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Feuerfester, keilförmiger Stein für die Zustellung von Industrieöfen
Die Erfindung betrifft einen feuerfesten, keilförmigen Stein für die Zustellung von Industrieöfen, insbesondere Öfen mit ringförmigem Querschnitt und vorzugsweise Drehrohröfen mit grossem Durchmesser.
Die Zustellung von Öfen mit ringförmigem Querschnitt bzw. Drehrohröfen stellt ein Problem dar, zu dessen Lösung schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden sind ; keiner dieser Vorschläge zeitigte jedoch einen durchschlagenden und in allen Hinsichten befriedigenden Erfolg. Die grössten Schwierigkeiten bezüglich der Zustellung ergeben sich bei Drehrohröfen mit grossem Durchmesser, die in neuer Zeit in steigendem Ausmass gebaut werden, wobei sich deutlich die Entwicklung abzeichnet, den Ofendurchmesser noch weiter zu vergrössern.
Es kann ganz allgemein gesagt werden, dass es mit zunehmendem Durchmesser eines Ofens bzw. des Krümmungsradius des Ofenmantels immer schwieriger wird, die einzelnen Steine der feuerfesten Auskleidung gegen ein Herausfallen aus dem Steinverband zu sichern. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit zunehmendem Ofendurchmesser die Keiligkeit der einzelnen feuerfesten Steine der Auskleidung immer geringer wird und die Gefahr, dass einzelne Steine aus der Auskleidung herausfallen, mit abnehmender Keiligkeit der Steine immer grösser wird.
Es sind schon viele Massnahmen vorgeschlagen worden, die darauf abzielen, dieser Gefahr zu begegnen. So ist es bereits bekannt, die einzelnen Steine von Drehöfen bzw. Trommelöfen gegen ein Herausfallen aus dem Steinverband dadurch zu sichern, dass Keilsteine verwendet werden, bei denen die durch den Keilwinkel bestimmten trapezförmigen Flächen in zwei untereinander parallelen Ebenen angeordnet sind, welche die Ofen-oder Gewölbelängsachse unter einem schiefen Winkel schneiden (deutsche Patentschrift Nr. 734184).
Ferner ist es bekannt, Steine zu verwenden, von welchen jeder einzelne auf der einen Seitenfläche eine in Draufsicht keilige Ausnehmung und auf der gegenüberliegenden Seitenfläche einen der Ausnehmung entsprechenden Vorsprung aufweist ; diese Steine sind mindestens an einer der Seitenflächen, auf der der Vorsprung oder die Ausnehmung angeordnet sind, mit einer oxydierbaren Metallauflage versehen, wobei der Flankenwinkel des Vorsprunges bzw. der Ausnehmung etwa 30 - 500 gegen die bezügliche Seitenfläche beträgt (österr. Patentschrift Nr. 200493). Diese Massnahmen können jedoch ebensowenig einen sicheren Zusammenhalt der Ofenauskleidung bei allen während des Betriebes auftretenden Bedingungen gewährleisten wie z.
B. der Vorschlag, in einer Drehofenausmauerung feuerfeste Steine zu verwenden, die mit einer Metallauflage versehen sind, die auf der kalten Steinseite einen Ansatz in Form eines Stützgliedes aufweist, mit dem der Stein nach seinem Einbau in den Drehofen den Nachbarstein übergreift (österr. Patentschrift Nr. 195824). Weiterhin ist auch eine Ausmauerung von Drehrohröfen mit Hilfe von feuerfesten Steinen bekannt, bei der das Ofenfutter aus Einheiten aufgebaut ist, die aus jeweils einer Mehrzahl von Steinen oder aus einem dieser Mehrzahl von Steinen entsprechenden Block bestehen und mit Hilfe mindestens je eines Traggliedes, das durch eine am kalten Steinende eines jeden Steines befindliche Ausnehmung durchgeführt ist, über Zwischenglieder lösbar am Ofenmantel befestigt sind (österr.
Patentschrift Nr. 201496). Diese Zustellungsweise hat jedoch den Nachteil, dass sie umständlich und mit ziemlichen Kosten verbunden ist, und dass überdies durch die Verwendung der am Ofenmantel angebrachten Zwischenglieder das Ofengewicht ziemlich beträchtlich erhöht wird. Schliesslich kann noch eine vor längerer Zeit beschriebene Auskleidung für Drehrohröfen erwähnt werden, bei der keilförmige Steine Verwendung finden, deren mantelseitiges Steinende in der Weise gegenüber dem rest-
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lichen Steinkörper versetzt ausgebildet ist, dass die eine radiale Seitenfläche eines Steines eine Ausnehmung und die andere radiale Seitenfläche dieses Steines einen der Ausnehmung entsprechenden vorspringenden Teil aufweist,
wobei sich die Ausnehmung und der vorspringende Teil in dsr Ofenlängsrichtung und über die gesamte Steinlänge erstrecken und die Steine einer ringförmigen Steinschar jeweils aufeinander abgestützt sind (USA-Patentschrift Nr. l, 936, 635). Bei dieser Auskleidung haben die keilförmigen Steine zusätzlich zu der erwähnten, an einer radialen Seitenfläche befindlichen Ausnehmung noch eine weitere Ausnehmung an der mantelseitigen Steinfläche, so dass von dieser nur mehr ein kleiner Fuss überbleibt, mit dem sich der Stein am Ofenmantel abstützt ; dieser Fuss geht in Richtung zur Feuerseite des Steines in den genannten Vorsprung über.
Auf der dem Fuss gegenüberliegenden Seite ruht der Stein mit der Ausnehmung, die auf der radialen Seitenfläche vorgesehen ist, auf dem vorspringenden Teil des benachbarten Steines auf, wogegen auf seinem über diesem Fuss befindlichen vorspringenden Teil der andere Nachbarstein mit seiner auf der radialen Seitenfläche gelegenen Ausnehmung aufruht. Etwa jeder zehnte Stein der einzelnen in Ofenlängsrichtung liegenden Steinreihen hat eine von den erörterten Steinen abweichende Form und weist einen oder mehrere, sich über praktisch die gesamte Steinhöhe erstreckende Kanäle auf, durch die Isoliermaterial, wie Kieselgur, eingepumpt wird, bis die mantslseitig gelegenen Ausnehmungen der zuerst erörterten Steine zur Gänze damit gefüllt sind.
Die Zustellung dieser Auskleidung ist zeitraubend und schwierig, da eine sorgfältige und planmässige Verlegung der beiden Steinsorten erforderlich ist, und die für sie verwendeten Steine haben eine komplizierte Form, wodurch nicht nur ihre Herstellung erschwert wird, sondern auch ihre mechanische Festigkeit sehr zu wünschen lässt. Ferner sind die Steine in der Auskleidung untereinander nicht besonders fest verankert, weil sich die Ausnehmungen und Vorsprünge der Steine, die zur gegenseitigen Abstützung dienen, an den kleineren Steinflächen befinden und die grossen Flächen zur Verankerung nichts beitragen. Diese Nachteile dürften auch der Grund dafür sein, dass Auskleidungen dieser Art nicht oder zumindest nicht in nennenswertem Umfang Eingang in die Praxis finden konnten.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen feuerfesten Stein zu schaffen, der ganz allgemein für die Zustellung von Industrieöfen, jedoch in besonderem Masse für eine Verwendung inlndusirieöfenmit ringförmigem Querschnitt und vorzugsweise in Drehrohröfen mit grossem Durchmesser geeignet ist, eine einfache äussere Form aufweist, sehr leicht herstellbar ist und in allen Fällen und bei allen Bedingungen des Ofenbetriebes und auch schon vor dem Ofenbetrieb eine hohe Festigkeit und einen guten Zusammenhalt der Auskleidung gewährleistet.
Diese Ziele werden gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Steinkörper des keilförmigen Steines quer zur Steinhöhe und parallel zur heissen Stirnfläche einen Knick aufweist und die auf diese Weise gebildeten beiden Abschnitte des Steinkörpers ohne Vor- und Rücksprünge ineinander übergehen und miteinander-einen stumpfen Winkel einschliessen. Dieser stumpfe Winkel wird im allgemeinen etwa 165 - 1720 betragen, also ziemlich flach sein. Der Knick kann sich in der halben Steinhöhe oder annähernd in der halben Steinhöhe befinden oder aber auch nahe einem Steinende ausgebildet sein ; in diesem zuletzt genannten Fall liegt der Knick zweckmässig in der Nähe des kalten Steinendes.
Vorzugsweise verläuft der Knick über die grösseren rechteckigen Steinflächen, da sich hiedurch ein besserer Zusammenhalt zwischen den einzelnen Steinen der Auskleidung ergibt als bei einem Verlauf über die kleineren Steinflächen. Der Stein gemäss der Erfindung kann in an sich bekannter Weise an einer oder mehreren seiner Flächen Platten aus oxydierbarem Metall, die vorzugsweise mit dem Steinmaterial mitverpresst sind, aufweisen. Es können jedoch auch in den Auskleidungen in den Fugen zwischen den einzelnen Steinen, insbesondere in den Radialfugen, lose eingelegte Bleche oder Einlagen aus Karton bzw. Pappe od. ähnl. herausbrennbaren Stoffen vorgesehen sein. Ferner ist es, wenn der Stein z. B. in Hängedecken bzw.
Hängegewölben oder andern abgestützten Bauteilen Verwendung finden soll möglich, ihn mit einer Hängeeinrichtung auszustatten, also beispielsweise als Laschenstein auszubilden.
Als Steinmaterial können je nach den Erfordernissen verschiedene Materialien verwendet werden.
Vorzugsweise werden basische oder neutrale Materialien, z. B. auf der Grundlage von Magnesia und/oder Chromit, verwendet. Die Steine können auch aus verschiedenen Stoffen bestehen, also Verbundsteine sein, wobei die verschiedenen Stoffe entweder in Richtung zum Temperaturgefälle oder senkrecht hiezu angeordnet sein können. Ferner können Steine aus verschiedenem Material abwechselnd, z. B. schachbrettartig, verlegt sein.
Die Zustellung von Industrieöfen lässt sich mit den Steinen gemäss der Erfindung sehr rasch und ohne Schwierigkeiten durchführen. Auf Grund der besonderen Steinform und der sich durch diese ergebenden grossen mechanischen Festigkeit ist eine feste Verankerung der Steine untereinander gewährleistet und dadurch in weiterer Folge jederzeit eine ausserordentlich hohe Betriebssicherheit gegeben. Im Vergleich mit den bisher bekannten Auskleidungen ist die Sicherheit bereits während des Einbaues erhöht und ferner ge-
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lingt es, schon länger in Betrieb gestandene Auskleidungen, deren Stärke und hiemit auch deren Keiligkeit abgenommen haben, vor dem Einstürzen zu bewahren.
Die Steine können weitgehend ausgenutzt werden und es kommt im Gegensatz zu den üblichen Auskleidungen nicht vor, dass an sich noch betriebstüchtige Futter oder Gewölbe nach Ofenabstellungen, bei denen infolge der Abkühlung eine Kontraktion des Futters oder Gewölbes erfolgt, einstürzen. Es kann in diesem Zusammenhang abschliessend erwähnt werden, dass es mit Hilfe von lediglich zwei Steinsorten, die bloss eine etwas verschiedene Keiligkeit aufweisen, gelingt, praktisch alle Gewölbe und alle Öfen mit ringförmigem Querschnitt und von beliebigem Durchmesser zuzustellen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in denen ein Stein gemäss der Erfindung und ein mit Hilfe eines solchen Steines aufgebauter Teil eines Ofens von ringförmigem Querschnitt beispielsweise dargestellt sind, näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung eines Steines gemäss der Erfindung, die Fig. 2 und 3 zeigen. einen Stein dieser Art in Ansicht gegen die schmale bzw. breite Seitenfläche und Fig. 4 veranschaulicht in schaubildlicher Darstellung Abschnitte von zwei benachbarten Ringscharen eines Ofens von ringförmigem Querschnitt, der mit Steinen gemäss der Erfindung zugestellt ist.
Der erfindungsgemässe Stein hat eine heisse Stirnfläche l und eine kalte Stirnfläche 2 und zwei Paare von gegenüberliegenden Seitenflächen 3, 4 bzw. 5,6. Gemäss der Erfindung weist der Steinkörper quer zur Steinhöhe einen Knick auf, wodurch zwei gegenüberliegende Seitenflächen des Steines, beim dargestellten Ausführungsbeispiel die breiteren Seitenflächen 5 und 6, in je zwei Abschnitte 5a und 5b bzw. 6a und 6b unterteilt werden, die in Ebenen liegen, welche einander an den Knicklinien 7 bzw. 8 unter einem stumpfen Winkel a schneiden. Der gesamte Steinkörper ist somit gleichfalls in zwei Abschnitte geteilt, die einander gleichfalls unter dem Winkel ze schneiden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt dieser Winkel oc in einem Bereich von etwa 1650 bis zo PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuerfester, keilförmiger Stein für die Zustellung von Industrieöfen, insbesondere Öfen mit ringförmigem Querschnitt und vorzugsweise Drehrohröfen mit grossem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, dass sein Steinkörper quer zur Steinhöhe und parallel zur heissen Stirnfläche (1) einen Knick (7,8) aufweist und die auf diese Weise gebildeten beiden Abschnitte des Steinkörpers (5a, 5b ; 6a, 6b) ohne Vor- und
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Refractory, wedge-shaped stone for lining industrial furnaces
The invention relates to a refractory, wedge-shaped brick for the lining of industrial furnaces, in particular furnaces with an annular cross-section and preferably rotary kilns with a large diameter.
The delivery of furnaces with an annular cross-section or rotary kilns represents a problem for the solution of which numerous proposals have already been made; however, none of these proposals produced a resounding and in all respects satisfactory result. The greatest difficulties with regard to the infeed arise in the case of rotary kilns with a large diameter, which are being built to an increasing extent in recent times, with the development of increasing the diameter of the furnace still clearly becoming apparent.
In general, it can be said that as the diameter of a furnace or the radius of curvature of the furnace jacket increases, it becomes more and more difficult to secure the individual bricks of the refractory lining from falling out of the brick association. This is due to the fact that, with increasing furnace diameter, the wedge shape of the individual refractory bricks in the lining becomes less and less and the risk of individual bricks falling out of the lining increases with decreasing wedge shape of the bricks.
Many measures have been proposed to counter this danger. It is already known to secure the individual stones of rotary ovens or drum ovens against falling out of the stone structure by using wedge stones in which the trapezoidal surfaces determined by the wedge angle are arranged in two mutually parallel planes, which the oven or cut the longitudinal axis of the vault at an oblique angle (German patent specification No. 734184).
It is also known to use stones, each of which has a recess which is wedge-shaped in plan view on one side surface and a projection corresponding to the recess on the opposite side surface; These stones are provided with an oxidizable metal layer on at least one of the side surfaces on which the projection or recess is arranged, the flank angle of the projection or recess being about 30-500 compared to the relevant side surface (Austrian Patent No. 200493 ). However, these measures can just as little ensure a secure cohesion of the furnace lining in all conditions occurring during operation such.
B. the proposal to use refractory bricks in a rotary kiln lining, which are provided with a metal layer that has an approach in the form of a support member on the cold stone side, with which the stone overlaps the neighboring stone after its installation in the rotary kiln (Austrian patent specification No. 195824). Furthermore, a lining of rotary kilns with the help of refractory bricks is known, in which the furnace lining is made up of units each consisting of a plurality of bricks or of a block corresponding to this plurality of bricks and with the help of at least one support member that passes through a recess located at the cold stone end of each stone is carried out, releasably attached to the furnace shell via intermediate links (Austrian
Patent No. 201496). However, this method of delivery has the disadvantage that it is cumbersome and associated with considerable costs and, moreover, that the use of the intermediate members attached to the furnace shell increases the furnace weight quite considerably. Finally, a lining for rotary kilns, which was described a long time ago, can be mentioned, in which wedge-shaped stones are used, the stone end of which is on the shell side in relation to the rest of the
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lichen stone body is designed offset that the one radial side surface of a stone has a recess and the other radial side surface of this stone has a protruding part corresponding to the recess,
wherein the recess and the protruding part extend in the longitudinal direction of the furnace and over the entire stone length and the stones of an annular stone cluster are each supported on one another (US Pat. No. 1, 936, 635). In this lining, the wedge-shaped stones have, in addition to the aforementioned recess located on a radial side surface, a further recess on the shell-side stone surface, so that only a small foot remains of this, with which the stone is supported on the furnace shell; this foot goes over in the direction of the fire side of the stone in the mentioned projection.
On the side opposite the foot, the stone with the recess provided on the radial side surface rests on the protruding part of the adjacent stone, while the other adjacent stone with its recess located on the radial side surface rests on its protruding part above this foot rests. About every tenth stone of the individual stone rows lying in the longitudinal direction of the furnace has a shape that differs from the stones discussed and has one or more channels extending over practically the entire stone height, through which insulating material, such as kieselguhr, is pumped until the recesses on the shell side stones discussed first are completely filled with it.
The installation of this lining is time-consuming and difficult, since a careful and planned laying of the two types of stone is required, and the stones used for them have a complicated shape, which not only makes their manufacture difficult, but also their mechanical strength leaves much to be desired. Furthermore, the stones are not particularly firmly anchored to one another in the lining, because the recesses and projections of the stones, which serve for mutual support, are located on the smaller stone surfaces and the large surfaces do not contribute anything to the anchoring. These disadvantages are likely to be the reason why linings of this type could not find their way into practice, or at least not to a significant extent.
The aim of the invention is to create a refractory brick which is generally suitable for the lining of industrial furnaces, but is particularly suitable for use in industrial furnaces with an annular cross section and preferably in rotary kilns with a large diameter, has a simple external shape, very light can be produced and ensures high strength and good cohesion of the lining in all cases and under all conditions of furnace operation and even before furnace operation.
These goals are achieved according to the invention in that the stone body of the wedge-shaped stone has a kink transversely to the stone height and parallel to the hot face and the two sections of the stone body formed in this way merge into one another without protrusions and recesses and enclose an obtuse angle with one another . This obtuse angle will generally be around 165-1720, so it will be fairly flat. The bend can be halfway up the stone or approximately halfway up the stone, or it can also be formed near one end of the stone; in this last-mentioned case, the kink is expediently in the vicinity of the cold stone end.
The kink preferably runs over the larger rectangular stone surfaces, since this results in better cohesion between the individual stones of the lining than when it runs over the smaller stone surfaces. The stone according to the invention can have plates made of oxidizable metal, which are preferably pressed together with the stone material, on one or more of its surfaces in a manner known per se. However, in the linings in the joints between the individual stones, in particular in the radial joints, loosely inserted metal sheets or inserts made of cardboard or cardboard or similar. be provided combustible materials. Furthermore, it is when the stone z. B. in suspended ceilings or
Hanging vaults or other supported components should be used to equip it with a hanging device, so for example to design it as a bracket.
Various materials can be used as the stone material depending on requirements.
Preferably, basic or neutral materials, e.g. B. based on magnesia and / or chromite used. The stones can also consist of different materials, that is to say composite stones, whereby the different materials can be arranged either in the direction of the temperature gradient or perpendicular to it. Furthermore, stones made of different material can alternately, e.g. B. checkerboard, relocated.
The delivery of industrial furnaces can be carried out very quickly and without difficulty with the stones according to the invention. Due to the special stone shape and the resulting high mechanical strength, the stones are firmly anchored to one another and consequently an extremely high level of operational reliability is given at all times. Compared with the previously known linings, safety is already increased during installation and furthermore
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it is possible to keep linings that have been in operation for a long time and whose strength and thus also their wedge shape have decreased from collapsing.
The stones can be used to a large extent and, in contrast to the usual linings, it does not happen that linings or vaults that are still in working order collapse after the oven has been switched off and the lining or vaults contract as a result of cooling. In this context, it can finally be mentioned that with the help of only two types of stone, which only have a slightly different wedge shape, it is possible to close practically all vaults and all ovens with an annular cross-section and of any diameter.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings, in which a stone according to the invention and a part of a furnace with an annular cross-section constructed with the aid of such a stone are illustrated, for example.
Fig. 1 is a perspective view of a stone in accordance with the invention shown in Figs. a stone of this type in a view against the narrow or wide side surface and FIG. 4 shows, in a diagrammatic representation, sections of two adjacent ring shares of a furnace of an annular cross-section, which is lined with stones according to the invention.
The stone according to the invention has a hot end face 1 and a cold end face 2 and two pairs of opposite side faces 3, 4 and 5, 6, respectively. According to the invention, the stone body has a bend transversely to the stone height, whereby two opposite side surfaces of the stone, in the illustrated embodiment the wider side surfaces 5 and 6, are divided into two sections 5a and 5b or 6a and 6b, which are in planes, which intersect at the kink lines 7 and 8 at an obtuse angle a. The entire stone body is thus also divided into two sections, which also intersect at the angle ze.
In a preferred embodiment, this angle oc is in a range from about 1650 to zo.
1. Refractory, wedge-shaped stone for the lining of industrial furnaces, in particular ovens with an annular cross-section and preferably rotary kilns with a large diameter, characterized in that its stone body has a bend (7, 8) transversely to the stone height and parallel to the hot end face (1) and the two sections of the stone body formed in this way (5a, 5b; 6a, 6b) without before and
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