-
Walzwerkstiefofen für Brammen und Blöcke Durch das Patent 896 358
ist ein Walzwerkstiefofen mit Heizung im Oberofen geschützt, bei dem ein zentral
zur Ofenmitte liegender ringförmiger Wirbel und eine mehrfache Teilumwälzung der
Abgase und eine praktisch gleichmäßige Bespülung der Zwischenräume des Wärmegutes
entsteht. Hierdurch werden auch die den Wärme abstrahlenden Ofenwänden abgekehrten
Blockoberflächen in zufriedenstellender Weise beheizt. Der durch den ringförmigen
Wirbel erzeugte Sog der Ofengase nach oben bietet besondere Vorteile, da dadurch
die Verbrennungsgase mehrfach umgewälzt werden und somit eine optimale Ausnutzung
des Heizgasaufwandes, ferner eine gleichmäßige und schnelle Erwärmung der Walzwerksblöcke
bzw. Brammen erreicht wird.
-
Gegenstand des Zusatzpatents ist eine weitere Ausbildung des Tiefofens
nach dem Hauptpatent. Gemäß der Erfindung ist jeder :Brenner als Doppelbrenner ausgebildet,
dessen Brennrohre parallel und horizontal nebeneinander oder übereinander in dem
die Verbrennungsluft zuführenden Brennerschacht angeordnet sind, zweckmäßig in den
Brennpunkten des ellipsenförmigen Brennerquerschnittes. Die beiden zu einer Brennereinheit
vereinigten Brennrohre können auch so angeordnet werden, daß sie mit ihrer Ebene
verschwenkt werden können, z. B. aus der-horizontalen Lage in die
senkrechte
Lage oder in eine Zwischenstellung. Auch kann der Anstellwinkel bei parallel untereinanderliegenden
Brennrohren zwischen o und 25'
vorgesehen werden, wobei der Anstellwinkel
um so kleiner.gehalten werden kann, je näher die Mittelachse nach der Längswand
zu verschoben ist.
-
Es ist besonders vorteilhaft, bei in horizontaler Ebene liegenden
Brennrohren die Heizgase dem nach der Ofenmitte zu liegenden Brennrohr mit höherer
Geschwindigkeit zuzuführen als dem nach der Ofenwand zu gelegenen und/oder das letztere
mengenmäßig stärker zu belasten als das nach der Ofenmitte zu liegende Brennrohr.
-
Gegenüber der Anordnung eines einzigen Brenners bringt der Doppelbrenner
nach der Erfindung erhebliche Vorteile für die Heizgasführung im Ofen. Es ist durch
diese Brennergestaltung möglich, die Bildung des Wirbelringes nach dem Hauptpatent
entsprechend den Erfordernissen des Betriebes zu beeinflussen, z. B. dadurch, daß
die einzelnen Brennrohre unterschiedliche. Brennstoffmengen oder den Brennstoff
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit oder Temperatur in die Brennermündung einwerfen.
-
Es ist zwar bekannt, mehrere Brenner in Abständen voneinander an den
Längsseiten eines Ofens anzuordnen. Diese Anordnung verhindert aber die Bildung
des Wirbelringes nach dem Hauptpatent, während sie durch den Brenner mit zwei Brennrohren
gefördert und seine Ausbildung verbessert wird.
-
Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung, und
zwar in Fig. i, q. und 7 Querschnitte, in Fig. 6 einen Längsschnitt und in Fig.
2, 3 und 5 Einzelheiten eines Tiefofens. Gemäß Fig. r ist der Brennerschacht 1q.
selbst, der die Brennrohre A und B aufnimmt, mit feuerfester Zustellung ausgekleidet
und je in eine der Stirnwände 12 und 12' eingeführt, während die beiden Brennrohre
A und B, aus hitzebeständigem Stahlrohr bestehend, in den Brennerschacht
14 hineinragen. An Stelle eines Brennrohres können auch mehrere mit kleinerem Durchmesser
verwendet werden. Die Brennrohre selbst sind mit einem Anstellwinkel a = o in paralleler
Anordnung eingebaut. Der Flammenstrahl von B wird nach Fig. 2 mit einem größeren
Winkel (-f- a) gegen die Wand 13' gedrückt, als der Winkel (-ä) von Brennrohr
A nach der Ofenmitte infolge der Flammenausbreitung abgelenkt wird. Die seitlichen
Komponenten auf den Strahl von B entstehen durch die zentrifugale Wirkung des Wirbels
und durch die aufwärts steigenden Abgase.
-
Die durch sie erzeugte Flamme bildet ebenfalls den im Hauptpatent
geforderten ringförmigen senkrechten Wirbel mit der Innenfläche NW aus, denn
die Resultierende R der Achsen der aus den beiden Brennrohren A und
B heraustretenden Flammen A' bzw. B' bildet praktisch einen der Seitenwand
zu geneigten aerodynamisch bedingten Anstellwinkel > o. Eine wesentlich über Null
hinausgehende konstruktive Anordnung des Brenneranstellwinkels bei Verwendung von
zwei parallelen Brennrohren je Brenner ist nicht besonders empfehlenswert, da die
Gefahr auftreten kann, daß die Flamme des nach der Seitenwand zu gelegenen Brennrohres
bereits zeitig durch die Wirkung des anderen Brennrohres nach der Längsseitenwand
des Ofens abgedrängt und die Längsinnenwand 13' bzw. 13 erreichen würde, ehe die
Flamme ausgebrannt ist. Das könnte zur Folge haben, daß diese Seitenwand stichflammenartig
von'dem Flammenstrahl des Brennrohres B getroffen und schneller abgenutzt würde.
Andererseits ist es zweckmäßig, den Abstand d der Brennrohre (Fig. 2) und damit
auch die Achse des elliptischen Brennerquerschnittes nicht unnötig zu vergrößern,
weil dann die dadurch verursachte Verbreiterung der Flammen auch die Innenfläche
des ringförmigen Wirbels NW unliebsam verkleinern würde.
-
Trotzdem kann auch bei einem Anstellwinkel a = o und paralleler Anordnung
von zwei Brennrohren je Brenner erfindungsgemäß die Wirkung des Flammenstrahles
von Brennrohr A auf den Flammenstrahl von Brennrohr B noch verstärkt werden, wenn
das Brennrohr A mit Heizgas höherer Geschwindigkeit beaufschlagt wird als das Brennrohr
B und/oder wenn das Brennrohr B
mengenmäßig stärker belastet wird als
das Brennrohr A. Voraussetzung für eine störungsfreie Bildung des erstrebten Ringwirbels
ist, daß die horizontale Ebene E-E' durch die Brennrohre A und
B
genügend nahe (e) an die Innenfläche des Ofendeckels 15 (Fig. 6) heranreicht,
wobei diese Innenfläche von den Brennerflammen nur so weit berührt wird, daß sich
Ablösungserscheinungen zwischen Deckelinnenfläche und Flammenoberfläche nicht ausbilden
können. Andernfalls würden derartige Ablösungserscheinungen zu unerwünschten Nebenwirbeln
führen. Die strömungstechnische Ausbildung des Tiefofens kann erfindungsgemäß noch
weiter verbessert werden, wenn ebenfalls unter Beibehaltung eines Anstellwinkels
a = o die beiden in einem Brenner parallel angeordneten Brennrohre von der horizontalen
Ebene E-E' (Fig. ..) nach der vertikalen Ebene E"-E"' (F ig. 5) gedreht werden,
so daß also das eine Brennrohr unter das andere zu liegen kommt, die beiden Achsen
des elliptischen Brennerschachtquerschnittes 1q. also gegeneinander vertauscht werden.
-
Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß sich die Breite des ringförmigen
Hauptwirbels im Verbrennungsraum vermindert und den vom ringförmigen Hauptwirbel
eingeschlossenen Raum NW (Fig. q.) vergrößert. Dadurch wird aber gleichzditig die
dynamische Kraft des Soges, der vom Boden an aufwärts in Richtung der Ofenachse
die Verbrennungsgase heraufführt, vergrößert.
-
Am Wesen der Erfindung, also der Erzeugung eines ringförmigen Wirbels
in der beschriebenen Auswirkung auf den Ofengang, wird nichts geändert, wenn, wie
im letzteren Falle, also bei Übereinanderanordnung der parallelen Brennrohre (Fig.
q. und 5), der Anstellwinkel der Brenner von a = o nach a = 25° vergrößert wird,
je nachdem
die Brenneröffnung von der Seite nach der mittleren
Längsachse zu verschoben wird (Fig. 7), oder wenn das Heizgas dem oberen Brennrohr
mit höherer Geschwindigkeit und in größerer Menge zugeführt wird als dem darunterliegenden
parallel zu ihm angeordneten Brennrohr.
-
Die Pfeile in den Zeichnungen geben die Richtung der Gase an.
-
Tieföfen werden in der Regel bevorzugt mit Schwachgas, insbesondere
mit Hochofengichtgas, betrieben, wobei das Schwachgas und die Verbrennungsluft in
vorgewärmtem Zustande den Brennern zugeführt werden. In solchen Fällen läßt sich
eine Beeinflussung des ringförmigen Wirbels auch dadurch erreichen, daß, gegebenenfalls
bei gesteigerter Heizgasvorwärmung und/oder Vorwärmung der Verbrennungsluft, dem
einen Brennrohr des Brennrohrpaares eine entsprechende Menge nicht vorgewärmten
Heizgases zugeführt wird. Im Falle der Fig. i würde man dem nach der Ofenwand zu
gelegenen Brennrohr B nicht vorgewärmte Heizgase zumischen.