige Verbrennung erzielt wird, man durch Regelung des einen oder anderen der Luftkanäle die chemischen Eigenschaften der Flamme und insbesondere die untere Seite der Flamme, die sich mit der Oberfläche des Bades in Berührung befindet, unmittelbar beeinflussen kann.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist beispielsweise ein nach dieser Erfindung eingerichteter Flammofen veranschaulicht.

Fig. ι ist ein Längsschnitt des Ofens nach der Linie A-A der Fig. 2.

Fig. 2 ist ein wagerechter Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie C-C der Fig. 1.

Fig. 4 zeigt im größeren Maßstab den Herdraum des Ofens und die Verbrennungskammern; diese Figur veranschaulicht die Wirkung der Flamme auf das Bad, wobei der Gasstrom in starken unterbrochenen Linien und die Luftströme in feinen Linien dargestellt sind.

Fig. 5 zeigt vergleichsweise die Wirkung, welche bei einer Anordnung der bisher gebräuchlichen Art hervorgebracht wird, bei der man nur eine über der Gasschicht befindliche Luftschicht verwendet.

Wie Fig. ι bis 3 zeigen, ist an jedem Ende des Ofens in bekannter Weise eine Verbrennungskammer ι angeordnet, die vorzugsweise unabhängig vom Ofen und auswechselbar sind.

Der vorliegenden Erfindung gemäß münden in jede - dieser Verbrennungskammern drei Kanäle 2, 3 und 4, von denen der Kanal 2

. in halber Höhe der Verbrennungskammer 1 mündet und zum Eintritt des Gases dient, während die Kanäle 3 und 4 oberhalb bezw.

unterhalb des Gaszuführungskanals 2 angeordnet, sind und zur Einführung der Luft dienen. Die Achsen dieser drei Kanäle laufen zweckmäßig auf einen Punkt zu, um nach Möglichkeit den gebräuchlichen Anordnungen gemäß eine innige Mischung der Luft und des Gases zu gewährleisten.

Einem jeden der drei Kanäle, welche, wie beschrieben, in die Verbrennungskammer 1 münden, entspricht ein Wärmespeicher. In der Zeichnung sind die Gaskammern mit 5 und die Luftkamtnern mit 6 und 7. bezeichnet.

Tede Gruppe von zwei einander gegenüber gelegenen Kammern an jedem Ende des Ofens besitzt ein LTmkehrventil 8, 9 und 10, das zwischen den beiden Wandungen der Kammern angebracht ist.

Außerdem ist der Ofen mit dem gewöhnlichen Zubehör, namentlich mit einer Klappe zum Regeln des Gases und zwei Klappen zum Regeln der Luft versehen. Diese in der Zeichnung nicht dargestellten Klappen ermöglichen' das richtige Verhältnis zwischen den Gas- und Luftmengen herzustellen, die in die Kammern treten sollen, welche die vor der Umkehrung der A^entile aufgenommene Wärme wieder zurückgeben. Jede Kammer ist noch mit einer Schornsteinklappe 11 und 12 (Fig. 1) ausgestattet, wodurch man die aus dem Ofen tretende Flamme passend zwischen den verschiedenen Kammern, welche wieder geheizt werden, verteilen kann.

Es ist leicht, unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 die besondere Wirkungsweise _t der vorbeschriebenen Einrichtung zu verstehen.

Wie Fig. 5 zeigt, ist bei den gebräuchlichen Einrichtungen (ob man eine besondere Verbrennungskammer benutzt oder nur Kanäle; welche unmittelbar in den Herdraum des Ofens münden, wie die Zeichnung darstellt) infolge Anwendung eines einzigen Luftkanals über dem Gaskanal stets ein Überschuß an Gas in Berührung mit der Oberfläche des Bades auf einem mehr oder minder langen Teil des Durchgangs der Flamme; hieraus ergibt sich, daß die chemischen Eigenschaften der Flamme von einem Punkte zum anderen der Oberfläche des Bades in der Längsrichtung des letzteren veränderlich sein müssen. An der den Gas- und Lufteinlässen am nächsten gelegenen Stelle oder an der der Verbrennungskammer nahegelegenen Stelle ist die Flamme besonders reduzierend; sie wird erst oxydierend nach der Mitte des Herdes zu. Diese Eigenschaften der Flamme können durch eine Änderung der eingeleiteten Luftmenge nicht wesentlich beeinflußt werden; höchstens lassen sich diese Übelstände mehr oder weniger leicht herabmindern, wenn. man von einer getrennten Verbrennungskammer und von besonderen Anordnungen Gebrauch macht, um ein inniges Luft- und Gasgemisch zu erhalten; jedoch kann man in keinem Fall die Veränderung der chemischen Eigenschaften der Flamme in der Richtung der Längsachse des Ofens vollständig bewirken; denn da die Luft stets auf den oberen Teil der Flamme ■ · geführt wird, so wird diese stets mehr reduzierend beim Eintritt in den Herdräum sein als in einer gewissen Entfernung von diesem Eintritt, wo die Luft besser in das Gas hat eindringen können; außerdem wird es in jedem Fall unmöglich sein, der Flamme starke

oxydierende Eigenschaften beim Eintritt in den Herdraum des Ofens zu geben, wo die Temperatur gerade am höchsten und für die Oxydation und somit für die Erzielung einer starken und schnellen Entkohlung und Entphosphorung am günstigten ist.

Bei Betrachtung der Fig. 4 hingegen sieht man, daß sich infolge der Anordnung des Luftkanals unterhalb der Gasschicht durch

ίο eine geeignete Regelung dieses Heißluftkanals die chemischen Eigenschaften der Flamme stets ändern lassen.

Wenn dem Ofen flüssiges Roheisen unmittelbar von einem Hochofen zugeführt wird, so ist die Temperatur zu Anfang ungefähr 1200 bis 1400⁰. Da aber die Entkohlung und die Entphosphorung nur bei höheren Temperaturen, zwischen 1650 und 1700°, stattfinden, so muß man vor allem

ao das Bad auf diese Temperatur bringen. Zu Anfang des Vorgangs beschäftigt man sich nur mit dem Heizen und nicht mit dem Frischen. Dies wird erzielt, indem man eine nahezu gleiche Luftmenge unter das Gas und über das Gas durch die Kanäle 3 und 4 eintreten läßt, um die Flamme möglichst heiß zu erhalten. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, beginnen die Entkohlung und die Entphosphorung. Zu diesem Zweck läßt man weniger Luft über den Gasstrom und andererseits einen Überschuß an stark erhitzter Luft unter den Gasstrom treten. Man erhält auf diese Weise, was bei den bisher bekannten Anordnungen unmöglich war, einen Überschuß an Luft auf der ganzen Ausdehnung der unteren Fläche der Flamme in Berührung mit dem Bad.

Wenn die Oxydation des Kohlenstoffs und des Phosphors sich genügend vollzogen hat, unterdrückt oder vermindert man durch Ein-Stellung der Klappe den Luftstrom am unteren Teil der Flamme; diese wird mithin so wenig oxydierend als möglich, und man vermeidet auf diese Weise die nutzlose Oxydation des Eisenbades.

Claims (1)

1. Pa tent-Anspruch:

   Flammofen zur Erzeugung von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaskanal zwischen zwei übereinander liegenden Heißluftkanälen liegt, von denen der untere vorzugsweise dazu dient, die chemische Wirkung des unteren, das Metallbad berührenden Teiles der Flamme zu regeln.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.