DD223803A1 - Keramische beschichtung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Abstract

Keramische Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung fuer Industrieoefen und Waermeaggregate in allen Zweigen der Volkswirtschaft mit dem Ziel, fuer die Innenflaechen der feuerfesten Auskleidung eine verschleissfeste, das Emissionsvermoegen erhoehende keramische Beschichtung zu schaffen, um den Wirkungsgrad zu erhoehen und den Energieverbrauch zu senken. Die Aufgabe besteht in der Schaffung einer keramischen Beschichtung in Form eines bindemittelhaltigen Metalloxidueberzugs mit einem Emissionsgrad 0,93, die auch bei oxidierender Atmosphaere bestaendig ist und je nach eingesetztem feuerfestem Material der Auskleidung anwendbar ist. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass der bindemittelhaltige Metalloxidueberzug aus 80 bis 99 Masse-% feinteiligen Eisenoxiden oder feinteiligen Eisenoxiden und Beimengungen bis zu 5 Masse-% Oxide der Metalle Chrom und/oder Nickel und/oder Titan und/oder Mangan und/oder Molybdaen und einem in der Keramik ueblichen Bindemittel besteht, wobei als Metalloxid vorrangig Zunder von Eisen und/oder Eisenlegierungen, insbesondere chrom-, nickel-, mangan- und titanhaltiger Eisenlegierungen oder Ferroschlacke, wie sie beim Erwaermungsprozess von Stahlbloecken anfaellt, enthalten ist.

Description

8. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der bindernittelhaltige

', ^etallpxidüberzug(4)alsÜberzugsdisRersiön mittels Spritzen, Sprühen,Streichen, Rollen oder Walzen auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) oder der wärmeisolierenden feuerfesten Schicht (5) bzw. des Faservlieses (6) oder anderer im Ihnenraum befindlichen Elemente aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Pkt. 8, dadurch gekennzeichnet, daß derbindesmittelhaltige Metalloxidüberzug (4) auf eine zwiscHen|iegende wärmeisolierende Schicht (5) aus Fasern oder Brennersteine oder anderer im Innenraum befindlicher Elemente aufgebracht wird, bevor diese im Innenraum des Industrieofens oder des Wärmeaggregates befestigt bzw.

eingebracht werden. , :

10. Verfahren nach.Pkt. 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daßder binderhitteihältige Metalloxidüberzug (4) auf einen dünnen

: anorganischen Faservlies (6) aufgebracht wird und dieser auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) oder anderer feuerfesten Flächen im Innenraum aufgeklebt wird.

11. Verfahren nach Pkt.8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bindemittelhaltigen Metälloxiddispersiön zusätzlich bis zu 5 Ma.-% eines chemischen Bindemittels, vorzugsweise Sulfitablauge zugegeben wird.

12: Verfahren nach Pkt.8,10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anbringen des mit dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzugs (4) versehenen Faservlieses (6) auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) ein federfester Kleber verwendet wird, der als Blockierungsschicht wirkt. : ·

Hierzu T Seite Zeichnung ,

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine keramische Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung für die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung von Industrieöfen und Wärmeaggregaten wie Wärmetauscher und Feuerräume von Feuerungen sowie Brennersteinen und sonstigem im Innenraum derartiger Anlagen befindlichen Elemente, die in allen Bereichen der Industrie, der Landwirtschaft und der Dienstleistungen vorhanden sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Industrieöfen und Wärmeaggregate besitzen zum Zweck der Wärmeisolation und als Wärmeübertragungsfläche eine feuerfeste Hülle oder Auskleidung. Diese Auskleidung kann aus feuerfestem Mauerwerk, monolithischer oder Blockzüstellung in Eiii- oder Mehrschichtbauweise bestehen.

In neuerer Zeit kommt die Leichtbauweise zur Anwendung, bei der die feuerfeste Auskleidung aus feuerfestem anorganischem Fasermaterial besteht.

Dieses Fasermaterial wird in Form von Matten, Platten oder Modulen in verschiedenen Stärken zur Auskleidung benutzt. Bekannt geworden ist auch, daß diese Faserelemente auf schon bestehende Auskleidungen in Schwerbauweise auf der Innenseite zum Zweck der zusätzlichen Wärmeisolation und damit Energieeinsparung aufgebracht werden. Diese Lösung ist bei Wärmeaniageh mit diskontinuierlichem Betrieb sehr effektiv, da neben der Wandverlustsenkung hoch ein geringerer Speicherwärmeverlust auftritt. ,

Das Gesamtemissionsverrnögen der in diesen Wärmeanlage für die Auskleidung eingesetzten feuerfesten Baustoffe ist sehr unterschiedlich, liegt jedoch bei Anwendungstemperaturen im Hochtemperaturbereich bei 0,75 (Angaben einzelner Autoren schwanken). Eine Ausnahme bilden Kohlenstoff enthaltende feuerfeste Materialien wie Siiiciumkarbid- und Graphitsteine, die

ein 0,88 besitzen. - — ——— ^{: :} ———-—^ -·- ·. ·,- -. -

Bei der Lösung nach DE-AS 1 302596 werden feuerfeste Überzüge, die eine Glasphase bilden aus einem Stoffgemisch hergestellt, bestehend aus Kalziumfluorid, Siliciumdioxid, Kaliumoxid, Natriumkarbonat, Natriumfluorid, Natriumsilikat sowie Siiiciumkarbid und/oder Molybdänkarbid und/oder Graphit. Da diese Masse relativ dick aufgetragen wird, werden

-2-263 116 8

(DE-PS 3016377), um eine weitere Verbesserung der wirtschaftlichen Energieausnutzung zu bewirken, indem zwischen dem bindemittfelhaitigem SiC'Überzug und der Innenseite,der Heizofenwand eine Schicht aus einem anorganischen faserförmigen wärmeisolie'renden Material sich befindet, Dieser SiC_:Überzug hat den Nachteil,,daß das SiG bei oxidierender Atmosphäre im Hochtemperaturbereich mit dem Sauerstoff reagiert und demzufolge nicht oxidationsbeständig ist. Außerdem ist ein SiC-Überzug relativ teuer. Nach der Lösung von DD 206552 werden feuerfeste Auftragsmassen aus metallurgischer Schlacke oder Chromerz oder SiC^Material sowie Füllstoffe und Bindemittel verwendet, die in einer Schicht von 2-5mm aufgebracht werden wobei die Gefahr des Abplatzens besteht und große Mengen nötig sind, sowie nicht auf Fasermaterial zur Anwendung kommen · kann. -. . . '..'' '' " -.·' ' · ' _: ' '-'· .· .. · " .'.' · '.· ·.'·

Bekannt ist weiterhin, daß sich das Emissionsvermögen der feuerfesten Baustoffe während seines Einsatzes in den Wärmeaniagen verändert (s.lzvestija vyrsich ucebuych zavedenij Cernajä Metallurgija [1980] 7, S. 111-113). . ·..

Diese Veränderung kommt einmal durch strukturelle Veränderung im ff-Material selbst infolge Druck- und Wärmeeinwirkung sowie durch die sich anlagernden Stäube aus der im Wärmeübertragungsraum sich befindlichen Atmosphäre und/oder des thermisch zu behandelnden Gutes. .

In metallurgischen Wärmöfen würde festgestellt, daß das Gesamtemissionsvermögen einer hochtonerdehaltigen Auskleidung. riaph 2,5jährigem Betrieb von ca. 0,52 auf ca.0,91 anstieg (s.lzvestija mps. üceba Zaved. Cernaja Metallurgija [1980] 7, S. 111-

113). : " /, ;·. '.. ..; / ' ; ,' . '. .·' .; ;· '. . · · " .'. .- -.. .- -' ·. : ^: ' ^:.

Ziel der Erfindung , ' ·

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch das Aufbringen einer keramischen Beschichtung in Form eines bindemittelhaltigen Metalloxidüberzuges auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung oder der in den Wärmeübertragungsräumen ' angeordneten feuerfesten Elementen von Industrieöfen und Wärmeaggregaten in den Zonen und Wärmeübertragungsräumen, wo die Wärme auf das Wärmgut bz.w. die zu erwärmenden Oberfläche überwiegend nach dem Prinzip der indirekten Strahlungswärmeübertragung über die als Sekundärheizfläche wirkende Innenwand der feuerfesten Auskleidung übertragen wird, das Emissionsvermögen dieser Flächen vom Beginn der Ofenreise an zu erhöhen und durch die damit verbundene ' Intensivierung des Strahlungswärmeüberganges einen effektiveren Wirkungsgrad und somit eine Senkung des Energieverbrauches bei gleichzeitiger Minderung des Verschleißes der feuerfesten Auskleidung zu erreichen. Durcrrdas Aufbringen der keramischen Beschichtung auf feuerfeste Oberfläche^ wo Verbrennungsreaktionen stattfinden, wie z. 8. Brennersteine, kann der Verbrennungsprozeß in der Grenzschicht aktiviert werden, was Zur Temperaturerhöhung der abstrahlenden Oberfläche führt.

Darlegung des Wesens der Erfindung '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine keramische Beschichtung und Verfahren zu^deren Herstellung für Industrieöfen und Wärmeaggregate,durch Aufbringen einer fest haftenden yerschleißfesten> bis 1700 K thermisch beständigen bindemittelhaltigen Metalloxidüberzuges das Emissionsvermögen der Auskleidung vom Beginn der Öfenreise an zu erhöhen und einen Emissionsgrad gleich öder größer 0,93 zu erreichen. Der durch die Erhöhung des Emissiönsgrades der feuerfesten Auskleidung, einschließlich anorganisches Fasermaterial oder Faserspritzmassen oder feuerfester ve'rschäumbarer Leichtbaustoff, eintretende energetische: und verschleißmindernde Effektwird auchbei oxidierender Ofenatmosphäre '.wirksam.·¹ , / ;''' -. ...-. '. ';.^: , ' ' " ".· _;. '. . ' · · '· . ''' ' '. · ' . . Erfindungsgemäßwird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine keramische Beschichtung aus einem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug, bestehend ausfeinteiligen Eisenoxiden oder Eisenoxiden mit geringfügigen Beimengungen von Oxiden der Metalle Chrom und/oder Nickel und/oder Titan und/oder Mangan und/oder Molybdän und einem in der Keramik üblichen Bindemittel, wobei als Metalloxidvorrahgig Zunder von Eisen und/oder Eisenlegierungen/insbesondere Chrom-, nickel-, titan-, mangan- und mölybdänhaitiger Eisenlegierungen oderfeinteilige Ferroschlacke, wie sie beim Erwärmungsprozeß von Stahl blöcken anfällt; auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung von Industrieöfen und Wärmeaggregaten sowie Brennersteine und sonstige im Innenraum befindlichen feuerfesten Elemente, z. B. Regeneratorgittersteine oder Brennhilfsmittel aufgebracht werden.

DiefeuerfesteAuskleidung kann auch nur aus Fasermateriaiien oder Faserspritzmassen bestehen.

Die Teilchengröße des Metalloxides bzw. der trockenen bindemitteihaltigen Metalloxidmischung ist 1 mm, wobei bis zu 70Ma.-. % der Teilchen eine Größe 250 bis 1 mm besitzen können/

Der Effekt der En'ergieeinspa'rüng wird bedeutend erhöht, wenn zwischen den Innenflächen der feuerfesten Auskleidung und dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug eine wärmeisolierende feuerfeste Schicht aus Fasermaterial oder Faserspritzmassen oder aus versehäumbaren Leichtbaustoff vorgesehen ist. . .

Unter bestimmten Ofenraumbedingungen und bei bestimmten Materialien der feuerfesten Auskleidung ist es von Vorteil, um einem voreilenden Verschleiß vorzubeugen; wenn zwischen dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug und der feuerfesten Auskleidung oder der wärmeisolierenden feuerfesten Schicht bzw. eines Faservlieses eine zusätzliche, auch die Poren und Risse des feuerfesten Materials verschleißende feuerfeste Blockierungsschicht aus feinteiligem Material auf der Basis hochtonerdehaltiger (50 Ma'.-% Tonerde) oder magnesiumoxidhaltiger oder chromoxidhaltiger Stoffe oder ein Gemisch der vorgenannten Komponenten mit oder ohne Binde- und Dispergiermittel vorgesehen ist. Als Bindemittel für den Metalloxidüberzug ist Ton sehr gut geeignet. ' . .

Die keramische Beschichtung mittels bindemittelhaltigem-Metalloxidüberzug wird nach folgenden Verfahrensschritten

hergestellt. \ /' · -. ' '' ' ; "' ' ' ' '' -^:'../y '''."'"'. ' ' . ' .· :.' ' ' "' · "'.

; Nach der Neuzustellüng der feuerfesten Auskleidung wird der bindemittelhaltige Metalloxidüberzug als Überzugsdispersioh mittels Spritzen, Sprühen* Streichen, Rollen oder Walzen auf die feuerfesten Innenflächen aufgebracht und nach dem üblichen Trocknen und Aufheizen des Industrieofens oder des Wärmeaggregates sintert die keramische Beschichtung oberhalb 800^pC durch. · ' . - . ." -. : . .- > ·-.' '.. '

^k Der bindemitteihaltige Metalloxidüberzug kann auf die Faserschicht außerhalb des Ofens aufgebracht werden und die Faserplatten, -matten, -module oder -elemente können anschließend auf den Innenflächen des Ofens befestigt werden. Ebenfalls kann der bindemittelhaltige Metalloxidüberzug auf einen dünnen anorganischen Faservlies aufgebracht werden und dieser wird dann auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung wie eine Art Tapete aufgeklebt. Das ist besonders vorteilhaft bei kleinen Ofenräumen, wo die Auftragsverfahren schwer anzuwenden sind öder die bindemittelhaltige Metalloxidmischung z. B. mit SiC-Heizstäben beim Auftrag in Berührung kommen kann. Diese beschichteten Faservliese können auch konfektioniert zu Rollen vorliegen. Zum Zweck der besseren Haftung des bindemittelhaltigen Metalloxidüberzuges bei Umgebungstemperatur kann der Mischung zusätzlich ein chemisches Bindemittel, wie z. B. Sulfitablauge zugesetzt werden; Der mit dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug versehene Faservlies kann vorteilhaft mit einem feuerfesten Kleber auf die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung aufgebracht werden, der gleichzeitig als Blockierungsschicht wirkt.

Ausführungsbeispiel . '

Die erfindungsgemäße keramische Beschichtung und das Verfahren zu deren Herstellung wird nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispieien näher erläutert:

' Beispiel 1 (Fig.1). Λ

Ein Stoßofen wird auf der Innenfläche der feuerfesten Auskleidung 3 der Hängedecke und der Wand (Schamotte I x) nach der Zustellung mit einem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug 4 mittels Spritzen überzogen. Die Überzugsmischung besteht aus einem feinteiligen Gemisch Von 95 Ma.-% Zunder, wovon 15 Ma.-% des Zunders eine Teilchengröße 250 bis 1 mm besitzt und die Teilchengröße der restlichen Zundermenge unter 250 liegt, sowie 5 Ma.-% Bindeton. Das Metalloxidgemisch wird bis zum Erreichen der Forbkonsistenz mit Wasser versetzt.

Die spezifische Trockenmenge der Überzugsdispersion beträgt 0,37kg/m. Die Auftragsstärke war 0,2 bis 0,3mm. Am Stoßofen sind Brenner mit einer schwach leuchtenden Erdgasflamme im Einsatz.

Die Energieeinsparung gegenüber einem neu zugestellten Ofen ohne keramische Beschichtung auf den Innenflächen beträgt '9%. ' . ' ' ' · ' . ,· - . \ ;. . .;. . _; ' ;

Beispiel 2 (Fig.2 und 3).

Ein Kämmerglühofen mit Ofenraumtemperaturen von (1273K) wurde auf der Innenseite des Gewölbes und der Seitenwände aus Schamotte mit einer wärmeisolierenden feuerfesten Schicht 5 aus Faserplatten mit einer Dicke von 4cm ausgekleidet. Die Rückwand war mit Feuerleichtbetonblöcken, die einen hohen SiO₂- und CaO-Gehalt besitzen, zugestellt. Die Innenflächen dieser Feuerleichtbetonblöcke wurden zunächst mit einer feuerfesten Blockierungsschicht 8 von ca. 0,2 mm Stärke aus feinteiligem dispergierfähigen hochtonerdehaltigen Material beschichtet. Danach wurde die bindemittelhaltige Metalloxiddispersiön mit 96 Ma.-% feinteiligem Zunder einer Chrom-Nickel-Eisenlegierung und 4 Ma.-% Bindeton in einer Schichtstärke von ca. 0,2mm aufgespritzt. Die Teilchengröße der trockenen bindemittelhaltigen Metalloxidmischuhg war 250. Die Energieeinsparung gegenüber den nicht zusätzlich innen mit wärmeisolierendem Material und der keramischen Beschichtung mit einem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug ausgestatteten Ofen betrug 17%.

Beispiel 3 (Fig. 4) . · j

Auf einen feuerfesten Faservlies 6 wurde die in Beispiel 2 verwendete bindemittelhaltige Metalloxiddispersion mit einem Zusatz von 2 Ma.-% Sulfitablauge aufgesprüht und anschließend in einem mit SiC-Heizstäben ausgerüsteten Härtereiofen mit einem hochtonerdehaltigen feuerfesten Kleber, der gleichzeitig als Blockierungssehicht 9 wirkt, an die Decke geklebt.

Beispiel 4 (Fig. 5}

Die Flarnmenbegrenzungsflächen eines Strahlungsbrennersteines 10, der als Deckenstrahlungsbrenner eingesetzt ist, werden bis zum Mischkopf mit dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug 4 nach Beispiel 1 für die Wand besprüht. Die übrige Innenfläche der Decke wird mit der bindemitteihaitigen Metalloxiddispersion in einer Schichtstärke von 0,2 bis 0,3mm gerollt.

Claims (7)

1. -1- 263 116

   Erfindungsansprüche:

   1. Keramische Beschichtung für die Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) von Industrieöfen und Wärmeaggregaten : sowie Brehnersteine und sonstige im Innenraum befindlichen Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Beschichtung aus einem bindemittelhaitigen Metalloxidüberzug (4) mit 80 bis 99Ma.-%feinteiligen Eisenoxiden oder feinteiligen Eisenoxiden und Beimengungen bis 5 Ma.-% Oxide der Metalle Chrom und/oder Nickel und/oder Titan und/oder Mangan und/oder Molybdän und einem in der Keramik üblichen Bindemittel besteht, wobei als Metalloxid vorrangig Zunder von Eisen und/oder Eisenlegierungen, insbesondere chrom-, nickel-, mangan- und tonhaltiger Eisenlegierungen oder Ferroschlacke, wie sie z. B. beimi Erwärmen von Stahlblöcken anfällt, enthalten ist.
2. 2. Keramische Beschichtung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Metalloxids bzw. der bindemittelhaitigen Metalloxidmischung 1 mm ist.
3. 3. Keramische Beschichtung nach Pkt. 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daßbiszu70Ma.-% des Metalloxide oder der bindemittelhaitigen Metalloxidmischung eine Teilchengröße 250 bis 1mm besitzen.
4. 4. Keramische Beschichtung nach Pkt. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Innenflächen der feuerfesten

   ' Auskleidung (3) und dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug (4) eine Schicht aus wärrneisolierendem feuerfestem Material (5) vorgesehen ist. V
5. 5. Keramische Beschichtung nach Pkt. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) und dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug (4) angeordnete Schicht des wärmeisoiierenden feuerfesten Materials (5) aus organischen Fasern oder einem Faservlies oder verschäumbaren Leichtbaustoff oder Faserspritzmasse besteht. ' ν :
6. 6. Keramische Beschichtung nach Pkt. T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem bindemittelhaltigen Metalloxidüberzug (4) und den Innenflächen der feuerfesten Auskleidung (3) oder einerwärmeisolierenden feuerfesten Schicht (5) bzw. eines Faservlieses (6) eine zwischenliegende feuerfeste Blockierungsschicht (8) aus feinteiligem Material auf der Basis hochtonerdehaltiger (50% Tonerdegehalt) oder magnes iümoxidhaltiger oder chromoxidhaltiger Stoffe oder ein Gemisch der vorgenannten Komponenten mit oder ohne Binde-und Dispergiermittel vorgesehen ist.
7. 7. Keramische Beschichtung nach Pkt. T bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel vorzugsweise Ton verwendet