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Verfahren zum Brennen von keramischem Gut, insbesondere von
Gegenständen aus Steatit und Porzellan
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brennen von keramischem Gut, ins- besondere von Gegenständen aus Steatit und Porzellan, bei welchem das Gut in getrennten Kammern vor- gewärmt, gebrannt und abgekühlt wird. Für die Durchführung dieses Verfahrens soll eine Anlage benutzt werden, die die Erzeugung einer hochwertigen Brennware ermöglicht, die sich ohne weiteres mit derje- nigen eines Tunnelofens vergleichen lässt, jedoch bezüglich Platzbeanspruchung, Anschaffungskosten und
Wirtschaftlichkeit viel günstiger ist und in erster Linie für mittelgrosse und kleinere Brennbetriebe in Frage kommt.
Für das Glühen von Metallgegenständen sind Anlagen bekannt, die aus einer Anzahl hintereinander angeordneter Haubenöfen bestehen und bei welchen das Gut sukzessiv von unten her in die verschiedenen Öfen ein-bzw. ausgeführt wird. Es handelt sich aber hier um Anlagen, bei denen nur relativ niedrige
Höchsttemperaturen von zirka 600 bis 7000C in Frage kommen und keine Brennkurve mit einem besonderen Temperaturverlauf erforderlich ist, wie dies beim Brennen von keramischem Gut mit einer Sinterbrandtemperatur von zirka 14000C notwendig ist. Mit diesen bekannten Anlagen können daher die für das Brennen von keramischem Gut gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden.
Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird nunmehr das Gut auf einer Temperatur von mindestens 600 bis 8000C vorgewärmt, bevor es in die auf zirka 12000C sich befindliche Brennkammer eingebracht wird, wo es bei einer Temperatur von zirka 14000C gebrannt wird, und nach erfolgtem Brennen das Gut auf zirka 1200 C, mindestens aber 900 C, abgekühlt wird, bevor es in eine auf zirka 3000C vorgewärmte Kammer eingebracht wird, wo es auf die Entnahmetemperatur abgekühlt wird.
Mit der Anlage gemäss der Erfindung, die für die Durchführung dieses Verfahrens verwendet wird, dauert der gesamte Brennprozess inklusive Abkühlung zirka 15-20 Stunden, während der gleiche Prozess in einem Tunnelofen zirka 50 Stunden benötigt. Dadurch ergibt sich für eine gegebene Kapitalauslage eine viel grössere Produktion und ein kleinerer Energieverbrauch ; ferner ist zu beachten, dass bei der erfindungsgemässen Anlage der Verschleiss der keramischen Heizkörper im Hochtemperaturofen (Sinterbrandofen) wesentlich vermindert ist gegenüber intermittierend arbeitenden Kammeröfen, bei welchen auch die Dämpfe (Wasser- und Öldämpfe) einen schädlichen Einfluss ausüben ; bei der vorliegenden Anlage werden nämlich diese Dämpfe bereits im Vorwärineofen ausgeschieden.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, u. zw. zeigt dieFig. l ein Ausführungs- beispiel der Erfindung in Ansicht, während die Kurve gemäss Fig. 2 den Brennvorgang graphisch darstellt.
DasBrennaggregat besteht aus drei elektrischen Haubenöfen, nämlich einem Vorwärmeofen 1, einem Sinterbrandofen 2 und einem Abkühlofen 3. Jeder Ofen ist mit einer elektrischen Hubeinrichtung 4 versehen, mittels welcher der Beschickungswagen 5 von unten in den Ofen hineingefahren und nachher wieder heruntergelassen werden kann. Das Brenngut 6, beispielsweise Steatit-Gegenstände, wird mit Hilfe von Siliziumkarbid-Platten, die eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen und sehr temperaturwechselbeständig sind, auf die Beschickungswagen 5 aufgestapelt.
DerBrennvorgang erfolgt nach einem genau festgelegten Zyklusbetrieb, wobei der zeitliche Temperaturverlauf der in Fig. 2 gezeigten Kurve entspricht, wobei die Temperatur als Ordinate (Grad Celsius) und die Zeit als Abszisse (Stunden h) aufgetragen sind. In Fig. 2 ist A die Aufheizzone, B die Sinterbrandzone und C die Abkühlzone.
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Die Arbeitsweise der Anlage ist wie folgt :
Zunächst wird jeweils ein mitBrenngut beladener Wagen 5 zu dem Vorwärmeofen 1 geführt und mittels der zugehörigen Hubeinrichtung 4 in den Ofenraum innerhalb der Haube hinaufgefahren. Der Vorwärmeofen 1 ist mit metallischen Heizkörpern ausgerüstet, wobei beim Hineinfahren in den Ofen die Ölbestandteile des Brenngutes unter reichlicher Sauerstoffzufuhr schon teilweise durch die Strahlungswärme von den eingeschalteten Widerständen verdunstet und verbrannt werden. Die Verbrennungsgase entweichen über die Auspuffleitung 7 ins Freie. In dem Vorwärmeofen 1 wird das Gut auf einer Temperatur von mindestens 600 bis 8000C vorgewärmt.
Nach der Vorwärmung wird das Brenngut aus dem Ofen 1 entfernt und samt dem Wagen in den nächsten Haubenofen, den Sinterbrandofen 2, hineingefahren. Dieser Ofen 2, der mit Siliziumkarbid-Heizstäben ausgerüstet ist, befindet sich bereits auf einer Temperatur von zirka 12000C, wenn der Wagen in die Haube eingefahren wird. Der Wagenwechsel vom Vorwärmeofen 1 in den Sinterbrandofen 2 wird in etwa zwei Minuten bewerkstelligt-und die an der Aussenseite der Charge auftretenden kleinen Temperaturschwankungen haben bei den vorkommenden Temperaturzonen keinerlei schädlichen Einfluss.
Der Sinterbrand erfolgt bei einer Temperatur von 1400 C, und da die Heizstäbe stets in einem Temperaturbereich von 1000 bis 14000C in einer nichtwasserdampfhaltigen Atmosphäre arbeiten, ist die Lebensdauer derselben nahezu gleich gross wie in einem kontinuierlich arbeitenden Tunnelofen. Die Regulierungder Heizleistung und der Maximaltemperatur erfolgt automatisch mit Hilfe eines Mehrfach-Temperaturregler-Schreibers.
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auf zirka 12000C. Diese Abkühlung erfolgt verhältnismässig rasch und die rückgewonnen Wärme wird für das Vorheizen des Abkühlofens 3 verwendet, indem die erwärmte Kühlluft nach Verlassen des Sinterbrandofens über die Rohrleitung 8 dem Abkllh10fen 3 zugeführt wird.
Beim Abkühlen (Zone C, Fig. 2) wird die Charge bei zirka 12000C aus dem Sinterbrandofen 2 ausgefahren und unmittelbar in den auf zirka 3000C vorgewärmtenAbkühlofen 3 eingefahren, wo eine langsame Abkühlung. auf die Entnahmetemperatur erfolgt. Für die Vorwärmung des Abkllh10fens 3 wird in erster Linie die rekuperierte Wärme aus dem Sinterbrandofen verwendet, aber der Abkühlofen ist auch mit einer elektrischen Heizung versehen, die zwecks Vorwärmung des Ofens auf die erwünschte Temperatur auch eingeschaltet werden kann. Die gegebenenfalls erforderliche zusätzliche Vorwärmung des Abkühlofens hängt auch von der im Brenngut gespeicherten Wärme ab.
Nach erfolgter Abkühlung des Brenngutes wird der Brenngutwagen heruntergelassen und dann in waagrechter Richtung weggefahren. Die aus dem Abkühlofen 3 über die Rohrleitung 9 austretende erwärmte Luft kann noch für Trocknungsprozesse verwendet werden.
Bei einem kontinuierlichen Betrieb des beschriebenen Brennaggregates sind selbstverständlich alle drei Haubenöfen 1-3 gleichzeitig mit je einemBrenngutwagen besetzt, wobei jede Charge durch die drei Öfen hindurchwandert und entsprechend behandelt wird. Der Sinterbrandofen 2 kann auch für Betrieb mit einem Reduktionsgas verwendet werden, falls die Anlage für das Brennen von Hartporzellan bestimmt ist.
Ein besonderes Merkmal des Heizaggregates nach der Erfindung ist die Tatsache, dass der Wagenwechsel jeweils bei einer so hohen Temperatur erfolgt, dass keine schädlichen Wärmespannungen im Brenngut auftreten können. Der Brennvorgang kann sehr leicht entsprechend den zulässigen Temperaturgradienten angepasst werden, wodurch eine hohe Produktionsfähigkeit der Anlage erreicht wird. Ferner ergibt sich infolge der Wärmerekuperation ein sehr niedriger Energieverbrauch und schliesslich ist auch die lange Lebensdauer der Heizelemente der Öfen von wirtschaftlichem Vorteil.
Obwohl das Aggregat für das Brennen von Steatit sehr günstig ist, kann die beschriebene Anlage ohne weiteres auch für das Brennen von Porzellan und andern keramischen Gegenständen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Brennen von keramischem Gut, insbesondere von Gegenständen aus Steatit und Porzellan, bei welchem das Gut in getrennten Kammern vorgewärmt, gebrannt und abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut auf einer Temperatur von mindestens 600 bis 8000C vorgewärmt wird, bevor es in die auf zirka 12000C sich befindliche Brennkammer eingebracht wird, wo es bei einer Temperatur von zirka 14000C gebrannt wird, und dass nach erfolgtem Brennen das Gut auf zirka 1200 C, mindestens aber 900 C, abgekühlt wird, bevor es in eine auf zirka 3000C vorgewärmte Kammer eingebracht wird, wo es auf die Entnahmetemperatur abgekühlt wird.