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Verfahren zur Erhöhung der Lebensdauer des Futters von bewegten Öfen
Es ist bekannt, Eisen, z. B. Roheisen oder Stahl, durch direkte Reduktion in chargenweise
betriebenen Trommelöfen zu gewinnen, in denen die aus Eisenerz, Reduktionsmitteln
und Zuschlägen bestehende Beschickung unmittelbar durch Feuergase beheizt wird.
In der gleichen Weise kann Eisen aus Schrott, Luppen oder anderem metallisches Eisen
enthaltendem Gut erschmolzen werden. Diese Verfahren, bei denen vorzugsweise mit
einer trockenen, zähflüssigen Kalkschlacke gearbeitet wird, stellen hohe Ansprüche
an die feuerfeste Auskleidung des Ofens. Doch konnten infolge Verwendung von eingebranntern
Dolomit als Ofenfutter schon Ofenreisen von i 5o bis 25o Chargen erzielt werden.
Durch die Erfindung gelingt es, die Haltbarkeit des Ofenfutters noch wesentlich,
d. h. auf etwa das Doppelte bis Dreifache der genannten Zahl, zu steigern. Die Erfindung
beruht auf der neuen Erkenntnis, daB zwischen dem Ofenmantel und dem Ofenfutter
Hohlräume auftreten, die entweder im Laufe des Betriebes entstehen oder schon gleich
bei Beginn der Ofenreise sich dadurch bilden können, daB das Ofenfutter in der Hitze
schwindet. Das Volumen der Hohlräume nimmt im Verlaufe der Ofenreise ständig zu,
weil in den Hohlräumen zwischen Futter und Eisenmantel des Ofens losgelöste Teile
des Futters oder durch Risse und Poren eindringendes Eisen infolge der Bewegung
des
Ofens ständig hin und her rollen und das Futter immer mehr angreifen und abnutzen.
Dazu kommt noch, daß das vom Ofenfutter losgelöste feinere Material durch unvermeidliche
aus den Hohlräumen in das Ofeninnere führende Spalten und sonstige Öffnungen herausfällt,
die sich namentlich an den Ofenköpfen bilden. Die in den Hohlräumen zurückbleibenden
gröberen Teile können dann ihre zerstörende Wirkung immer ungehemmter und stärker
ausüben.
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Von dieser Erkenntnis ausgehend, werden nach der Erfindung schädliche
Hohlräume zwischen Futter und Mantel des Ofens mit feuerfesten Massen ausgefüllt,
die durch Öffnungen im Ofenmantel in die Hohlräume eingebracht werden.
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Das Ausfüllen kann bereits bei Beginn der Ofenreise durchgeführt werden,
wenn zu befürchten ist, claß durch die Erhitzung des Futters und eine damit verbundene
Schwindung der feuerfesten Auskleidung Hohlräume oder Spalten zwischen Futter und
:Mantel entstanden sind. Auch kann es, gegebenenfalls des öfteren, erfolgen, z.
B. wenn sich während des Betriebes herausstellt, daß sich schädliche Hohlräume gebildet
haben, was sich z. B. daraus erkennen läßt, daß Rollgeräusche zwischen Ofenfutter
und Ofenmantel auftreten. Zweckmäßig wird erst die räumliche Ausdehnung und Erstrekkung
der Hohlräume mit geeigneten Untersuchungsmethoden festgestellt. Man kann z. B.
dadurch zu genauen und zuverlässigen Ergebnissen gelangen, daß in den Ofenmantel
Löcher mit geringem Durchmesser von etwa io oder 1a mm in geeigneten Abständen gebohrt
werden und daß mittels Sonden od. dgl., die durch diese Löcher eingeführt werden,
die Abstände zwischen Ofenmantel und Futter und die seitliche Erstreckung der Hohlräume
ermittelt werden. Auch akustische und elektrische Untersuchungsmethoden sind anwendbar.
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Darauf werden die Hohlräume dadurch beseitigt, daß durch Öffnungen
im Ofenmantel, die von vornherein vorgesehen werden können oder die nach Feststellung
der Hohlraumbildung an geeigneten Stellen z. B. durch Einschneiden geschaffen werden,
die Füllmasse eingebracht wird.
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Damit sie die Hohlräume möglichst dicht ausfüllt, kann sie bei geeigneter
Stellung des Ofens gegebenenfalls flüssig oder zähflüssig eingeführt, z. B. eingegossen
oder eingespritzt werden. Man kann auch staubförmige Massen verwenden, die in geeigneter
`''eise in die Hohlräume eingebracht, z. B. hineingeblasen werden. Zur besseren
Verteilung der Masse in den Hohlräumen kann der Ofen während des Einfüllens oder
anschließend oder abwechselnd mit dem Einfüllen bewegt, z. B. leicht vor und zurück
gedreht werden.
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Zweckmäßig werden für das Ausfüllen der Hohlräume Massen benutzt,
die mehr oder weniger schnell erhärten, z. B. werden Bindemittel, wie Wasserglas,
Mörtel, bituminöse Stoffe, wie Teer oder Pech, Salzlösungen od. d-1., den Massen
zugesetzt.
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Als :Masse können feuerfeste Stoffe, wie Schatnotte, Dolornit, Magnesit,
Kalk, Kieselsäure, Silicate natürlichen oder künstlichen Ursprunges, z. B. auch
Zement, verwendet werden. Bei Ofen, die nicht bei besonders hohen Temperaturen betrieben
werden, kann auch Füllmasse mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt von etwa
8oo bis goo° verwendet werden. In diesem Sinne ist im Rahmen der Erfindung der Begriff
"feuerfest" zu verstehen. Die Körnungen der Füllmassen können dabei zwischen ziemlich
feiner bis kleinstückiger Form, z. B. bis Nußgröße, variieren, etwa je nach der
Größe der auszufüllenden Hohlräume und der Einfüllöffnungen.
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In den Hohlräumen vorhandene losgelöste Teile des Ofenfutters oder
?Metallteile, die in die Hohlräume eingedrungen sind, können in die Füllmasse eingebettet
werden. Es ist also nicht notwendig, derartige feinere oder gröbere Körper vorher
aus den Hohlräumen zu entfernen. Als besonders vorteilhaft haben sich Füllmassen
erwiesen, die aus einem Gemisch feinkörniger bis kleinstückiger Schamotte bzw. Dolomit
und Schamottemörtel bestehen, wobei als Bindemittel Wasserglas dient. Auch Massen
aus Dolomit und Teer sind mit besonderem Erfolg verwendbar.
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Brauchbare Massen sind insbesondere solche, die gut einfüllbar sind,
verhältnismäßig leicht fließen und eine gewisse Plastizität aufweisen. Bei Ofen,
die mit hoher Temperatur betrieben werden, empfiehlt es sich, Massen von guter Feuerfestigkeit
zu verwenden. An die Feuerfestigkeit brauchen aber keine übermäßig hohen Anforderungen
gestellt zu werden, weil die eingefüllten Massen meistens in unmittelbarer Nähe
des Ofenmantels liegen und dadurch eine wesentliche Kühlung erfahren.
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Überraschenderweise zeigt es sich, daß Flüssigkeiten, die in den Massen
anwesend sind und die beim Erhitzen verdampfen, das Verfahren in keiner `''eise
stören. Die auftretenden Dämpfe können nämlich durch die geöffneten Sondenlöcher
und auch durch das Ofenfutter hindurch entweichen, ohne daß ein wesentlicher Gasdruck
auftritt.
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Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es während
des Betriebes bei heißem Ofen angewendet werden kann. Die Durchführung in der Hitze
ist sogar besonders empfehlenswert, weil dann im allgemeinen eine schnellere Erhärtung
der Massen eintritt. Die Ausfüllung der Hohlräume benötigt meistens nur eine ,verhältnismäßig
kurze Zeit von wenigen Stunden, so daß Unterbrechungen des Ofenbetriebes kaum eintreten.
' Im praktischen Betrieb hat sich gezeigt, daß nach dem Verfahren der Erfindung
behandelte Trommelöfen, die zur Durchführung des Stürzelberger Verfahrens der direkten
Eisengewinnung dienen, Ofenreisen über i Jahr ausgehalten hallen und daß die Ausfallzeiten
des Ofens auf etwa '/s der früheren Ausfallzeiten herabgedrückt werden konnten.
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Iii der gleichen Weise wie bei den Ofen für das Stürzelberger Verfahren
kann die Erfindung auch bei anderen bewegten Ofen angewendet werden, z. B. bei kontinuierlich
betriebenen Drehrohröfen oder auch chargenweise betriebenen Kippöfen bzw. Konvertoren,
Schaukelöfen oder Mischern, in denen
durch Bewegung des Ofenkörpers
ähnliche Beanspruchungen zwischen Mantel und feuerfestem Futter wie bei Trommelöfen
auftreten.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die "Zeichnung.
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Fig. t zeigt einen für das Stürzelberger Verfahren geeigneten Trommelofen
im Schnitt durch die Ofenachse; Fig. 2 ist eile Schnitt nach Linie A-A und 1«. 3
ein Schnitt nach Linie B-B in Fig. t. F 1,
i ist der Ofeinnantel, z.
B. aus Stahlblech, 2 das Ofenfutter, das in der Weise hergestellt wurde, daß in
den senkrecht gestellten Ofen eine Mischung von Teer und körnigem Dolomit zwischen
dem Ofenmantel und einer Verschalung eingestampft wurde. 1)1e Mischung wurde dann
bei waagerecht liegendem Ofen mittels für die Beheizung des Ofens vorgesehener Kohlenstaubbrenner
langsam eingebraittit, und es wurde die Blechverschalung nach dein Einbrennen, das
hei Temperaturen bis zu 1000 bis 120o° C vor sich ging, aus dem Ofen
entfernt. Der Ofen liegt mit Laufringen 3 auf Laufrollen .4. 5 ist ein auf dem Ofenmantel
befestigter Zahlikranz, über den der Antrieb des Ofens in bekannter Weise erfolgt.
Der Ofen ist auf einer Drehbühne aufgestellt, so daß abwechselnd beide Ofenköpfe
6 und 7 vor die (nicht gezeichnete) Kohlenstaubfeuerung gebracht werden können.
Ferner hat @r Zapfenpaare 8 und 9, die am Ofenmantel mittels der Versteifungen io
befestigt sind. Die Zapfenpaare dienen zum Aufrichten des Ofens, das in der Weise
geschieht, daß das eine Zapfenpaar sich in feststehende Böcke legt, während durch
ein Hebezeug, das am anderen Zapfenpaar angreift, der Ofen in eine schräge oder
senkrechte Lage gehoben wird.
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Im Betrieb wurden nach etwa Zoo Chargen polternde Geräusche zwischen
Ofenfutter und Ofeninalitel vernehmbar. Durch Sondenlöcher wurde festgestellt, (laß
das Ofenfutter auf seiner Außenseite so weit abgenutzt war, wie aus der Kurve a
in Fig.2 ersichtlich ist. Ähnlich wurde nach 300 Chargen eine Abnutzung im Bereich
der Schnittlinie B-B festgestellt, die die Kurve h in Fig. 3 wiedergibt. Die Sondenlöcher
sind in Fig. t, 2 und 3 mit t i bezeichnet.
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Zur Ausfüllung der Hohlräume wurden jedesmal Ottnungen 12 in den Ofenmantel
geschnitten, und es wurde eilte Füllmasse aus Schamotte, Schamotteinörtel und Wasserglas
durch einen auf die Offnungen aufgesetzten Trichter 13 in die Hohlräume eingefüllt.
Elite wesentliche Abkühlung des Ofens fand dabei nicht Matt. 1)as Einfüllen dauerte
etwa 4 bis i o Stunden. Es ergab sich, daß das auf diese Weise \e#i-st:irkte Futter
noch %%-eitere 300 Chargen aushielt, ohne daß die Hohlraumbildung erneut
schädliche Ausmaße annahm.
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Die Einfüllöffnungen können je nach Bedarf während des Betriebes in
den Mantel eingeschnitten werden. Im allgemeinen genügen runde Einfüllöffnungen
von too bis 12o mm Durchmesser oder Öffnungen eckiger Form von entsprechender Größe.
Es ist aber auch möglich, die Öffnungen und gegebenenfalls auch die Sondenlöcher
schon bei der Konstruktion des Ofens vorzusehen. Die Öffnungen sind durch aufsetzbare
oder anschraubbare Deckel verschließbar. Die Sondenlöcher können ständig offen bleiben
oder z. B. durch Bolzen oder Schrauben verschließbar gestaltet werden.