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Rinnenofen
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Die Erfindung betrifft einen Rinnenofen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1. Ein solcher Rinneninduktionsofen ist normalerweise mit Vorrichtungen
zur Druckentleerung mittels Druckluft oder Druckgas versehen und wird häufig als
"tea-pot"-Ofen bezeichnet.
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Ein solcher Ofen hat viele Vorteile, jedoch auch gewisse Nachteile.
Die geometrische Form des Ofens wird durch die Lage des Induktors und dessen Kanalenden
bestimmt. Der Induktor verbietet eine beliebige Anbringung des Einlasses und des
Abflusses am Ofen. Der Ofen beansprucht infolge seines nicht kreisförmigen Querschnittes
viel Platz. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß sich Klumpen erstarrter Schmelze
bilden, und zwar insbesondere im Einlaß und somit auch an der Mündung des Einlasses
in den Herd oder im Oberteil des Herdes. Solche Erstarrungsklumpen können aber auch
im Abfluß auftreten, und zwar in erster Linie infolge einer mangelhaften Erwärmung
durch den Induktor, da der Abstand zu: Induktor groß ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rinnenofen der genannten
Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die oben genannten Nachteile im wesentlichen
beseitigt sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rinnenofen nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Das Rohr im Einlaß bzw. im Abfluß mündet unter dem Schmelzenniveau
(Sumpfniveau). Der Ofen ist normalerweise als Druckentleerungsofen ausgebildet.
Der Einlaß kann im Verhältnis zum Abfluß beliebig angeordnet werden, wenn nur der
Einlaß mit einem Rohr gemäß der Erfindung versehen ist. Der komplette Einlaß kann
nach Verschleiß leicht ausgetauscht werden, so daß während des Schmelzens oder Warmhaltens
keine längere Betriebsunterbrechung erforderlich ist. Bei einer Betriebsunterbrechung,
die beispielsweise durch einen Fehler an einer "linse" oder durch Stillsetzung während
der Nacht, während Feiertagen oder zu einer anderen Zeit verursacht wird, kann der
komplette Einlaß herausgenommen und durch einen Flansch mit einem keramischen Stopfen
ersetzt werden, um das Rohr zu schonen.
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Die Öffnung im Deckel kann zur Entschlackung, Probeentnahme oder zur
Inspektion benutzt werden. Wenn nur der Einlaß mit einem Rohr versehen ist, so braucht
nur der Abfluß durch Entschlackung, Neuausfütterung oder Durchstechen mit der Lanze
reingehalten zu werden. Die Ofenkonstruktion ist insgesamt sehr einfach. Die Anzahl
von Punkten am Ofen, an denen beim Schweißen die Gefahr eines Durchbruchs zum Ofenmantel
besteht, wird geringer.
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Die Lage des Induktors spielt für die Ausfütterung des Einlasses keine
Rolle mehr, und der Deckel kann ausgetauscht werden. Es entstehen im Einlaß bzw.
im Abfluß keine Schäden mehr durch ein Durchstechen mit der Lanze, und beim Verschleiß
des Rohres kann dieses leicht ausgetauscht oder repariert werden.
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Bei der Ausführungsform, bei welcher Einlaß und Abfluß gemäß der Erfindung
mit einem Rohr versehen sind, ist die relative Lage zwischen Einlaß und Abfluß nicht
veränderlich.
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Es können jedoch Einlaß und Abfluß mit dem Deckel gedreht werden.
Es können auch Blindflansche vorgesehen werden, an die der Einlaß und/oder der Abfluß
verlegt erden können.
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In diesem Falle entfällt die Notwendigkeit eines Durchstechensmit
einer Lanze und damit auch die damit verbundenen Beschädigungsgefahren. Die Anzahl
der schwachen Punkte des Ofens wird weiter vermindert.
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Die Austauscheinheiten für Einlaß und Abfluß können auf Lager gehalten
und vorgewärmt werden. Freßschäden an den Rohren infolge Schlackenangriffes entstehen
nur beim Stillstand des Bades. Diese Freßschäden können - wie oben erläutert -durch
Herausnahme der Rohre völlig verhindert werden.
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Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigen Fig. 1 einen Ofen gemäß dem Stande der Technik, Fig. 2 einen
Ofen gemäß der Erfindung in seitlicher Ansicht im Schnitt, Fig. 2a einen Ofen gemäß
Fig. 2 in Draufsicht, Fig. 3 die Befestigung des Rohres im Einlaß, Fig. 4 in Schnittdarstellung
eine Entleerungsvorrichtung für den Ofen, Fig. 4a die Entleerungsvorrichtung gemäß
Fig. 4 in Seitenansicht und verkleinertem Maßstab, Fig. 5 einen Dichtungsstopfen.
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Fig. 1 zeigt einen sogenannten "tea-pot"-Ofen bekannter Art mit einem
zentralen Herd 1 sowie mit getrennt angeordnetem Einlaß 2 und Abfluß 3, die unter
dem in der Figur nicht dargestellten Schmelzenspiegel im Herd 1 münden. Der Ofen
ist mit einem oder mehreren Rinneninduktoren 4 ausgerüstet, von denen einer in der
Figur angedeutet ist, dessen Rinnenmündungen
erkennbar sind. Der
Ofen ist in üblicher Weise als kippbarer Druckentleerungsofen ausgebildet. Wie aus
Figur 1 hervorgeht, ist die Form des Ofens relativ platzraubend, was durch die Anbringung
des Induktors 4 verstärkt wird. Es besteht die Gefahr, daß sich im Einlaß, und zwar
insbesondere an der Einmündungsstelle 5 sowie am oberen Ende 6 Klumpen aus erstarrter
Schmelze bilden. Diese Gefahr besteht auch im Abfluß 3 aufgrund eines unzureichenden
Wärmetransportes vom Induktor 4.
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Man muß den Einlaß 2 und den Abfluß 3 oftmals mit einer Lanze durchstechen,
was zeitraubend ist und Beschädigungen verursachen kann. Auch erhält man mehrere
sogenannte schwache Punkte in der Konstruktion. Die Notwendigkeit einer erneuten
Ausfütterung oder eines erneuten Ausstampfens von Teilen des Ofens tritt häufig
auf, ebenso die Notwendigkeit einer Entschlackung. Der Ort der Anbringung des Einlasses
2 und des Abflusses 3 ist an die Lage des Induktors gebunden.
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Die Erfindung ist in Figur 2 dargestellt, in der in einer alternativen
Ausführung der herkömmliche Einlaß 2 durch einen Einlaß 7 ersetzt ist, der ein austauschbares
Rohr 8 enthält, das meistens aus keramischem Material besteht und das durch den
Deckel oder das Gewölbe 9 hindurchgeführt ist und im Herd 10 in einer Höhe endet,
die unter dem Schmelzenspiegel 11 liegt.
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In dieser Ausführungsalternative besteht der Abfluß aus dem bekannten
Abfluß 3. Der später beschriebene in Fig. 2 dargestellte Abflußteil ist bei dieser
Ausführungsalternative nicht vorhanden.
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Wie man insbesondere aus Fig. 2a erkennt, kann bei dieser Ausführungsalternative
der Einlaß 7 durch Drehen des Dekkels 9 im Verhältnis zum Abfluß 3 beliebig angebracht
werden. Er kann auch in der Mitte des Deckels angebracht werden, wobei eine Lageänderung
durch Drehen des Einlasses auf dem Flansch des Deckels erfolgt. Der Einlaß 7 mit
dem Rohr 8 kann leicht gegen einen geeigneten, vorgewärmten Austauscheinlaß ausgetauscht
werden.
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Bei einem Stillstand, d.h. wenn das Schmelzenniveau unverändert bleibt
und die Gefahr eines Rohrverschleißes besteht, kann der Einlaß 7 durch einen keramischen
Dichtungsstopfen 12 (Figur 5) ersetzt werden, der mit einer wassergekühlten (16)
Dichtung 13 am Dichtungsblech 14 und mit Dichtungsmasse 15 versehen ist.
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Die Öffnung im Deckel 9 bei weggenommenem Einlaß 7 kann zur Verschlackung
benutzt werden, was mittels bekannter Entschlakkungsvorrichtungen, wie Kratzer oder
Schaufeln, erfolgen kann.
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Dabei wird die Dichtungsfläche durch einen Ring mit Schlackenrinne
geschützt. Man braucht also nur den Abfluß 3 reinzuhalten, und die Anzahl schwacher
Punkte wird geringer. Die Lage des Induktors 4 spielt bei dieser Bauart eine kleinere
Rolle. Die Inspektion kann durch die oben genannte Öffnung geschehen.
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Das Rohr 8 kann bei Verschleiß leicht repariert oder ausgetauscht
werden.
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Der Einlaß 7 wird druckdicht und vakuumdicht an den Deckel 9 angeschlossen.
Der Ofen wird durch Druckluft oder Druckgas entleert, welche/welches beispielsweise
über eine Öffnung 17 (Figur 2a) zugeführt wird.
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Das Rohr 8 im Einlaß kann austauschbar gemäß Fig. 3 angeordnet sein.
Das Rohr 8 ist von einem Führungsstopfen 18 umgeben, und zwischen dem Führungsstopfen
18 und dem Rohr 8 ist eine nicht sinternde Fugenmasse 19 vorgesehen (Fig. )).
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Der Führungsstopfen 18 hat die Aufgabe, den Durchmesser des Rohres
8 in der Öffnung derart zu erweitern, daß das Rohr 8 auch dann herausgezogen werden
kann, wenn sich Schlacke am Rohr unterhalb des Führungsstopfens festgesetzt haben
sollte.
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In axialer Richtung zwischen dem Steuerstopfen und einem Blech 20
ist eine keramische Scheibe (Deckel) 21 angebracht, und zwischen diesem Blech 20
und einem anderen Blech 22 ist eine andere Dichtung 23 angebracht. Zwischen dem
Blech 20 und dem Rohrflansch 8a ist eine Dichtungsmasse 24 vorhanden, und um den
Flansch 8a herum ist ein Dichtungsblech 25 angeordnet. Die Fugen werden durch Kühlwasser
in Kühlwasserkanälen 26 gekühlt.
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Das Rohr 9 kann ein keramisches Rohr sein oder aus extrudiertem Material
bestehen. Wie man sieht, ist die Fuge für das Rohr 8 am Deckel 9 (ig. 3) lösbar,
und das Rohr kann einfach ausgetauscht oder repariert werden oder beim Stillstand
durch einen Dichtungsstopfen 12 (Figur 5) ersetzt werden.
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Die Figuren 4 und 4a zeigen ein Hochofenschloß 27 zur Notentleerung
oder zur Entleerung des Ofens bis auf einen gewissen Sumpf (siehe auch Figur 2).
Figur 4a zeigt zwei Entleerungsöffnungen 28, 30, von denen die untere 28 zur Gesamtbziehungsweise
Notentleerung und die obere 30 zur Entleerung bis auf ein gewisses Sumpfniveau dient.
(zeigen der Lage dieser Öffnungen siehe Fig. 2) Natürlich können statt einer Notentleerungsöffnung
28 auch mehrere vorhanden sein. Fig. 4 zeigt die Betätigungseinrichtung für die
Grafitstopfen 29, mit denen die beiden Entleerungsöffnungen 28, 30 verschlossen
sind. Die Betätigung erfolgt durch einen hydraulischen Zylinder 31, der über eine
Gelenkverbindung 32 mit dem Grafitstopfen 29 verbunden ist. Der Stopfen 29 dichtet
in geschlossener Lage gegen einen Formstein 33 ab. Wie aus Figur 4a ersichtlich,
wird eine gleiche Vorrichtung für beide Öffnungen 28, 30 verwendet. Eine Rinne 33'
führt zu einer Abfüllpfanne 34. Das Sumpfniveau ist durch die Linie 35 angedeutet
und das Gesamtentleerungsniveau durch die Linie 36. Der Ofenkörper ist in Fig. 4a
durch die Linienführung 37 angedeutet.
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Bei einer zweiten Ausführung gemäß der Erfindung ist auch der Abfluß
38 mit einem Rohr 39 (Fig. 2) versehen, das durch das Gewölbe 9 hindurch in die
Schmelze hinunterreicht. Der Abfluß 38 und das Rohr 39 können so angeordnet sein,
wie dies für den Einlaß erläutert wurde und in Fig. 3 gezeigt ist. In diesem Falle
kann dann auch der bekannte Abfluß 3 entfallen, wodurch
die Anzahl
schwacher Punkte weiter vermindert wird. Das Durchstechen mit einer Lanze: ist nicht
mehr notwendig, und die Entschlackung und Inspektion oder Probeentnahme können durch
die Öffnung für den Einlaß 7 oder durch die Öffnung für den Abfluß 38 nach Entfernung
des Rohres 8 bzw. 39 vorgenommen werden. Der Abfluß 38 hat ein Abflußloch 40.
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Wie man erkennt, ist das Lagenverhältnis zwischen Einlaß 7 und Abfluß
38 fixiert und kann relativ zum Ofenherd/Ofentiegel durch Drehen des Deckels variiert
werden. Man kann die Lage des Einlasses bzw. des Abflusses relativ zum Dekkel und
damit auch die relative Lage zwischen Einlaß und Abfluß auch durch das Anbringen
von Blindflanschen 41, 42 verändern, welche gegen den Einlaß bzw. den Abfluß ausgetauscht
werden können. Einlaß und Abfluß können somit auch in einem Winkelverhältnis von
90° angebracht werden. Die Anzahl Blindflansche kann unterschiedlich sein und wird
nur durch den Platz am Deckel 9 begrenzt. Die Ofenkonstruktion gemäß der zweiten
Alternative mit austauschbarem Einlaß und Abfluß ist einfacher, billiger und sicherer,
als die Konstruktion gemäß der erstgenannten Ausführungsform. Auch das Ausfüttern
des Ofens wird leichter und billiger. Diese zweite Ausführungsform hat zwei schwache
Punkte weniger als die erste Ausführungsform, wodurch auch die Gefahr eines Schmelzendurchbruches
weiter verringert wird0 Eine Beschädigung infolge des Durchstechens mit einer Lanze
kann nicht mehr eintreten, da ein solches Durchstechen nicht mehr erforderlich ist.
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Der Ofen kann auch mit einem vakuumdicht angeschlossenen Meßgerät
für das Schmelzenniveau ausgerüstet sein, welches Meßgerät aus einer mit Wasserkühlung
44 versehenen Stange 43 besteht, die durch den Deckel 9 hindurchgeführt ist und
an deren Ende ein keramischer Schwimmer 45 angebracht ist.
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Das Schmelzenniveau 11 wird durch eine Anzeigevorrichtung 46 angezeigt.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können im Rahmen
des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.
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L e e r s e i t e