-
Herdofen, insbesondere Siemens-Martin-Ofen Bekannte Herdöfen, z. B.
Siernens-Martin-öfen, weisen unter einem von Wänden getragenen Ofengewölbe einen
muldenförmigen Herd für das zu beflammende Metall, in der Vorderwand Einsatzöffnungen
und in der Rückwand ein Stichloch auf.
-
Durch öffnungen in Seitenwänden werden Gas- und Verbrennungsluft aus
dem im allgemeinen unter dem Herd liegenden und regenerativ beheizten Wärmespeicher
durch getrennte Gas- und Luftzüge dem Ofen:raurn zugeführt. Durch die Eintrittsquerschnitte,
die Neigung der Züge und die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes wird im allgemeinen
der über dem Herd sich bildend-en Flamme eine während des Betriebes im wesentlichen
unveränderte Flammenausbildung und Strömungsrichtung gegeben. Der Wärmeübergang
aus der Flamme an das zu schmelzende Gut ist nicht immer befriedigend. Es sind daher
schon Schwenkbrenner in Vorschlag gebracht worden, deren Neigung in Richtung auf
das Bad verstellbar ist. Aber auch bei Verwendung von Schwenkbrennern ist mit wachsender
Entfernung der Flamme vom Brennermund die kinetische Energie der Flamme ausgezehrt
und nur noch der auf der abziehenden Seite wirkende, Kaminzug auf die Flammenführung
von Einfluß. Zumeist ist eine zur Ofendecke hin züngelnde- Flamme, die sich vom
Herd abhebt, zu beobachten. Die Schmelzleistung --iner solchen Flamme ist insofern
gering, als sie ihre Hitze durch Strahlung und weniger durch Konvektion auf das
Bad überträgt.
-
Um den Wärmeübergang zwischen Flamme und Bad zu verbessern, ist ferner
vorgeschlagen worden, über dem Ofengewölbe verteilt angeordnete Einführungsöffnungen
für Sekundärluft und gegebenenfalls für Teilm-en,gen des Brenngases vorzusehen.
Die Einführung erfolgt bei den bekannten Ofen dieser Art lediglich durch einige
wenige Einführungsdüsen, wobei zudem noch das Einführungsmittel über Düsenrohre
bis etwa auf die Badoberfläche geführt wird. Man will so wenig-er die Ausbildung
der Flamme regulieren, als an verschiedenen Stellen über die Länge des Herdes verteilt
die Verbrennung einleiten. Durch derartige Maßnahmen konnte jedoch der Wärmeübergang
nicht wesentlich verbessert werden.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den direkten Wärmeübergang
zwischen Flamme und Bad zu verbessern. Sie betrifft einen Herdofen, insbesondere
einen Siemens-Martin-Ofen, mit über dem Ofengewölbe verteilt angeordneten Einführungsöffnungen
für Sekundärluft und gegebenenfalls für Teilmengen des Brenngases und besteht darin,
die Kanäle dicht über das gesamte Ofengewölbe verteilt anzuordnen, wobei die Austrittsrichtung
der Kanäle gegen den Herd gerichtet ist, so daß die durch das Gewölbe eingeblasenen
Brennmittel in geschlossener Front gegen den Herd strömen und die Berührung der
längs des Herd-es strömenden Flamme mit der Schmelze erzwingen. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform, welche die Regelbarkeit wesentlich verbessert, ist das Ofengewölbe
in Zonen geteilt und werden in Zonen verschiedene Sekundärluftmenigen in den Ofenraum
eingeführt, wobei zweckmäßig die Beauf schlagung der Herdfläche mit Sekundärluft
über dem Abstieg am größten gewährt wird. Man kann außer gasförmigen Brennmitteln
oder anstatt derselben auch gasförmige Behandlungsmittel für das Schmelzgut, z.
B. Aufkohlungsmittel oder Stickstoff, in den Ofenraum in gle#icher Weise wie die
Brennmittel einführen.
-
Um bei den erfindungsgemäßen Herdöfen auf einfachste Weise verteilt
über das Ofengewölbe Einführungsöffnungen anzubringen, empfiehlt die Erfindung,
Aussparungen innerhalb und bzw. oder an den Rändern von Gewölbesteinen zur Kanalbildung
beim Aneinandersetzen der Steine vorzusehen, EmpfeJhlenswert sind dabei winklige
Zuleitungskanäle, deren Mündungen radial zum Ofenzentrurn gerichtet sind. Von Vorteil
sind ferner Regelvorrichtungen, welche die Verteilung der Sekundärluft oder Behandlungsmittel
über die Herdfläche zu regulieren erlauben. Es empfiehlt sich damit, die Verteilung
der Brenn- bzw. Behandlungsmittel auf die einzelnen Zonen in Ab-
hängigkeit
von der in den betreffenden Zonen herrschenden Temperatur zu steuern.
-
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen nicht nur in
einer wesentlichen Verbesserung des Wärmeüberganges und einer Verbesserung der Regielmöglichkeit
des Wärmeüberganges, sondern vor allem auch darin, daß die Verwendung hochfeuerfester
oder teurer Chrommagnesitsteine für die Gewölbeherstellung sich erübrigt, da die
erfindungsgemäß vorgenommene Brennmittel- bzw. Behandlungsmittelzuführung neben
der Verbesserung des Wärmeüberganges
auch eine vorteilhafte Kühlung
des Ge-
wölbes bewirkt.
-
Es können daher weniger wertvolle Steine für die Herstellung des Gewölbes
verwendet werden.
-
. Im folgenden wird die- Erfindung an Hand einer lediglich
ein Ausführungsbeispiel darstell-Inden-Zeichnung erläutert; es zeigt , Eig.
#- -sc'4.,-rfiatisch im Längsschnitt einen erfindun,-sgemäjen gi-e-rnen#m-Martin-Ofen,
-Fig. 2 -,einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1,
Fig .3 -!-eine.
A-43enansicht auf das Gewölbe nach Fig. 1 und- -Fig. 4 --und 5 Einzelheiten
-der Gewölbesteinausbildun-Nach Fig. 1 ist unter dem Ofengewölbz
1 eines Siernens-Martin-Ofens im Ofenraum 2 ein Herd 3 mit Metallbad
äa a:ngeordnet. In--den Ofenraum führen die Gasleitungen 5 und 5a und eine
Luf tleitung 6 und 611, die abwechse#Ind betrieben werden und durch die in
bekannter Weise regenerativ vorgeheizte Heizgase und Verbrennungsluft in den Ofenraum
eingefahren wird bzw. durch die die Abgase nach der Verbrennung im Ofenratim über
Regeneratoren abgezogen werden. Die Regeneratoren, die wie üblich im mittleren Ofenteil
angeordnet sind, sind zur Vertinfachung in den Figuren nicht dargestellt. Die vorn-
Brennermund 7 ausgehende Flamme 8 mischt sich mit der Luft aus dem
Zt-,-c6 und -ist auf das Bad 311 gerichtet. Sie züngelt nach Aufz--lirung ihrer
kinetiscben Energie zum G2-wölbe hin in Ritlitung auf die ausziehenden Kanäle 511
und 611, wird jedoch erfindungsgemäß durch die mittels der Pfeil.-, 9 angedeutete
Sekundärluft über die Badfläche so verteilt, daß die Flamme 8 die auch in
Fig. 2 dargestellt,- Profilform erhält und das ganze Bad hestreicht, bevor sie den
Ofenraum 2 verläßt.
-
In dem G#2wöll)#2 1 des Ofens befinden sich Düsensteine
mit düsenf#rmigen üffnungen 10, die über das Gewölbe verteilt und radial
auf die Badoberfläch-, der Schmelze gerichtet sind. Den Düseen 10 wird Sekundärluft
durch über dem Gewölbe, 1 gelegenen Rohr-SVSteM 11a, llb und lle mit Verteileerrohren
12 zuge-Üffirt. Die Verteilerrohre 12 sowie das Rohrsystem 11
sind mittels
Ventile 13 und 13a, deren Einstellung auch automatisch erfolgen kann, einstellbar.
Es kann ihnen auch vorerhitzte Verbrennungsluft und sogar auch nc-ch Gas aus den
Regeneratoren zugeleitet werden. Die Vc-rt2iIerrGhre 17 münden in Hauben
oder Glock,-n 14-, die durch jeweils mehrere Düsensteine bzw. Düse#nöffnungen
10 die Sekundärluft zuführen. Das Gewölbe 1 besitzt in üblicher Weise
Rippensteine 15, die ebenfalls als Düsensteine ausgebildet sind.
-
In Fig. 2 ist eine Zonenausbildune, des Gewölbes 1
b
erkenntlich.
Die Sekundärluftmengen, die in den Zonen 16, 17, 18 durch die Leitungen lla,
Ilb, 11c zugeführt werden, sind verschieden und zweckmäßig in der Zone
18 über dem Abstich am größten. Dem Rohrsvstern 1111 llh'j 11c wird
über dem Rohr 11 die Sekundärluft vom Ventilator19 zugeführt.
-
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf den Ofen mit dem Rohrsystern
11, lja, Ilb und lle und den Verteilungsrohren 12 mit den Ventilen
13 sowie den Hauben 14.
-
Wie die Fig. 4 und 5 in verschiedenen Schnitten zeigen, können
einzelne Steine 20, die mit Kanälen 21 für die Sekundärluftmenge versehen sind,
zur Bildung des Gewölbes verwandt werden. Die Sekundärluftmenge ist so groß bemessen,
daß sie auf die Steine eine kühlende Wirkung ausübt, um die Gewölbeinnenflächee
unter Schmelztemperatur oder unter der Temperatur bei der cl-iemi.schen Reaktion
zu halten.
-
Die Steine sind wie bekannte Gewölbesteine vermauert. Sie werden einzeln
oder unter Zusammenfassung mehrerer Steine mit der Blechhaube 14 a-1)gedeckt. Die
Blechhauben 14 können gemäß Fig. 1 an den Ansätzen von Steinen dicht abschließen
und gegebenenfalls von außen durch Steinmehl abgedichtet sein.
-
Bei der zu wählenden Anzahl von Bohrungen je
Stein und bei der
Wahl des Durchmessers der Bohrungen ist darauf zu achten, daß der tragende Querschnitt
des Steines den aus der Gewö#lbelast herrührenden Druck mit genügender Sicherheit
aufnimmt. Die Hdh"- der Steine ist ebenfalls den baulichen Bedingungen anpaßbar.
-
Für die Herstellung der Steine kann jeder bekannte und bei Industrieöfen
gebräuchliche feuerfeste Baustoff Verwendung finden.