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Siemens-Martin-Ofen Die Erfindung bezieht sich auf einen Siemens-Martin-Ofen
und bezweckt, unter Verwendung von mechanisch abgestützten, feuerfesten Steinen
einen bevorzugten Aufbau für gewisse raumbegrenzende Ofenwände zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung sind wenigstens einzelne Teile der raumbegrenzenden
Seitenwände des Ofens, vorzugsweise die Seitenwände des Ofenkopfes bzw. seines oder
seiner Schächte, aus feuerfesten, Chromerz oder/und Magnesia enthaltenden Steinen
aufgebaut, die an ihrer vom abgrenzenden Raum abgekehrten Außenseite je eine von
einem metallischen Einsatz gebildete, unterschnittene Ausnehmung aufweisen und einzeln
oder paarweise mit der Tragkonstruktion des Ofens durch Hängeeisen verhängt sind,
die mittels Verhängeköpfen, zweckmäßig T-förtnigen Köpfen, in die von den metallischen
Einsätzen gebildeten, unterschnittenen Ausnebmungen der Steine eingreifen. Zweckmäßig
ist außer den so ausgebildeten Seitenwänden des Ofenkopfes auch dessen Decke aus
feuerfesten, Chromerz oder/und Magnesia enthaltenden Steinen aufgebaut, wobei auch
hier die äußeren Steinseiten mit je einer unterschnittenen, von einem metallischen
Einsatz gebildeten Ausnehmung ausgestattet und die Steine einzeln oder paarweise
an der Tragkonstruktion des Ofens durch Hängeeisen aufgehängt sind, die mittels
Verhängeköpfen, vorteilhaft T-förmigen Köpfen, in die von den metallischen Einsätzen
gebildeten, unterschnittenen Ausnehmungen der Steine eingreifen.
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Es ist bereits bekannt, Herddecken von Siemens-Martin-Öfen aus feuerfesten,
mittels Hängeeisen aufgehängten Steinen auszuführen. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich aber ausschließlich auf die
Konstruktion der raumbegrenzenden
Seitenwände von Öfen, insbesondere der Seitenwände der Ofenköpfe bzw. der Schächte,
sowie der über den Schächten der Ofenköpfe liegenden Decken; unter der Bezeichnung
»Schächte« sind dabei vertikale, kanalartige Teile zu verstehen, welche sich von
den an beiden Enden des Herdraumes befindlichen Mündungen im wesentlichen nach abwärts
erstrecken und daher keinen Teil der als Schmelzraum wirkenden Herdkammer bilden.
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In der Praxis wurden bisher die Seitenwände und Decken der Ofenköpfe
bzw. der Schächte von Siemens-Martin-Öfen meist aus Silika-Steinen aufgeführt. Zuweilen
erfolgte auch die Aufführung derartiger Wände zum Teil aus Silika-Steinen, zum Teil
aus basischen Steinen, immer aber ohne mechanische Unterstützung der Steine durch
Hängeeisen. Jedenfalls ergeben sich aus der Verwendung von Silika-Steinen Schwierigkeiten,
da diese Steine bei den hohen Temperaturen abschmelzen und auf den Boden des Ofenkopfes
tropfen, wodurch dessen Züge verstopft und der Betrieb des Ofens unterbrochen, zumindest
aber in seinem Wirkungsgrad erheblich beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung ermöglicht es, dieser Schwierigkeit auf einfache und
betriebssichere Weise zu begegnen und zugleich den weiteren Vorteil zu erzielen,
daß die basischen, Chromerz oder/und Magnesia enthaltenden Steine zufolge ihrer
mechanischen Unterstützung durch die Hängeeisen rasch und leicht ausgewechselt werden
können, wenn sie zufolge der schweren Arbeitsbedingungen, denen bekanntlich die
Steine von Ofenköpfen besonders unterliegen, abgenutzt werden. Solchemechanisch
unterstützteWände sind den bisher bekannten mechanisch nicht unterstützten Wänden
bei weitem überlegen, da erstere Steine besitzen, welche durch die auf sie ausgeübten
Zugkräfte am Verlegungsplatz besonders sicher gehalten werden, während die üblichen
mechanisch nicht unterstützten Wände im hohen Maße nur durch die Druckkräfte zusammengehalten
werden, welche sich aus dem Gewicht oder der Wirkung von Traggestellen, Ankerstangen
u. dgl. ergeben. Mechanisch unterstützte Wände besitzen auch eine größere Lebensdauer;
ihre Steine neigen weniger zum Absplittern., und die Abmessungen des Ofens bleiben
während der ganzen Lebensdauer des Ofens mit großer Genauigkeit aufrecht.
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Die für die Aufführung der mechanisch unterstützten Wände verwendeten
Steine können unge-, brannte Steine sein, die im Wesen aus Magnesia und r einem
feuerfesten Baustoff bestehen, wie er bei Ofenfeuerungen verwendet wird, die mit
üblicher Temperatur arbeiten. Die ungebrannten Steine können aber auch ein feuerfestes
Material aufweisen, das im Wesen aus einer Mischung von grobkörnigem Chromit, feinkörniger
Magnesia und einem Bindemittel besteht. Schließlich können die Steine auch im wesentlichen
aus Chromit bestehen.
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Es ist in diesem Zusammenhang festzuhalten, daß es bereits bekannt
ist, thermisch niedrig beanspruchte Wände von Feuerungen u. dgl. mit Hilfe von Steinen
zuzustellen, die gruppenweise auf schienenartigen Verhängegliedern aufgereiht sind;
diese Steine können jedoch nur gruppenweise aus- und eingebaut werden. Eine derartige
Verhängungsart eignet sich daher nur für niedrig beanspruchte Feuerungswände, z.
B. für Kesselmauerwerke, bei welchen wegen der geringen thermischen Beanspruchung
eine durch Verschleiß der Steine und durch Verzunderung der metallischen Verhängemittel
bedingte Auswechslung nur sehr selten durchzuführen ist. Ferner ist es bekannt,
die Decken und Seitenmauern von Ofen anstatt aus einer großen Anzahl kleiner Steine
mit wenigen großen Steinen zuzustellen, die mit Hilfe! von, einen Ansatz aufweisenden
Zapfen einzeln an Tragstangen in solcher Weise aufgehängt sind, daß die Zapfen mit
ihren Ansätzen in T-förmigeAusnehmungen der Steine eingreifen. Auf Grund des Umstandes,
daß diese Steine großformatig sind, sind sie auch verhältnismäßig schwer, so daß
die Ausnehmungen für die Zapfen sehr tief in das Steininnere eingreifen müssen,
um einem Abreißen der Steine vorzubeugen. Dadurch sind aber diese Steine für eine
Zustellung von thermisch hochbeanspruchten Ofenteilen nicht geeignet, da sie bereits
nach einem verhältnismäßig geringen Verschleiß ausgewechselt werden müssen, weil
sonst die Gefahr bestünde, daß die Ansatzstücke der Zapfen abschmelzen und dann
der noch verbliebene Teil der Steine in das Ofeninnere fallen würde.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel von raumbegrenzenden
Wänden gemäß der Erfindung bei einem Ofenkopf bzw. dessen Schacht für einen Siemens-Martin-Ofen
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Vertikalschnitt durch den Ofenkopf bzw. dessen
Schacht; Fig.2 veranschaulicht einen Schnitt nach Linie II-II der Fig.i.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit
i der Schacht des Ofenkopfes bezeichnet. Solche Ofenköpfe bzw. Schächte sind in
bekannter Weise an beiden Enden des Siemens-Martin-Ofens angeordnet; sie stehen
mit dem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Herdraum 2 über den Mündungsteil
3 in Verbindung. Jeder Kopf :bzw. Schacht kommuniziert außerdem mit einem Kanal
q., der zum üblichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Gitterwerk in der Regeneratorkammer
führt. Mit 5 ist der Boden des Ofenkopfes bzw. Schachtes bezeichnet. Wie ersichtlich,
hat die Decke des Kopfes oder Schachtes die Form eines bogenförmigen Gewölb-es mit
dem Mittelpunkt in Ca, wobei an den Enden des Gewölbes Widerlager 53 a vorgesehen
sind, von denen mindestens eines unter der ständigen Wirkung einer Druckfeder 5.4a
oder eines anderen elastischen Mittels steht. Die Steine 9 a des Gewölbes enthalten
Chromerz oder/und Magnesia und werden durch Hängeeisen i i a mechanisch unterstützt
bzw. getragen, die mit einem T-förmigen Kopf in unterschnittene Ausnehmungen eingreifen,
die sich in dem feuerseitig abgekehrten Außenteil der Steine befinden. Die unterschnittenen
Ausnehmungen werden von metallischen Einsätzen gebildet, die in den Steinen eingebettet
sind und beim Pressen der Steine mitverpreßt werden.
Die Deckensteine
9 a werden, wie dies aus Fig. i ersichtlich ist, in Richtung des Deckenbogens paarweise
von den T-förmigen Köpfen der Hängeeisen erfaßt, wobei, wie Fig. 2 zeigt, die Hängeeisen
in Form eines »U« oder in Form von Paaren von bogenförmig gekrümmten Tragstangen
55 a herabhängen können. Die Tragstangen 55a sind an ihrer Oberseite mit Kerben
ausgestattet, um die benachbarten Enden der Hängeeisen gegen gegenseitige Verschiebung
zu sichern. Die Tragstangen 55 a verlaufen konzentrisch zum Gewölbebogen und werden
von der oberen Tragkonstruktion 56a des Ofens vermittels Stangen 57a od.
dgl. getragen. Es ist ersichtlich, daß nur einige der Hängeeisen i i a und der Tragstangen
57 a dargestellt sind. Der geböschte Teil 58 der Decke über dem Mündungsteil 3 kann
ebenso wie die Decke 59 des Herdraumes 2 die Form eines bogenförmig gekrümmten Gewölbes
haben und aus Steinen bestehen, die in ähnlicher Weise mit Hängeeisen verhängt sind.
Wie Fig. i zeigt, können nötigenfalls die Steine in diesem Deckenteil wegen dessen
Längsneigung stufenweise angeordnet sein. Es sei aber bemerkt, daß bei der Decke
des Ofenkopfes bzw. der Schächte die Deckensteine 9a möglichst so aufgehängt sein
sollen, daß ihre Untersicht eine glatte Innenfläche ergibt. Dies hat den Vorteil,
daß die Decke nur eine geringere Tendenz aufweist, sich unter dem Einfluß der in
diesem Ofenteil herrschenden, besonders hohen Temperaturen abzunutzen.
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Viele der mechanisch unterstützten Teile der Seitenwände des Ofenkopfes
bzw. dessen Schächte sind gleichfalls aus feuerfesten Steinen aufgebaut, die Chromerz
oder/und Magnesia enthalten. Es wird diesbezüglich auf die in Fig. i mit A bezeichneten
Teile hingewiesen. Einen gleichen Aufbau können auch .die anderen Seitenwände A'
der Schächte aufweisen (Fig. 2). In der Zeichnung sind die Steine der Wandteile
A und A' mit 9 b und die Hängeeisen finit i i b bezeichnet, wobei
letztere in analoger Weise wie die Hängeeisen i i a mit T-förmigen Verhängeköpfen
ausgestattet sind, mittels welchen sie in von metallischen Einsätzen gebildete,
unterschnittene Ausnehmungen der Steine 9 b eingreifen. In den Fig. i und 2 liegen
die Eingriffsteile der Verhängeköpfe senkrecht zur Zeichenebene und sind daher nur
im Querschnitt ersichtlich. Demzufolge werden die in Richtung der Lagerfugen.. nebeneinanderliegenden
Steine 9b paarweise durch je einen T-förmigen Kopf der Hängeeisen erfaßt. Die an
den Krümmungen der Wände verlegten- Steine haben, wie dargestellt, eine passende
Keilform. Für die lotrechten Wandungsteile stellen dieHän:geeisen. genaugenommen
keine Aufhängemittel dar; sie haben jedoch zufolge ihres Eingriffes in die unterschnittenen
Ausnehmungen der Steine eine ähnliche Funktion wie die übrigen Hängeeisen, so daß
die Bezeichnung »Hängeeisen« ohne weiteres auch für sie gebraucht werden kann. Bei
den Seitenwänden werden die Hängeeisen zweckmäßig von z. B. gußeisernen Traggliedern
6o getragen, die verschiedene Formen aufweisen und abnehmbar auf der seitlichen
Tragkonstruktion des Ofens befestigt sind. Zu diesem Zwecke sind sie mit Teilen
61 versehen, die hakenartig in entsprechende Teile 62 der Tragkonstruktion eingreifen.
Natürlich sind in der Zeichnung nicht alle Tragglieder und Hängeeisen dargestellt.
Die Wände sind zweckmäßig in Abschnitte unterteilt, und jedem dieser Abschnitte
sind besondere Tragglieder6o zugeordnet; hierbei können erforderlichenfalls an den
Traggliedern Fortsätze 63 vorgesehen sein, welche den Boden der Abschnitte untergreifen.
Es ist ferner aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Steine 9 b eine glatte Innenfläche
des Schachtes ergeben.
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Die Steine können vorzugsweise aus einem feuerfesten Material hergestellt
sein, das nach einer Trocknung bei mäßiger Temperatur, also ohne Brennen, verwendungsfähig
ist. Damit soll aber nicht gesagt sein, daß gebrannte Steine für den erfindungsgemäßen
Aufbau nicht geeignet seien, vielmehr soll bloß zum Ausdruck kommen, daß in der
Verwendung ungebrannter Steine insofern ein Vorteil liegt, als die Steine durch
die Ofenhitze allmählich gebrannt werden, und der Vorteil des ungebrannten Steines
in dem jeweils noch nicht gebrannten Steinabschnitt 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 verwendbaren Chrom-Magnesit-Materials
ist die folgende: Chromerz, 3,3 bis o,59 mm lichte Maschenweite . .
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6o % gesinterte Magnesia, 0,21 mm lichte Maschenweite. 400/0 Dieser
Mischung werden 2% windgesichtetes Kaolin und eine genügende Menge einer Schwefelsäurelösun@g
zugersetzt, um in die bereitete Mischung etwa 4% Feuchtigkeit und f % Schwefelsäure
einzubrin-. gen.
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Eine andere empfehlenswerte Mischung ist folgende: Chromerz, grobkörnig,
3,3 bis o,59 mm lichte Maschenweite . . . . . . . . . . . 6o % Magnesia (Periklas),
feinkörnig, o,2i mm lichte Maschenweite . . . . . . . . . . 400/0 gleichfalls mit
einem Zusatz von 2 Gewichtsprozenten windgesichtetes Kaolin und einer genügenden
MengeSchwefelsäurelösung, um etwa i%Schwefelsäure und 4%. Feuchtigkeit in die bereitete
Mischung einzubringen.
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Es können auch andere Zusammensetzungen und Typen von feuerfestem
Material Verwendung finden.
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Nach der Formung werden die feuerfesten Steine bei etwa 150° C oder
einer sonstigen passenden Temperatur getrocknet, und zwar vorzugsweise unter Verhältnissen,
die eine Kontrolle des Feuchtigkeitsgraes erlauben. Nach dem Trocknen sind die Steine
ohne Brennen bei hohen Temperaturen gebrauchsfähig. Es ist notwendig, jegliche Hochtemperaturbehandlung
im Brennofen zu vermeiden, da hierdurch eventuelle im Stein eingebettete Metallein-
Sätze
bzw. Metallhalter geschmolzen oder deren Metall so weit oxydiert würde, daß die
Festigkeit und Brauchbarkeit leidet.
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Es sei noch bemerkt, daß zwar der in der Zeichnung dargestellte Ofenkopf
für eine Ölfeuerung bestimmt ist, daß aber die Erfindung in gleicher Weise auch
für mit Generatorgas oder andersartig geheizte Ofen verwendbar ist.
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Die Steine können im ungebrannten Zustand auch unter Zwischenschaltung
von Metalleinlagen, z. B. Blechen, verlegt sein, so daß bei der Inbetriebnahme des
Ofens die Steine nicht nur gebrannt, sondern auch durch Oxydation der Metalleinlagen
miteinander verfrittet werden.