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Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Schmelzöfen, insbesondere
Siemens-Martin-Öfen Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung
der Schmelzergebnisse in metallurgischen Herdöfen, z. B. Martin-öfen, die mit kalten,
hochwertigen Gasen, wie z. B. Koksofengas, beheizt werden.
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Es ist bekannt, daß es notwendig ist, die bauliche Ausbildung, insbesondere
der Gaskanäle, derart vorzunehmen, daß auch bei verminderter Gaszufuhr das Gas noch
mit genügender Geschwindigkeit und in @entsprechender Richtung der Oberfläche des
Bades im Ofen zuströmt und hierfür lange Gaszüge in den Köpfen anzuordnen. Soweit
das Gas als kaltes, hochwertiges Gas dem Ofen durch Düsen zugeführt wird, ist es
weiter bekannt, diese Düsen für die verschiedenen Zwecke ausschwenkbar zu gestalten.
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Mit diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist man jedoch nicht
in der Lage, zu Beginn des Schmelzprozesses mit möglichst geringer Gasgeschwindigkeit
unter oxydierender Wirkung des Gas-Luft-Stromes zu arbeiten und später unter Verminderung
der Gaszufuhr die Gasgeschwindigkeit zu erhöhen, um dem Gasstrom die erforderliche,
nach dem Bad geneigte Richtung zu geben und die Haupttemperatur im Ofen mehr nach
der Mitte zu zu verlegen, wobei gleichzeitig die oxydierende Wirkung der Flammgase
aus metallurgischen Gründen zu verringern ist. Zu Beginn des Schmelzprozesses ist
es außerdem zweckmäßig, -den Gasstrom nicht zu niedrig über die Feuerbrücke wegstreichen
zu lassen, um hierdurch eine gute Vormischung von Gas und Luft und schnell eine
hohe Temperatur zu .erzielen.
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Solche Arbeitsweise ist nur dadurch zu @erreichen, daß das Gas in
mindestens zwei in ihrer Höhe zueinander und zur Feuerbrücke veränderlichen gleichen
oder ungleichen Teilströmen dem Bade in entsprechender Menge und unterentsprechendem
Winkel zugeführt wird. Zur Durchführung sind die heute verwendeten Düsten nicht
geeignet. Die Erhöhung der Gasgeschwindigkeit bei vermindertem Gasverbrauch kann
jetzt nur durch Verkleinerung des Düsenquerschnittes erzielt werden. Diese Verkleinerung
würde ein ÄIuswechseln der Düsen bedeuten, das praktisch infolge der damit verlorenen
Zeit und Arbeit nicht in Frage kommen kann. Die Verlegung des Gasstromes mehr nach
der Mitte oder der Seite hin läßt sich wiederum. nicht durchführen, weil :ein Heben
und Senken der Düsen ebenfalls praktisch nicht durchführbar ist.
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Bei den heutigen Verhältnissen kann erst recht nicht die oxydierende
oder reduzierende Wirkung der Flamme geändert werden. Diese Änderung wird erfindungsgemäß
durch Änderung des Winkels zwischen Düse und Ofenwand, in der die Düse sitzt, erreicht.
Es hat sich herausgestellt, daß beim Heben der Düse
oder bei vergrößertem
Neigungswinkel die Vormischung wächst, die Luft besser an das Gas heran kann, das
Gas also schneller verbrennt, da das Gas mehr in den Luftstrom hineingedrückt wird.
Beim Senken der Düse oder Verkleinern des Neigungswinkels tritt das Gegenteil ein.
Die Gasverbrennung geht langsamer vor sich. Durch die schnellere Verbrennung kann
aber die Höchsttemperatur mehr zum einziehenden Kopf verlegt werden, während sie
bei langsamer Verbrennung zur Mitte und zum abziehenden Kopf hin verlegt wird. Diese
Verhältnisse bestehen an und für sich bei gleichbleibendem Gasverbrauch. Durch Änderung
des Gasverbrauches und hierbei wiederum durch Änderung der Gasgeschwindigkeit können
die Verhältnisse vielfach geändert werden.
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Diese Vorschläge werden mittels Düsen durchgeführt, die eine beliebige
Anzahl von Austrittsöffnungen mit gleichem oder verschiedenem Querschnitt bei beliebiger
Anordnung der Gaskanäle haben. Die Gaskanäle der Düsen können enAveder mit der S@eelenachse
zusammenfallen, parallel zu ihr liegen oder ungleich gerichtet, z. B. diagonal,
sein. Jede einzelne Düse läßt sich verdrehen, und zwar entweder um sich oder gleichzeitig
um sich und nach oben oder unten. Jeder Gaskanal jeder Düse ist für sich durch Schieber
oder Hahn absperrbar.
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Derartige Düsen sind in beiliegender Zeichnung in den Abb. i bis 6
dargestellt. Es bedeuten hierbei: Die Abb. i bis 3 die Anbringung solcher Düsen
mit mehreren Kanälen, bei denen die einzelnen Kanäle parallel zur Seelenachse der
Düse liegen, an einem Martin-Ofen; die Abb. 4 stellt eine Düse dar, die sowohl um
sich als auch nach oben undiunten durch die kugelförmige Ausgestaltung des mittleren
Teiles drehbar ist. Abb. 5 zeigt eine Düse, deren Kanäle diagonal verlaufen.
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An Hand der Abb. i und a sei die neue Arbeitsweise erläutert. In diesen
Abbildungen ist in den verschiedenen Schnitten ein lvartin-Ofen dargestellt, der
auf jeder Ofenseite zwei Düsen i und z mit je zwei Kanälen, bezeichnet 3, 4, 5 und
6, hat. Die beiden Austrittsöffnungen sollen z. B. gleichen Querschnitt haben. Die
Austrittsöffnungen je einer Düse sind so gezeichnet, daß die aus ihnen entweichenden
Gasströme einen verschiedenen Abstand zur Feuerbrücke 7 besitzen. Die aus den Gaskanälen
3 und 6 kommenden Gasströme streichen unmittelbar üb-er die Feuerbrücke weg, wie
durch die strichpunktierte untere Linie in Abb. i angedeutet ist, während die Gasströme
aus 4 und 5 noch Luft zwischen sich und der Feuerbrücke streichen lassen. Die Richtung
dieser Gasströme ist durch die obere strichpunktierte Linie angegeben. Die Gasströme
aus 3 und 6 wirken reduzierend, die aus 4 und 5 oxydierend. In dem Augenblick, wo
man mit geringerer Gasmenge, aber gleichbleibender oder größerer Gasgeschwindigkeit
arbeiten will, schebert man einen Teil der Gaskanäle ab, um das Gewünschte zu erreichen.
Welche Kanäle hierbei abzuscbiebern sind, richtet sich natürlich danach, ob mehr
oxydierend oder reduzierend geschmolzen werden soll; in ersterem Falle wird mit
den Kanälen 3 und 6, in letzterem Falle mit den Kanälen 4 und 5 gearbeitet. Stellt
es sich heraus, daß diese reduzierende oder oxydierende Wirkung nicht ausreicht,
kann man als weiteres Hilfsmittel die Düsen um ihre Achsen drehen und erreicht auf
diese Weise das Endziel. Im äußersten Falle würden 3 und 4 bzw. 5 und 6 senkrecht
übereinanderliegen. Dasselbe, was man mit je zwei Austrittsöffnungen meiner Düse
Herreichen kann, läßt sich auch mit einer größeren Anzahl von Austrittsöffnungen
erzielen. Es ist selbstverständlich auch möglich, bei Benutzung nur einer Austrittsöffnung
je Düse durch die @exzentrische Verlegung der Austrittsöffnungen zur Düse durch
das Drehen der Düse um ihre Achse den Gasstrom zu heben oder zu senken; allerdings
kann dann nicht die Gasgeschwindigkeit, selbst bei verringertem Gasverbrauch, .erhöht
werden. Andere Möglichkeiten zeigen, wie bereits obren gesagt, die Abb. a bis 6.