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Hängedecke für Industrieöfen Die Erfindung bezieht sich auf Hängedecken
für Industrieöfen, die aus feuerfesten Steinen aufgebaut sind.
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Die Verwendung von Hängedecken bei mit hoher Temperatur arbeitenden
Feuerungen ist vielfach üblich und ergibt zahlreiche an sich bekannte Vorteile.
Die bisher bekannten Hängedecken für Industrieöfen weisen aber auch Nachteile auf.
Bei einer -der bekannten Hängedecken sind die Deckensteine mit T-förmigen Köpfen
ausgestattet und mittels dieser in bogenförmig gekrümmten, konzentrisch zur Ofendecke
verlaufenden Kastenträgern eingefädelt, so daß Steinreihen in Form von Gewölbebogen
gebildet werden, gegen deren endweise liegende Steine federnde Druckmittel einwirken.
Durch diese federnden Mittel sollen die Deckensteine unter elastischem Druck gegeneinandergepreßt
werden, doch nimmt der Anpreßdruck wegen der verhältnismäßig großen Flächenreibung
zwischen den Steinköpfen und den Kastenträgern rasch in Richtung zur Bogenmitte
ab. Ein ungleichförmiger Anpreßdruck ist aber bekanntlich sehr nachteilig, vor allem
für die Haltbarkeit der Decke und für eine einwandfreie Verschmelzung der zwischen
den Deckensteinen eingelegten metallischen Einlagen.
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Bei einer anderen bekannten Ofendecke werden die feuerfesten Steine
in Form eines Gewölbes von Hängeeisen getragen, wobei sowohl die Steine als auch
die um ihren Unterstützungspunkt schwenkbaren
Hängeeisen im wesentlichen
radial zum Krümmungsmittelpunkt des Gewölbebogens angeordnet sind. Bei diesen bekannten
Ofendecken sind die Gewölbebogen entweder zwischen festen Widerlagern oder zwischen
gegen Druck etwas nachgiebigen Widerlagern aus Asbest, Mineralwolle, Sand od. dgl.
ausgespannt. Bei starren Widerlagern besteht überhaupt keine Ausdehnungsmöglichkeit
der Decke, während sie bei den nachgiebigen Widerlagern der vorerwähnten Art viel
zu gering ist, um die aus der thermischen Beanspruchung der Decke sich ergebenden
Spannungen im Gewölbebogen auszugleichen. Zudem ergeben diese nachgiebigen Wi.derlager
praktisch keine Rückführkraft. Schließlich besteht sowohl bei den bekannten Hängedecken.
mit starren Wiederlagern als auch bei den Hängedecken mit beschränkt nachgiebigen
Widerlagern hinsichtlich der Wahl an feuerfestem Material für die Deckensteine große
Beschränkung, da man auf einen kleinenAusdehnungskoeffizienten Bedacht nehmen muß.
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Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung geeigneter Mittel und Ausbildung
von Hängedecken, damit diese den Ausdehnungen und Zusammenziehungen leicht folgen
können. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Ofenhängedecke, bei der in bekannter
Weise feuerfeste Steine von Hängeeisen in Form eines Gewölbes getragen werden und
sowohl die Steine als auch dieum ihrenUnterstützungspunkt schwenkbaren Hängeeisen
im wesentlichen radial zum Krümmungsmittelpunkt des Gewölbebogens angeordnet sind,
:dadurch erreicht, daß :die zweckmäßig Chromerz oder/und Magnesia enthaltenden Gewölbesteine
durch die Hängeeisen um deren Unterstützungspunkte, die auf gekrümmten, in bekannter
Weise konzentrisch zur Ofendecke verlaufenden Tragelementen, vorzugsweise Stangen,
liegen, schwenkbar und entgegen der Wirkung federnder, wenigstens im Bereich eines
der Widerlager vorgesehener Mittel seitenbeweglich gelagert sind. Diese Ausbildung
hat den Vorteil, daß sich die Decke an allen ihren zwischen den Widerlagern gelegenenStellen
völlig selbsttätig denDimensionsänderungen anpaßt, die im Betrieb der Decke auftreten.
Weiter wird hierdurch ermöglicht, daß sich die Decke auch von selbst den durch die
Oxydation hervorgerufenen Ausdehnungen metallischer Einlagen zwischen den Steinen
anpaßt, welche Einlagen häufig bei Hängedecken von Siemens-Martin-Öfen und anderen
Industrieöfen angewendet werden.
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Bei der Ofenhängedecke gemäß der Erfindung werden die feuerfesten
Steine zweckmäßig von Hängeeisen getragen, die von gekrümmten, in bekannter Weise
konzentrisch zur Ofendecke verlaufenden Stangen herabhängen und an diesen Stangen
dadurch schwenkbar gelagert sind, daß die Stangen an ihrer oberen Seite zwecks Bildung
von Unterstützungspunkten für die Hängeeisen mit Kerben ausgestattet sind.
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Es ist auch vorteilhaft, die feuerfesten Steine im ungebrannten Zustand
zu verwenden.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Ofenhängedecke gemäß
der Erfindung dar. Fig. i und i a zeigen, Seite an Seite aneinandergelegt, die eine
Hälfte eines Siemens-Martin-Ofens mit .der Hängedecke im Längsschnitt; Fig. 2 zeigt
einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. i ; Fig.3 stellt einen entlang der Trennungslinie
zwischen den Fig. i und i a geführten Querschnitt durch den Ofen dar.
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Mit i ist der Herdraum des Ofens bezeichnet. Die Ofenbauart ist an
beiden Seiten der Mittellinie A-B in Fig. i a die gleiche, wobei jeder Ofenkopf
einen Schacht 2 aufweist, der über den Mündungsteil 3 mit dem Herdraum i in Verbindung
steht. Jeder Schacht :2 kommuniziert überdies durch einen Kanal q. mit dem in üblicher
Weise bei Siemens-Martin-Ofen angewendeten, in der Zeichnung aber nicht dargestellten
Gitterwerk der Regenerationskammern. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die über dem
Herdraum i des Ofens liegende Decke in Form eines bogenförmig gekrümmten Gewölbes
ausgebildet, dessen Enden sich an Widerlagersteinen 53 abstützen. Beide oder mindestens
eines der Widerlager, bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel das rechts liegende
Widerlager, steht unter der ständigen Wirkung federnder Druckmittel, z. B. einer
Druckfeder 5q.. Die Steine 9 des Gewölbes enthaften Chromerz oder/und Magnesia und
sind mechanisch unterstützt ;bzw. aufgehängt; dies wird durch Hängeeisen i i bewirkt,
die mittels Köpfe, z. B. T-förmiger Köpfe, in unterschnittene Ausnehmungen der äußeren
Steinpartien eingreifen. Die Steine und die Hängeeisen verlaufen radial mit Bezug
zum Mittelpunkt C, von welchem der Gewölbebogen geschlagen ist. Die Steine sind
mittel der Hängeeisen auf bogenförmig gekrümmten Stangen 55 aufgehängt (Fig. i a,
3), die an ihrer Oberseite Kerben aufweisen, um die benachbarten Enden der Hängeeisen
i i an ihren Plätzen zu halten und Schwenkbewegungen derselben um diese Unterstützungspunkte
zu ermöglichen. DieStangen 55 verlaufen konzentrisch zum Gewölbebogen und werden
von der oberen Tragkonstruktion 56 des Ofens durch Haltemittel, z. B. Stangen 57,
getragen. Durch die Hängeeisen sind die Gewölbesteine um :die auf den Stangen 55
liegenden Unterstützungspunkte schwenkbar und entgegen d:er Wirkung der federnden
Mittel seitenbeweglich gelagert. In der Zeichnung sind nur einige Hängeeisen i i
und Stangen 55 dargestellt, doch sind alle Steine jeder zwischen den Widerlagern
eingespannten Gewölbebogenreihe in der beschriebenen Weise schwenkbar und seitenbeweglich
gelagert. Der geböschte, über der Mündung 3 liegende Deckenteil 58 (Fig.
i) kann in gleicher Weise bogenförmig gekrümmt ausgebildet sein und aus Steinen
bestehen, die mittels Hängeeisen i i aufgehängt sind; allerdings kann hier wegen
der Längsneigung der Decke die Notwendigkeit bestehen, daß die Steine stufenweise
angeordnet sind. Über dem Schacht 2 ist jedoch die Ausbildung der Decke die gleiche
wie über dem Herdraum.
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Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei der Decke des Herdes und
den Deckenteilen über den
Schächten die Steine so aufgehängt sind,
daß ihre unteren Enden eine glatte Innenfläche ergeben. Dies ist insofern von Vorteil,
als hierdurch die Tendenz nach Abnutzung der Decke durch die hohen Ofentemperaturen
erheblich vermindert wird.
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Die zum Aufbau der Ofenhängedecke verwendeten Steine können vorzugsweise
aus feuerfestem Material hergestellt sein, das nach seiner Trocknung bei mäßiger
Temperatur, also ohne Brennen, verwendungsfähig ist. Damit soll aber nicht gesagt
werden, daß nicht auch gebrannte Steine zum Aufbau der Hängedecke verwendet werden
können; es soll vielmehr bloß ausgedrückt werden, daß es einen Vorteil darstellt,
daß die Steine durch die Ofenhitze allmählich gebrannt werden, so daß der Vorteil
des ungebrannten Steines in den jeweils noch nicht gebrannten Steinpartien erhalten
bleibt.
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Die Zusammensetzung des feuerfesten Materials kann in weiten Grenzen
variieren, trotzdem aber einen Stein ergeben, der ohne vorheriges Brennen gebrauchsfähig
ist.
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Eine geeignete Zusammensetzung eines Chrom-Magnesit-Materials ist
die folgende: Chromerz, 3,3 bis 0,59 mm lichte Maschenweite . . . . . . .
. . . . . . . . . . 6% GesinterteMagnesia, 0,2i mm lichte ,Maschenweite . . . .
. . . . . . . . . . . . . 400/0 Dieser Mischung werden 2% windgesichtetes Kaolin
und eine genügende Menge einer Schwefelsäurelösung zugesetzt, um in die bereitete
Mischung etwa q.0/0 Feuchtigkeit und i % Schwefelsäure einzubringen.
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Eine andere empfehlenswerte Mischung ist die folgende: Chromerz, grobkörnig,
3,3 bis o,59 mm lichte Maschenweite ... 60% Magnesia (Periklas), feinkörnig, 0.2i
mm lichte Maschenweite ... q.00/0 gleichfalls mit einem Zusatz von 2 Gewichtsprozent
windgesichtetem Kaolin und einer genügenden Menge Schwefelsäurelösung, um etwa i
%Schwefelsäure und q.0/0 Feuchtigkeit in die bereitete Mischung einzubringen.
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Es können auch andere Zusammensetzungen und Typen feuerfesten Materials
Verwendung finden. Nach der Forrnung werden die feuerfesten Steine bei etwa i50°
oder einer sonstigen passenden Temperatur getrocknet, und zwar vorzugsweise unter
Verhältnissen, die eineKontrolle desFeuchtigkeitsgrades erlauben. Nach dem Trocknen
sind die Steine ohne Brennen bei hohen Temperaturen gebrauchsfähig. Es ist notwendig,
jegliche Hochtemperaturbehandlung im Brennofen zu vermeiden, da hierdurch allenfalls
im Stein eingebettete Metalleinsätze bzw. Metallhalter geschmolzen oder deren Metall
so weit oxydiert würde, daß die Festigkeit und Brauchbarkeit leidet.
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Die Hängedeckenkonstruktion gemäß der Erfindung ist für alle Hängedecken
von metallurgischen und anderen Öfen einschließlich Kupferschmelz-und -raffinationsöfen,
Siemens-Martin-Schmelzöfen zur Stahlbereitung, Glühöfen od. dgl. mit Vorteil geeignet.
Der in der Zeichnung dargestellte Ofen ist für Ölfeuerung bestimmt; die Erfindung
ist jedoch in gleicher Weise auch bei Öfen anwendbar, .die mit Generatorgas oder
anderswie geheizt werden. Schließlich ermöglicht die Erfindung, das Gewölbe des
Herdraumes i höher zu verlegen als ein übliches Gewölbe, das in Fig. 2 mit der gestrichelten
Linie ioo angedeutet ist.