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Die vorliegende Erfindung betrifft Ofenauskleidungsblöcke für Reduktionsöfen, die der Metallrohgewinnung dienen. Die Ofenauskleidungsblöcke enthalten hierbei einen Kohlenstoffwerkstoff und weisen an ihrer Außenseite eine Krümmung und optional eine Profilierung auf.
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Reduktionsöfen sind industriell von hohem Interesse. Ihre Langlebigkeit und ihr Durchsatzvermögen sind deshalb wichtige Kennzahlen. In einem Reduktionsofen können elementare Metalle oder Metalllegierungen erschmolzen und somit als Rohmetall gewonnen werden.
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Eine besonders bekannte Anwendung eines Reduktionsofens ist der für die Eisengewinnung; der sogenannte Hochofen. Ein Hochofen ist Bestandteil einer großtechnischen Anlage, mit der aus aufbereiteten Eisenerzen (meist Oxiden) in einem kontinuierlichen Reduktions- und Schmelzprozess flüssiges Roheisen erzeugt wird. Die komplette Anlage besitzt neben dem Hochofen als zentralem Bauteil weitere Einrichtungen, die den kontinuierlichen Betrieb gewährleisten.
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Der Hochofen selbst ähnelt als Schachtofen prinzipiell einem Kamin oder Schornstein, da diese Form aufgrund des entstehenden Kamineffekts eine optimale Durchgasung der Beschickung erleichtert. Die Bauhöhe und der Durchmesser des Hochofenkerns (Innendurchmesser) bestimmt dessen Kapazität. Die Bauhöhe kann zwischen 30 und 75 m und der Innendurchmesser bis zu 20 m betragen. Die oberen 3/5 bilden den eigentlichen Schacht, welcher dabei einem langgezogenen Kegelstumpf entspricht. Daran angeschlossen folgt ein kurzer zylindrischer Zwischenring mit dem am Hochofen größten Innendurchmesser, der als „Kohlensack“ bezeichnet wird. Ein weiterer, auf dem Kopf stehender Kegelstumpf, die sogenannte „Rast“, mündet schließlich in das untere, zylindrisch ausgeführte „Gestell“. Kohlensack und Rast sowie Gestell machen jeweils 1/5 der Gesamthöhe aus. Bei einer Gesamthöhe von 30 m entfallen also auf den Schacht etwa 18 m, auf Kohlensack und Rast etwa 6 m und auf das Gestell ebenfalls 6 m.
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Die gesamte Hochofenkonstruktion ist typischerweise umgeben von einem Stahlgerüst – oder auch Stahl- oder Ofenpanzer genannt – mit Arbeits- und Montagebühnen, welches einerseits zur Aufnahme der Hilfseinrichtungen wie Materialaufzug und gegebenenfalls der Gichtschleuse dient, aber auch zum Stützen und Stabilisieren des Hochofens verwendet werden kann.
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Bei einem der bekannten Konstruktionsdesigns handelt es sich um einen sogenannten „freistehenden Hochofen“. Durch die Stahlpanzerung des Hochofens erhält man eine selbsttragende Ofenkonstruktion, welche von einer kompletten Einrüstung für Arbeitsbühnen und zur Aufnahme der Hilfseinrichtungen umgeben ist. Dadurch entfallen störende Säulen im Abstichbereich und der Hochofen kann frei allen Wärmeausdehnungen folgen, die ein am Ofenkopf angebrachter Kompensator abfängt.
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Die Gesamthöhe einer solchen Anlage kann etwa 90 m betragen. Am unteren Ende der Rast befindet sich mindestens eine mit einem keramischen Stopfen verschlossene Abstichöffnung für das Roheisen, über die die entstandenen Produkte Roheisen und Schlacke abgelassen werden können.
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Ursprünglich bestanden Hochöfen außen aus einem meterdicken, lasttragenden und wärmedämmenden Mauerwerk aus Ziegeln oder Bruchsteinen und waren innen mit einer feuerfesten Auskleidung versehen (Kerngemäuer). Bei modernen Hochöfen übernehmen zentimeterdicke Stahlpanzerungen und Stützgerüste die Traglast, während das Kerngemäuer als spezielle Auskleidung allein für die nötige Feuerfestigkeit und Wärmedämmung sorgt.
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Um die Häufigkeit notwendiger Reparaturen zu verringern und gleichzeitig eine maximale Haltbarkeit, also die gewünschte Standzeit (Ofenreise) bis hin zur fälligen, vollständigen Erneuerung der Hochofenauskleidung zu erreichen, ist der gesamte Hochofenkern vom Schacht bis zum Gestell feuerfest ausgekleidet, wobei mitunter auch Teilreparaturen durchgeführt werden, um kostspielige Kompletterneuerungen hinauszuzögern. Die Ofenauskleidung gibt zudem das endgültige Innenprofil des Ofens vor. Je hochwertiger diese ist, desto teurer wird sie allerdings auch, weshalb eine lange Haltbarkeit der Ofenauskleidung von hohem Interesse ist, denn bei einer Gesamtinnenfläche von etwa 2000 m² und einer Dicke von einigen Dezimetern bis über einem Meter können überdimensionierte Ausmauerungen enorme Kosten verursachen, weshalb man sich schon während der Planung bemüht, nur solche Steine zu verwenden, die speziell auf die Anforderungen des jeweiligen Ofenabschnitts abgestimmt sind.
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Im oberen Schachtbereich sind die Temperaturen relativ niedrig, die mechanischen Beanspruchungen sind dagegen hoch aufgrund der aufprallenden Beschickung. Entsprechend kommen hier Schamotte mit einem Korundgehalt zwischen 30 und 40 % zum Einsatz. Zusätzlich werden im Eintrittsbereich der Beschickung noch „Schlagpanzer“ aus Stahlplatten angebracht, die die Beschädigung der Ausmauerung durch den Aufprall der Möllerstoffe verhindern sollen.
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Im unteren Schachtbereich bis zum Kohlensack nehmen die Temperaturen schnell zu. Die Beanspruchung durch Abrieb sinkt aber nur langsam, da die Beschickung möglichst lange fest bleiben und dem Druck der Möllersäule standhalten soll, um so eine gute Durchgasung zu ermöglichen. Außerdem müssen die Steine in diesem Bereich chemisch stabil sein, da die Reaktionsfähigkeit der umgebenden Stoffe wächst. Entsprechend werden hier hochfeuerfeste Schamotte mit einem Korundanteil zwischen 60 und 86 % oder Halbgraphitsteine verbaut.
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In Höhe der Windformen und im Rastbereich ist die Ausmauerung höchsten Temperaturen und Drucken ausgesetzt, denen nur Kohlenstoffsteine (Kohlenstoffblöcke), Schmelzspinellsteine mit Chromoxid oder Chromkorundsteine standhalten.
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Zum Schutz vor Überhitzung enthält der Hochofen etwa ab dem oberen Drittel des Schachtes bis zum Gestellboden ein System aus Kühlwasserleitungen und -Elementen (Staves), die mit der Ofenpanzerung verbunden sind. Da ein Hochofen mit einem Gestelldurchmesser von 8 m etwa einen Wasserumsatz von mehr als 30.000 m3 pro Tag hat, muss das Kühlsystem entsprechend ausgelegt und zum Schutz gegen Ausfälle mehrfach gesichert sein. Andererseits kann dieses Kühlsystem nur effektiv arbeiten, wenn der Wärmeaustausch über die Ofenauskleidungsblöcke bis hin zu den Kühlleitungen im Ofenpanzer optimal ist. Ist der Wärmeaustausch nicht ausreichend, kann dies zu einer vorzeitigen Schädigung der Ofenauskleidungsblöcke, somit zu einer geringen Haltbarkeit bis hin zu einem vorzeitigen Ausfall des gesamten Ofens führen.
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Wie eingangs erwähnt, ist die Art und Qualität der Ofeninnenauskleidung an der heißesten Stelle im Ofen ein wesentliches Maß für die Dauer der Nutzbarkeit des Hochofens und somit für dessen Wirtschaftlichkeit insgesamt. Besonders hochwertige Auskleidungen stellen Ofenauskleidungsblöcke aus mikroporösem Kohlenstoffwerkstoff dar. Diese zeichnen sich nicht nur durch ihre hohe mechanische und chemische Beständigkeit, sondern – je nach Ofendesign – ggf. auch durch ihre hervorragende Wärmeleitfähigkeit aus. Letztere ist wichtig, damit die Wärme direkt an den Ort der Kühlung, nämlich an die Kühlrohre am Ofenpanzer geleitet und dort abgekühlt werden können. Ist diese Wärmeüberleitung ungenügend, kommt es zu lokaler Überhitzung der Ofenauskleidungsblöcke und damit zum übermäßigen Verschleiß der Ofenauskleidungsblöcke.
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Da die Ofenauskleidung einerseits den Innenraum des Ofens optimal ausfüllen muss, andererseits jedoch radial gesehen zum außen liegenden Ofenpanzer hin ebenfalls eine geschlossene Fläche bilden muss, werden aus produktionstechnischer Sicht entsprechend glatte, trapezförmige Ofenauskleidungsblöcke verwendet, die dann nebeneinandergesetzt ein Polygon bilden.
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Die Außenfläche der Ofenauskleidungsblöcke bildet typischerweise zum optional in vertikaler Richtung betrachtet gekrümmten Ofenpanzer hin einen Zwischenraum, der durch die polygonförmige, aber dennoch horizontal wie vertikal betrachtet glatte Außenfläche einen mehr oder weniger uneinheitlichen Abstand aufweist. Der Zwischenraum zwischen der polygonförmigen Außenfläche der Ofenauskleidungsblöcke und dem runden, optional in vertikaler Richtung betrachtet gekrümmten Ofenpanzer, wird seinerseits durch eine Paste, typischerweise eine graphithaltige Kohlenstoffmasse, aufgefüllt. Diese Masse enthält neben einem Füller, meist enthaltend synthetischen oder Naturgraphit, auch ein Bindemittel, wie beispielsweise Steinkohlenteer, Steinkohlenteerpech, Kunstharz, oder Mischungen davon. Bei Installation der Ofenauskleidungsblöcke wird diese Paste von oben aus in den Zwischenraum gefüllt und gegebenenfalls verpresst, wobei die resultierende Schichtdicke bereits durch den unregelmäßig beabstandeten Zwischenraum zwischen dem die Kühlrohre enthaltenden Ofenpanzer und der Außenfläche der Ofenauskleidungsblöcke Inhomogenitäten aufweist.
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Ein vollständiges und lückenfreies Auffüllen dieses Zwischenraumes mit der Paste kann zudem nicht immer sichergestellt werden, da neben dem ungleichmäßigen Abstand im Zwischenraum ein weiteres Problem die glatte Oberfläche der Außenseite der Ofenauskleidungsblöcke ist, an der die Paste wiederum nur bedingt anhaftet. Somit verbleiben nicht selten freie Stellen im Zwischenraum. Da Luft im Vergleich zu den im Hochofenbau verwendeten Kohlenstoffmaterialien ein guter thermischer Isolator ist, sorgen diese Bereiche für Temperaturinhomogenitäten, schlechten Wärmeaustausch und führen somit an diesen Stellen zu lokaler Überhitzung der Ofenauskleidungsblöcke. Die Haltbarkeit der Ofenauskleidungsblöcke ist folglich durch Überhitzung eingeschränkt.
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Nachteilig am gegenwärtigen Stand der Technik ist also die verminderte Haltbarkeit der Ofenauskleidungsblöcke durch Einschränkung des Wärmeflusses zwischen Ofeninnenauskleidung und der Kühlung im Ofenpanzer.
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Die objektive technische Aufgabe bestand somit darin, Ofenauskleidungsblöcke bereit zu stellen, die eine verbesserte Haltbarkeit durch eine verbesserte Wärmeübertragung zum Kühlsystem im Ofenpanzer aufweisen.
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Diese Aufgabe wurde gelöst durch einen Ofenauskleidungsblock (B), enthaltend einen Kohlenstoffwerkstoff, für einen zur Metallrohgewinnung dienenden Reduktionsofen (O), umfassend
- – eine von den Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) umschlossene Innenfläche (I) und
- – eine von den Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) umschlossene Außenfläche (A),
wobei die Außenfläche (A) eine insgesamt größere Fläche als die Innenfläche (I) und mindestens eine horizontal und/oder vertikal ausgerichtete Krümmung aufweist.
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Die Grundform des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B) ähnelt üblicherweise einer Art Trapezsäule, d.h. einem Prisma mit trapezförmiger Grundfläche, welches an der flächenmäßig größeren Außenfläche (A) sowohl in vertikaler wie auch in horizontaler Ausrichtung gekrümmt vorliegen kann und somit die Anforderungen an einen gleichmäßigen Abstand bzw. Zwischenraum (Z) zum ebenfalls abgerundet und somit gekrümmt vorliegenden Ofenpanzer (P) gewährleisten kann. Die Innenfläche (I) grenzt nicht an die Außenfläche (A) an, sondern beide Flächen sind bevorzugt gegenüberliegend zueinander angeordnet. Bevorzugt liegt erfindungsgemäß mindestens eine horizontale, dem radialen Verlauf der Panzerinnenwand folgende Krümmung der Außenfläche (A) vor.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die gekrümmte die Außenfläche (A) profiliert. Ganz besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Profilierung in Form von Aussparungen/Ausstülpungen vorliegt, die unabhängig voneinander polygonförmig, halbkreisförmig, parabelförmig, ellipsoidförmig, oder als regelmäßige oder unregelmäßige Kombination der vorstehenden Formen ausgestaltet sein können und sich zumindest teilweise über die Außenfläche (A) hin erstrecken. Die Außenfläche (A) kann hierdurch dann beispielsweise gewellt, geriffelt oder gezackt ausgestaltet sein. Denkbar sind somit Ausgestaltungen, in denen sowohl die gesamte zum Ofenpanzer (P) hin ausgerichtete Außenfläche (A) mit einer Profilierung versehen ist oder nur Teile davon. Bevorzugt sind auch periodisch wiederkehrende Profilierungen. Die Profilierungen können sich in vertikale wie auch in horizontale Richtung hin erstrecken. Denkbar sind auch Kombinationen davon. Bevorzugt liegt die Profilierung in vertikaler Richtung und die Krümmung in horizontaler Richtung auf der Außenfläche (A) vor. Die gewinkelten Profilierungen können sowohl eine einfache angewinkelte Außenfläche (A) umfassen, wie auch mehrere, gestufte Winkel. Die Winkel können im Bereich von α = 0 ° bis 16 ° liegen. Bevorzugt liegt der Winkel zwischen α = 4 ° und α = 12 °.
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Die Profilierung der Außenseite sorgt einerseits für eine Oberflächenvergrößerung und somit für eine Erhöhung der Wärmeaustauschfläche. Andererseits verbessert die Profilierung auch die Haftmöglichkeit der Paste, die in den Zwischenraum gegeben wird.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform, erstreckt sich die Profilierung über die gesamte Außenfläche (A) und ist vorzugsweise in Form von Wellen ausgestaltet.
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Um die eingangs erwähnten Anforderungen, insbesondere die erwähnten Nachteile des gegenwärtigen Standes der Technik zu umgehen, ist in einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform die Außenfläche (A) derart ausgestaltet, dass sie von einem runden, optional vertikal gekrümmten Ofenpanzer (P) beabstandet umschlossen wird und dazwischen einen gleichmäßigen Zwischenraum (Z) bildet.
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Dieser gleichmäßige Zwischenraum (Z) kann unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei der Abstand zwischen der Außenfläche (A) des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B) und des abmessungstechnisch vorgegebenen Ofenpanzers (P) in etwa gleich ist.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Zwischenraum (Z) mit einer mindestens die Außenfläche (A) formschlüssig umschließenden Zwischenschicht (F) aus optional expansionsfähiger, graphithaltiger Kohlenstoffmasse (K) ausgefüllt. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der den Zwischenraum (Z) ausfüllenden Zwischenschicht (F) um eine wärmeleitfähige pastöse Masse, die die Wärme von der Außenseite (A) des Ofenauskleidungsblocks (B) aufnimmt und an die Kühlrohre des Ofenpanzers (P) weiterleitet. Erfindungsgemäß wird hierfür eine graphithaltige Kohlenstoffmasse (K) verwendet. Diese Paste ist erfindungsgemäß vorzugsweise eine expansionsfähige, graphithaltige Kohlenstoffmasse (K), die gegebenenfalls durch wärmeinduzierte Expansion etwaige Leerräume im Zwischenraum schließen und somit die homogene Wärmeleitfähigkeit durch formschlüssige und defektstellenfreie Präsenz der Paste im Zwischenraum (Z) zusätzlich positiv beeinflussen kann. Beim in der Kohlenstoffmasse verwendeten Graphit kann es sich um synthetischen Graphit, Naturgraphit oder Mischungen davon handeln.
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Um eine optimale Fugendicke zu erhalten, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Außenfläche (A) des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B) derart vom Ofenpanzer (P) beabstandet angepasst ist, dass die Dicke des Zwischenraums (Z) 50 bis 80 mm beträgt. Der Abstand zwischen Außenfläche (A) des Ofenauskleidungsblocks (B) und Ofenpanzer (P), dessen Zwischenraum (Z) also die Zwischenschicht (F) in Form der graphithaltigen Kohlenstoffmasse (K) trägt, bestimmt maßgeblich den Wärmefluß aus der Ofenauskleidung (B) in Richtung des Ofenpanzers (P). Denkbar sind grundsätzlich natürlich auch Zwischenschichten (F) mit Breiten von weniger als 50 mm, beispielsweise 20 bis 50 mm, also kleinen Zwischenräumen (Z), oder Zwischenschichten (F) mit Dicken von mehr als 80 mm, beispielsweise über 80 mm bis 150 mm, was dann wiederum bei entsprechend großen Zwischenräumen (Z) der Fall ist. Die Breite der Zwischenschicht (F) kann grundsätzlich über die Abmessung und Ausgestaltung des Ofenauskleidungsblocks (B) bestimmt werden, wobei auch Breitenvariationen, beispielsweise durch gewellt bzw. profiliert ausgestaltete Außenflächen (A) des Ofenauskleidungsblocks (B) im Rahmen der Erfindung vorgesehen sind.
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Der Ofenauskleidungsblock (B) kann aus verschiedenen, bevorzugt mikroporösen Kohlenstoffwerkstoffen aufgebaut sein. Unter einem mikroporösem Kohlenstoffwerkstoff wird hierbei erfindungsgemäß ein Werkstoff verstanden, der (mindestens bereichsweise) eine offene Porosität, die durch Poren mit einem Durchmesser von über 1 μm gebildet wird, von maximal 5 %, bevorzugt maximal 2 % aufweist und mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 60 % und insbesondere bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Daneben kann der Kohlenstoffwerkstoff keramische Bestandteile, wie beispielsweise Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Titandiborid, Titancarbid, Titanoxid enthalten.
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Grundsätzlich eignen sich alle wärmeleitenden, hitze- und feuerbeständigen sowie chemisch inerten Werkstoffe auf Kohlenstoffbasis, die über die eingangs definierte Mikroporosität verfügen. Der erfindungsgemäße Ofenauskleidungsblock (B) enthält mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 60 % und höchst bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Kohlenstoff. Des Weiteren beträgt die thermische Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B), gemessen bei Raumtemperatur, 3 bis 100 W/K·m, bevorzugt 8 bis 60 W/K·m, besonders bevorzugt 10 bis 50 W/K·m und höchst bevorzugt 15 bis 40 W/K·m. Ganz besonders bevorzugt kommen Ofenauskleidungsblöcke (B) zur Anwendung, deren Materialzusammensetzung der in
EP 2546215 A1 und
EP 2527773 A1 offenbarten Zusammensetzung entspricht.
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Die erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblöcke (B) können grundsätzlich in verschiedenen Bereichen zur Anwendung kommen. Vorzugsweise kommen sie jedoch in Reduktionsöfen (O) zur Metallrohgewinnung zum Einsatz. Besonders bevorzugt finden die erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblöcke Verwendung in einem Reduktionsofen (O) zur Metallrohgewinnung, wobei dieser Reduktionsofen (O) ein Hochofen zur Roheisengewinnung ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblöcke (B).
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Hierbei ist zu beachten, dass mikroporösen Kohlenstoff enthaltende Ofenauskleidungsblöcke (B) grundsätzlich einen extrem hohen Härtegrad aufweisen, was deren Bearbeitung nach Herstellung eines herkömmlichen glatten und optional als Prisma mit trapezförmiger Grundfläche ausgestalteten Ofenblockrohlings (R) erschwert. Wiederum ist der Weg der direkten Herstellung des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks, beispielsweise über eine entsprechende Form, unwirtschaftlich bis nicht praktikabel.
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Überraschenderweise wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines Ofenauskleidungsblocks (B), enthaltend mikroporösen Kohlenstoffwerkstoff, für einen zur Metallgewinnung dienenden Reduktionsofen (O) gefunden, welches die folgenden Schritte umfasst
- (a) Bereitstellung eines als Prisma mit trapezförmiger Grundfläche ausgestalteten Ofenblockrohlings (R) aus mikroporösem Kohlenstoffwerkstoff, wobei jede Fläche glatt und ungekrümmt vorliegt und sich zwei parallel zueinander liegende Flächen in ihrer Größe unterscheiden;
- (b) Definieren einer von den Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) umschlossenen Außenfläche (A), wobei die Außenfläche (A) eine insgesamt größere Fläche als eine parallel zu dieser Außenfläche liegende Innenfläche (I) aufweist;
- (c) Bearbeiten der Außenfläche (A) mittels einer Drahtsäge,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung in Schritt (c) derart ausgeführt wird, dass die Außenfläche (A) eine horizontal und/oder vertikal ausgerichtete gekrümmte Fläche ergibt.
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Als Drahtsägen wird erfindungsgemäß das Sägen mit einem Diamantdraht verstanden, wobei in diesem Verfahren das Diamantkorn vorzugsweise am Draht gebunden vorliegt. Vorzugsweise ist hierfür kein Läppmittel mehr erforderlich. Es handelt sich um einen Schleifprozess mit dem es überraschenderweise im Gegensatz zur Verwendung einer Fräse oder Steinsäge möglich ist, den aus mikroporösem Kohlenstoffwerkstoff bestehenden Ofenblockrohling (R) präzise, berechenbar und barrierefrei an jeder möglichen Stelle der Fläche uneingeschränkt zu bearbeiten. In einer besonderen Ausführungsform wird der Draht durch Umlaufen in einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, gekühlt. Als Schneidkorn kann auf Grund der Ähnlichkeit zu Diamant erfindungsgemäß auch Siliciumcarbid verwendet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren taucht in Verfahrenschritt (c) ein Drahtseil mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 15 mm, bevorzugt 5 bis 12 mm und besonders bevorzugt 8 bis 10 mm, auf dessen Oberfläche Diamantsplitter als Schneidkörner gebunden sind, in ein wässriges Kühlmedium ein und wird dann durch den gebildeten Sägespalt im Formkörper gezogen. Es kommt zum Materialabtrag, indem die Schneidkörner auf der Oberfläche des Drahts, der mit definierter Bearbeitungsgeschwindigkeit durch den Sägespalt gezogen wird, kleine Partikel aus dem Ofenblockrohling (R) reißen. Das Abtragsvolumen ist dabei sehr stark von der Kornform und der Korngrößenverteilung des Schneidkorns abhängig, wodurch die gewünschten Eigenschaften der Außenfläche (A) des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B) individuell angepasst werden können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren derart ausgeführt, dass die Bearbeitung in Schritt (c) eine profilierte gekrümmte Fläche der Außenseite (A) ergibt.
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In einer weiteren, ebenfalls ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt die Profilierung in Form von Aussparungen oder Ausstülpungen vor, die unabhängig voneinander polygonförmig, halbkreisförmig, parabelförmig, ellipsoidförmig, oder als regelmäßige oder unregelmäßige Kombinationen der vorstehenden Formen ausgestaltet ist und sich zumindest teilweise über die Außenfläche (A) hin erstreckt, wobei die Außenfläche (A) hierdurch gewellt, geriffelt oder gezackt ausgestaltet sein kann.
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Weiterhin ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, die hergestellten Ofenauskleidungsblöcke (B) von Ihrer Außenfläche (A) aus betrachtet derart in Verfahrensschritt (c) mittels einer Drahtsäge zu bearbeiten, dass diese einen gleichbleibenden Zwischenraum (Z) zu einem sich in vertikaler Richtung hin radial veränderndem Ofenpanzer (P) bilden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Drahtsäge zur Herstellung des erfindungsgemäßen Ofenauskleidungsblocks (B).
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Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung auch die Ofenauskleidungsblöcke (B), die über das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt sind.
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Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung auch andere im Ofenbau verwendete Formkörper für die Zustellung von Reduktionsöfen zur Metallrohgewinnung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere unter Verwendung einer Drahtsäge, hergestellt werden können, wie z. B. sogenannte „Safety-Wall-Graphite“-Blöcke, die mit dem Ofenpanzer bevorzugt durch eine Klebeverbindung verbunden sind und so einen guten thermischen Kontakt des Ofeninnern mit dem Kühlsystem im Ofenpanzer gewährleisten, sowie Stichlochblöcke, Abstichrinnen, Windformen, die ebenfalls gekrümmte Oberflächen aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung zeigt Ofenauskleidungsblöcke (B) für die bevorzugte Anwendung in Reduktionsöfen für die Metallrohgewinnung, die sich aufgrund einer neuartigen Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit der Außenseite (A) des Ofenauskleidungsblocks (B) durch erhöhte Langlebigkeit und verbesserten Heizwert des Ofens und dadurch im Hinblick auf Ihre Wirtschaftlichkeit auszeichnen. Ferner zeigt die vorliegende Erfindung ein praktikables Verfahren, mit dem es überhaupt nur möglich ist, diese Ofenauskleidungsblöcke (B) individuell auf die Maße des Ofens auszulegen und zudem kostengünstig und effizient zu fertigen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert:
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1: zeigt schematisch den radialen Querschnitt durch einen Reduktionsofen (O) mit darin angeordneten Ofenauskleidungsblöcken (B), deren Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) (nicht gezeigt) zum radialen Mittelpunkt hin ausgerichtet sind (bezeichnet als (i)) und deren Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) (nicht gezeigt) zur radialen Außenseite hin gerichtet sind (bezeichnet als (a)), wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i) und (a) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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2: zeigt die radiale Sicht auf einen Ofenblockrohling (R), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann.
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3: zeigt schematisch die dreidimensionale Ansicht eines Ofenauskleidungsblocks (B), betrachtet von der Innenfläche (I) aus, die durch die Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) begrenzt ist. Jede der Kanten aus (i-1) bis (i-4) und (a-1) bis (a-4), wobei (a-2) und (a-3) nicht dargestellt sind, kann unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben.
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4: zeigt schematisch die dreidimensionale Ansicht eines Ofenauskleidungsblocks (B), betrachtet von der Außenfläche (A) aus, die durch die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) begrenzt ist, wobei Krümmungen der Außenfläche (A) nicht eingezeichnet sind. Jede der Kanten aus (a-1) bis (a-4) und (i-1) bis (1-4), wobei (i-1) und (i-2) nicht dargestellt sind, kann unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben.
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5: zeigt schematisch die radiale Sicht eines erfindungsgemäß an der Außenfläche (A) horizontal gekrümmten Ofenauskleidungsblocks (B), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i-1) bis (i-4) und (a-1) bis (a-4) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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6: zeigt schematisch die radiale Sicht eines erfindungsgemäß an der Außenfläche (A) horizontal wellenförmig profilierten Ofenauskleidungsblocks (B), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i) und (a) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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7: zeigt schematisch die Seitenansicht eines erfindungsgemäß an der Außenfläche (A) vertikal gekrümmten Ofenauskleidungsblocks (B), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i) und (a) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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8: zeigt schematisch die Seitenansicht eines erfindungsgemäß an der Außenfläche (A) vertikal gewinkelt- gekrümmten Ofenauskleidungsblocks (B), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i) und (a) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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9: zeigt schematisch einen Ausschnitt der radialen Sicht eines erfindungsgemäß an der Außenfläche (A) vertikal gekrümmten Ofenauskleidungsblocks (B), den Zwischenraum (Z) und den umschließenden Ofenpanzer (P), wobei die jeweiligen Kanten (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) der Innenfläche (I) (nicht gezeigt) und die Kanten (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) der Außenfläche (A) (nicht gezeigt) allgemein als (i) und (a) gekennzeichnet sind, wobei (i) jede Kante (i-1), (i-2), (i-3) und (i-4) und (a) jede Kante (a-1), (a-2), (a-3) und (a-4) sein kann und jede Kante aus (i) und (a) unabhängig voneinander eine unterschiedliche Länge haben kann.
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Bezugszeichenliste:
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- (A)
- Außenfläche des Ofenauskleidungsblocks (B)
- (B)
- Ofenauskleidungsblock
- (F)
- Zwischenschicht
- (I)
- Innenfläche des Ofenauskleidungsblocks (B)
- (K)
- graphithaltige Kohlenstoffmasse
- (O)
- Reduktionsofen
- (P)
- Ofenpanzer
- (R)
- Ofenblockrohling
- (Z)
- Zwischenraum
- (a-1)
- Kante, die die Außenfläche (A) umschließt
- (a-2)
- Kante, die die Außenfläche (A) umschließt
- (a-3)
- Kante, die die Außenfläche (A) umschließt
- (a-4)
- Kante, die die Außenfläche (A) umschließt
- (i-1)
- Kante, die die Innenfläche (I) umschließt
- (i-2)
- Kante, die die Innenfläche (I) umschließt
- (i-3)
- Kante, die die Innenfläche (I) umschließt
- (i-4)
- Kante, die die Innenfläche (I) umschließt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2546215 A1 [0030]
- EP 2527773 A1 [0030]
