DE1006107B - Hearth furnace, especially Siemens-Martin furnace - Google Patents

Description

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.Hearth furnace, especially Siemens-Martin furnace. B. Siernens-Martin ovens have a furnace vault supported by walls Trough-shaped stove for the metal to be flamed, insert openings in the front wall and a needle hole in the rear wall.

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.Gas and combustion air are released through openings in the side walls the regeneratively heated heat accumulator, which is generally located under the stove by separate gas and air drafts into the furnace: fed into the furnace. Through the inlet cross-sections, the inclination of the puffs and the rate of flow of the fuel will in general The flame that forms over the stove is essentially a factor during operation unchanged flame formation and flow direction given. The heat transfer from the flame to the product to be melted is not always satisfactory. There are therefore swivel burners have already been proposed, their inclination in the direction of the bathroom is adjustable. But even with the use of swivel burners, it is increasing Removal of the flame from the burner mouth depletes the kinetic energy of the flame and only the chimney draft acting on the withdrawing side on the flame guide of influence. Most of the time there is a flame that flickers towards the furnace ceiling and that spreads from the Hearth takes off, watch. The melting performance of such a flame is insofar low as they get their heat from radiation and less from convection on the Bath transmits.

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.In order to improve the heat transfer between flame and bath, is also has been proposed, distributed over the furnace vault arranged inlet openings to be provided for secondary air and, if necessary, for parts of the fuel gas. The introduction takes place in the known furnace of this type only by a few few inlet nozzles, and the inlet means via nozzle tubes until about on the bath surface. One wants so little - he wants the training regulate the flame, as distributed in different places along the length of the stove initiate combustion. However, by such measures, the heat transfer cannot be improved significantly.

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.The invention has set itself the task of the direct heat transfer to improve between flame and bath. It concerns a hearth furnace, in particular a Siemens-Martin furnace, with inlet openings distributed over the furnace vault for secondary air and, if necessary, for partial quantities of the fuel gas and consists of to arrange the channels densely distributed over the entire furnace vault, with the exit direction the channels are directed towards the hearth, so that those blown in through the vault The fuel flows in a closed front against the stove and touches the along the hearth-force it flowing flame with the melt. According to a preferred An embodiment which significantly improves controllability is the furnace vault divided into zones and various secondary air volumes are fed into the furnace chamber in zones introduced, and expediently the exposure of the stove surface with secondary air is granted greatest over the descent. You can use gaseous fuels as well or instead of the same also gaseous treatment agents for the melt, z. B. carburizing agent or nitrogen, in the furnace chamber in the same way as the Introduce fuel.

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.In order to be able to distribute infeed openings over the furnace vault in the simplest possible way in the hearth furnaces according to the invention, the invention recommends providing recesses within and / or on the edges of vaulted stones for the formation of channels when the stones are placed against one another are. Control devices which allow the distribution of the secondary air or treatment agent over the stove surface to be regulated are also advantageous. It is recommended that in order to control the distribution of firing or treatment agent on each zone as a function of the pressure prevailing in the respective zones temperature.

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.The advantages achieved by the invention consist not only in a substantial improvement in the heat transfer and an improvement in the possibility of regulating the heat transfer, but above all in the fact that the use of highly refractory or expensive chromium magnesite bricks for the manufacture of the vault is unnecessary, since the fuel or fuel used in accordance with the invention is unnecessary. In addition to improving the heat transfer effect treating agent delivery also advantageous cooling of the overall wölbes.

Es können daher weniger wertvolle Steine für die Herstellung des Gewölbes verwendet werden.There can therefore be less valuable stones for the manufacture of the vault be used.

. 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 the following the invention is explained with reference to a merely one exemplary embodiment-Inden drawing; it shows Eig. # - -sc'4., - rfiatisch in longitudinal section an invention, -sgemäjen gi-e-rnen # m-Martin oven, -Fig. 2 - a cross-section along the line AB of Figure 1, Figure .3.! - - a. A-43enansicht of the vault according to Fig. 1 and -Fig. 4 - and 5 details - the vault stone formation - According to Fig. 1 , under the furnace vault 1 of a Siernens-Martin furnace in furnace space 2, a hearth 3 with a metal bath aa a: is arranged. The gas lines 5 and 5a and an air line 6 and 611 lead into the furnace chamber, which are operated alternately and through which regeneratively preheated heating gases and combustion air are fed into the furnace chamber in a known manner or through which the exhaust gases after combustion can be drawn off in the furnace via regenerators. The regenerators, which are arranged as usual in the middle part of the furnace, are not shown in the figures for the sake of simplification. The flame 8 emanating from the front burner mouth 7 mixes with the air from the Zt -, - c6 and is directed towards the bath 311. After its kinetic energy has been recorded, it flickers towards the G2 vault in the direction of the extending channels 511 and 611, but according to the invention it is distributed over the bath surface by the secondary air indicated by the arrows 9, so that the flame 8 also shown in Fig. 2, - Receives profile shape and strokes the entire bath before it leaves the furnace chamber 2.

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.Be in the G # 2wöll) # 2 of the furnace 1 with nozzle blocks düsenf # shaped üffnungen 10, which are distributed over the arch and directed radially to the Badoberfläch-, the melt. Secondary air is supplied to the nozzles 10 through pipe SVSteM 11a, 11b and 11a located above the vault 1 , 11b and 11a with distribution pipes 12. The distribution pipes 12 and the pipe system 11 can be adjusted by means of valves 13 and 13a, which can also be adjusted automatically. Preheated combustion air and even nc-ch gas from the regenerators can also be fed to them. The Vc-rt2iIerrGhre 17 open into hoods or glocks, -n 14-, which each supply the secondary air through several nozzle stones or nozzle openings 10. The vault 1 has rib stones 15 in the usual way, which are also designed as nozzle stones.

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.In Fig. 2 a zone formation of the vault 1 b can be seen . The amounts of secondary air which are supplied in the zones 16, 17, 18 through the lines 11a, 11b, 11c are different and expediently greatest in the zone 18 above the tap. The secondary air from the ventilator 19 is fed to the pipe system 1111 11h'j 11c via the pipe 11.

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. 3 shows a plan view of the furnace with the pipe system 11, Ija, IIb and Ile and the distribution pipes 12 with the valves 13 and the hoods 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.As FIGS. 4 and 5 show in different sections, individual stones 20, which are provided with channels 21 for the amount of secondary air, can be used to form the vault. The amount of secondary air is so large that it has a cooling effect on the stones in order to keep the inner surface of the vault below the melting temperature or below the temperature during the chemical reaction.

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.The stones are walled up like well-known vaulted stones. They are covered individually or by combining several stones with the sheet metal hood 14 a-1). The sheet metal hoods 14 can, according to FIG. 1, seal tightly at the approaches of stones and, if necessary, be sealed from the outside by stone dust.

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.With the number of holes to be selected per stone and when choosing the diameter of the holes, care must be taken that the load-bearing cross-section of the stone absorbs the pressure resulting from the vault load with sufficient reliability. The Hdh "- the stone can also be adapted to the structural conditions.

Für die Herstellung der Steine kann jeder bekannte und bei Industrieöfen gebräuchliche feuerfeste Baustoff Verwendung finden.Anyone known and used in industrial furnaces can be used for the production of stones find common refractory building material use.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Herdofen, insbesondere Siemens-Martin-Ofen, mit über dem Ofengewölbe verteilt angeordneten Einführungsöffnungen für Sekundärluft und gegeben.?nfalls für Teilmengen des Brenngases, dadurch daß die Kanäle dicht über das gesamte Ofengewölbe verteilt sind und daß die Austrittsrichtung der Kanäle gegen den Herd gerichtet ist, so daß die durch das Gewölbe ein-,geblasenen Brennmittel in geschlossener Front gegen den Herd strömen und die Berührung der längs des Herdes StrÖM2nden Flamme mit der Schmelze erzwingen. PATENT CLAIMS: 1. Hearth furnace, in particular Siemens-Martin furnace, with inlet openings for secondary air distributed over the furnace vault and, if necessary, for partial amounts of the fuel gas, in that the channels are distributed tightly over the entire furnace vault and that the exit direction of the channels is opposite the hearth is directed so that the fuel blown in through the vault flows in a closed front against the hearth and forces the flame flowing along the hearth to come into contact with the melt. 2. Herd:Gfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Ofcnge.wölbe in Zonen aufgeteilt ist und in den Zonen verschiedene Siekundärluftmengen in den Ofenraum :2ingefülirt werden, wobei zweckmäßig die Beaufschlagung der Herdfläche mit Sekundärluft über dem Abstich am größten gewählt wird. 3. Herdofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer gasförmigen Brcnnmitteln oder anstatt derselben gasförmige Behandlungsmittel, z. B. Stickstoft, in d2n Ofenraum in ,gleicher Weise wie die Brennmittel eingeführt werden. 4. Herdofen nach 2inem der Ansprüche 1 bis 3, g,-lz,-iin7,ei-clin-.t durch Aussparungen innerhalb und 1)z-,v.,od,er an den Rändern von Gewölbesteinen zur Leitung von Behandlun-smitteln. 5. Herdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Regelvorrichtungen zur Verteilung der Sekundärluft über die Herdfläche. 6. Herdofen nach -einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch winkelige, Zuleitungskanäle, der-en Mündungen radial zum Ofenzentrum ge- richtet sind. 7. Herdofen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Brenn- bzw. Behandlungsmittel auf die einzelnen Zonen in Abhängigkeit von der in den betreffenden Zonen herrschenden Temperatur gesteuert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 685 492; deutsche Patentanmeldung p -19253 Ia/24c.2. Stove: Gfen according to claim 1, characterized in that the Ofcnge.wölbe is divided into zones and in the zones different Siekundärluftverbindungen be filled into the furnace chamber: 2infülirt, expediently the exposure of the stove surface with secondary air above the tapping is selected to be greatest. 3. Hearth furnace according to claim 1 or 2, characterized in that in addition to gaseous Brcnnmittel or instead of the same gaseous treatment agent, z. B. Stickstoft, in the furnace chamber in the same way as the fuel are introduced. 4. hearth furnace according to 2inem of claims 1 to 3, g, -lz, -iin7, ei-clin-.t through recesses within and 1) z-, v., Od, he on the edges of vaulted stones for the management of treatment mediate. 5. hearth furnace according to one of claims 1 to 4, characterized by control devices for distributing the secondary air over the hearth surface. Are 6-hearth furnace according -this of claims 1 to 5, characterized by angular, supply channels, the de-mouths directed radial-to the furnace center. 7. Hearth furnace according to one of claims 2 to 6, characterized in that the distribution of the combustion or treatment agents to the individual zones are controlled as a function of the temperature prevailing in the zones concerned. Documents considered: German Patent No. 685 492; German patent application p -19253 Ia / 24c.