DE894700C - Verfahren und Einrichtung zur Verminderung des Gewoelbeverschleisses von Herdschmelzoefen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Verminderung des Gewoelbeverschleisses von Herdschmelzoefen

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DE894700C
DE894700C DEU1026A DEU0001026A DE894700C DE 894700 C DE894700 C DE 894700C DE U1026 A DEU1026 A DE U1026A DE U0001026 A DEU0001026 A DE U0001026A DE 894700 C DE894700 C DE 894700C
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DE
Germany
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vault
furnace
air
protective gas
wear
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Expired
Application number
DEU1026A
Other languages
English (en)
Inventor
John Hugh Chesters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
United Steel Companies Ltd
Original Assignee
United Steel Companies Ltd
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Filing date
Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/002Siemens-Martin type furnaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Description

  • Verfahren und Einrichtung zur Verminderung des Gewölbeverschleißes von Herdschmelzöfen Bei Siemens-Martin-Öfen, wie sie; zum, Schmelzen und Raffinieren von Stahl verwendet werden und auch bei anderen Herdöfen, z. B. solchen zum Schmelzen von Glas, Kupfer od. dgl., treten häufig Gewölbeschäden auf, die zu unangenehmen, Betriebsunt@erbrechungen führen. Die durchschnittliche Lebensdauer eines aus Silikatsteinen bestehenden Siemens-Martin-Ofen-Gewölbes beträgt nur etwa ro Wochen. Das Gewölbe verschleißt dabei in der Regel nicht gleichmäßig, sondern bevorzugt an bestimmten Stellen, meist mehr im Mittelteil als an den Stirnseiten und gewöhnlich nahe an der Rück- und Vorderseite des Ofens. Die Fläche dicht am Stichloch, das etwa in der Mitte der Rückseite des Ofens liegt, ist meist dem stärksten Angriff ausgesetzt.
  • Es hat sich gezeigt, daß dieser örtliche Gewölbeverschleiß im wesentlichen durch dien Anprall der Flammen und der staubhaltigen Gase an das Gewölbe verursacht wird. Dabei wird der Verschleiß durch Eisenoxyd, Kalk und andere korrodierend wirkende Stoffe erhöht, die durch die Gase von ,der Oberfläche der Charge mitgerissen werden. Die Neigung der Gase, nach oben zu steigen und das Gewölbe zu ,beaufschlagen, wird durch chargierten Schrott usw. verstärkt. Außerdem ergibt das Mitreißen der Gase durch die Flamme einen Rückstrom von mit Korrosionsstoffen beladenem Rauchgas, der mit dem Gewölbe in Berührung kommt.
  • 'Es ist schon oft versucht worden, den örtlichen Verschleiß der Herdofengewölbe zu vermindern, z. B.. durch die Verwendung von Silikatsteinen mit besonders niedrigem Flußmittelgehalt oder von basischen Steinen, z. B. Chrom-Magnesit-Steinen, an den gefährdeten Stellen. Mitunter werden auch Winddüsen zur Kühlung der Außenfläche des Gewölbes benutzt. Auch der Einbau von KühlschJangen ist.b:ereits vorgeschlagen worden.
  • Gemäß der Erfindung wird eine strömende Schutzga.sschicht .in einer der Flamme entgegengesetzten Richtung über die am stärkstem: verschleißgefährdete Gewölbefiäche geführt. Dadurch wird verhindert, daß die Flamme und die Rauchgase. mit dem Gewölbe überhaupt in Berührung kommen, vor allem aber, daß sie in einem Winkel auf das Gewölbe auftreffen und an ihm entlangziehen. Je größer die von der Schutzgasschicht bestrichene Gewölbefläche ist, desto geringer ist der Gesamtverschleiß des Gewölbes. Es ist sehr schwierig, das ganze Gewölbe durch die erfindungsgemäße Schutzgasschicht zu schützen. Die Lebensdauer des Gewölbes wird aber schon dadurch wesentlich erhöht, daß sich die Schutzgasschicht über eine verhältnismäßig kleine Fläche bewegt, die praktisch -immer im mittleren Drittel des Gewölbes liegt.
  • Als Gas für die Schutzgasschicht wird vorzugsweise Luft verwendet und nachstehend der Einfachheit halber als deren Hauptbestandteil angegeben. Gegebenenfalls kann auch Dampf oder sonst zur Verfügung stehendes Gas dafür benutzt werden.
  • Die Bewegung der Schutzgasschicht ist. wesentlich, um zu verhindern, daß durch die Konvektion und Wirbel.ung der Ofengase korrodierender Staub und Dampf an die Gewölbefläche gelangen. Andererseits darf sich dieSclultzgasschicht nicht zu schnell bewegen, weil- sie-söns#idie Verbrennungsgase mitreißt und bald nicht mehr aus reiner Luft, sondern, aus einer Mischung von Luft und Korrosionsgas besteht. Dadurch ist also die Geschwindigkeit begrenzt, mit .der die die Schutzgasschicht bildende Luft eingeführt werden kann. Dementsprechend vermindert sich die Reichweite- der Schutzgasschicht aus nur an einer Stelle in .den Ofen eingeführter Luft.
  • Bei kleineren Öfen hat es sich .bewährt, eine oder mehrere- Lufteinlaßöfnungen um den in einer Stirnseite des Ofens gelegenen Rauchgasabzug herum vorzusehen. Bei größeren Öfen biegt jedoch die so eingeführte Luft schon vor dem Mittelteil des Ofens keinen wirksamen Schutz mehr. Dieser Nachteil läßt sich überwinden, indem man weitere Luftmengen an verschiedenen Stellen längs des Ofens einführt, so daß sich :mehrere Schutzgasschichten ergeben, von, denen jede eine Fortsetzung der voraufgegangenen bildet.
  • Unabhängig davon, ob die Schutzgasschicht . durch eine oder mehrere Öffnungen von einer oder von mehreren auf der Ofenlänge gelegenen Stellen aus eingeführt wird, empfiehlt es sich, daß sie die ganze Boeit.e des Ofengewölbes schützt.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch einen kleinen Ofen, Fig.2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie II-II von Fig. i, Fig. 3 und 4 senkrechte Schnitte nach .den Linien III-III bzw. IV-IV von Eig. i und Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. i .durch einen .abgewandelten Ofen.
  • In dem Ofen nach Fig. i bis 4 sind der Herd i, die Vorderseite 2 und die Rückseite 3 von üblicher Gestalt. Wie üblich, sind Chargieröffnungen 4 in der Vorderseite und ein Stichloch 5 in der Rückseite vorgesehen. Ein Brenner 6 ist .durch eine Stirnwand eingeführt. Die. Rauchgase strömen durch einen Abzug 7 in der gegenüberliegenden Stärnwand und fließen durch einen, Schlackenfang 8 zu einem Rekuperator g. Die Luft wird dem Rekuperator g durch ein Rohr io zugeiführt. Sie gelangt nach der Vorwärmung üb-eir,den Kanal i i zu zwei senkrechten Kanälen-i2 in der den Rauch gasalbzug 7 aufweisenden Stirnwand. Die Kanäle i2 sind oben durch einen. Querkanal 13 verbunden und ergeben mit diesem einen Lufteinlaß 14 von umgekehrter U-Form. Das Gewölbe 15 wölbt sich in Längs- und Querrichtung, so daß es oberhalb des Schmelzspiegels Teil eines Hallbeilipsoi.ds ist.
  • Die Luft wird dem Ofen. als Halbkreiss.trom von der Abgasöffnung her entgegen der Richtung des auf .der anderen Seite einströmenden Brenngases zugeführt. Sie bildet längs des Gewölbes'und der Seitenwände eine strömende Schutzgasschicht. Mit abnehmender Geschwindigkeit das Stromes nimmt diese Schutzgasschicht ab, da beständig Luft durch Einwärtsbewegung vom Gewölbe und den. Seitenwänden und durch Berührung mit dem Brennstoff verlorengeht, wie das durch diel Pfeile 16 in Fig. i, 2 angedeutet ist. Vom Querschnitt durch den Ofen aus gesehen entstehen durch die Maßnahmen nach der Erfindung drei Zonen. (Fig. 4), nämlich eine Fla.mmzone 17, :die von einer Zone 18. aus Rauchgas und Flammgas umgeben ist, während .die Zone i8 wiederum von einer in entgegengesetzter Richtung ziehenden Luftzone ig umgeben, ist. Die Zonengrenzen sind in der Praxis nicht so. klar wie in der Darstellung nach Fig.4. Die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft muß der Form insbesondere des Gewölbes angepaßt sein, um übermäßige Luftverluisbe zu vermeiden und 'die Aufrechterhaltung einer genügenden, Luftschicht an der zu schützenden Gewölbefläche zu gewährleisten. Diese Fläche ist durch die Linien A, B in Rig. 2 umgrenzt, @dio sich von der Mittellinie C aus in einem Abstand gleich einem Viertel der Gesamtofenlänge von der Spitze des Brenners 6 bis zur Mündung der ö'ffnung 7 befinden. Bei dem dargestellten Ofen bedeutet das, daß die Schutzgasschicht sich über mindestens drei Viertel der Gesamtofenlänge von der Abgasöffnung aus hält. Die Gewöl,beoberfläche muß in der Strömungsrichtung der Schubzgasschicht ärodynarnischs möglichst glatt sein. Das Gewölbe des Ofens nach Fig. i bis 4 ist beständig und fließend längs gewölbt, ohne .dem Schutzgasstrom mit Hindernissen oder plötzlichen Abbiegungen zu begegnen. Das Gewölbe kann in der Stromri.ehtung auch ganz erben sein. Es :darf nur keinen plötzlichen Bruch des Wölbkurvenverlaufs aufweisen.. Wenn. beispielsweise das Gewölbe 15 nur über die Mittelstrecke zwischen den Linien A, B flach wäre, würde der Stromlinienverlauf ibei B plötzlich unterbrochen mit der Wirkung, daß :die angestrebte Schutzgasschicht verlorenginge. Ebenso dürfen dem Schutzgasstrom keine Schultern oder sonstigen Erhebungen entgegenstehen. Andererseits bedarf die Ciewölb:efläche keiner besonderen Glätte im Sinne einer PolituT, vielmehr ist unter ärodynamische Glätte in denn hier verstandenen Sinn nur das: Fehlen plötzlicher Übergänge zwischen Kurvenabschnitten verschiedener Radien sowie von sonstigen Hindernissen für den glatten Verlauf dies Schutzgasstrames zu verstehen.
  • Die nach :der Erfindung erzeugte Schutzgasschicht bietet den weiteren Vorteil, daß :die Luft selbst Wärme vom Gewölbe und den Wänden aufnimmt, so daß sich ohne zusätzliche -Elrhitzung :des Gewölbes die Flammtempeeratur erhöhst.
  • Die bekannten Siemens-Martin-Öfen sind durchweg umsteuerbar und mit Wärmespeichern ausgerüstet. Nicht umsteuerbare Öfen mit Rekuperatoren sind wenig im Gebrauch, weil mit Rekuperatoren sim allgemeinen keine genügende, Vorwärmung der Verbrennungsluft zu erzielen ist.. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Luft beim Bestreichen des Gewölbes und der Windei vorgeheizt. Damit wird es nun praktisch möglich, nicht umsteuerbare Öfen mit Rekuperatoren, z. B. den Ofen nach Fig. i bis 4, zum Schmelzen von Stahl zu verwenden. Die Ofen können, auch: mit Kohlenstaub befeuert werden.
  • Der Ofentyp nach Fig. i bis 4 kann in mehrfacher Hinsicht abgewandelt "verden. Beispielsweise kann die Luft in Form mehrerer Ströme eingefÜhrt werden., die mehr oder minder einen Halbkreis um die Aibgasöffnung bilden, und nicht in Form eines einzigen Stromes.
  • Wie bereits erwähnt, eignet sich die Anordnung nach Fig. i bis 4 vornehmlich für kleinere Öfen-Bei größeren Ofen wird ein Teil der Luft durch einen Einlaß 14, der Rest durch Öffnungen oder Schlitzego im Gewölbe 15 an Stellen in der Nähe des Brennstoffeintritts eingeführt (s. Fig. 5), wobei die Öffnungen. oder Schlitze so angeordnet sind, daß :die Zusatzluft die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Schutzgasschicht aufrechterhält. In diesem Fall sind drei hintereinandergeschaltete, ineinander übergebende Schutzgasschichten vorgesehen. Die von jeder Schicht bestrichene Fläche a5 ist in der Stromrichtung beständig gekrümmt.
  • Die zur Bildung der Schutzgasschicht erforderliche Luftmenge macht einen. wesentlichen Teil der zur Verbrennung erforderlichen Luft aus. Daher ist die Vorwärmung der Luft vor ihrem Einlaß zu empfehlen. Wird statt Luft Dampf oder ein anderer Gas verwendet, so muß natürlich außerdem die erforderliche Verbrennungsluft vorhanden sein.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verminderung des Gewölbe verschleißes von Herdschmelzöfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenrichtung des Ofens entgegen und in innigem Kontakt mit der Gewölbefläche eine zusammenhängende Schutzgasschichtdurch den Ofen. geführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, :daß die Schutzgasschicht aus Luft besteht, die sich an den zu schützenden Stellen des Gewölbes erhitzt und Teil der erforderlichen Verbrennungsluft wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch. i und a, dadurch gekennzeichnet, daß :das Schutzgas an mehreren Stellen in den Ofen eingeführt wird und mehrere sich bewegende und ineinanderfließende Schutz ,gassch.ichten bildet.
  4. 4. Herdschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, geikennzeichnet durch einen Brenner in. .einer der Stirnseiten .des Ofens, einen Rauchgasahzug in der anderen Stirnseite,, ein mindestens über drei Viertel seiner Länge innen ärodynamisch glattes Gewölbe- und eine oder mehrere Lufteinlaßöffnunigen um den Rauchgasabzug herum. Herdschmelzofen nach Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Gewölbe des Ofens Öffnungen für die Einführung von Luft zur Bildung eines oder mehrerer Schutzgasschichten vorgesehen: sind. .
DEU1026A 1949-12-05 1950-09-03 Verfahren und Einrichtung zur Verminderung des Gewoelbeverschleisses von Herdschmelzoefen Expired DE894700C (de)

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DEU1026A Expired DE894700C (de) 1949-12-05 1950-09-03 Verfahren und Einrichtung zur Verminderung des Gewoelbeverschleisses von Herdschmelzoefen

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DE (1) DE894700C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1089174B (de) * 1953-05-15 1960-09-15 Demag Elektrometallurgie Gmbh Elektrischer Ofen zur Durchfuehrung metallurgischer Reaktionen mit staubfoermigem Moeller
DE1188103B (de) * 1956-05-19 1965-03-04 Demag Elektrometallurgie Gmbh Verfahren zum Schuetzen der feuerfesten Zustellung, insbesondere des Ofengewoelbes eines Lichtbogenofens gegen ueberstarke Waermestrahlung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1089174B (de) * 1953-05-15 1960-09-15 Demag Elektrometallurgie Gmbh Elektrischer Ofen zur Durchfuehrung metallurgischer Reaktionen mit staubfoermigem Moeller
DE1188103B (de) * 1956-05-19 1965-03-04 Demag Elektrometallurgie Gmbh Verfahren zum Schuetzen der feuerfesten Zustellung, insbesondere des Ofengewoelbes eines Lichtbogenofens gegen ueberstarke Waermestrahlung

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