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Gewölbe für Industrieöfen, insbesondere Gaszuggewölbe bei Siemens-Martin-Ofen
Die Erfindung betrifft ein Gewölbe aus hochfeuerfesten Steinen, wie Magnesit- oder
Chrommagnesitsteinen, für Industrieöfen oder deren Teile, insbesondere für die Gaszüge
von Siemens-Martin-Ofen, bei welchem Teile des Gewölbes verzahnt ausgebildet sind.
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Die Gewölbe von Industrieöfen, insbesondere die Gewölbe der Gaszüge
bei Siemens-Martin-Ofen, wurden bisher, soweit sie die Form von Tonnengewölben,
also Gewölben von halbkreisförmigem Querschnitt, aufweisen, in Form übereinanderliegender
Ringe aus feuerfesten Steinen, z. B. aus Magnesit oder Chrommagnesitsteinen, ausgeführt.
Bei Verwendung von feuerfesten Steinen kleiner Abmessungen, wie sie für die Ringbauweise
angewendet werden, ist die Raumbeständigkeit der Steine von entscheidender Bedeutung;
schon ein geringes Schwinden der Steine führt zu einem vorzeitigen Verschleiß oder
gar zu den gefürchteten Einstürzen der Gewölbe. Darüber hinaus ist der vorzeitige
Verschleiß der Gewölbe noch. auf eine Vielzahl von Erscheinungen und thermischen
sowie chemisch-physikalischen Einflüssen zurückzuführen. Besonders stark macht sich
ein frühzeitiger Verschleiß bei den Gewölben der Gaszüge von Siemens-Martin-Ofen
bemerkbar. Bekanntlich werden auch diese vornehmlich in Form von Tonnengewölben
mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Gewölbe mit übereinanderliegenden
Ringen ausgeführt.
Durch übermäßig hohe Temperaturspitzen in den
Gaszügen wird ein Nachschwinden der Gewölbesteine verursacht, was ein Ablösen der
Ringe voneinander und eine Gewichtsverlagerung im Gewölbe zur Folge hat. Die Steine
hängen dann am Gewölbescheitel durch, werden durch die Gewichtsverlagerung abgedrückt
und ergeben eine unerwünschte rauhe Oberfläche, die in der Folge durch die Angriffe
der Gasflamme und den mitgeführten Ofenstaub stark überbeansprucht wird. Daraus
ergibt sich ein sehr gefürchteter Zerstörungsherd, der einen übermäßig starken Steinabbau
zur Folge hat.
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Eine andere Ursache des vorzeitigen Gewölbeverschleißes bei Gaszügen
von Siemens-Martin-Ofen ist darin gelegen, daß durch die Mächtigkeit des gesamten
Steinmaterials im Unterofen Futterschübe hervorgerufen werden. Da die Gewölberinge
lose übereinanderliegen, ergeben schon geringfügige Futterschübe Gewichtsverlagerungen,
die zu Steinabdrückungen und damit zum vorzeitigen Futterverbrauch führen. Schließlich
treten auch Verschleißerscheinungen besonderer Art in dem Gaszuggewölbeteil auf,
der über dem senkrechten Gaskanal liegt. Hier werden oft ganze Ringpartien abgebaut.
Die Ursache dieses völlig abnormalen Verschleißes gerade an dieser Stelle ist zwar
wissenschaftlich nicht vollkommen geklärt; Tatsache ist aber, daß der Verschleiß
des Gaszuggewölbes gerade an der vorerwähnten Stelle sehr hoch ist Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit der z. B. aus hochwertigen,
feuerfesten Steinen, wie Magnesit- oder Chrommagnesitsteinen, aufgeführten Industrieofengewölbe,
insbesondere der Gaszuggewölbe von Siemens-Martin-Ofen, zu verbessern. Erreicht
wird dies dadurch, daß das in- bekannter Weise halbkreisförmigen Querschnitt aufweisende
Gewölbe wenigstens in seiner inneren, die Gewölbeleibung bildenden Partie verzahnt
ausgebildet ist.
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Die Verzahnung von Teilen eines Gewölbes bei Industrieöfen ist zwar
bekannt. Es handelt sich hier aber immer nur um Stichbogengewölbe und um die Verzahnung
einzelner quer zur Längsrichtung des Gewölbes verlaufender Gewölbeteile, z. B. um
die verzahnte Ausbildung der Stirnpartie eines Stichbogenform aufweisenden Gaszuggewölbes
zu dem Zweck, das Zusammenbacken der Steine an der Stirnwand zu begünstigen, oder
um die verzahnte Ausbildung der Rippen einer Rippendecke, wie sie sich aus dem Steinverband
der Gewölbeteile zwischen den Rippen ergibt. In beiden bekannten Fällen wird aber
weder die Vergrößerung der Haltbarkeit des Gewölbes, insbesondere in der Innenpartie,
angestrebt bzw. erreicht, noch die eingangs dargelegten Nachteile beseitigt, die
den bisher bekannten Tonnengewölben in Ringbauweise anhaften.
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Die Intensität der Verzahnung richtet sich nach den jeweiligen Bedürfnissen.
Zweckmäßig ist das Gewölbe in dem hochbeanspruchten Teil bzw. den hochbeanspruchten
Teilen in der ganzen Stärke, in dem geringer beanspruchten Teil bzw. den geringer
beanspruchten Teilen dagegen nur in der inneren Bogen-oder Ringpartie verzahnt ausgebildet.
Von einer solchen Aufteilung der Verzahnung kann mit Vorteil, insbesondere bei den
Gewölben von Gaszügen` lief Siemens-Martin-Ofen, Gebrauch gemacht werden. Ein solches
Gaszuggewölbe besteht in dem an die Gaszugmündung anschließenden Teil aus zwei Ringen,
von denen der innen liegende eine wesentlich größere Stärke aufweist und verzahnt
ausgebildet ist, während der übrige, insbesondere über dem senkrechten Gaszugkanal
befindliche Gewölbeteil einheitlich in seiner ganzen Stärke eine verzahnte Ausbildung
besitzt.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Gewölbe von halblcieisförmigem Querschnitt für einen Gaszugkanal eines Siemens-Martin-Ofens
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt den Gaszug mit dem erfindungsgemäßen Gewölbe in drei
Variationen im Längsschnitt; in Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie II-II der
Fig. i und in Fig.3 ein Querschnitt nach Linie III-III bzw. IIIa-IIIa der Fig. i
dargestellt.
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i ist der schräg zum Herdraum verlaufende Gaszugteil, 2 dessen herdseitig
gelegene, durch Kühlrohre 3 gekühlte Mündung und 4 der senkrechte Gaszugkanal. Das
halbkreisförmigen Querschnitt aufweisende Gewölbe des Gaszuges besteht im Gewölbeteil
A aus zwei Ringen 5, 6, von denen der innere Ring g eine wesentlich größere Stärke
aufweist als der äußere Ring 6. Der innere stärkere Ring 5 ist verzahnt ausgebildet,
d. h. die Gewölbesteine sind in dieser Ringpartie so verlegt, daß sie im Querschnitt
ineinandergreifen, also eine Verzahnung bilden (Fig.2). Der äußere Ring 6 besteht
aus einer Schar von in Ringform nebeneinander verlegten Steinen. Außerdem sind die
Gewölbesteine des, Ringes 5 zueinander im Verband verlegt und zu den Gewölbesteinen
des Ringes 6 versetzt, wie dies insbesondere Fig. i zum Ausdruck bringt.
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In dem Teil B ist das Gaszuggewölbe in seiner ganzen stärke in Verzahnung
und überdies auch im Verband verlegt.
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Auch Teil C stellt ein Gaszuggewölbe dar, das in seiner ganzen Stärke
verzahnt und überdies im Verband verlegt ist. Die Verzahnung ist hier gegenüber
dem Teil B eine intensivere, indem Steine von größerer Breite im Verband tiefer
ineinandergreifen.
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Die Ausführungen A, B, C können sowohl für sich als auch in
geeigneter Kombination angewendet werden. Von der kombinierten Anwendung kann man
insbesondere dort mit Vorteil Gebrauch machen, wo das Gewölbe in verschiedenen Abschnitten
verschieden stark beansprucht wird, z. B. bei Gaszuggewölben, indem A im
vorderen Kanalteil und B oder C im hinteren Kanalteil, insbesondere über
dem senkrechten Gaszugkanal 4, angeordnet wird, also in jenem Gewölbeteil, der,
wie bereits ausgeführt, einer besonders starken Beanspruchung unterliegt. Natürlich
können auch alle drei Gewölbebauarten A, B, C zweckmäßig in der in Fig. i
dargestellten Folge bei einem. Gaszuggewölbe vorgesehen werden.
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Der Fugenbaustoff kann beliebig gewählt werden. Im allgemeinen wird
man die Verlegung der Gewölbesteine unter Verwendung von Einlagen aus glatten oder
gerippten Blechen, Drahtgeflechten, Pappe
u. dgl. vornehmen. Die
Steinformate werden den Eigenschaften des verwendeten Steinmaterials, z. B. Magnesit-
und Chrommagnesitmaterial, entsprechend gewählt. Wie aus Fig. i bis 3 ersichtlich
ist, verlangt die verzahnte Ausführung der Gewölbe keinerlei Sonderformate; vielmehr
ist mit wenigen Steingrößen vollkommen das Auslangen zu finden. Die verzahnte Gewölbeausführung
verursacht daher keinerlei Mehrkosten und hat überdies den Vorteil, daß sie den
eingangs erwähnten Verschleißerscheinungen weitgehend entgegenwirkt. Zudem werden
die Steine durch die Verzahnung zu einem festen Block zusammengeschlossen und können
sich daher weder einzeln noch partienweise ablösen, wodurch die Lebensdauer der
Steine wesentlich gesteigert wird.