DE1163499B - Hot wind small cupola furnace - Google Patents

Description

Heißwind-Kleinkupolofen Die Ausführung eines Heißwind-Kleinkupolofens mit einer Schmelzleistung unter 1 t/Std. und einem Innendurchmesser von etwa 500 mm, wie er vor allem für Sonderlegierungen gebraucht wird, ist bekanntlich heute immer noch ein Problem, das schon mindestens bis in das Jahr 1834 zurückführt, als C. H a r t m a n n seine ersten genaueren Mitteilungen hierüber veröffentlichte.Small hot blast cupola The execution of a small hot blast cupola oven with a melting rate of less than 1 t / hour. and an inside diameter of about 500 mm, as it is mainly used for special alloys, is known today still a problem that dates back to at least 1834 when C. H a r t m a n n published its first more detailed information about this.

Bei einem Kleinkupolofen werden nämlich die Vorteile der Anwendung des Heißwindes immer wieder dadurch aufgehoben, daß das Ofenmauerwerk bei zu geringer Stärke meist mehr Wärme wegführt als durch die Anwendung des Heißwindes beim Schmelzprozeß wirtschaftlich gewonnen werden kann, während bei zu starker Ausführung des Ofenmauerwerkes letzteres leicht überhitzt wird, wodurch seine Haltbarkeit schnell sinkt, der Schlackenanteil im Ofen rasch ansteigt und sich ungleichmäßiges Eisen ergibt.With a small cupola the advantages of the application of the hot wind repeatedly canceled by the fact that the furnace masonry at too low Starch usually removes more heat than through the use of the hot wind in the melting process can be obtained economically, while with excessive execution of the kiln masonry the latter is easily overheated, which quickly decreases its shelf life, the slag content increases rapidly in the furnace and results in uneven iron.

Die Überwindung aller dieser Schwierigkeiten, insbesondere die Schaffung einer leichten Ofenzustellungsmöglichkeit, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, bei der der beschriebene Heißwind-Kleinkupolofen zwar mit Heißwind betrieben, der Heißwind selbst aber außerhalb, wie bereits bekannt, in einem vom Ofen getrennten Rekuperator erzeugt werden soll.Overcoming all of these difficulties, especially the creation an easy oven delivery option, is the subject of the present invention, in which the hot blast small cupola furnace described is operated with hot blast, the Hot wind itself but outside, as already known, in a separate room from the oven Recuperator is to be generated.

Von den bekannten Bauweisen eines Heißwind-Kleinkupolofens in der Sonderausführung mit im äußeren Blechmantel eingebautem Windring unterscheidet sich die Bauweise zunächst dadurch, daß in diesem metallischen Windkastenring, der von unten nach oben konisch ist, ein mit Winddüsen und mit gleicher Konizität versehenes keramisches Rohr von unten eingeschoben wird. Damit läßt sich bei einem solchen Heißwind-Kleinkupolofen vor allem eine hohe Lebensdauer in der Schmelzzone erzielen, da so beide, und zwar der Windkastenring einerseits und das keramische innere Rohr andererseits, durch gegenseitige Kühlung vor Überhitzung gut geschützt werden. Mit guter konischer Anlagefläche des Windkastenringes bekommt das keramische Innenrohr hierbei sogleich auch eine genaue Führung beim Einschieben von unten, wenn es nach Beendigung einer Schmelzperiode gegen ein neues ausgewechselt werden muß.From the well-known construction methods of a hot blast small cupola furnace in the The special design with a wind ring built into the outer sheet metal jacket differs the construction initially by the fact that in this metallic wind box ring that of is conical at the bottom upwards, one provided with tuyeres and with the same conicity ceramic tube is inserted from below. With such a Small hot blast cupola furnaces achieve a long service life in the melting zone, there so both, namely the wind box ring on the one hand and the ceramic inner tube on the other hand, be well protected from overheating by mutual cooling. With The ceramic inner tube gets a good conical contact surface of the wind box ring at the same time an exact guide when inserting from below, if it is after End of a melting period must be exchanged for a new one.

Dieses Auswechseln des Schmelzzonenrohres geschieht in der Weise, daß es zunächst auf den nach unten herabgelassenen Herd des Ofens, aufgesetzt wird, wonach beide Teile wieder hochgezogen werden. Die absenkbare Herdausführung mit Schlacken- und Eisenabstichloch kann hierbei der eines üblichen Kleinkupolofens entsprechen, zweckmäßigerweise wird jedoch in diesem Falle für die Innenwand des Herdes hier ein gleichfalls leicht einbaufähiges zylindrisches keramisches Rohr verwendet, das für das daraufgesetzte Schmelzzonenrohr eine gute, feste Auflage bildet und damit zu einer besonders gut schließenden Verbindung von Herd und Schmelzzone führt. Von der gleichen gut schließenden Verbindungsmöglichkeit von aufeinandergesetzten Rohren wird hiernach vorteilhafterweise auch im unteren Schachtteil des vorliegenden Kleinkupolofens Gebrauch gemacht, indem er dort aus zwei weiteren oder auch noch mehreren übereinandergesetzten dünnen, feuerfesten Rohren besteht, die ihren Halt gegen den äußeren Ofenmantel durch ein einfaches hinterstampftes Ofenfutter erhalten. Eine Verwendung von Stampfschablonen, wie sie normalerweise zur Herstellung eines Ofenfutters üblich sind, entfällt hierbei natürlich.This replacement of the melt zone tube is done in such a way, that it is first placed on the lower hearth of the oven, after which both parts are pulled up again. The lowerable stove version with The slag and iron tap hole can be that of a conventional small cupola furnace correspond, but expediently in this case for the inner wall of the The hearth here is a cylindrical ceramic tube that is also easy to install used, which is a good, firm support for the melt zone tube placed on it forms and thus a particularly well-sealed connection between the hearth and the melting zone leads. From the same well-closing connection possibility of stacked Pipes is then advantageously also in the lower shaft part of the present Kleinkupolofens made use of it by being there from two more or even more consists of several superimposed thin, refractory tubes that hold them Maintained against the outer furnace jacket by a simple back-tamped furnace lining. A use of ramming templates, such as those normally used to make a Oven feed is common, is of course omitted.

Ein weiteres erfinderisches Merkmal bietet der im Vorliegenden beschriebene neue Heißwind-Kleinkupolofen auch in seiner oberen Schachthälfte, indem hierfür ein gußeisernes oder hitzebeständiges Stahlrohr verwendet wird, dessen Außenseite mit der Ofenummantelung eine konzentrische Staubkammer bildet, der das Gichtgas durch Öffnungen unter einem Glockenverschluß, der sich an den Ofenschacht leicht abhebbar anschließt, zugeführt wird. Aus der Staubkammer, in der die heißen Abgase des Ofens gleichzeitig einen Teil ihrer überschußwärme an den Ofenschacht zur Vorwärmung des Beschickungsgutes wieder zurückgeben, wandern, die Abgase dann zu einem Schornstein., in dem in bereits bekannter Form auch leicht eine zweite Gasentstaubung mittels Wassereinsprühung vorgenommen werden kann. Äuch eine Nachverbrennung der Gichtgase in der den Ofenschacht konzentrisch umgebenden Staubkammer ist hierbei ohne weiteres möglich. Von bekannten Schachtöfen unterscheidet sich hierbei der obere Teil des Ofenschachtes nach der Erfindung vor allem dadurch, daß die in die Staubkammern eintretenden Abgase in keiner Weise zur Winderhitzung, sondern höchstens zu einer teilweisen Vorwärmung des Beschickungsgutes ausgenutzt werden sollen und daß deshalb auch noch die Beschikkungszone bis dicht unter den Glockenverschluß des Ofens geführt werden muß, während es sich bei dem bekannten Schachtofen im wesentlichen um Heißwinderzeugungskammern handelt, die jedoch auf alle Fälle oberhalb der Beschickungszone liegen müssen.Another inventive feature is offered by that described herein new hot-blast small cupola furnace in its upper half of the shaft by adding this a cast iron or heat-resistant steel pipe is used, the outside of which forms a concentric dust chamber with the furnace casing, which contains the furnace gas through openings under a bell lock, which can be easily attached to the furnace shaft removably connects, is supplied. From the dust chamber, in which the hot exhaust gases of the furnace at the same time a part of its excess heat to the furnace shaft for preheating return the load, wander, the exhaust gases then to a chimney., in which, in the already known form, a second gas dedusting means is also easy Water spray can be made. Also an afterburning of the furnace gases in the dust chamber concentrically surrounding the furnace shaft is easy possible. This differs from known shaft furnaces upper part of the furnace shaft according to the invention mainly in that the in the Dust chambers entering exhaust gases in no way to heat the wind, but at most are to be used to partially preheat the load and that is why the loading zone up to just below the bell lock of the furnace must be performed, while it is essentially in the case of the known shaft furnace are hot wind generating chambers, but in any case above the loading zone must lie.

Alle obengenannten Maßnahmen zur Schaffung einer wirtschaftlichen und betriebssicheren Bauweise eines Schachtofens für kleinere Schmelzmengen unter 1 t/Std. wurden natürlich erst dann möglich, nachdem hierfür von der keramischen Industrie entsprechend geeignete Rohre bzw. preiswerte und haltbare Rohrstücke zur Verfügung gestellt werden konnten, bei denen die Grenze der Herstellbarkeit und noch lohnende Einbaufähigkeit heute etwa bei 500 mm Durchmesser liegt. Eine lohnende Einbaufähigkeit solcher Rohre in einem Kupolofen zum Erschmelzen von Gußeisen und Sonderlegierungen erscheint hierbei aber auch nur bei einer gleichzeitigen Verwendung von Heißwind gegeben, da nur hierdurch der thermische Wirkungsgrad eines Kleinkupolofens so hoch getrieben werden kann, daß man auch bei ihm auf geringste Schmelzzeiten und höchste Schmelztemperaturen kommt.All of the above measures to create an economic and reliable construction of a shaft furnace for smaller quantities of melt 1 t / h were of course only possible after this from the ceramic Industry suitable pipes or inexpensive and durable pipe pieces for Could be made available where the limit of manufacturability and still worthwhile installation today is around 500 mm in diameter. A worthwhile one Ability to install such pipes in a cupola for melting cast iron and However, special alloys only appear here if they are used at the same time given by hot breeze, as this is the only way to increase the thermal efficiency of a small cupola furnace can be driven so high that even with him one can count on the shortest melting times and the highest melting temperatures come.

Im einzelnen sei das Prinzip der Bau- und Betriebsweise des neuen Heißwind-Kleinkupolofens nochmals an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Abbildung erläutert.In detail, the principle of the construction and operation of the new one Hot blast small cupola furnace again with reference to the one exemplary embodiment Figure explained.

Der am meisten im Ofen beanspruchte Teil ist das Schmelzzonenrohr mit den Winddüsen 2, das im vorliegenden Falle zweckmäßigerweise aus einem einteiligen, etwa 40 mm starken, konisch nach oben zulaufenden Zirkonsilikatrohr hergestellt wird, das an seiner Außenseite eine Führung und Kühlung durch den aus Metall bestehenden Heißwindkasten 3 besitzt, der seinerseits im Ofenaußenmantel4 gut luftdicht und nach außen hin gut wärmeisoliert angeschraubt ist. Im absenkbaren Herd 5 befindet sich ein das Schmelzzonenrohr 1 tragendes keramisches Herdmantelrohr 8 mit Eisenabstichloch 6. Schlackenloch 7 und der hinterstampften feuerfesten Füllmasse 8'. über dem Schmelzzonenrohr 1 erheben sich die untere, feuerfest ausgekleidete Schachtzone 9 und die obere, von einem metallischen, hitzebeständigen Rohr gebildete Schachthälfte 10. Die Schachtzone 9 ist hierbei gleichfalls zweckmäßigerweise aus keramischen Rohrstücken 11 bis 13 mit dem feuerfesten hinterstampften Material 14 hergestellt, wobei durch die Verwendung solcher Rohrstücke die Benutzung der bisher gebrauchten Stampfmodelle bei einer Ofenzustellung auch hier wie im Herd völlig ausgeschaltet werden kann. Durch die Gichtgasaustrittsöffnungen 15 des hitzebeständigen metallischen Schachtrohres 10 gelangen die Ofenabgase unter dem Glockenverschluß 16 in die konzentrisch dieses Rohr umgebene Staubkammer 17 mit den Reinigungs- und Explosionsklappen 18 und von hier in den Schornstein 19 mit der Wassereinsprühvorrichtung 20.The part that is most stressed in the furnace is the melt zone tube with the tuyeres 2, which in the present case is expediently made from a one-piece, approximately 40 mm thick, conically upwardly tapering zirconium silicate tube, which is guided and cooled on its outside through the metal Has a hot blast box 3, which in turn is screwed in a good airtight manner in the furnace outer jacket 4 and is well insulated from the outside. In the lowerable hearth 5 there is a ceramic hearth jacket tube 8 carrying the melting zone tube 1 with iron tapping hole 6, slag hole 7 and the under-tamped refractory filler 8 '. above the melting zone tube 1 to raise the bottom, lined shaft zone 9 and the upper shaft half formed of a metallic, heat-resistant pipe refractory 10. The shaft zone 9 is in this case likewise expediently made of ceramic pipe sections 11 to 13 with the refractory hinterstampften material 14, wherein by the use of such pieces of pipe, the use of the previously used ramming models in the case of an oven delivery, can also be completely switched off here as in the stove. The furnace exhaust gases pass through the furnace gas outlet openings 15 of the heat-resistant metal shaft pipe 10 under the bell lock 16 into the dust chamber 17 with the cleaning and explosion flaps 18, which is concentrically surrounding this pipe, and from here into the chimney 19 with the water spray device 20.

Abgesehen von den bereits genannten Vorteilen des Aufbaues eines Kleinkupolofens aus mehreren einzelnen Rohrstücken kommt man mit einer derartigen Ofenbauweise natürlich am besten dem Idealzustand nahe, an jeder Stelle eines Ofens nur gerade dasjenige feuerfeste Material oder denjenigen metallischen Werkstoff zu verwenden, der jeweils am zweckentsprechendsten und wirtschaftlichsten ist, so daß schon allein hierdurch Materialeinsparungen eintreten, die in anderer Weise bei einem Schachtofenbau, insbesondere bei einem Heißwind-Kleinkupolofen, bisher kaum zu erwarten waren.Apart from the already mentioned advantages of building a small cupola With such a furnace construction one comes naturally from several individual pieces of pipe ideally close to the ideal state, at every point in a furnace just that one to use refractory material or that metallic material, each is most appropriate and economical, so that alone Material savings occur in a different way in a shaft furnace, in particular with a hot blast small cupola furnace, were hardly to be expected up to now.

Ein Heißwind-Kleinkupolofen bietet dabei aber andererseits auch noch zahlreiche metallurgische Vorteile, und zwar vor allem in bezug auf sparsamste Ausnutzung aller seiner Einsatzstoffe einschließlich der bei ihm verwendeten Brennstoffe, worauf an dieser Stelle allerdings nicht noch näher eingegangen zu werden braucht.On the other hand, there is also a hot blast cupola furnace numerous metallurgical advantages, especially with regard to the most economical use all of his input materials including the fuels he uses, on what At this point, however, there is no need to go into further detail.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Heißwind-Kleinkupolofen mit Heißwinderzeugung in getrennt aufgestelltem Rekuperator, insbesondere mit etwa 500 mm Innendurchmesser, für eine Schmelzleistung unter 1 t!Std. zum Erschmelzen von Sonderlegierungen, mit in seinen äußeren Blechmantel eingebautem Windkastenring, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkastenring (3) innen konisch ist und ein die Schmelzzone bildendes, mit Winddüsen (2) versehenes, entsprechend hohes und konisches keramisches Rohr (1) von unten passend in den Windkastenring einzuschieben ist. Claims: 1. Small hot blast cupola furnace with hot blast generation in a separately installed recuperator, especially with an inside diameter of around 500 mm, for a melting capacity of less than 1 t! for melting special alloys, with Wind box ring built into its outer sheet metal jacket, characterized in that that the wind box ring (3) is conical on the inside and one that forms the melting zone, Correspondingly tall and conical ceramic tube provided with tuyeres (2) (1) must be pushed into the wind box ring from below. 2. Heißwind-Kleinkupolofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schachthälfte (9) über dem Schmelzzonenrohr (1) aus dünnen keramischen Rohren (11 bis 13) zusammengesetzt ist, die mit feuerfestem und wärmeisolierendem Material (14) hinterstampft sind. 2. Hot blast small cupola furnace according to claim 1, characterized in that the lower shaft half (9) above the melting zone tube (1) is composed of thin ceramic tubes (11 to 13) which are tamped behind with refractory and heat-insulating material (14). 3. Heißwind-Kleinkupolofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß die obere Schachthälfte aus einem gußeicerne:i oder einem Stahlrohr (10) besteht. dessen Außenseite mit der Ofenummantelung eine konzentrische Staubkammer (17) bildet, der das staubhaltige Gichtgas durch Öffnungen (15) unter einem Glockenverschluß (16), welcher sich an den Ofenschacht (10) leicht abhebbar anschließt, zuzuführen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1037 658; deutsche Patentschrift Nr. 970 530; USA.-Patentschrift Nr. 1675 255.3. hot blast small cupola according to claim 2, characterized in that. that the upper half of the manhole consists of a cast core: i or a steel pipe (10) . the outside of which forms a concentric dust chamber (17) with the furnace casing, to which the dusty furnace gas is to be fed through openings (15) under a bell lock (16) which is easily lifted off the furnace shaft (10). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1037 658; German Patent No. 970 530; U.S. Patent No. 1675 255.