DD300380A7 - Feuerfeste auftragsmasse mit hohen spektralen emissionsgraden und deren anwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft feuerfeste Auftragsmassen fuer Waermeanwendungsanlagen, z. B. Schmelzoefen, in denen Energie durch Strahlung uebertragen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feuerfeste Auftragsmassen fuer Anwendungstemperaturen bis 1 500C bereitzustellen, die ohne zusaetzliche technologische Aufbereitung und ohne Zusatz von Bindemitteln aus Sekundaerrohstoffen hergestellt werden. Erfindungsgemaesz wird die feuerfeste Auftragsmasse, bestehend aus Elektroofenfilterstaub mit seinen Hauptbestandteilen Fe2O3, FeO, SiO2, MgO und CaO unter Zusatz von Wasser in einen verarbeitungsfaehigen Zustand versetzt und auf die zu beschichtenden Oberflaechen der Feuerfestmaterialien aufgetragen. Diese feuerfeste Auftragsmasse weist einen durchgaengigen Emissionsgrad von 0,9 auf.{Sekundaerrohstoffe; feuerfeste Auftragsmasse; gebrannte, ungebrannte Feuerfestmaterialien; Energieuebertragung; Strahlung; Wellenlaengenbereich; Waermeanwendungsanlagen; hohe Emissionsgrade}

Description

Anwendungsgebiete der Erfindung

Die Erfindung betrifft Auftragsmassen für Wärmeanwendungsanlagen, insbesondere in Öfen und anderen technischen Anlagen, in denen eine gezielte Enthalpieänderung von Stoffen im Rahmen der Herstellungs-, Vergütungs-, Veredlungs- und sonstiger thermisch belasteter Technologien durchgeführt wird und bei denen Energie durch Strahlung übertragen wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach Schack „Der industrielle Wärmeübergang" und anderen Autoren ist bekannt, daß die Oberflächen der feuerfesten Materialien, die in wärmetechnischen Anlagen den thermischen Prozessen als Wände, Decken und Gewölbe zugewandt sind, an der Strahlungswärmeübertragung beteiligt sind. Das gleiche gilt auch für Brennersteine und keramische Strahlungselemente (Strahlungsbrenner, Sti£hlwände, Gas-Infrarotstrahler) u. a. Es ist weiterhin bekannt, daß die Erhöhung der Emissionsgrade der Oberflächen dieser feuerfesten Ofenelemente zu einer Erhöhung der Temperaturstrahlung und damit zur Intensivierung der Strahlungswärmeübertragung in wärmetechnischen Anlagen, insbesondere Industrieöfen, führt. Trotzdem stellen die Emissionsgrade der feuerfesten Baustoffe gegenwärtig bei der Auskleidung wärmetecnnischer Anlagen, insbesondere der Innenräume von Industrieöfen, kein Kriterium für die Auswahl der Feuerfestmt terialien dar, die für Wände, Decken und Gewölbe sowie für Strahlsteine und keramischen Strahlungselementen verwendet werden. Die Strahlungswärmeühertragung ist ein temperatur- und wellenlängenabhängiger Prozeß. Es ist durch das Plancksche Strahlungsgesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz bekannt, daß in Abhängigkeit von der Temperatur die Hauptanteile der schwarzen Strahlung duf bestimmte und temperaturabhängige, jeweils verschiedene Wellenlängenbereiche entfallen.

Damit spielt für Industrieöfen, die im Temperaturbereich von 800-1 500°C arbeiten, der Wellenlängenbereich bis "ΐΟμηι für die Strahlungswärmeübertragung die entscheidende Rolle.

Es ist nach Dauer und Steinhardt, „Stoffwertkatalog der Emissionsgrade feuerfester und keramischer Materialien" und Energieanwendung, 31 (1981) Heft 3, bekannt, daßdieGesamtemissionsgradp der feuerfesten Baustoffe stoff- und temperaturabhängig sind und im interessierenden Temperaturbereich bei den meisten feuerfesten Materialien zwischen 0,3 ... 0,7 liegen. Das liegt teilweise beträchtlich unter dem maximal möglichen Emissionsgrad von 1,0. Grund dafür sind die relativ niedrigen spektralen Emissionsgrade der feuerfesten Baustoffe zwischen 1-5pm und teilweh.o 1-8pm. Handelsübliche feuerfeste Baustoffe weisen damit in der Regel wärmetechnisch ungünstige spektrale Emissionsgrade und infolgedessen auch Gesamtemissionsgnde auf.

Es ist bekannt, daß die Eigenschaften von feuerfesten Baustoffen durch das Auftragen von feuerfesten Massen mit unterschiedlichen Auftragverfahren und unterschiedlichen Schichtdicken beeinflußt werden.

Die bisher bekannten Auftragsmassen enthalten im wesentlichen Metalloxide und SiC als Grundmaterial zur Intensivierung der Strahlung im Wellenlängenbereich bis 10 pm und bonötige;i zur Erreichung einer ausreichenden Plastizität und Haftfähigkeit zum Beschichtungsmaterial sowie einer entsprechenden Abriebfestigkeit gegen strömende Gase in der Aufheizperiode wie im späteren Betrieb entsprechende keramische oder chemische Bindemittel. Diese Auftragsmassen sind teilweise an hochwertige Materialien gebunden und erfordern überwiegend einen mehrstufigen technologischen Herstellungsaufwand (DD-PS 218346). So werden nach DE-PS 2065552 und DD-PS 223803 Ton und Sulfitablauge als Bindemittel eingesetzt. Diese Massen neigen trotz des Binderr.ittelanteils zum Absetzen nach Erreichen des Verarbeitungszustandes.

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von Auftragsmassen mit durchgängig hohen spektralen Emissionsgraden über 0,9 in dem für dio Strahlurgswärm sübertragung in Wärmeanwendungsanlagen bedeutenden Wellenlängenbereich bis 10um und somit auch im sichtbaren Bei eich unter Verwendung von vorwiegend in der Metallurgie anfallende Sekundärrohstoffen ohne weitere Aufbereitung derselben und ohne zusätzliche Bindemittel. Dadurch wird der Herstellungsaufwand beträchtlich gesenkt. Durch Auftragen dieser Massen auf die feuerfesten Auskleidungen und die keramischen Strahlungselemente von Wärmeanwendungsanlagen wird erreicht, daß die Strahlungswärmestromdichten von den Oberflächen der genannten Anlagenelemente erhöht werden, was in der Regel zu einer Leistungssteigerung der Anlagen und zu Senkungen der Energieverbräuche führt.

Darlegung des Wesens dor Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feuerfeste Auftragsmassen für Anwendungstemperaturen bis 1 500⁰C bereitzustellen, die ohne zusätzliche technologische Aufbereitung und ohne Zusatz von Bindemitteln aus anfallenden metallurgischen Sekundärrohstoffen hoher Feinheit und hohem Suspensionseffekt hergestellt werden könne,i, durch geeignete Auftragsverfahren auf kalte oder erwärmte Oberflächen in strahlungswirksamer Schichtdicke aufgebracht und durch physikalische und chemische Bindungseffekte eine gute Haftfähigkeit besitzen und den so veränderten Oberflächen in Anlagen für thermische Prozesse in dem für Strahlungswärmeübertragung bedeutenden Wellenlängenbereich bis 10μπι durchgängig hohe spektrale Emission jgrade verleihen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß o'er feinkörnige Filterstaub, der bei der Reinigung der Abgase von Elektroöfen in der Metallurgie als Sekundärrohstoff mit den chemischen Hauptbestandteilen 3-8% SiOj, 45-70% Fe₂O₃, 3-10% FeO, 2-5% MgO, 3-8% CaO, Körnung kleiner 0,2 mm anfällt, durch Zusatz von Wasser in einen gewünschten verarbeitungsfähigen Zustand versetzt und danach vorzugsweise durch Anwendung von Spritzverfahren oder durch Auftragen mittels Bürste von Hand auf die zu beschichtenden Oberflächen mit einer Dicke von vorzugsweise 0,2-0,5 mm aufgetragen wird.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Auftragsmasse wird an einem Ausführungsbeispiel nSher erläutert:

Feuerfeste Auftragsmasse, anwendbar bis 1 500⁰C mit hoher Haftfestigkeit ,nd durchgängig hohen spektralen Emissionsgraden über 0,9 im Wellenlängenbereich bis 10prr, bestehend aus:

100Ma.-% Mellurgischer Elektroofenfilteistaub mit den chemischen Hauptbestandteilen 3-8% SiO₂,45-70% Fe₂O₃, 3-10% FeO, 2-5% MgO, 3-8% CaO und einer Körnung < 0,2 mm wird durch Zugabe von Wasser in einen gewünschten verarbüitungsfähigen Zustand versetzt und danach vorzugsweise durch Anwendung von Spritzverfahren oder durch Auftragen mittels Bürste von Hand auf die zu beschichtenden Oberflächen mit einer Dicke von vorzugsweise 0,2-0,5mm aufgetragen.

Zum Vorteil auf die Haftfähigkeit ist eine kurze Lagerzeit der Masse in diesem Zustand.

Claims (3)

1. Feuerfeste Auftragsmasse mit hohen spektralen Emissionsgraden im Wellenlängenbereich bis ΙΟμΓπ einschließlich des sichtbaren Bereiches, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Auftragsmasse mit einem durchgängigen Emissionsgrad von >0,9 aus 100Ma.-% Metallurgischer Elektroofenfilterstaub mit den chemischen Hauptbestandteilen 3-8% SiO₂, 45-70% Fe₂O₃, 3-10% FeO, 2-5% MgO, 3-8% CaO Körnung <0,2mm besteht und durch Zusatz von Wasser in eine der Verarbeitungstechnologie angepaßten Konsistenz gebracht wird und auf kalte oder erwärmte, den thermischen Prozessen zugewendete Oberfläche der feuerfesten Auskleidungen und/oder der keramischen Strahlungselemente von Wärmeanwendungsanlagen ein- oder mehrfach aufgetragen wird, so daß eine möglichst dünne, jedoch die Oberfläche bedeckende, strahlungswirksame und fest haftende Schicht von vorzugsweise 0,2-0,5mm Dicke entsteht.

2. Feuerfeste Auftragsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese bereits bei der Herstellung von gebrannten oder ungebrannten Feuerfestmaterialien als dünne, strahlungswirksame und festhaftende Schicht aufgebracht ist.

3. Feuerfeste Auftragsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese bei feuerfesten, wärmedämmenden Materialien, wie Leichtsteine, Fasermaterialien u.a. bei der Herstellung oder beim Einbau durch Tauchen, Besprühen, Walzen oder ähnlichen Verfahren an der feuerberührten Fläche als Beschichtungsmaterial aufgebracht ist.